Veículo alvo Agena
Após o fracasso do primeiro GATV, a NASA encomendou à McDonnell o desenvolvimento de um alvo de ancoragem de reserva menos o foguete Lockheed Agena, o Adaptador de ancoragem de alvo aumentado (ATDA). Este consistiu no colar de acoplamento Gemini e um sistema de propulsão de controle de atitude baseado no Sistema de Controle de Reentrada Gemini. O ATDA tinha 3,3 m de comprimento, com uma massa de 794 kg (1.750 libras). Foram levantadas algumas questões sobre a compatibilidade do ATDA com o impulsionador Atlas, uma vez que tinha uma massa muito mais baixa do que o GATV, o que poderia fazer com que a aerodinâmica do veículo lançador se desprendesse e as configurações calibradas. Entretanto, Convair garantiu a McDonnell que não colocaria problemas técnicos com o impulsionador.
Uma segunda falha no lançamento do GATV ocorreu em 17 de maio de 1966, quando os astronautas Tom Stafford e Eugene Cernan, do Gemini 9, estavam sentados em sua plataforma aguardando o lançamento. O Atlas-Agena levantou-se suavemente para um céu nublado, desaparecendo da vista por volta de T+50 segundos. Pouco antes do corte do motor booster (BECO), o oficial de controle de orientação anunciou que havia perdido o contato com o booster.
Telemetria indicou que a encenação do Agena havia ocorrido dentro do prazo em T+300 segundos. A Agena continuou a transmitir sinais até T+436 segundos, quando toda a telemetria cessou. Escondido atrás das nuvens, o motor B-2 do Atlas gimbalhou com força para a direita a partir de T+120 segundos e permaneceu fixo naquela posição, girando o veículo de lançamento 216° em volta e enviando-o de volta para o Cabo Kennedy. Esta rotação tinha impossibilitado a orientação no solo de travar. Estações de radar nas Bahamas seguiram-no em direcção ao norte e descendo. A estabilidade do veículo foi gradualmente recuperada após a BECO, no entanto, tinha-se afastado aproximadamente 231° da trajectória de voo pretendida. Ambos os veículos mergulharam no Oceano Atlântico a 107 milhas náuticas (198 km) de profundidade. O motor do Agena não foi activado uma vez que a altitude e velocidade adequadas não tinham sido atingidas, impedindo o sistema de orientação de enviar o comando de partida. Embora a causa exata da perda do controle cardan do motor não tenha sido encontrada, a telemetria indicou que ocorreu um curto-circuito no circuito para o sinal de comando de saída do servoamplificador, que pode ter sido causado por vazamento criogênico na seção de impulso. Substanciando esta teoria estavam temperaturas anormalmente baixas da secção de impulso, começando em T+65 segundos. A fonte do vazamento criogênico não foi identificada. A perda do bloqueio no solo impediu que sinais normais de corte do motor fossem transmitidos para o Atlas; BECO foi gerado pelo acelerômetro de reserva de estágio, SECO em T+273 segundos devido ao esgotamento do LOX, e VECO e Agena de um comando de reserva gerado pelo programador de mísseis. Além do sistema de controle de vôo, todos os sistemas Atlas funcionaram adequadamente.
Enquanto Convair aceitou a responsabilidade pela falha de lançamento, os engenheiros da Lockheed expressaram preocupação com os dados de telemetria que indicavam uma falha no servo Agena, levando a dúvidas se o estágio ainda teria funcionado adequadamente se o Atlas não tivesse funcionado mal. Entretanto, a verdadeira causa da falha veio à tona quando a Força Aérea lançou o filme captado por câmeras de rastreamento em Melbourne Beach, Flórida, que mostrava o lançamento do Atlas e a direção para baixo. Foi então determinado que o mau funcionamento do servo Agena foi causado pela passagem pela trilha de escape ionizada do Atlas.
O lançamento da missão modificada Gemini 9A foi remarcado para 1 de junho de 1966, usando o ATDA. No entanto, a mortalha que protegia o adaptador de acoplamento durante o lançamento não se separou, devido ao facto dos cordões estarem incorrectamente fixados com fita adesiva. O Gemini 9A foi lançado em 3 de junho, e quando em órbita, a tripulação observou que a mortalha do ATDA tinha sido parcialmente aberta e foi descrita por Stafford como “parecendo um jacaré furioso”. Não foi possível atracar, mas a manobra de encontro foi praticada em seu lugar.