Введение
1993 Американский экипажный космический полет к космическому телескопу Хаббл
STS-61 была первой миссией NASA по обслуживанию космического телескопа Хаббл и пятым полетом космического шаттла «Эндевор». Миссия стартовала 2 декабря 1993 года с Космического центра Кеннеди (KSC) во Флориде. Миссия восстановила зрение космической обсерватории (искаженное сферической аберрацией зеркала) путем установки новой основной камеры и корректирующего оптического пакета (COSTAR). Эта коррекция произошла более чем через три с половиной года после запуска Хаббла на борту STS-31 в апреле 1990 года. Во время полета также были установлены усовершенствованные приборы и новые солнечные батареи для телескопа. Благодаря своей огромной рабочей нагрузке, миссия STS-61 стала одной из самых сложных в истории программы Space Shuttle. STS-61 длилась почти 11 дней, и члены экипажа совершили пять выходов в открытый космос (внекорабельная деятельность (EVA)), что стало абсолютным рекордом; даже перемещение Intelsat VI во время STS-49 в мае 1992 года потребовало всего четырех выходов. План полета предусматривал две дополнительные EVA, что могло увеличить их общее количество до семи; однако две резервные EVA так и не были выполнены. Чтобы выполнить миссию с минимальной усталостью, пять EVA были распределены между двумя парами разных астронавтов, которые сменяли друг друга. Во время полета специалист миссии Джеффри А. Хоффман также вращал дрейдель во время празднования Хануки, демонстрируя это в прямом эфире для зрителей через спутник.
Запуск
Перенос запуска с площадки 39А на площадку 39B был произведен из-за загрязнения помещения для смены полезной нагрузки после ветрового шторма 30 октября 1993 года. Внутренний пакет полезной нагрузки HST не пострадал, так как был герметично закрыт, а загрязнение, предположительно, было вызвано абразивным материалом, использованным при недавних модификациях площадки 39A. 18 ноября 1993 года на "Эндеворе" произошел отказ датчика на гидравлическом приводе элевона. Замена привода потребовала бы возврата в Орбитальный обрабатывающий комплекс (OPF), поскольку доступ к нему осуществлялся только через нишу колеса основной посадочной стойки. Поскольку было установлено четыре датчика разности давлений (delta P), а критерии готовности к запуску (LCC) требовали исправности только трех из четырех, неисправный датчик был отключен и не использовался бы во время полета. Летный экипаж прибыл на посадочную площадку шаттлов KSC 27 ноября 1993 года, а двери грузового отсека были закрыты в 20:20 UTC 28 ноября 1993 года. Первая попытка запуска 1 декабря 1993 года была отменена из-за неблагоприятных погодных условий на посадочной площадке шаттлов. Непосредственно перед отменой запуска, полигон также находился в состоянии запрета из-за присутствия крупного судна в ограниченной морской зоне. Был введен 24-часовой режим подготовки к повторному запуску с окном запуска с 09:26 до 10:38 UTC 2 декабря 1993 года. Масса при запуске составляла… Масса полезной нагрузки составляла… После запуска астронавты провели серию проверок корабля и легли спать через семь с половиной часов после старта.
День 2 полета
"Эндевор" выполнил серию включений двигателей, которые позволили шаттлу сближаться с космическим телескопом "Хаббл" на протяжении 95 минут за один виток орбиты. Экипаж провёл детальный осмотр полезной нагрузки и проверил работоспособность как робота-манипулятора (Canadarm), так и скафандров. Все системы "Эндевора" функционировали нормально, пока экипаж полноценно отдыхал, готовясь к вечернему сближению. К концу второго дня полёта "Эндевор" находился позади "Хаббла" и продолжал сближаться с ним.
Третий день полета
HST был замечен астронавтом Джеффри А. Хоффманом в бинокль, после чего он отметил, что правая солнечная панель была согнута под углом 90°. Эти солнечные панели, предоставленные Европейским космическим агентством (ESA), планировалось заменить во время второго выхода в открытый космос, поскольку они колебались 16 раз в сутки (по мере нагрева и охлаждения телескопа при переходе с ночной стороны Земли на дневную и обратно), что мешало Хабблу поддерживать точную ориентацию. Скорость сближения оставалась прежней до следующего включения системы управления реакцией (RCS) в 02:34 UTC 4 декабря 1993 года. Этот маневр по корректировке высоты ("NH" для "Номинальной высоты") изменил скорость шаттла на , модифицировал апогей орбиты Endeavour и уточнил его курс к точке позади HST. Следующее включение, запуск орбитальной маневренной системы NC3, было запланировано на 03:22 UTC и изменило скорость Endeavour на . Скорость сближения Endeavour была скорректирована примерно до в сутки, что позволило ему оказаться позади HST через две орбиты. Третье включение, NPC, предназначенное для точной настройки наземной траектории космического аппарата, было выполнено в 15:58 UTC. Многоосевое терминальное включение (TI) RCS, которое вывело Endeavour на перехватный курс с HST и обеспечило ручное управление командиром Диком Кови на заключительных этапах сближения, произошло в 05:35 UTC. Кови маневрировал Endeavour на расстояние от свободно летающего HST, после чего специалист миссии Клод Никольер использовал роботизированную руку Endeavour для захвата телескопа в 08:48 UTC, когда орбитальный аппарат находился в нескольких сотнях километров к востоку от Австралии над южной частью Тихого океана. Никольер закрепил телескоп в грузовом отсеке шаттла в 09:26 UTC. Все шло по графику для первого запланированного выхода в открытый космос, намеченного на 04:52 UTC. После захвата были проведены дополнительные визуальные осмотры с использованием камеры, установленной на длинном манипуляторе шаттла (Canadarm). Ранее в этот день специалисты Центра космических полетов Годдарда (GSFC) отправили команды на укладку двух высокоусиливающих антенн HST. Специалисты получили подтверждение, что обе антенны правильно зафиксировались на корпусе телескопа, однако микровыключатели на двух защелках одной антенны и на одной защелке другой не отправили на Землю сигнал "готов к фиксации". Специалисты решили не пытаться закрыть защелки, поскольку антенны находились в стабильном положении. Считалось, что эта ситуация не повлияет на планы сближения, захвата и обслуживания телескопа.
Прогулка в космосе No 1 (четвертый день полета)
Стори Маскрейв и Джеффри А. Хоффман начали первую ЭВА примерно на час раньше запланированного времени, войдя в грузовой отсек в 03:46 UTC. Сначала они распаковали инструменты, страховочные тросы и рабочие платформы. Затем Хоффман установил платформу для фиксации ног на конце манипулятора шаттла (Canadarm), к которой он после этого пристегнул свои ноги. Никольер управлял манипулятором изнутри шаттла и перемещал Хоффмана вокруг телескопа. Тем временем Маскрейв установил защитные крышки на кормовую антенну с низким коэффициентом усиления телескопа Хаббл и на открытые разъемы крышек блока напряжения. Затем астронавты открыли двери отсека оборудования телескопа и установили внутри телескопа еще одну платформу для фиксации ног. Маскрейв помог Хоффману закрепиться, после чего Хоффман приступил к замене двух комплектов блоков определения скорости (RSU). Эти блоки содержат гироскопы, которые помогают поддерживать правильную ориентацию телескопа Хаббл. К 17:24 UTC Хоффман закончил замену RSU 2 (содержащего гироскопы 2–3 и 2–4) и затем заменил RSU 3 (содержащего гироскопы 3–5 и 3–6). После этого астронавты около 50 минут готовили оборудование для использования во время второго выхода в открытый космос, а затем заменили пару блоков электрического управления (ECU) (ECU 3 и ECU 1), которые управляют RSU 3 и RSU 1. Астронавты также заменили восемь предохранителей, защищающих электрические цепи телескопа. Теперь телескоп Хаббл был оснащен полным комплектом из шести исправных гироскопов. Астронавты испытывали трудности с защелками на дверце гироскопов, поскольку два из четырех болтов не фиксировались после установки астронавтами двух новых гироскопических блоков. Инженеры, оценившие ситуацию, предположили, что при разблокировке и открытии дверцы изменение температуры могло привести к ее расширению или сжатию, что препятствовало фиксации болтов. Благодаря усилиям целеустремленных астронавтов в грузовом отсеке "Эндевор" и настойчивым инженерам на Земле, все четыре болта наконец зафиксировались и заперлись после того, как оба астронавта одновременно работали над верхней и нижней частями дверцы. Маскрейв закрепился в нижней части дверцы с помощью устройства для удержания полезной нагрузки, что позволило ему использовать усилие своего тела для воздействия на дверцу. Хоффман, который был прикреплен к роботизированному манипулятору, работал в верхней части дверцы. Дуэту удалось зафиксировать дверцу, одновременно защелкнув верхние и нижние защелки. Астронавты также подготовили грузовой отсек для специалистов миссии Тома Экерса и Кэти Торнтон, которые должны были заменить две солнечные панели телескопа во время второго выхода в открытый космос. В преддверии этого выхода в космос Маскрейв и Хоффман подготовили несущую конструкцию для солнечных панелей, расположенную в передней части грузового отсека, и прикрепили к телескопу платформу для фиксации ног, чтобы облегчить замену солнечных панелей. Выход в открытый космос Маскрейва и Хоффмана стал вторым по продолжительности в истории NASA, длившимся 7 часов 50 минут. Самый продолжительный выход в открытый космос состоялся во время миссии STS-49 в мае 1992 года, во время первого полета "Эндевор". В состав экипажа, выполнявшего выход в открытый космос во время этого полета, входили Томас Д. Акерс, Ричард Дж. Хиб и Пьер Дж. Тюо. С тех пор ряд выходов в открытый космос превзошли эти показатели. Несмотря на дефект в панели (около полутора панелей от конца), после рассмотрения менеджерами программы HST, руководители полетов решили продолжить выполнение запланированного плана и попытаться свернуть и убрать солнечные панели в конце первого выхода в открытый космос. Уборка солнечных панелей – это двухэтапный процесс, первым этапом которого является сворачивание солнечных панелей, а вторым – фактическое складывание панелей к телескопу. Каждая панель установлена на четырехфутовой мачте, поддерживающей выдвижное крыло из солнечных панелей длиной и шириной в два метра. Они обеспечивают телескоп мощностью 4,5 кВт.
In spite of the kink in array (about a panel and a half from the end), after a review by HST program managers, flight controllers decided to continue with the pre flight plan and attempt to roll up and retract the solar arrays at the end of the first EVA. The stowage of the solar arrays is a two step process with the initial step involving the rolling up of the solar arrays and the second step involving the actual folding up of the arrays against the telescope. Each array stands on a four foot mast that supports a retractable wing of solar panels long and wide. They supply the telescope with 4.5 kW of power.
Прогулка в космосе No 2
Полетный день 5 начался в понедельник днем (6 декабря 1993 года) в 15:35 UTC. Астронавты Томас Д. Экерс и Кэтрин С. Торнтон заменили солнечные батареи HST во время второй запланированной EVA (Торнтон имела красные пунктирные полосы на своем скафандре, а Том Экерс – диагональные красные пунктирные полосы, что помогало диспетчерам полетных аппаратов различать двух космонавтов). В начале EVA давление в вентиляционной одежде Торнтон составило вместо нормального давления. Это было вызвано возможной ледяной пробкой в системе жизнеобеспечения скафандра, которая вскоре растаяла. Торнтон затем дополнила давление в своем скафандре. Также возникли другие проблемы со скафандром Торнтон. Ее приемник связи вышел из строя таким образом, что она могла общаться с Экерсом, но не с Центром управления полетами в Хьюстоне. Экипаж решил использовать метод передачи всех команд Торнтон через Экерса, вместо переключения на резервный канал связи. Резервный канал используется для биомедицинской телеметрии скафандра и ограничил бы возможности Центра управления полетами по мониторингу этой телеметрии. Экерс начал EVA с установки упора для ног на Canadarm для Торнтон и приступил к отключению трех электрических разъемов и клеммной сборки на солнечной батарее. У него возникла небольшая проблема с клеммной сборкой, но разъемы были разъединены к 04:17 UTC. Торнтон удерживала батарею на месте, чтобы она не улетела после отсоединения. Солнечные батареи весят и имеют длину в сложенном состоянии. Астронавты отстыковали поврежденную батарею в 04:40 UTC над Сахарой (во время ночного прохода для минимизации электрической активности), и Торнтон удерживала ее до следующего прохода в дневном свете (примерно 12 минут), прежде чем сбросить ее за борт в 04:52 UTC над Сомали. Сброс в дневное время позволил астронавтам и диспетчерам полетных аппаратов точно отслеживать ее положение и относительную скорость. Отпускание Торнтон придало батарее нулевую скорость, после чего орбитальный аппарат совершил небольшой маневр, чтобы увеличить расстояние между ними. Батарея, удаляясь от «Эндевора» со скоростью , удалялась примерно на каждую орбиту. Затем экипаж установил новую батарею (завершив установку около 06:40 UTC) и повернул телескоп на 180°. После этого они заменили вторую солнечную батарею, которая была убрана для возвращения в ESA. После 6,5-часовой EVA Центр управления операциями космического телескопа (STOCC) успешно провел функциональные тесты четырех из шести гироскопов HST. Гироскопы 1 и 2 не могли быть протестированы из-за ориентации телескопа и были протестированы во время сна экипажа в понедельник вечером (6 декабря 1993 года).
Космическая прогулка No 3 (шестый день полета)
Третья EVA началась 7 декабря 1993 года в 03:34 UTC, когда Endeavour находился над Австралией. Хоффман установил направляющие штифты на широкопольную и планетарную камеру (WF/PC, обычно называемую "Whiffpick") и подготовил WF/PC к извлечению, в то время как Масгрейв установил рабочую платформу и работал над открытием сервисной дверцы для наблюдения за индикаторами состояния WF/PC. Хоффман прикрепил опорную рукоятку к WF/PC и, с помощью Клода Николлиера, управлявшего манипулятором, и свободно парящего Стори Масгрейва, извлек WF/PC во время ночного прохода, начиная с 04:41 UTC. К 04:48 UTC WF/PC был отделен от телескопа и возвращен в контейнер для хранения. Затем с новой широкопольной и планетарной камеры 2 (WFPC2) сняли защитный кожух (защищавший ее хрупкое внешнее зеркало), после чего WFPC2 была установлена в 06:05 UTC. Наземные специалисты провели тест на работоспособность, и через 35 минут сообщили, что новая камера успешно прошла серию первоначальных испытаний. Новая широкопольная и планетарная камера 2 превосходила предыдущую модель, особенно в ультрафиолетовом диапазоне, и включала собственную систему коррекции сферической аберрации. После установки WFPC2 Хоффман заменил два магнитометра на борту HST. Магнитометры, расположенные в верхней части телескопа, служат "компасом" спутника, позволяя HST определять свою ориентацию относительно магнитного поля Земли. Оба оригинальных прибора страдали от проблем с фоновым шумом. Во время установки от магнитометров откололись два фрагмента. Продолжительность EVA составила 6 часов 47 минут.
Космическая прогулка No 4 (седьмой день полета)
Четвертая EVA началась 8 декабря 1993 года, когда Endeavour пролетал над Египтом в 03:13 UTC с Торнтоном и Экерсом. Основной задачей EVA была замена высокоскоростного фотометра HST (HSP) системой коррекционной оптики космического телескопа (COSTAR), которая должна была исправить сферическую аберрацию главного зеркала HST для всех инструментов, за исключением камеры WFPC2, которая имела собственную встроенную коррекционную оптику. Акерс получил разрешение на открытие дверей V2 HST в 22:45 по восточному времени. Двери планировалось открывать во время ночного пролета, чтобы минимизировать тепловые изменения и снизить вероятность выделения газов из компонентов, которые могли бы загрязнить оптику. Высокоскоростной фотометр (HSP) был выключен в 03:54 UTC, а открытие двери началось в 03:57 UTC. Сразу после частичного открытия двери астронавты потренировались в ее закрытии. Дверь проявила ту же неохоту к закрытию, что и другие двери во время предыдущих EVA. Двери были полностью открыты к 04:00 UTC, и четыре разъема питания и передачи данных, а также один заземляющий провод были отключены от HSP. HSP был удален в 04:27 UTC, а затем повторно установлен для тренировки перед установкой COSTAR. HSP был помещен на боковую поверхность отсека полезной нагрузки, в то время как COSTAR был извлечен из хранения и успешно установлен в HST примерно в 05:35 UTC. Астронавты закрыли двери отсека оборудования HST и убрали HSP. В 07:25 UTC они приступили к модернизации бортового компьютера HST, подключив электронный блок, содержащий дополнительную память и сопроцессор. Компьютерная система была затем повторно активирована и успешно прошла функциональные тесты в 09:41 UTC. EVA была на 100% успешной и длилась 6 часов 50 минут. Пилот Кеннет Д. Боуэрсокс, используя систему RCS Endeavour, выполнил два орбитальных маневра и поднял HST с орбиты на круговую орбиту в 02:14 UTC. Также были завершены функциональные испытания COSTAR. Вызывала опасения работоспособность бортового компьютера HST DF 224 и недавно установленной памяти и сопроцессора, когда сброс памяти завершился неудачей. После тщательного анализа командой GSFC было установлено, что сбой сброса был вызван помехами на линии связи между космическим аппаратом и Землей.
Космическая прогулка No 5 (день полета 8)
Пятая EVA началась 9 декабря 1993 года в 03:14 UTC с разрешения на снижение давления в шлюзовой камере над Индийским океаном, которую выполняли Маскрейв и Хоффман. Костюм Мусгрейва не прошел первоначальную проверку на герметичность, и Мусгрейв выполнил действия согласно аварийному списку. Он повернул нижние шарниры рук скафандра, после чего костюм успешно прошел две последующие проверки на герметичность. EVA началась в 10:30 UTC и продолжалась 7 часов 21 минуту. Первой задачей Маскрейва и Хоффмана была замена электронного блока управления солнечными батареями (SADE), и они приступили к работе с SADE, в то время как наземные специалисты управления начали первый этап развертывания солнечных панелей, отдав команду на работу основного приводного механизма (PDM). "Эндевор" был переведен в свободный полет, чтобы исключить любые включения RCS, которые могли бы помешать развертыванию солнечных батарей, а двигатели PDM были активированы в 03:48 UTC. Замки были отсоединены, но панели не смогли повернуться в положение развертывания. Движения не было обнаружено, и STOCC отправил команды для приведения в движение одной панели с помощью двух двигателей, но безуспешно. В итоге астронавты вручную привели в действие механизм развертывания, и развертывание было успешно завершено. После замены SADE экипаж подключил электрическое соединение к спектрографу высокого разрешения имени Годдарда в 08:30 UTC, и он успешно прошел функциональный тест. Затем экипаж установил защитные крышки на магнитометры, изготовленные на борту Клодом Николье и Кеннетом Д. Боверсоксом. Эти крышки должны были предотвратить распространение мусора от старых магнитометров, на которых были обнаружены признаки ультрафиолетового разрушения. EVA завершилась в 05:51 по восточному времени, увеличив общее время EVA в рамках этой миссии до 35 часов 28 минут. В этот день полета Хоффман крутил дрейдель перед публикой в честь праздника Ханука и взял с собой дорожную ханукальную менору. Высокочастотная антенна HST (HGA) была развернута в 11:49 UTC и завершена к 11:56 UTC. Время выпуска HST было запланировано на 07:08 UTC.
Выпуск Хаббла и посадка
9 декабря 1993 года начался 9-й день полета, но опасения относительно одного из четырех бортовых блоков интерфейса данных (DIU) HST задержали его выпуск. Каждый из DIU обеспечивает передачу данных между главным компьютером HST, солнечными батареями и другими критически важными системами. На стороне А DIU №2 произошел сбой, выразившийся в нерегулярных колебаниях тока и потере некоторых данных. Специалисты из STOCC и центра управления полетами разработали процедуру диагностики для определения масштаба проблемы. HST был переведен на внутреннее питание и отключен от кабеля электропитания в 04:43 UTC. Затем контролеры переключили каналы DIU со стороны А на сторону Б и обратно на сторону А. Они приняли решение о развертывании HST. На новом солнечном массиве были задействованы барабанные тормоза для предотвращения вибраций во время будущих наблюдений. Клод Николье взял управление спутником на себя с помощью манипулятора «КанадАрм». Спутник был поднят и отсоединен от «Эндевора». Затем была вновь открыта апертурная дверь телескопа (процедура заняла 33 минуты), после чего спутник был отпущен в 10:26 UTC. Командир Дик Кови и пилот Кеннет Д. Боверсокс включили небольшие маневровые двигатели «Эндевора» и медленно отвели шаттл от HST. Посадка шаттла состоялась в Космическом центре Кеннеди на взлетно-посадочной полосе 33 в 05:26 UTC 13 декабря 1993 года.
Появление экипажа после посадки
Экипаж STS 61 появился в эпизоде американского телешоу Home Improvement. Третий сезон, эпизод 24 под названием "Реальность в байтах" вышел в эфир 18 мая 1994 года. Команда по ремонту телескопа "Хаббл" выступила в вымышленном сегменте "Время инструментов", где продемонстрировала некоторые инструменты, использованные ими в космосе. В титрах Кови также подарил актерам и съемочной группе "Home Improvement" рамку с флагом, нашивкой экипажа и фотографиями. Флаг и нашивка пролетели около четырех миллионов миль в космосе.