Agena-Zielfahrzeug
Nach dem Scheitern des ersten GATV beauftragte die NASA McDonnell mit der Entwicklung eines Ersatz-Andockziels abzüglich der Lockheed Agena-Rakete, dem Augmented Target Docking Adapter (ATDA). Dieser bestand aus der Gemini-Andockmanschette und einem Lageregelungs-Antriebssystem, das auf dem Gemini-Wiedereintrittskontrollsystem basierte. Der ATDA war 3,3 m (10,9 Fuß) lang und hatte eine Masse von 794 kg (1.750 Pfund). Es wurden einige Fragen über die Kompatibilität des ATDA mit dem Atlas-Booster aufgeworfen, da er eine viel geringere Masse als das GATV hatte, was möglicherweise die Aerodynamik und die kalibrierten Einstellungen der Trägerrakete durcheinander bringen könnte. Convair versicherte McDonnell jedoch, dass es keine technischen Probleme mit der Trägerrakete geben würde.
Ein zweiter GATV-Startfehler ereignete sich am 17. Mai 1966, als die Gemini-9-Astronauten Tom Stafford und Eugene Cernan auf ihrer Startrampe saßen und auf den Start warteten. Die Atlas-Agena hob sanft in den bewölkten Himmel ab und verschwand um T+50 Sekunden aus dem Blickfeld. Kurz vor dem Abschalten des Booster-Triebwerks (BECO) meldete der Führungsoffizier, dass er den Kontakt mit dem Booster verloren habe.
Die Telemetrie zeigte an, dass die Agena-Stufe planmäßig bei T+300 Sekunden stattgefunden hatte. Die Agena sendete weiterhin Signale bis T+436 Sekunden, als die Telemetrie abbrach. Hinter Wolken verborgen, kippte das B-2-Triebwerk der Atlas ab T+120 Sekunden stark nach rechts und blieb in dieser Position, wodurch die Trägerrakete um 216° gedreht und zurück in Richtung Cape Kennedy geschickt wurde. Diese Drehung machte es für die Bodensteuerung unmöglich, sie zu erfassen. Radarstationen auf den Bahamas verfolgten die Rakete in Richtung Norden und im Sinkflug. Nach BECO wurde die Stabilität des Fahrzeugs allmählich wiederhergestellt, aber es hatte sich um etwa 231° von seiner vorgesehenen Flugbahn entfernt. Beide Fahrzeuge stürzten 107 nautische Meilen (198 km) tief in den Atlantik. Das Triebwerk der Agena wurde nicht aktiviert, da die richtige Höhe und Geschwindigkeit nicht erreicht worden war, so dass das Leitsystem den Startbefehl nicht senden konnte. Die genaue Ursache für den Verlust der Kardansteuerung des Triebwerks wurde zwar nicht gefunden, aber die Telemetrie deutete darauf hin, dass es im Schaltkreis für das Ausgangssignal des Servoverstärkers zu einem Masseschluss kam, der möglicherweise durch ein kryogenes Leck im Schubbereich verursacht wurde. Diese Theorie wurde durch ungewöhnlich niedrige Temperaturen im Schubbereich ab T+65 Sekunden untermauert. Die Quelle des kryogenen Lecks wurde nicht identifiziert. Der Verlust der Verriegelung am Boden verhinderte die Übertragung der normalen Triebwerksabschaltsignale an Atlas; BECO wurde durch den Staging-Backup-Beschleunigungsmesser erzeugt, SECO bei T+273 Sekunden aufgrund der LOX-Erschöpfung, und VECO und Agena Staging durch einen Backup-Befehl, der vom Raketenprogrammierer erzeugt wurde. Abgesehen vom Flugkontrollsystem funktionierten alle Atlas-Systeme ordnungsgemäß.
Während Convair die Verantwortung für das Startversagen übernahm, äußerten sich die Ingenieure von Lockheed besorgt über Telemetriedaten, die auf einen Servoausfall in der Agena hinwiesen, was zu Zweifeln führte, ob die Stufe noch ordnungsgemäß funktioniert hätte, wenn die Atlas nicht versagt hätte. Die wahre Ursache des Versagens kam jedoch ans Licht, als die Air Force Filmaufnahmen von Überwachungskameras in Melbourne Beach, Florida, veröffentlichte, die zeigten, wie der Atlas umkippte und sich nach unten bewegte. Daraufhin wurde festgestellt, dass die Fehlfunktion des Agena-Servos durch den ionisierten Abgasstrom des Atlas verursacht wurde.
Der Start der modifizierten Gemini 9A-Mission wurde für den 1. Juni 1966 unter Verwendung der ATDA neu angesetzt. Die Abdeckung, die den Andockadapter während des Starts schützte, ließ sich jedoch nicht abtrennen, da die Lanyards nicht korrekt mit Klebeband befestigt waren. Gemini 9A wurde am 3. Juni gestartet, und in der Umlaufbahn stellte die Besatzung fest, dass sich die Abdeckung des ATDA teilweise geöffnet hatte und laut Stafford „wie ein wütender Alligator“ aussah. Das Andocken war nicht möglich, stattdessen wurde das Rendezvous-Manöver geübt.