Agena-målfartøj
Efter fiaskoen med det første GATV bestilte NASA McDonnell til at udvikle et ekstra dockingmål minus Lockheed Agena-raketten, Augmented Target Docking Adapter (ATDA). Denne bestod af Gemini-dockingkraven og et holdningskontrolfremdriftssystem baseret på Gemini Reentry Control System. ATDA var 3,3 m (10,9 fod) lang og havde en masse på 794 kg (1.750 pund) Der blev rejst et par spørgsmål om ATDA’s kompatibilitet med Atlas-boosteren, da den havde en meget lavere masse end GATV’en, hvilket potentielt kunne forstyrre løfterakettens aerodynamik og kalibrerede indstillinger. Convair forsikrede dog McDonnell om, at den ikke ville give nogen tekniske problemer med boosteren.
En anden GATV-opskydningsfejl skete den 17. maj 1966, da Gemini 9-astronauterne Tom Stafford og Eugene Cernan sad på deres platform og ventede på opsendelse. Atlas-Agena-flyet lettede jævnt ind i en overskyet himmel og forsvandt fra synet omkring T+50 sekunder. Kort før Booster Engine Cutoff (BECO) meddelte styringskontrolofficeren, at han havde mistet kontakten med boosteren.
Telemetri viste, at Agena-stegningen havde fundet sted som planlagt ved T+300 sekunder. Agena fortsatte med at sende signaler indtil T+436 sekunder, hvorefter al telemetri ophørte. Skjult bag skyer gimbalede Atlas’ B-2-motor hårdt til højre fra T+120 sekunder og forblev fast i denne position, hvilket vendte løfteraketten 216° rundt og sendte den tilbage mod Cape Kennedy. Denne drejning havde gjort det umuligt for styringen på jorden at låse sig fast. Radarstationer på Bahamas fulgte den på vej mod nord og nedad. Køretøjets stabilitet blev gradvist genvundet efter BECO, men det havde dog ændret sig ca. 231° i forhold til den planlagte flyvebane. Begge fartøjer styrtede ned i Atlanterhavet 107 sømil (198 km) nede på afstanden. Agenas motor blev ikke aktiveret, da den rette højde og hastighed ikke var nået, hvilket forhindrede styresystemet i at sende startkommandoen. Den nøjagtige årsag til tabet af motorens kardankontrol blev ikke fundet, men telemetri viste, at der var opstået en kortslutning mod jord i kredsløbet til servoforstærkerens udgangskommandosignal, hvilket kan være forårsaget af en kryogen lækage i tryksektionen. Denne teori blev underbygget af unormalt lave temperaturer i skubsektionen, der begyndte ved T+65 sekunder. Kilden til den kryogene lækage blev ikke identificeret. Tabet af låsningen på jorden forhindrede, at de normale motorafbrydelsessignaler blev overført til Atlas; BECO blev genereret af backup-accelerometeret, SECO ved T+273 sekunder på grund af udtømning af LOX, og VECO og Agena staging blev genereret af en backup-kommando genereret af missilprogrammøren. Bortset fra flyvestyringssystemet fungerede alle Atlas-systemer korrekt.
Mens Convair påtog sig ansvaret for den fejlslagne opsendelse, udtrykte Lockheed-ingeniører bekymring over telemetri-data, der indikerede en servofejl i Agena, hvilket førte til tvivl om, hvorvidt trinet stadig ville have fungeret korrekt, hvis Atlas ikke havde haft fejlfunktion. Den virkelige årsag til fejlen kom imidlertid frem, da luftvåbnet offentliggjorde film, der var optaget af sporingskameraer i Melbourne Beach, Florida, og som viste, hvordan Atlas tippede om og var på vej nedad. Det blev derefter fastslået, at Agenas servofejl blev forårsaget af at passere gennem Atlas’ ioniserede udstødningsspor.
Den modificerede Gemini 9A-missionsopsendelse blev omlagt til den 1. juni 1966, hvor ATDA blev anvendt. Imidlertid lykkedes det ikke at adskille den kappe, der beskyttede dockingadapteren under opsendelsen, fordi lænkerne ikke var korrekt fastgjort med klæbebånd. Gemini 9A blev opsendt den 3. juni, og da besætningen var i kredsløb, observerede de, at ATDA’ens kappe var delvist åbnet og blev af Stafford beskrevet som “lignede en vred alligator”. Docking var ikke mulig, men rendezvous-manøvren blev øvet i stedet.