STS-63: Первый визит шаттла к "Миру"

Введение

1995 американский пилотируемый космический полёт к станции «Мир»

STS-63 была второй миссией в рамках американо-российской программы «Шаттл-Мир», в ходе которой впервые состоялось сближение американского космического шаттла со станцией «Мир». Эта миссия, известная как «Near Mir», использовала шаттл «Дискавери», который стартовал 3 февраля 1995 года с площадки 39B из Космического центра Кеннеди во Флориде. Это был ночной запуск и 20-й полёт «Дискавери», который ознаменовался тем, что впервые в миссии шаттла участвовала женщина-пилот, Эйлин Коллинз, а также первыми выходами в открытый космос для астронавта, родившегося в Великобритании, Майкла Фоула, и американского астронавта африканского происхождения, Бернарда А. Харриса-младшего. В ходе миссии также успешно развернули и вернули платформу Spartan 204, а также провели запланированное сближение и облет станции «Мир» в рамках подготовки к STS-71 – первой миссии, совершившей стыковку с «Миром».

Основные моменты миссии

Основной целью STS-63 было выполнение сближения и облета российской космической станции "Мир". Целями сближения с "Миром" являлись проверка лётных техник, систем связи и интерфейсов датчиков навигационного оборудования, а также проведение инженерных анализов, связанных с операциями сближения шаттла и "Мира" в подготовке к доковому полёту STS-71. Другими задачами полёта были выполнение операций, необходимых для реализации экспериментов, размещённых в SPACEHAB-3, и полёт с захватом, последующим развёртыванием и возвратом полезной нагрузки Spartan 204. Spartan 204, Shuttle Pointed Autonomous Research Tool for Astronomy, представлял собой автономную свободно летающую платформу, предназначенную для получения данных в дальней ультрафиолетовой области спектра от диффузных источников света. Два члена экипажа должны были выполнить пятичасовый выход в открытый космос. Полезная нагрузка, доставленная на борту STS-63, включала эксперимент Cryo Systems Experiment (CSE), эксперимент Shuttle Glow (GLO 2), сферы калибровки радиолокаторов обнаружения орбитального мусора (ODERACS 2), эксперимент по исследованию горения твёрдой поверхности (SSCE), испытание калибровки оптического комплекса ВВС на Мауи (AMOS) и космический эксперимент MSX. Начиная с первого дня полёта, ежедневно выполнялась серия включений двигателей для вывода "Дискавери" на траекторию сближения с "Миром". Первоначальный план предусматривал сближение орбитального аппарата с "Миром" на расстояние не ближе 10 метров и последующий облёт российской космической станции. Однако до сближения в трёх из 44 двигателей системы управления ориентацией (RCS) орбитального аппарата – небольших реактивных сопел, используемых для маневрирования на орбите – были обнаружены утечки. Вскоре после выключения основных двигателей произошли две утечки в задних основных двигателях, один из которых, обозначенный как R1U, был ключевым для сближения. Позднее в полёте произошла ещё одна утечка в переднем основном двигателе, но экипажу удалось устранить проблему. После продолжительных переговоров и обмена технической информацией между космическими командами США и России, российская сторона пришла к выводу, что безопасное сближение возможно, и экипажу STS-63 было дано разрешение на продолжение полёта. Коллектор двигателя R1U был закрыт, а для сближения был выбран резервный двигатель. Радиосвязь с "Миром" была установлена заранее, и Титов, ранее проживший на "Мире" более года, с воодушевлением общался с тремя космонавтами, находившимися на борту станции: командиром "Мира-17" Александром Викторенко, бортинженером Еленой Кондаковой и врачом Валерием Поляковым, который побил рекорд Титова по продолжительности пребывания в космосе. После удержания станции на расстоянии от "Мира" и при ручном управлении орбитальным аппаратом Уэзерби, "Дискавери" был подведён к российской космической станции. "По мере сближения наших кораблей мы сближаем наши страны", – сказал Уэзерби после достижения "Дискавери" точки максимального сближения. "В следующий раз, когда мы подойдём, мы пожмём вам руки и вместе поведём наш мир в следующее тысячелетие". Наименьшее расстояние до "Мира" – было достигнуто 6 февраля 1995 года в 19:23:20 UTC. "Мы едины. Мы люди", – ответил Викторенко. Затем Уэзерби отвёл орбитальный аппарат назад и совершил облёт "Мира" на полтора оборота, в то время как станция снималась и фотографировалась. Экипаж "Мира" не сообщил о каких-либо вибрациях или перемещениях солнечных батарей в результате сближения. Экипаж также активно работал с полезной нагрузкой на борту "Дискавери". В переднем грузовом отсеке находился SPACEHAB-3, который был активирован в первый день полёта. Коммерчески разработанный модуль совершал свой третий полёт на шаттле и перевозил 20 экспериментов: 11 биотехнологических экспериментов, три эксперимента по разработке передовых материалов, четыре демонстрации технологий и два прибора для измерения ускорения на орбите. В систему SPACEHAB были внесены улучшения для снижения нагрузки на экипаж. Был добавлен новый видеокоммутатор, чтобы уменьшить необходимость участия астронавтов в видеооперациях, а в систему телеметрии был добавлен экспериментальный интерфейс, позволяющий исследователю эксперимента напрямую связываться через компьютер с бортовым экспериментом для получения данных и мониторинга состояния. Шарлотта, экспериментальное роботизированное устройство, впервые поднятое в полёт, также снизила нагрузку на экипаж, взяв на себя простые задачи, такие как замена образцов экспериментов. Среди экспериментов по выращиванию растений был Astroculture, совершавший свой четвёртый полёт на шаттле. Целью Astroculture являлась проверка работоспособности технологий выращивания растений в микрогравитации для применения в системе жизнеобеспечения в космосе. Исследование имело применение и на Земле, поскольку охватывало такие темы, как энергоэффективное освещение и удаление загрязняющих веществ из воздуха в помещениях. Один из фармацевтических экспериментов, Immune, также имел применение на Земле. Используя известную тенденцию ослабления иммунной системы во время космических полётов, эксперимент Immune проверил способность определённого вещества предотвращать или уменьшать это ослабление. Клинические применения могут включать лечение людей, страдающих иммунодефицитными заболеваниями, такими как синдром приобретённого иммунодефицита. На второй день полёта экипаж развернул систему калибровки радиолокаторов обнаружения орбитального мусора II (ODERACS II) для характеристики окружающей среды орбитального мусора для объектов диаметром менее 10 сантиметров (около четырёх дюймов). В орбиту было выпущено шесть целевых объектов известных размеров и с ограниченным сроком службы на орбите, которые отслеживались наземными радарами, что позволило точно откалибровать радары для более точного отслеживания мелких обломков космического мусора на низкой околоземной орбите. Также на второй день полёта экипаж с помощью манипулятора орбитального аппарата поднял Spartan 204 из его опорной конструкции в грузовом отсеке. Spartan оставался подвешенным на манипуляторе для наблюдения за явлением свечения орбитального аппарата и включениями двигателей. Позднее Spartan 204 был отпущен с манипулятора для выполнения около 40 часов свободного полёта, в течение которого его прибор Far Ultraviolet Imaging Spectrograph изучал небесные объекты в межзвёздной среде, газе и пыли, заполняющих пространство между звёздами и являющихся материалом, из которого формируются новые звёзды и планеты. Spartan 204 также использовался для внекорабельной деятельности (EVA) в конце полёта. Фоал и Харрис начали свой EVA, находясь в подвешенном состоянии на конце роботизированной руки, вдали от грузового отсека, для тестирования модификаций своих скафандров, чтобы согревать космонавтов в экстремальный холод космоса. Затем двум астронавтам было запланировано попрактиковаться в обращении с Spartan весом около 2500 фунтов для отработки методов сборки космической станции, но оба астронавта сообщили, что им становится очень холодно – эта часть выхода в открытый космос выполнялась во время ночного пролёта – и работа с тяжёлыми предметами была прекращена. Этот 29-й выход в открытый космос с шаттла, первый для астронавта, родившегося в Великобритании, и афроамериканского астронавта, продолжался 4 часа 38 минут. Другая полезная нагрузка: вместе с ODERACS II эксперименты Cryo System Experiment (CSE) и Shuttle Glow (GLO 2) были установлены на опорной конструкции Hitchhiker в грузовом отсеке; здесь же находилась камера IMAX. В средней палубе в восьмой раз летел эксперимент по исследованию горения твёрдой поверхности (SSCE). Для испытания оптического комплекса ВВС на Мауи (AMOS) не требовалось бортового оборудования.

STS 63's primary objective was to perform a rendezvous and fly around the Russian space station Mir. The objectives of the Mir rendezvous were to verify flight techniques, communications and navigation aid sensor interfaces, and engineering analyses associated with Shuttle/Mir proximity operations in preparation for the STS 71 docking mission. Other objectives of the flight were to perform the operations necessary to fulfill the requirements of experiments located in SPACEHAB 3 and to fly captively, then deploy and retrieve the Spartan 204 payload. Spartan 204, the Shuttle Pointed Autonomous Research Tool for Astronomy, was a free flying retrievable platform. It was designed to obtain data in the far ultraviolet region of the spectrum from diffuse sources of light. Two crewmembers were scheduled to perform a five hour spacewalk. Payloads flying aboard STS 63 included the Cryo Systems Experiment (CSE), the Shuttle Glow (GLO 2) experiment, Orbital Debris Radar Calibration Spheres (ODERACS 2), the Solid Surface Combustion Experiment (SSCE), the Air Force Maui Optical Site Calibration Test (AMOS) and the Midcourse Space Experiment (MSX). Beginning on flight day one, a series of thruster burns were performed daily to bring Discovery in line with Mir. The original plan called for the orbiter to approach to no closer than 10 meters (33 ft) from Mir, and then complete a flyaround of the Russian space station. However, three of the 44 orbiter Reaction Control System (RCS) thrusters—small firing jets used for on orbit maneuvering—sprang leaks prior to rendezvous. Shortly after main engine cutoff, two leaks occurred in the aft primary thrusters, one of which—called R1U—was key to rendezvous. A third leak occurred later in flight in the forward primary thruster, but the crew was able to fix the problem. After extensive negotiations and technical information exchanges between the U. S. and Russian space teams, the Russians concluded close approach could be safely achieved and the STS 63 crew was given 'go' to proceed. R1U's thruster manifold was closed and the backup thruster was selected for the approach. Ship to ship radio contact with Mir was achieved well ahead of time, and Titov, who had previously lived on Mir for more than a year, communicated excitedly with the three cosmonauts aboard the space station: Mir 17 Commander Alexander Viktorenko; Flight Engineer Yelena Kondakova; and Valery Polyakov, a physician who had broken Titov's record for extended time in space. After stationkeeping at a distance of from Mir and with Wetherbee manually controlling the orbiter, Discovery was flown to from the Russian space station. "As we are bringing our spaceships closer together, we are bringing our nations closer together," Wetherbee said after Discovery was at point of closest approach. "The next time we approach, we will shake your hand and together we will lead our world into the next millennium." The closest approach to Mir of occurred on February 6, 1995, at 19:23:20 UTC. "We are one. We are human," Viktorenko responded. Wetherbee then backed the orbiter away to and performed a one and a quarter loop flyaround of Mir while the station was filmed and photographed. The Mir crew reported no vibrations or solar array movement as result of the approach. The crew also worked extensively with payloads aboard Discovery. Flying in the forward payload bay and activated on flight day one was SPACEHAB 3. The commercially developed module was making its third flight on the Shuttle and carried 20 experiments: 11 biotechnology experiments, three advanced materials development experiments, four technology demonstrations and two pieces of supporting hardware measuring on orbit accelerations. Improvements had been made to the SPACEHAB system to reduce demand on crew time. A new video switch had been added to lessen the need for astronaut involvement in video operations, and an experiment interface had been added to the telemetry system to allow the experiment investigator to link directly via computer with the onboard experiment to receive data and monitor status. Charlotte, an experimental robotic device being flown for the first time, also reduced crew workload by taking over simple tasks such as changing experiment samples. Among the plant growth experiments was Astroculture, flying for the fourth time on the Shuttle. The objective of Astroculture was to validate performance of plant growth technologies in the microgravity environment of space for application to a life support system in space. The investigation had applications on Earth, since it covered such topics as energy efficient lighting and removal of pollutants from indoor air. One of the pharmaceutical experiments, Immune, also had Earth applications. Exploiting a known tendency of spaceflight to weaken the immune system, the Immune experiment tested the ability of a particular substance to prevent or reduce this weakening. Clinical applications could include treatment of individuals suffering from such immunosuppressant diseases as acquired immunodeficiency syndrome. On flight day two, the crew deployed the Orbital Debris Radar Calibration System II (ODERACS II) to help characterize the orbital debris environment for objects smaller than 10 centimeters (about four inches) in diameter. A complement of six target objects of known dimensions and with limited orbital lifespans was released into orbit and tracked by ground based radars, allowing precise calibration of radars so they can more accurately track smaller pieces of space debris in low Earth orbit. Also on flight day two, the crew lifted with the orbiter remote manipulator system arm SPARTAN 204 from its support structure in payload bay. SPARTAN remained suspended on the arm for observation of orbiter glow phenomenon and thruster jet firings. SPARTAN 204 was later released from the arm to complete about 40 hours of free flight, during which time its Far Ultraviolet Imaging Spectrograph instrument studied celestial targets in the interstellar medium, the gas and dust which fills the space between the stars and which is the material from which new stars and planets are formed. SPARTAN 204 was also used for extravehicular activity (EVA) near end of the flight. Foale and Harris began their EVA suspended at the end of the robot arm, away from the payload bay, to test modifications to their spacesuits to keep spacewalkers warmer in the extreme cold of space. The two astronauts were then scheduled to practice handling the approximately 2,500 pound SPARTAN to rehearse space station assembly techniques, but both astronauts reported they were becoming very cold—this portion of the spacewalk being performed during a night pass—and mass handling was curtailed. This 29th Shuttle spacewalk, the first for both a UK born astronaut and an African American astronaut, lasted 4 hours, 38 minutes. Other payloads: Along with ODERACS II, the Cryo System Experiment (CSE) and Shuttle Glow (GLO 2) payloads were mounted on the Hitchhiker support assembly in cargo bay; an IMAX camera was also located here. In middeck, the Solid Surface Combustion Experiment (SSCE) flew for the eighth time. The Air Force Maui Optical Site (AMOS) test required no onboard hardware.

Кока-кола в космосе

BioServe Space Technologies при Университете Колорадо в Боулдере разработала Fluids Generic Bioprocessing Apparatus 1 (FGBA 1) в сотрудничестве с Coca-Cola и рядом других организаций. Устройство выдавало готовые к употреблению газированные напитки для астронавтов и изучало изменения в их вкусовых ощущениях. Астронавты оценивали контрольные образцы до и после полёта. FGBA 2 был использован в миссии STS-77.

Знак миссии

Шесть лучей Солнца и три звезды справа от эмблемы символизируют числовое обозначение полета в последовательности миссий Космической транспортной системы.