Кіріспе
1992 жылғы американдық экипажды ұшқан ғарыш сапары, осы атты қолданған заманауи «қарақшы кемесі»
the modern pirate ship that used this name
STS 50 (U. S. Microgravity Laboratory 1) was a NASA Space Shuttle mission, the 12th mission of the Columbia orbiter. Columbia landed at Kennedy Space Center for the first time ever due to bad weather at Edwards Air Force Base caused by the remnants of Hurricane Darby.
STS-50 (АҚШ Микрогравитациялық зертханасы-1) – NASA Space Shuttle миссиясы, «Колумбия» орбиталық кемесінің 12-ші миссиясы. «Колумбия» Кеннеди ғарыш орталығына алғаш рет қонды, себебі Эдвардс әуе базасындағы нашар ауа-райы «Дарби» даулының қалдықтарынан туындаған еді.
the modern pirate ship that used this name
STS 50 (U. S. Microgravity Laboratory 1) was a NASA Space Shuttle mission, the 12th mission of the Columbia orbiter. Columbia landed at Kennedy Space Center for the first time ever due to bad weather at Edwards Air Force Base caused by the remnants of Hurricane Darby.
Экипаждың отыру орындары
Орын Launch Landing Орын 1–4 Ұшу палубасында. Орын 5–7 Ортаңғы палубада. S1 Ричардс Ричардс S2 Боверсокс Боверсокс S3 Данбар Мид S4 Бейкер Бейкер S5 Мид Данбар S6 ДеЛукас ДеЛукас S7 Тринх Тринх
Миссияның басты оқиғалары
АҚШ-тың Микрогравитациялық зертханасы 1 – материалтану, сұйық физикасы және биотехнология салаларындағы тәжірибелер жүргізілген ғарыш зертханасы болды. Бұл ұзақ мерзімді орбиталық аппаратпен (EDO) жабдықталған ғарыш шаттлының алғашқы ұшуы еді, ол ұшу ұзақтығын арттыруға мүмкіндік берді. Басты жүк – АҚШ Микрогравитациялық зертханасы 1 (USML 1) алғаш рет ұшты; қысыммен жұмыс істейтін Spacelab модулімен жабдықталған. USML 1 – АҚШ-тың бірнеше сала бойынша микрогравитациялық зерттеулерін дамытуға бағытталған жоспарланған ұшулар сериясының бастауы болды. Тәжірибелердің арасында: Кристалл өсіру пеші (CGF); Тамшы физикасы модулі (DPM); Беттік кернеумен басқарылатын конвекция тәжірибелері (STDCE); Зеолит кристалдарын өсіру (ZCG); Ақуыз кристалдарын өсіру (PCG); Қолғапшаң жабдығы (GBX); Ғарыштық үдеуді өлшеу жүйесі (SAMS); Жалпы биоөңдеу аппараты (GBA); Астрокультура 1 (ASC); Ұзартылған орбиталық медициналық жоба (EDOMP); Қатты беттегі жану эксперименті (SSCE) жүргізілді. Қосымша тәжірибелер: Полимерлік мембраналарды өңдеуді зерттеу (IPMP); Шаттл әуесқой радио эксперименті (SAREX II); және Күлгін сәулелі плазма аспабы (UVPI) болды.
Миссияның негізгі жетістіктері
АҚШ-тың Микрогравитациялық зертханасы-1 (USML-1) миссиясы аяқталды, бұл Freedom ғарыш станциясының ғылыми жұмыстарына негіз салды. Бес негізгі салада 31 микрогравитациялық эксперимент жүргізілді: сұйық динамикасы, кристалл өсіру, жану ғылымы, биологиялық ғылымдар және технологиялық демонстрациялар. Бірнеше пайдаланушы және бірнеше миссия үшін жаңа микрогравитациялық эксперименттер жиынтығы енгізілді (оның ішінде Кристалл өсіру пеші, Тамшы физикасы модулі және Беттік кернеумен басқарылатын конвекция эксперименті). Ғылыми нәтижелерді бағалау үшін экипаж мүшелері мен Жердегі ғалымдар арасындағы ынтымақтастық ғылыми жұмыстың тиімділігі көрсетілді. Ғарыш шаттл бағдарламасында белок кристалдарын өсірудің ең ұзақ кезеңі аяқталды. Кристалл өсіру эксперименттері қайта-қайта жүргізілді, мұнда өсу процестерінің микроскопиялық байқауларына сүйене отырып, химиялық құрамы өзгертілді. Сол кездегі ең ұзақ ғарыш шаттл миссиясы (13 күн 19 сағат 30 минут) және ғарыш шаттл бағдарламасының алғашқы кеңейтілген ұшуы (EDO) аяқталды. Жаңа Glovebox құрылғысының мүмкіндіктері көрсетілді, ол экипаж мүшелеріне максималды ғылыми нәтиже алу үшін бірнеше эксперименттермен тікелей жұмыс істеуге мүмкіндік берді. "Колумбия" шаттлы тарихындағы ең ұзақ ғарышқа ұшты. Колумбия шамамен 14 күннен кейін жерге қонды, микрогравитациялық эксперименттер жиынтығынан алынған деректер мен үлгілермен оралды. STS-50 миссиясы бірінші АҚШ Микрогравитациялық зертханасын-1 (USML-1) ғарышқа алып шықты, онда ұзақ мерзімді микрогравитациялық эксперименттер жүргізілді. Микрогравитация – Жер бетіндегі гравитациялық тартымға қарағанда өте төмен гравитациялық үдеу. Еркін түсу (мысалы, Жерді айналатын ғарыш шаттлы) арқылы гравитацияның жергілікті әсері айтарлықтай төмендейді, осылайша микрогравитациялық орта құрылады. Колумбияның ұзақ миссиясы кезінде, Колумбияның жүк бөлімінде орналасқан Spacelab ұзын модулінде жұмыс істеген ғалымдар 30-дан астам микрогравитациялық зерттеулер мен сынақтар жүргізді. Миссиядан ғылыми нәтижелерді бағалау үшін эксперименттер тәулік бойы жүргізілді. Зерттеулер микрогравитация ғылымының бес негізгі саласын қамтыды: сұйық динамикасы (сұйықтар мен газдардың әртүрлі күштердің әсеріне немесе олардың болмауына қалай жауап беретінін зерттеу), материалдар ғылымы (материалдардың қатаюы мен кристалл өсуін зерттеу), жану ғылымы (жану процестері мен құбылыстарын зерттеу), биотехнология (тірі организмдерден алынған өнімдерге қатысты құбылыстарды зерттеу) және болашақ шаттл миссияларында және Freedom ғарыш станциясында қолдану үшін экспериментальдық тұжырымдамаларды тексеруге бағытталған технологиялық демонстрациялар. USML-1 миссиясында үш жаңа ірі эксперименттік құралдар ұшырылды: Кристалл өсіру пеші, Беттік кернеумен басқарылатын конвекциялық эксперимент аппараты және Тамшы физикасы модулі. Бұл миссиядағы жаңа жабдықтың тағы бір бөлігі – әмбебап Glovebox, ол экипаж мүшелеріне сұйықтардан, газдардан немесе қатты заттардан оқшаулап, кішкентай эксперименттерді тікелей басқаруға мүмкіндік берді. USML-1 эксперименттерінің кейбіреулері төменде сипатталған.
Ғарыш зертханасының эксперименттері
Кристалл өсіру пеші (CGF) – микрогравитация жағдайында кристалл өсіруді зерттеуге арналған қайта пайдалануға болатын құрылғы. Ол температурада 6 үлкен үлгіге дейін автоматты түрде өңдеуге қабілетті. Қосымша үлгілерді қолмен үлгі алмастыру арқылы өңдеуге болады. USML 1 бағытталған қатаю және бу тасымалы сияқты кристалл өсірудің екі әдісі қолданылды. Ғалымдар ауырлық күшінің басымдығы жоқ жағдайда өскен кристаллдардың құрамын және атомдық құрылымын талдау арқылы қатаю кезіндегі сұйықтық ағындары мен кристаллдағы ақаулар арасындағы байланысты анықтауға тырысады. CGF 286 сағат жұмыс істеді және жоспарланғаннан 3 есе көп, яғни 7 үлгіні өңдеді, оның ішінде 2 галлий арсениді жартылай өткізгіш кристаллы. Галлий арсениді кристалдары жоғары жылдамдықты цифрлық интегралдық схемаларда, оптоэлектрондық интегралдық схемаларда және қатты күйдегі лазерлерде қолданылады. Ұшқыштар арнайы жасалған икемді Glovebox қолғап қорабын пайдаланып, қосымша эксперименттерді жүргізу үшін үлгілерді алмастыра алды. Үстіңгі беттік керіліспен туындаған конвекциялық эксперимент (STDCE) – микрогравитациялық ортада сұйықтық бетіндегі беттік керіліспен туындаған ағындар туралы сандық деректер алу үшін соңғы үлгідегі құралдарды қолданған алғашқы ғарыш эксперименті. Сұйықтықтардың бетіндегі өте шағын температура айырмашылықтары нәзік ағындарды тудыруға жеткілікті. Мұндай ағындар "термокапиллярлық" деп аталады және Жердегі сұйықтық беттерінде кездеседі. Дегенмен, Жердегі термокапиллярлық ағындарды зерттеу қиын, өйткені олар көбінесе күшті гравитациялық ағындармен жасырылады. Микрогравитацияда гравитациялық ағындар айтарлықтай төмендейді, бұл құбылысты зерттеуге мүмкіндік береді. STDCE қисық бетті сұйықтықта термокапиллярлық ағынды алғаш рет байқады және беттік керілістің сұйықтық қозғалысының маңызды күші екенін көрсетті. Тамшы физикасы модулі (DPM) сұйықтықтарды контейнердің әсерінен тыс зерттеуге мүмкіндік берді. Жердегі сұйықтықтар оларды ұстап тұратын контейнердің пішінін алады. Сонымен қатар, контейнерді құрайтын материалдар зерттеліп жатқан сұйықтықтарды химиялық тұрғыдан ластауы мүмкін. DPM камераның ортасында тамшыны орналастыру үшін акустикалық (дыбыстық) толқындарды пайдаланады. Осылайша тамшыларды зерттеу арқылы ғалымдар сызықтық емес динамика, капиллярлық толқындар және беттік реология (материяның пішіні мен ағынындағы өзгерістер) салаларындағы негізгі сұйықтық физикасы теорияларын сынап көруге мүмкіндік алады. Ұшқыштар дыбыс толқындарын басқару арқылы тамшыларды айналдырып, тербеліске келтіріп, біріктіріп, тіпті бөліп алуге қабілетті болды. Тағы бір сынақта Ұшқыштар алғашқы қосылған тамшыны, яғни тамшының ішіндегі тамшыны жасады, бұл процесті медициналық трансплантацияда қолдануға болатын жартылай өткізгіш мембранаға тірі жасушаларды қаптау үшін зерттеуге мүмкіндік берді. Glovebox құрылғысы соңғы жылдары ұсынылған ғарыш зертханасының ең әмбебап жабдығы болып танылды. Glovebox Ұшқыштарға түрлі сынақтарды, демонстрацияларды және материалдарды (тіпті уытты, тітіркендіргіш немесе жұқпалы болуы мүмкін) тікелей жанаспай-ақ басқаруға мүмкіндік береді. Glovebox таза жұмыс кеңістігіне кіретін терезеге, үлгілер мен жабдықтарды басқаруға арналған кіріктірілген қолғаптарға, теріс қысым жүйесіне, сүзгі жүйесіне және материалдар мен эксперименттерді жұмыс аймағына және одан шығаруға арналған кіру есігіне ие. Glovebox негізінен ақуыз кристалдарын іріктеп араластыру және олардың өсуін бақылау үшін қолданылды. Glovebox Ұшқыштарға өсуді оңтайландыру үшін құрамын мерзімді түрде өзгертуге мүмкіндік берді, бұл ғарыш үшін бірінші рет болды. Glovebox ішінде жүргізілген басқа сынақтарға шам жалыны, талшықты тарту, бөлшектердің таралуы, сұйықтықтардағы беттік конвекция және сұйықтық/контейнер интерфейстерін зерттеу кірді. Барлығы Glovebox ішінде 16 сынақ пен демонстрация жүргізілді. Glovebox сонымен қатар Ұшқыштарға ЖБҚ-да жоспарланбаған резервтік операцияларды орындау мүмкіндігін берді. Spacelab эксперименттерінің бірі – Generic Bioprocessing Apparatus (GBA), биологиялық материалдарды өңдеуге арналған құрылғы. GBA бірнеше миллилитр көлемдегі 132 жеке экспериментті өңдеді. Аппарат тірі жасушаларды, экологиялық қалдықтарды өңдеуде қолданылатын микроорганизмдерді, тұзды креветкалар мен жұмыртқаларын және рак зерттеулерінде қолданылатын басқа да биомедициналық модельдерді зерттеді. Зерттелген үлгілердің бірі – липосомалар, фармацевтикалық препараттарды қаптау үшін қолданылатын сфералық құрылымдардан тұрады. Егер бұл биологиялық өнім дұрыс қалыптасса, оны дененің белгілі бір тініне, мысалы, ісікке дәрі жеткізу үшін пайдалануға болады. Ғарыш үдеуін өлшеу жүйесі (SAMS) аспабы миссия кезінде микрогравитациялық эксперименттердің сезінген төмен деңгейлі үдеуін (сонымен қатар микрогравитация) өлшеді. Бұл деректер ғалымдарға эксперименттік деректеріндегі әсерлердің сыртқы бұзылыстардың салдары емес екенін анықтау үшін өте құнды. SAMS құралдары 20-дан астам Shuttle миссиясында, Мирде 3,5 жыл бойы және қазіргі уақытта (2006) Халықаралық ғарыш станциясында ұшты.
Ортаңғы палубадағы микрогравитациялық эксперименттер
STS 50 эксперименттерінің көпшілігі АҚШ-тың Микрогравитациялық зертханасы 1 (USML 1)-де жүргізілді, ал қалғандары «Колумбия» ғарыш кемесінің ортаңғы палубасында жұмыс істеді. Ортаңғы палубадағы эксперименттерге ақуыз кристалдарының өсуі, астрокультура және цеолит кристалдарының өсуі зерттеулері кірді. Ақуыз кристалдарын өсіру эксперименті 14-ші ғарышқа ұшуын жасады, бірақ USML 1 экипаж мүшелері бірінші рет «Глоуббокс» құрылғысын пайдаланып, өсу жағдайларын оңтайландыруға мүмкіндік алды. 34 түрлі ақуыздан 300-ге жуық үлгілер, соның ішінде АИҚ кері транскриптаза кешені (ЖИТС-тің көбеюіне химиялық кілті болатын фермент) және D факторы (адам иммундық жүйесіндегі маңызды фермент) қолданылды. Ұшқан ақуыздардың 40%-ы рентген сәулелерінің дифракциясын зерттеу үшін пайдаланылады. Кристаллдардың өсу уақытының ұзартылуына байланысты үлкенірек өлшем мен жоғары өнімділікке қол жеткізілді. Жердегі ғалымдар әр ақуыздың үш өлшемді құрылымын зерттеу үшін рентген кристаллографиясын қолданады, оның анықталуы рационалды дәрілік дизайн арқылы әр ақуыздың белсенділігін бақылауға көмектеседі. Астрокультура эксперименті микрогравитацияда өсімдіктердің өсуін қолдау үшін қолданылатын су жеткізу жүйесін бағалады. Ғарышта өсімдіктерді өсіру ұзақ мерзімді ғарышқа адамдардың қоныстануы үшін тамақ, оттегі, тазартылған су және көмірқышқыл газын кетірудің мүмкін әдісі ретінде қарастырылады. Сұйықтықтар Жердегіден өзгеше микрогравитацияда әрекет ететіндіктен, Жерде қолданылатын суару жүйелері микрогравитацияға жақсы бейімделмейді. Зеолит кристалдарын өсіру эксперименті 38 жеке үлгіні өңдеді, олар «Глоуббокс» ішінде араластырылды. Зеолит кристалдары биологиялық сұйықтықтарды тазарту үшін, кір жуғыш заттардың құрамында және қалдықтарды тазалау үшін қолданылады.
Ұзартылған орбиталық аппарат (EDO)
STS-50 ғарыш миссиясы АҚШ-тың Микрогравитациялық зертханасының 1-ші (USML 1) ұшуын ғана емес, сонымен қатар Ұзартылған Ұшудың алғашқы миссиясын да таңбалады. Ғарыш станциясы Freedom-дағы ұзақ мерзімді (айлар бойы) микрогравитациялық зерттеулерге дайындалу үшін ғалымдар мен НАСА-ға тәжірибелерін басқару үшін күнінен-күнге ұзақ уақытты пайдалану тәжірибесі қажет болды. Ғарыш шаттлы әдетте микрогравитация жағдайында бір аптадан он күнге дейін ұшады. Ұзартылған Ұшу жиынтығының арқасында Columbia ғарыш кемесі орбитада шамамен 14 күн бойы болды, ал Columbia-мен болашақ миссиялар бір айға дейін созылуы мүмкін. Жиынтыққа қуат өндіру үшін қосымша сутегі және оттегі баллондары, кабина атмосферасы үшін қосымша азот баллондары және кабина ауасынан көмірқышқыл газын шығаруға арналған жақсартылған қайта жаңарту жүйесі кіреді. Ғарышта ұзақ уақыт болудың маңызды аспектісі – экипаж мүшелерінің денсаулығы мен еңбек өнімділігін сақтау қажеттігі. STS-50 миссиясы кезінде экипаж мүшелері EDO Медициналық жобасының аясында биологиялық сынақтар жүргізді. Ұшу барысында экипаж мүшелері өздерінің қан қысымын және жүрек соғуын бақылап, кабина атмосферасынан сынамалар алды. Сонымен қатар, олар дене сұйықтықтарының ғарыштағы қалыпты азаюына қарсы шара ретінде Төменгі Дене Теріс Қысымын (LBNP) бағалады. Егер LBNP-нің пайдалы әсері 24 сағатқа созылса, ол экипаж мүшелерінің қайта кіру және қону кезіндегі жұмысын жақсартар еді.
Басқа пайдалы жүктемелер
STS 50 экипажының мүшелері сонымен қатар Шатл әуесқойлық радио экспериментіне (SAREX) қатысты. Эксперимент барысында экипаж мүшелері радио әуесқойларымен байланыс орнатып, Тынық мұхитындағы полинезиялық желкенді кеменің көшірмесімен және әлемнің әртүрлі елдерінің мектептерімен байланыс жасады. Бұл, мүмкін, астронавттардың Джонсон ғарыш орталығының (JSC) радиоклуб стансасынан (W5RRR) әуесқойлық теледидар бейнесін алған алғашқы реті болды. Полимерлік мембраналарды өңдеу (IPMP) эксперименті бұрын алты Шатл миссиясында жүргізілген. Ол микрогравитацияда полимерлік мембраналардың қалыптасуын зерттеу үшін қолданылады, мақсаты – олардың сапасын жақсарту және биомедициналық және өнеркәсіптік процестерде сүзгі ретінде қолдану.
Миссияның белгісі
Миссияның таңбасы ғарыш кемесін микрогравитациядағы әдеттегі ұшу позыциясында бейнелейді. USML туы жүк бөлімінің ішінде орналасқан, онда микрогравитация белгісі μg жазылған Spacelab модулі көрсетілген. USML әріптеріндегі жұлдыздар мен жолақтар, сондай-ақ ғарыш кемесінің астындағы Жердегі АҚШ ерекшеленгені – бұл толығымен американдық ғылыми миссия екенін көрсетеді.
Қалдықтар мен микрометеориттермен соқтығысу
Колумбияның "тұрып тұру" орбиталық кеңістіктегі жағдайы, микрогравитациялық эксперименттер үшін өте қолайлы болғанымен, D&M (Дебрис және Микрометеороидтар) қаупі тұрғысынан ең тиімдісі болмады. Ғарыш кемесі 40 радиациялық бөлшектердің соққысын алды, сегіз терезеге және көміртек қанатының алдыңғы жиегіне үш рет соқтығыс тиді.