СТС-50 - STS-50

СТС-50

Spacelab Модуль LM1 в Колумбии «s грузового отсека, выступающий в качестве микрогравитации лаборатории США
Тип миссии	Исследование микрогравитации
Оператор	НАСА
COSPAR ID	1992-034A
SATCAT нет.	22000
Продолжительность миссии	13 дней, 19 часов, 30 минут, 4 секунды
Пройденное расстояние	9 200 000 километров (5 700 000 миль)
Завершенные орбиты	221
Свойства космического корабля
Космический корабль	Спейс Шаттл Колумбия
Посадочная масса	103,814 кг (228,871 фунт)
Масса полезной нагрузки	12,101 кг (26678 фунтов)
Экипаж
Размер экипажа	7
Члены
Начало миссии
Дата запуска	25 июня 1992 г., 16:12:23  UTC  ( 1992-06-25UTC16: 12: 23Z )
Запустить сайт	Кеннеди LC-39A
Конец миссии
Дата посадки	9 июля 1992 г., 11:42:27  UTC  ( 1992-07-09UTC11: 42: 28Z )
Посадочная площадка	Kennedy SLF Взлетно-посадочная полоса 33
Параметры орбиты
Справочная система	Геоцентрический
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	302 км (188 миль)
Высота апогея	309 километров (192 миль)
Наклон	28,5 градусов
Период	90,6 мин.
Слева направо: Бейкер, Бауэрсокс, Данбар, Ричардс, Мид, Трин, ДеЛукас Программа Space Shuttle ←  СТС-49 СТС-46  →

STS-50 (US Microgravity Laboratory 1) был миссией космического челнока США , 12-й миссией орбитального корабля Колумбия . Колумбия приземлилась в Космическом центре Кеннеди впервые из-за плохой погоды в Эдвардсе, вызванной остатками урагана Дарби .

Экипаж

Резервная бригада

Рассадка экипажа

Сиденье	Запуск	Посадка	Кресла 1–4 находятся в кабине экипажа. Сиденья 5–7 находятся на средней палубе.
S1	Ричардс	Ричардс
S2	Bowersox	Bowersox
S3	Данбар	Мид
S4	Бейкер	Бейкер
S5	Мид	Данбар
S6	ДеЛюкас	ДеЛюкас
S7	Trinh	Trinh

Основные моменты миссии

Лаборатория микрогравитации США 1 была космической миссией с экспериментами в области материаловедения, физики жидкостей и биотехнологии. Это был первый полет космического корабля "Шаттл" с аппаратным обеспечением орбитального аппарата увеличенной продолжительности полета (EDO), позволяющим увеличить продолжительность полета.

Основная полезная нагрузка, Лаборатория микрогравитации США-1 (USML-1), совершила свой первый полет; признакам герметизированный модуль Spacelab. USML-1 - первый в запланированной серии полетов, направленных на продвижение американских исследований в области микрогравитации в нескольких дисциплинах. Были проведены эксперименты: печь для выращивания кристаллов (CGF); Модуль физики падения (DPM); Эксперименты по конвекции, управляемой поверхностным натяжением (STDCE); Рост кристаллов цеолита (ZCG); Рост протеиновых кристаллов (PCG); Перчаточный ящик (GBX); Система измерения космического ускорения (SAMS); Универсальный биотехнологический аппарат (GBA); Астрокультура-1 (ASC); Медицинский проект орбитального аппарата продленной продолжительности (EDOMP); Эксперимент по горению твердой поверхности (SSCE).

Вторичными экспериментами были: Исследования переработки полимерных мембран (IPMP); Эксперимент по любительской радиосвязи Shuttle II (SAREX II); и прибор с ультрафиолетовым шлейфом (UVPI).

Основные достижения миссии

• Завершился первый специализированный полет Лаборатории микрогравитации в США, заложивший основу для научных операций космической станции «Свобода».
• Провел 31 эксперимент в условиях микрогравитации в пяти основных областях: гидродинамика, рост кристаллов, наука о горении, биологическая наука и демонстрация технологий.
• Представлено несколько новых объектов для проведения экспериментов в условиях микрогравитации для нескольких пользователей и нескольких полетов (включая печь для выращивания кристаллов, модуль физики капли и эксперимент с конвекцией, управляемой поверхностным натяжением).
• Продемонстрирована эффективность интерактивных научных операций между членами экипажа и учеными на местах для оптимизации результатов научных исследований.
• Завершился самый продолжительный период роста кристаллов белка в программе Space Shuttle.
• Проведение итерационных экспериментов по выращиванию кристаллов, в которых химический состав изменялся на основании микроскопических наблюдений за процессами роста.
• Завершена самая продолжительная миссия космического шаттла (13 дней 19 часов 30 минут) на тот момент и первый полет орбитального аппарата увеличенной продолжительности (EDO) в рамках программы космических шаттлов.
• Продемонстрированная универсальность нового перчаточного ящика для взаимодействия членов экипажа с многочисленными экспериментами для достижения максимальной науки.

Шаттл Columbia поднялся на орбиту, совершив самый продолжительный полет в истории. Колумбия приземлилась почти 14 дней спустя, вернувшись с данными и образцами, собранными в ходе важных экспериментов в условиях микрогравитации. Миссия шаттла STS-50 доставила в космос первую лабораторию микрогравитации США (USML-1), где проводились длительные эксперименты в условиях микрогравитации. Микрогравитация - это гравитационное ускорение, которое мало по сравнению с гравитационным притяжением на поверхности Земли. Благодаря действию свободного падения (например, космического корабля на орбите Земли) местные эффекты гравитации значительно уменьшаются, создавая тем самым микрогравитационную среду.

Во время расширенной миссии в Колумбии члены экипажа ученых, работая внутри длинного модуля Spacelab, перевозимого в отсеке полезной нагрузки Колумбии , провели более 30 исследований и испытаний в условиях микрогравитации. Чтобы максимизировать научную отдачу от миссии, эксперименты проводились круглосуточно. Исследования подпадали под пять основных областей научных исследований в области микрогравитации: гидродинамика (изучение того, как жидкости и газы реагируют на приложение или отсутствие различных сил), материаловедение (изучение затвердевания материалов и роста кристаллов), наука о горении ( изучение процессов и явлений горения), биотехнологии (изучение явлений, связанных с продуктами, полученными из живых организмов) и демонстрации технологий, которые стремились доказать экспериментальные концепции для использования в будущих миссиях шаттлов и на космической станции «Свобода» .

На USML-1 было запущено три новых крупных экспериментальных объекта. Это были печь для выращивания кристаллов, экспериментальная установка с конвекцией, управляемой поверхностным натяжением, и модуль физики капли. Дополнительной частью нового оборудования в этом полете был универсальный перчаточный ящик, который позволял "практическими" манипуляциями с небольшими экспериментами изолировать экипаж от жидкостей, газов или твердых тел. Некоторые эксперименты USML-1 описаны ниже.

Spacelab эксперименты

Лоуренс ДеЛукас в плетизмографе во время миссии.

Spacelab Computer.

Печь для выращивания кристаллов (CGF) - это многоразовая установка для исследования роста кристаллов в условиях микрогравитации. Он способен автоматически обрабатывать до шести больших образцов при температуре до 1600 градусов Цельсия. Дополнительные образцы могут быть обработаны при выполнении ручной замены образцов. На USML-1 использовались два метода роста кристаллов: направленное затвердевание и перенос пара. Анализируя состав и атомную структуру кристаллов, выращенных без доминирующего влияния силы тяжести, ученые получат представление о корреляциях между потоками жидкости во время затвердевания и дефектами в кристалле. Компания CGF проработала 286 часов и обработала семь образцов, на три больше, чем планировалось, включая два полупроводниковых кристалла арсенида галлия. Кристаллы арсенида галлия используются в высокоскоростных цифровых интегральных схемах, оптоэлектронных интегральных схемах и твердотельных лазерах. Члены экипажа могли обмениваться образцами с помощью специально разработанного гибкого перчаточного ящика для проведения дополнительных экспериментов.

Эксперимент с конвекцией, управляемой поверхностным натяжением (STDCE), был первым космическим экспериментом, в котором использовались современные инструменты для получения количественных данных о потоках, вызванных поверхностным натяжением на поверхности жидкостей, в широком диапазоне переменных в условиях микрогравитации. Достаточно очень небольшой разницы температур поверхности для создания тонких потоков жидкости на поверхности жидкости. Такие потоки, называемые «термокапиллярными», существуют на поверхности жидкости на Земле. Однако термокапиллярные потоки на Земле очень трудно изучать, потому что они часто маскируются гораздо более сильными потоками, вызванными плавучестью. В условиях микрогравитации потоки, вызываемые плавучестью, значительно уменьшаются, что позволяет изучить это явление. STDCE предоставил первые наблюдения термокапиллярного потока в жидкости с криволинейной поверхностью и продемонстрировал, что поверхностное натяжение является мощной движущей силой для движения жидкости.

Модуль физики капли (DPM) позволял изучать жидкости без вмешательства контейнера. Жидкости на Земле принимают форму контейнера, в котором они находятся. Кроме того, материалы, из которых изготовлен контейнер, могут химически загрязнять исследуемые жидкости. DPM использует акустические (звуковые) волны для размещения капли в центре камеры. Изучая капли таким образом, ученые имеют возможность проверить основные теории физики жидкостей в области нелинейной динамики, капиллярных волн и реологии поверхности (изменения формы и потока вещества). Члены экипажа, управляя звуковыми волнами, могли вращать, колебаться, сливаться и даже разделять капли. В другом тесте члены экипажа смогли создать первую каплю соединения, каплю в капле, чтобы исследовать процесс, который в конечном итоге может быть использован для инкапсуляции живых клеток в полупроницаемую мембрану для использования в процедурах медицинской трансплантации.

Перчаточный бокс, возможно, оказался самым универсальным новым космическим лабораторным оборудованием, представленным за последние несколько лет. Перчаточный ящик предлагает членам экипажа возможность манипулировать множеством различных видов тестовых действий, демонстраций и материалов (даже токсичных, раздражающих или потенциально заразных) без прямого контакта с ними. Перчаточный ящик имеет смотровое окно (окно) в чистое рабочее пространство, встроенные перчатки для манипуляций с образцами и оборудованием, систему отрицательного давления воздуха, систему фильтрации и входную дверь для передачи материалов и экспериментов в рабочую зону и из нее. . Перчаточный ящик использовался прежде всего для выборочного смешивания кристаллов протеина и отслеживания их роста. Перчаточный ящик позволял членам экипажа периодически менять состав для оптимизации роста, впервые для космоса. Другие тесты, проведенные внутри перчаточного бокса, включали исследования пламени свечи , вытягивания волокон, дисперсии частиц, поверхностной конвекции в жидкостях и границ раздела жидкость / контейнер. Всего в перчаточном ящике было проведено шестнадцать испытаний и демонстраций. Перчаточный ящик также предоставил членам экипажа возможность выполнять резервные операции на универсальном биотехнологическом аппарате, которые не планировались.

Еще одним экспериментом Spacelab был Generic Bioprocessing Apparatus (GBA), устройство для обработки биологических материалов. GBA обработал 132 индивидуальных эксперимента с объемом в несколько миллилитров. Аппарат изучал живые клетки, микроорганизмы, используемые при экологической переработке отходов, разработку яиц креветок и ос, а также другие биомедицинские тестовые модели, которые используются в исследованиях рака. Один из исследованных образцов, липосомы, состоит из сферических структур, которые можно использовать для капсулирования фармацевтических препаратов. Если этот биологический продукт может быть сформирован должным образом, его можно использовать для доставки лекарства в определенную ткань тела, например, в опухоль.

Прибор Space Acceleration Measurement System (SAMS) измерял условия низкого уровня ускорения (также известные как микрогравитация) в экспериментах по микрогравитации во время миссии. Эти данные неоценимы для ученых, чтобы установить, вызваны ли эффекты, наблюдаемые в их экспериментальных данных, внешними возмущениями или нет. Приборы SAMS совершили более двадцати миссий "Шаттл", 3,5 года на " Мире" , а новая версия в настоящее время (2006 г.) находится на Международной космической станции .

Эксперименты по микрогравитации на средней палубе

В то время как большинство экспериментов STS-50 проводилось в Лаборатории микрогравитации США, другие проводились в средней палубе Колумбии . В промежуточные эксперименты были включены исследования роста кристаллов протеина, астрокультуры и роста кристаллов цеолита.

Эксперимент по выращиванию протеиновых кристаллов совершил четырнадцатый полет шаттла, но USML-1 стал первым случаем, когда члены экипажа смогли оптимизировать условия роста с помощью перчаточного бокса. Было засеяно около 300 образцов из 34 типов белков, включая комплекс обратной транскриптазы ВИЧ (фермент, который является химическим ключом к репликации СПИДа) и фактор D (важный фермент в иммунной системе человека). Около 40 процентов перевозимых белков будет использоваться для рентгеноструктурных исследований. Увеличенный размер и выход продукции можно объяснить увеличенным временем роста кристаллов, обеспечиваемым этой миссией. Ученые на местах будут использовать рентгеновскую кристаллографию для изучения трехмерной структуры каждого белка, которая, если ее определить, может помочь в контроле активности каждого белка посредством рационального дизайна лекарств.

Эксперимент Astroculture оценил систему доставки воды, которая будет использоваться для поддержки роста растений в условиях микрогравитации. Рост растений в космосе рассматривается как возможный метод обеспечения продуктами питания, кислородом, очищенной водой и удалением углекислого газа для длительного проживания человека в космосе. Поскольку жидкости ведут себя в условиях микрогравитации иначе, чем на Земле, системы полива растений, используемые на Земле, плохо адаптируются к использованию в условиях микрогравитации.

В эксперименте по выращиванию кристаллов цеолита было обработано 38 отдельных образцов, которые были смешаны в перчаточном боксе. Кристаллы цеолита используются для очистки биологических жидкостей, в качестве добавок к стиральным порошкам и при очистке отходов.

Орбитальный аппарат увеличенного времени действия (EDO)

ДеЛукас и Данбар в Spacelab с устройством отрицательного давления в нижней части тела.

STS-50 стал не только первым полетом лаборатории микрогравитации США, но и первым полетом орбитального аппарата увеличенной продолжительности полета. Чтобы подготовиться к долгосрочным (месяцы) исследованиям микрогравитации на борту космической станции Freedom, ученым и НАСА необходим практический опыт в управлении все более продолжительным временем проведения своих экспериментов. Спейс шаттл обычно обеспечивает от недели до десяти дней микрогравитации. Благодаря набору орбитального аппарата с увеличенной продолжительностью полета орбитальный аппарат космического корабля " Колумбия" оставался на орбите почти 14 дней, а будущие миссии с Колумбией могли длиться до месяца. Комплект состоит из дополнительных резервуаров для водорода и кислорода для выработки энергии, дополнительных резервуаров для азота для атмосферы кабины и улучшенной системы регенерации для удаления углекислого газа из воздуха кабины.

Одним из практических аспектов более длительного пребывания в космосе будет требование поддерживать здоровье и работоспособность членов экипажа. Во время STS-50 члены экипажа провели биологические испытания в рамках Медицинского проекта ОКБ. Члены экипажа контролировали свое кровяное давление и частоту сердечных сокращений и брали пробы атмосферы в салоне во время полета. Они также оценили устройство отрицательного давления в нижней части тела (LBNP) в качестве меры противодействия нормальному сокращению жидкостей организма, которое происходит в космосе. Если бы благотворное влияние LBNP могло длиться 24 часа, это улучшило бы работу членов экипажа при входе в атмосферу и посадке.

Другая полезная нагрузка

Члены экипажа STS-50 также руководили Экспериментальной радиолюбительской шаттл (SAREX). В ходе эксперимента члены экипажа смогли связаться с радистами-любителями, копией полинезийского парусного судна в Тихом океане и избранными школами по всему миру.

Возможно, это был первый случай, когда астронавты получили любительское телевизионное видео с клубной радиолюбительской станции (W5RRR) в ОАО.

Эксперимент "Исследования обработки полимерных мембран" (IPMP) ранее проводился в шести полетах на шаттлах. Он используется для изучения образования полимерных мембран в условиях микрогравитации с целью улучшения их качества и использования в качестве фильтров в биомедицинских и промышленных процессах.

Знаки отличия миссии

Знак отличия миссии показывает космический шаттл в типичном для полета положении в условиях микрогравитации . Баннер USML выходит из отсека полезной нагрузки, в котором находится модуль космической лаборатории с текстом «мкг» - символом микрогравитации. И звезды, и полосы на буквах USML, а также выделенные США на Земле под шаттлом отражают тот факт, что это была общеамериканская научная миссия.

Удары обломками и микрометеороидами

«Стоячая» орбитальная позиция Колумбии, хотя и идеальна для экспериментов в условиях микрогравитации, была очень далека от оптимальной с точки зрения уязвимости D&M (Debris and Micrometeoroid). Орбитальный аппарат получил 40 попаданий радиационных осколков, ударов по восьми окнам и три удара по передним краям углеродно-углеродного крыла.

Смотрите также

• Список полетов человека в космос
• Список миссий Space Shuttle
• Очерк космической науки
• Космический шаттл

Рекомендации

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

Библиография

Янг, Джон У. (16 сентября 2012 г.). Вечно молодой: жизнь, полная приключений в воздухе и космосе . Издательство Университета Флориды. п. 432. ISBN.   978-0813042091 .

внешние ссылки

• Краткое описание миссии НАСА
• Основные моменты видео STS-50