Первая стыковка шаттла "Атлантис" с "Миром" (1995)

Введение

1995 год. Американский пилотируемый космический полет к станции "Мир"
Миссия космического челнока STS-71

Как третья миссия программы "Шаттл-Мир" США и России, STS-71 стала первым космическим челноком, состыковавшимся с российской космической станцией "Мир". STS-71 началась 27 июня 1995 года с запуска космического челнока "Атлантис" со стартовой площадки 39А в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Шаттл доставил на станцию сменный экипаж из двух космонавтов – Анатолия Соловьева и Николая Бударина, а также вернул на Землю астронавта, работавшего на станции по программе "Инкремент" – Нормана Тагарда. "Атлантис" вернулся на Землю 7 июля с экипажем из восьми человек. Это была первая из семи последовательных миссий к "Миру", выполненных "Атлантисом", и вторая миссия шаттла, приземлившаяся с экипажем из восьми человек после STS-61A в 1985 году. На протяжении пяти дней, пока шаттл был состыкован с "Миром", этот комплекс являлся самым крупным космическим кораблем на орбите. STS-71 ознаменовала первую стыковку космического челнока с космической станцией, первый случай смены членов экипажа шаттла с экипажем станции, и 100-й пилотируемый космический запуск, осуществленный Соединенными Штатами. В ходе миссии использовалась лаборатория Spacelab и проводилась логистическая дозаправка станции "Мир". Совместно экипажи шаттла и станции провели ряд совместных американо-российских исследований в области биологических наук на орбите с использованием Spacelab, а также эксперимент "Шаттл любительская радиосвязь-II" (SAREX II).

Основные моменты миссии

Основными целями этого полета были сближение и первая стыковка между космическим шаттлом и российской космической станцией "Мир" 29 июня. В первом за двадцать лет российско-американском (советском) стыковке "Атлантис" доставил сменный экипаж из двух космонавтов – Анатолия Соловьева и Николая Бударина – на "Мир". STS-71 стал 100-м пилотируемым космическим запуском США, осуществленным с мыса Канаверал, первой стыковкой американского космического челнока с российской космической станцией и совместными орбитальными операциями, а также самым крупным космическим аппаратом, когда-либо находившимся на орбите, и первой сменой экипажа челнока непосредственно в космосе. Последовательность сближения началась в 15:32:19 по восточному времени с взлетом в плоскости орбиты "Мира", в начале 10-минутного 19-секундного окна запуска. Подъем проходил штатно, без необходимости включения двигателей OMS-1. Это обеспечило очень высокую начальную скорость сближения с "Миром" – около 880 морских миль за оборот. Почти через три часа орбита была поднята до более типичных значений 210 x 159 морских миль с помощью включения OMS-3. Стыковка произошла в 9:00 по восточному времени 29 июня, с использованием подхода по вектору R-bar (радиуса Земли), при котором "Атлантис" сближался с "Миром" снизу. Подход по вектору R-bar позволяет естественным силам тормозить сближение орбитального аппарата эффективнее, чем при стандартном подходе непосредственно к станции; кроме того, он минимизирует количество включений двигателей челнока, необходимых для сближения. Ручная фаза стыковки началась, когда "Атлантис" находился примерно в 800 метрах ниже "Мира", а управление осуществлял Гибсон с кормовой палубы. Удержание станции было выполнено, когда челнок находился вблизи "Мира", в ожидании одобрения от российских и американских руководителей полета. Затем Гибсон маневрировал челноком до точки примерно в от "Мира", прежде чем начать финальный этап сближения. Скорость сближения была близка к целевой – 0,1 фута в секунду (30 мм/с), составив примерно 0,107 фута в секунду (33 мм/с) в момент контакта. Контакт интерфейсов был практически безупречным: боковое отклонение составляло менее , а угловое – менее 0,5 градуса на ось. Включение тормозных двигателей не потребовалось. Стыковка произошла примерно в 216 морских милях над районом озера Байкал в Российской Федерации. Система стыковки орбитального аппарата (ODS) с андрогинной периферийной системой стыковки служила фактической точкой соединения с аналогичным интерфейсом на стыковочном узле модуля "Кристалл" на "Мире". ОДС, расположенная в переднем грузовом отсеке "Атлантиса", работала безупречно во время всей последовательности стыковки. После соединения "Атлантис" и "Мир" образовали самый большой космический аппарат, когда-либо находившийся на орбите, общей массой около 225 метрических тонн (почти полмиллиона фунтов), вращающийся на высоте примерно 218 морских миль над Землей. После открытия люков с обеих сторон экипаж STS-71 перешел на "Мир" для церемонии приветствия. В тот же день экипаж "Мира-18" официально передал ответственность за станцию экипажу "Мира-19", и два экипажа обменялись космическими кораблями. В течение следующих пяти дней, общей продолжительностью около 100 часов, проводились совместные российско-американские операции, включая биомедицинские исследования и переброску оборудования на "Мир" и с него. Было проведено пятнадцать отдельных биомедицинских и научных исследований с использованием модуля Spacelab, установленного в кормовой части грузового отсека "Атлантиса", охватывающих семь различных областей: сердечно-сосудистую и легочную функции; метаболизм человека; нейронауки; гигиену, санитарию и радиационную безопасность; поведение и биологию; фундаментальную биологию; и исследования в условиях микрогравитации. Экипаж "Мира-18" выступал в качестве испытуемых для этих исследований. Три члена экипажа "Мира-18" также выполнили интенсивную программу упражнений и других мероприятий для подготовки к возвращению в гравитационную среду после более чем трех месяцев пребывания в космосе. С "Мира" на "Атлантис" было доставлено множество медицинских образцов, а также диски и кассеты, включая более 100 образцов мочи и слюны, около 30 образцов крови, 20 поверхностных образцов, 12 образцов воздуха, несколько образцов воды и многочисленные образцы выдыхаемого воздуха, взятые у членов экипажа "Мира-18". Также был перевезен неисправный компьютер "Салют-5". На "Мир" было доставлено более воды, произведенной орбитальным аппаратом для промывки системы утилизации отходов и электролиза; специально разработанные инструменты для работы в открытом космосе для использования экипажем "Мира-19" во время выхода в открытый космос для ремонта заклинившей солнечной батареи на модуле "Спектр"; а также кислород и азот из системы жизнеобеспечения челнока для повышения давления воздуха на станции и увеличения запасов ресурсов "Мира". Расстыковка произошла 4 июля после прощальной церемонии, при этом люк "Мира" закрылся в 15:32 по восточному времени, а люк системы стыковки орбитального аппарата – через 16 минут. Гибсон сравнил последовательность расстыковки с "космическим" балетом: перед расстыковкой "Атлантиса" и "Мира" экипаж "Мира-19" временно покинул станцию, улетев на своем корабле "Союз", чтобы записать изображения расстыковки "Атлантиса" и "Мира". "Союз" отстыковался в 6:55 по восточному времени, а Гибсон отстыковал "Атлантис" от "Мира" в 7:10 по восточному времени. Пока оба корабля были отстыкованы от "Мира", станция столкнулась с компьютерной неисправностью и начала отклоняться от заданного положения. Экипаж "Мира-19" выполнил экстренную повторную стыковку, за которой наблюдал "Атлантис". Впоследствии они заменили аппаратное обеспечение компьютера, что позволило им восстановить контроль над ориентацией. Возвращающийся экипаж из восьми человек стал самым большим экипажем в истории программы "Шаттл" (STS-61A, октябрь 1985 года). Чтобы облегчить возвращение в гравитационную среду после более чем 100 дней в космосе, члены экипажа "Мира-18" Тагард, Дежуров и Стрекалов лежали на спине в специально изготовленных креслах, установленных перед посадкой в средней палубе челнока. Среди возникших в полете проблем была неисправность Генерального бортового компьютера 4 (GPC 4), который был признан неисправным из-за отсутствия синхронизации с GPC 1; последующая диагностика показала, что это был единичный случай, и GPC 4 работал исправно на протяжении всего полета. Во время этапа SAREX полета экипаж связался с несколькими школами. Одной из них была Redlands High School в Редлендсе, Калифорния. Чарли Прекорт смог связаться со студентами, выпускниками и техниками, которые построили коммуникационный комплекс. На крыше класса электроники была установлена двухдиапазонная яги-антенна с автоматическим ротором. В радиокомнате класса было установлено двухдиапазонное радио. Окно связи длилось около 10 минут, в течение которых около двенадцати человек смогли задать вопросы. Хотя большинство вопросов были базовыми или техническими, один был необычным: "Что произойдет, если вы чихнете в шлеме?". Прекорт ответил, что, вероятно, "немного забрызгаете визор" и продолжите работу.

The primary objectives of this flight were to rendezvous and perform the first docking between the Space Shuttle and the Russian Space Station Mir on June 29. In the first U. S. Russian (Soviet) docking in twenty years, Atlantis delivered a relief crew of two cosmonauts Anatoly Solovyev and Nikolai Budarin to Mir. STS 71 was the 100th U. S. human space launch conducted from Cape Canaveral, the first U. S. Space Shuttle Russian Space Station docking and joint on orbit operations; largest spacecraft ever in orbit; and the first on orbit changeout of Shuttle crew. The rendezvous sequence began at 15:32:19 EDT with a lift off in plane with Mir's orbit, at the opening of the 10 minute 19 second launch window. Ascent was nominal with no OMS 1 burn required. This facilitated a very rapid initial catch up rate with Mir of about 880 nautical miles per orbit. Almost three hours later the orbit was raised to more typical values of 210 x 159 nautical miles by the OMS 3 burn. Docking occurred at 9 am EDT, June 29, using R Bar or Earth radius vector approach, with Atlantis closing in on Mir from directly below. R bar approach allows natural forces to brake the orbiter's approach more than would occur along standard approach directly in front of the space station; also, an R bar approach minimizes the number of orbiter jet firings needed for approach. The manual phase of the docking began with Atlantis about a half mile (800 m) below Mir, with Gibson at the controls on aft flight deck. Stationkeeping was performed when the orbiter was about from Mir, pending approval from Russian and U. S. flight directors to proceed. Gibson then maneuvered the orbiter to a point about from Mir before beginning the final approach to station. Closing rate was close to the targeted 0.1 foot per second (30 mm/s), being approximately 0.107 foot per second (33 mm/s) at contact. Interface contact was nearly flawless: less than lateral misalignment and an angular misalignment of less than 0.5 degrees per axis. No braking jet firings had been required. Docking occurred about 216 nautical miles above Lake Baikal region of the Russian Federation. The Orbiter Docking System (ODS) with Androgynous Peripheral Docking System served as the actual connection point to a similar interface on the docking port on Mir's Kristall module. ODS, located in the forward payload bay of Atlantis, performed flawlessly during the docking sequence. When linked, Atlantis and Mir formed the largest spacecraft ever in orbit, with a total mass of about 225 metric tons (almost one half million pounds), orbiting some 218 nautical miles above the Earth. After hatches on each side opened, STS 71 crew passed into Mir for a welcoming ceremony. On the same day, the Mir 18 crew officially transferred responsibility for the station to the Mir 19 crew, and the two crews switched spacecraft. For the next five days, about 100 hours in total, joint U. S. Russian operations were conducted, including biomedical investigations, and transfer of equipment to and from Mir. Fifteen separate biomedical and scientific investigations were conducted, using the Spacelab module installed in the aft portion of Atlantiss payload bay, and covering seven different disciplines: cardiovascular and pulmonary functions; human metabolism; neuroscience; hygiene, sanitation and radiation; behavioral performance and biology; fundamental biology; and microgravity research. The Mir 18 crew served as test subjects for investigations. Three Mir 18 crew members also carried out an intensive programme of exercise and other measures to prepare for re entry into gravity environment after more than three months in space. Numerous medical samples as well as disks and cassettes were transferred to Atlantis from Mir, including more than 100 urine and saliva samples, about 30 blood samples, 20 surface samples, 12 air samples, several water samples and numerous breath samples taken from Mir 18 crew members. Also moved was a broken Salyut 5 computer. Transferred to Mir were more than of water generated by the orbiter for waste system flushing and electrolysis; specially designed spacewalking tools for use by the Mir 19 crew during a spacewalk to repair a jammed solar array on the Spektr module; and transfer of oxygen and nitrogen from Shuttle's environmental control system to raise air pressure on the station, to improve Mirs consumables margin. The spacecraft undocked on July 4, following a farewell ceremony, with the Mir hatch closing at 3:32 pm EDT. July 3 and hatch on Orbiter Docking System shut 16 minutes later. Gibson compared separation sequence to a "cosmic" ballet: Prior to the Mir Atlantis undocking, the Mir 19 crew temporarily abandoned station, flying away from it in their Soyuz spacecraft so they could record images of Atlantis and Mir separating. Soyuz unlatched at 6:55 am EDT, and Gibson undocked Atlantis from Mir at 7:10 am EDT. Whilst both spacecraft were undocked from Mir, the station suffered a computer malfunction and started to drift in attitude. The Mir 19 crew performed a hasty re docking, monitored by Atlantis. They subsequently replaced computer hardware allowing them to regain attitude control. The returning crew of eight equaled the largest crew (STS 61 A, October 1985) in Shuttle history. To ease their re entry into gravity environment after more than 100 days in space, Mir 18 crew members Thagard, Dezhurov and Strekalov lay supine in custom made recumbent seats installed prior to landing in the orbiter middeck. Inflight problems included a glitch with General Purpose Computer 4 (GPC 4), which was declared failed when it did not synchronize with GPC 1; subsequent troubleshooting indicated it was an isolated event, and GPC 4 operated satisfactorily for the remainder of mission. During the SAREX portion of the flight, the crew contacted several schools. One was Redlands High School in Redlands, California. Charlie Precourt was able to contact students, former students and technicians that built the communications package. A cross polarized, dual band yagi antenna array and automatic rotor was installed on the roof of the electronics classroom. A dual band radio was installed inside the radio room of the classroom. The contact window lasted about 10 minutes, during which time, about twelve people were able to ask questions. While most were basic or technical questions, one was peculiar. "What would happen of you sneezed inside your helmet?" Precourt answered that you'd probably, "spray your face shield a little bit " and carry on.

Внешний резервуар

Внешний топливный бак, использованный в этой миссии (ET 70), стал фигурантом исторического судебного разбирательства о морском спасении. Бак доставлялся на барже в ноябре 1994 года, когда буксир столкнулся с проблемами из-за урагана Гордон. Их сигнал бедствия был принят нефтяным танкером "Черри Вэлли", который откликнулся и отбуксировал буксир с грузом в безопасное место. В соответствии с традициями морского спасения, НАСА предложило экипажу танкера 5 миллионов долларов в качестве вознаграждения, но Министерство юстиции США снизило предложение до 1 миллиона долларов. Компания-владелец танкера и экипаж подали в суд и выиграли дело, получив 6,4 миллиона долларов, что, как считается, является крупнейшей подобной выплатой в истории США. Сумма была снижена до 4,125 миллиона долларов по результатам апелляции. Экипаж разделил выигрыш со своим работодателем. По крайней мере, один член экипажа смог использовать свою долю средств, чтобы купить дом, который он называет "домом, купленным НАСА".