STS-66: Исследование атмосферы Земли и солнечной энергии

Введение

1994 Американский пилотируемый космический полет

STS-66 — миссия программы «Космический челнок», выполненная на космическом челноке «Атлантис». Запуск STS-66 состоялся 3 ноября 1994 года в 11:59:43.060 по восточному времени со стартовой площадки 39B в Космическом центре имени Кеннеди НАСА. «Атлантис» приземлился на авиабазе Эдвардс 14 ноября 1994 года в 10:33:45 по восточному времени.

Основные моменты миссии

Атмосферная лаборатория для прикладных исследований и наук – 3 (ATLAS 03) была основной полезной нагрузкой на борту STS-66. Она продолжила серию полетов Spacelab для изучения энергии Солнца и ее влияния на климат и окружающую среду Земли. Миссия ATLAS 03 выполнила первые детальные измерения из шаттла средней атмосферы Северного полушария в конце осени. Время полета, когда антарктическая озоновая дыра уменьшалась, позволило ученым изучить возможное влияние озоновой дыры на средние широты, процессы восстановления воздуха в Антарктике и изменения в северной атмосфере по мере приближения зимнего сезона. Помимо исследований ATLAS 03, миссия включала развертывание и извлечение криогенного инфракрасного спектрометра-телескопа для атмосферы (CRISTA). Установленный на платформе шаттла (Shuttle Pallet), этот комплекс предназначен для изучения изменчивости атмосферы и получения измерений, дополняющих данные, полученные спутником исследования верхней атмосферы, запущенным с борта Discovery в 1991 году. CRISTA SPAS – это совместный американо-германский эксперимент. Другие полезные нагрузки в грузовом отсеке «Атлантиса» включали полезную нагрузку шаттла «Солнечный ультрафиолетовый обратный рассеятель» (SSBUV 7) и эксперимент «Солнце, дополняющий ATLAS» (ESCAPE II). Полезные нагрузки, размещенные на средней палубе, включали Физиологический и анатомический эксперимент с грызунами (PARE/NIR R), Термический контейнер для выращивания белковых кристаллов (PCG TES), Одиночный шкаф для выращивания белковых кристаллов (PCG STES), Эксперимент по потере тканей в космосе / Национальный институт здоровья (STL/NIH C), Систему измерения космических ускорений (SAMS) и Эксперимент по эффективности тепловых труб 2 (HPP 2). STS-66 значительно продвинула комплексные усилия по сбору данных о выходной энергии Солнца, химическом составе средней атмосферы Земли и влиянии этих факторов на глобальные уровни озона. Семь приборов Атмосферной лаборатории для прикладных исследований и наук 3 (ATLAS 3) также использовались в первых двух полетах ATLAS. Ни одна другая совокупность космических приборов не обеспечивает столь же широкий спектр атмосферных измерений. Основной полезной нагрузкой также считался комплекс криогенных инфракрасных спектрометров и телескопов для атмосферы, установленный на платформе шаттла (CRISTA SPAS), продолжающий совместную серию научных миссий NASA и Германского космического агентства (DARA, ныне DLR). ATLAS 3 и CRISTA SPAS рассматривались как совместная миссия с единым набором научных целей. Во время миссии экипаж разделился на две команды для круглосуточных исследований. Приборы ATLAS 3, установленные на паллете Spacelab в грузовом отсеке, включали Атмосферную спектроскопию молекул-следов (ATMOS), которая собрала больше данных о следовых газах в атмосфере, чем за все три предыдущих полета вместе взятые; Шаттл-спектрометр солнечного ультрафиолетового обратного рассеяния (SSBUV), который проводил измерения озона для калибровки озонового монитора на устаревающем спутнике NOAA 9, а также совместные измерения с другими приборами ATLAS 3; Монитор радиации активной полости (ACRIM), который выполнял чрезвычайно точные измерения общего солнечного излучения в течение 30 орбит в качестве эталонного инструмента калибровки для аналогичного прибора на спутнике исследования верхней атмосферы (UARS), запущенном в 1991 году; Измерение солнечной постоянной (SOLCON), предоставленное Бельгией, которое также измеряло солнечное излучение, но в качестве опорной точки для отслеживания изменений с течением лет; Солнечный спектральный измеритель (SOLSPEC), французский прибор, измерявший солнечное излучение в зависимости от длины волны; и Монитор солнечного ультрафиолетового спектрального излучения (SUSIM), который собрал самые точные измерения солнечного ультрафиолетового излучения за 15 лет своей работы. Миллиметровый атмосферный зонд (MAS) собрал девять часов наблюдений, измеряя распределение водяного пара, монооксида хлора и озона на высотах от 20 до 60 миль (от 32 до 97 км), прежде чем компьютерная неисправность остановила работу прибора. CRISTA SPAS был выпущен из манипулятора-стрелы орбитального аппарата на второй день миссии. Двигаясь на расстоянии от 64 до 72 км позади шаттла, полезная нагрузка собирала данные более восьми дней, прежде чем была извлечена и возвращена в грузовой отсек. Прибор CRISTA собрал первую глобальную информацию о средних и малых возмущениях следовых газов в средней атмосфере, что может привести к созданию более точных моделей атмосферы и энергетического баланса Земли. Второй прибор CRISTA SPAS, Исследование спектрографии средней атмосферы высокого разрешения (MAHRSI), измеряло количество гидроксила и оксида азота, разрушающих озон в средней атмосфере и нижней термосфере на высотах от 64 до 120 км. MAHRSI предоставил первые полные глобальные карты гидроксила в атмосфере. Для извлечения CRISTA SPAS был успешно протестирован новый метод сближения с космическим аппаратом, в качестве подготовки к предстоящим стыковочным полетам американского шаттла с российской космической станцией «Мир». Этот метод, получивший название R-Bar, позволит сэкономить топливо и снизить риск загрязнения систем «Мира» выбросами двигателей орбитального аппарата. STS-66 стал последним самостоятельным полетом «Атлантиса» на более чем 14 лет, поскольку последующие миссии были посвящены полетам к «Миру» и МКС. «Атлантис» больше не совершал самостоятельных полетов до STS-125 (последняя миссия к космическому телескопу Хаббл).

The Atmospheric Laboratory for Applications and Sciences – 3 (ATLAS 03) was the primary payload aboard STS 66. It continued the series of Spacelab flights to study the energy of the sun and how it affects the Earth's climate and environment. The ATLAS 03 mission made the first detailed measurements from the Shuttle of the Northern Hemisphere's middle atmosphere in late fall. The timing of the flight, when the Antarctic ozone hole was diminishing, allowed scientists to study possible effects of the ozone hole on mid latitudes, the way Antarctic air recovers, and how the northern atmosphere changes as the winter season approaches. In addition to the ATLAS 03 investigations, the mission included deployment and retrieval of the Cryogenic Infrared Spectrometer Telescope for Atmosphere, or CRISTA. Mounted on the Shuttle Pallet Satellite, the payload is designed to explore the variability of the atmosphere and provide measurements that will complement those obtained by the Upper Atmosphere Research Satellite launched aboard Discovery in 1991. CRISTA SPAS is a joint U. S./German experiment. Other payloads in Atlantis'''s cargo bay included the Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet (SSBUV 7) payload and the Experiment on the Sun Complementing ATLAS (ESCAPE II). Payloads located in the middeck include the Physiological & Anatomical Rodent Experiment (PARE/NIR R), Protein Crystal Growth Thermal Enclosure (PCG TES), Protein Crystal Growth Single Locker (PCG STES), Space Tissue Loss/National Institute of Health (STL/NIH C), Space Acceleration Measurement System (SAMS) and the Heat Pipe Performance 2 Experiment (HPP 2). STS 66 further advanced comprehensive effort to collect data about sun's energy output, chemical makeup of the Earth's middle atmosphere, and how these factors affect global ozone levels. Seven instruments on the Atmospheric Laboratory for Applications and Science 3 (ATLAS 3) also flew on first two ATLAS flights. No other collection of space based instruments provides the same extensive range of atmospheric measurements. Also considered a primary payload was the Cryogenic Infrared Spectrometers and Telescopes for the Atmosphere Shuttle Pallet Satellite (CRISTA SPAS), continuing joint NASA German Space Agency (DARA, now the DLR) series of scientific missions. ATLAS 3 and CRISTA SPAS considered as joint mission with single set of science objectives. During the mission the crew divided into two teams for around the clock research. ATLAS 3 instruments, mounted on a Spacelab pallet in the cargo bay, included Atmospheric Trace Molecule Spectroscopy (ATMOS), which collected more data on trace gases in the atmosphere than on all three of its previous flights combined; Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet Spectrometer (SSBUV), which took ozone measurements to calibrate ozone monitor on aging NOAA 9 satellite as well as cooperative measurements with other ATLAS 3 instruments; Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor (ACRIM), which took extremely precise measurements of the sun's total radiation for 30 orbits as calibration reference for sister instrument on Upper Atmosphere Research Satellite (UARS) launched in 1991; Measurement of the Solar Constant (SOLCON), provided by Belgium, which also measured solar radiation but as reference point to track changes over years; Solar Spectrum Measurement (SOLSPEC), French instrument, measured the Sun's radiation as function of wavelength; and Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor (SUSIM), which collected its highest precision solar ultraviolet radiation measurements in its 15 year lifetime. Millimeter Wave Atmospheric Sounder (MAS), collected nine hours of observations, measuring distribution of water vapor, chlorine monoxide and ozone at altitudes between 12 and 60 miles (20 to ), before computer malfunction halted instrument operations. CRISTA SPAS released from orbiter's Remote Manipulator System arm on second day of mission. Flying at distance of about 25 to 44 miles (40 to ) behind the Shuttle, payload collected data for more than eight days before being retrieved and returned to the cargo bay. The CRISTA instrument gathered first global information about medium and small scale disturbances in trace gases in middle atmosphere, which could lead to better models of the atmosphere and Earth's energy balance. The second CRISTA SPAS instrument, the Middle Atmosphere High Resolution Spectrograph Investigation (MAHRSI) measured amounts of ozone destroying hydroxyl and nitric oxide in the middle atmosphere and lower thermosphere from 24 to 72 miles (40 to ). MAHRSI yielded first complete global maps of hydroxyl in atmosphere. For retrieval of CRISTA SPAS, a different approach method to the spacecraft was successfully tested as a prelude to the upcoming U. S. Shuttle/Russian Space Station Mir docking flights. Called R Bar approach, it is expected to save propellant while reducing risk of contamination to Mir systems from orbiter thruster jet firings. STS 66 was the last solo shuttle flight for Atlantis for over 14 years, as her upcoming missions were dedicated to Mir, and ISS flights. Atlantis'' would not fly solo again until STS 125 (The final Hubble Space Telescope Mission).