STS-3: Третий полёт Колумбии и испытания в космосе.

Введение

1982 Американский пилотируемый космический полет

STS-3 был третьим космическим полетом NASA на космическом челноке и третьим полетом шаттла «Колумбия». Запуск состоялся 22 марта 1982 года, а посадка – восемь дней спустя, 30 марта 1982 года. В состав экипажа миссии входили Джек Р. Лусма и Си Гордон Фуллертон. В ходе полета проводились обширные испытания на прочность и выносливость самого шаттла «Колумбия» на орбите, а также многочисленные научные эксперименты. STS-3 стал первым запуском шаттла с незакрашенным внешним топливным баком и единственной миссией, завершившейся посадкой в космической гавани Уайт-Сэндс близ Аламогордо, штат Нью-Мексико. Шаттл был вынужден совершить посадку в Уайт-Сэндс из-за наводнения на первоначально запланированном месте посадки – авиабазе Эдвардс.

Экипаж

Командир Джек Р. Лусма ранее летал в качестве пилота второго экипажа станции «Скайлэб» (Skylab 3), проведя на борту космической станции 59 дней с июля по сентябрь 1973 года. В 1978 году Лусма был выбран пилотом для миссии STS-2, которая первоначально планировалась как миссия по коррекции орбиты «Скайлэба». Когда задержки в разработке шаттла помешали «Колумбии» быть запущенной вовремя для сближения со «Скайлэбом» в 1979 году, командир STS-2 Фред У. Хейз-младший ушел из NASA, и Лусма был назначен командиром STS-3. Лусма также входил в группы поддержки экипажей миссий «Аполлон-9», «Аполлон-10» и «Аполлон-13»; во время инцидента на последней миссии он был оператором связи (CAPCOM). В 1975 году он также был выбран в качестве резервного пилота док-модуля для совместного советско-американского проекта «Аполлон-Союз» (ASTP). Фуллертон был новичком, перешедшим в NASA в 1969 году после отмены программы Manned Orbiting Laboratory (MOL) ВВС США. Фуллертон имел опыт работы с шаттлом, поскольку в 1977 году он был пилотом шаттла «Энтерпрайз» вместе с Хейзом во время программы испытательных полётов по сближению и посадке (ALT). Он также входил в состав группы поддержки экипажей миссий «Аполлон-14», «Аполлон-15», «Аполлон-16» и «Аполлон-17».

Резюме миссии

Космический корабль "Колумбия" был запущен из Космического центра имени Кеннеди в 16:00 UTC 22 марта 1982 года, в запланированную дату запуска. Это был первый запуск с неокрашенным внешним топливным баком (ET). Запуск был отложен на один час из-за неисправности нагревателя в наземной линии подачи азота. До запуска "Колумбия" провела в Орбитальном перерабатывающем комплексе всего 70 дней – рекордное время на подготовку. Основными задачами полета были продолжение испытаний системы дистанционного управления (Canadarm) и проведение обширных тепловых испытаний "Колумбии" путем воздействия ее хвостовой, носовой и верхней частей на Солнце в течение различных периодов времени. Экипаж обнаружил, что длительное воздействие Солнца приводило к незначительной деформации дверей грузового отсека, препятствуя их полному закрытию. Проблема была решена путем переориентации орбитального аппарата для балансировки температуры вокруг него. Кроме того, в грузовом отсеке "Колумбия" вновь несла пакет бортового оборудования для летных испытаний (DFI) и OSS-1 (названный в честь Управления NASA по космическим наукам и приложениям), который состоял из ряда приборов, установленных на платформе Spacelab, предназначенных для сбора данных о околоземном пространстве и степени загрязнения, создаваемого самим орбитальным аппаратом. Среди других экспериментов на платформе OSS находился детектор рентгеновского излучения для измерения поляризации рентгеновских лучей, испускаемых солнечными вспышками. На одной стороне грузового отсека был установлен испытательный контейнер для программы "Малые автономные полезные нагрузки", также известной как Getaway Special (GAS). Впервые в шкафах средней палубы шаттла было проведено несколько экспериментов, включая эксперимент по проверке оборудования для электрофореза для изучения разделения биологических компонентов и эксперимент с монодисперсным латексным реактором для производства однородных латексных частиц размером в микрометры. Первый проект по вовлечению студентов (SSIP) – исследование движения насекомых – также был размещен в шкафу средней палубы. Во время полета возникло несколько незначительных проблем. Туалет орбитального аппарата неисправно работал при первом использовании, что, по словам Лусмы, привело к "восьми дням красочной промывки"; один вспомогательный энергетический блок (APU) перегрелся (но работал нормально при посадке); оба члена экипажа испытали легкую космическую болезнь; а 26 марта 1982 года были потеряны три канала связи. STS-3 был запланирован как 7-дневный полет. Посадка была перенесена на взлетно-посадочную полосу Нортроп (позже переименованную в Космический порт Уайт-Сэндс) на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико, поскольку запланированное место посадки на авиабазе Эдвардс было затоплено. Лусма и Фуллертон предпочли приземлиться в Уайт-Сэндс, а не на новой посадочной площадке шаттлов (SLF) в Космическом центре имени Кеннеди (KSC), поскольку они там проходили подготовку. Перед и во время миссии была проведена масштабная переброска оборудования (по сообщениям, "40 вагонов поездов") с авиабазы Эдвардс в Уайт-Сэндс, чтобы обеспечить полную поддержку посадки. Сильный ветер в Уайт-Сэндс снизил видимость и задержал посадку на один день. Поскольку все цели миссии были достигнуты, экипаж наслаждался тем, что Лусма описал как "дополнительный день в нашем любимом месте отдыха в мире. Наконец-то у нас появилась возможность посмотреть в окно и насладиться пребыванием здесь". Как и в предыдущий день, когда посадку отменили, сильные западные ветры на большой высоте превышали допустимые значения. В результате "Колумбии" пришлось выполнить менее желаемый разворот вправо на конечном этапе захода на посадку, вместо более привычного и безопасного кругового маневра. На этом этапе программы испытаний у орбитального аппарата было значительно меньше информации об управлении энергопотреблением, доступной экипажу, чем на более поздних миссиях. С взлетно-посадочной полосой, видимой только с его стороны, Фуллертон запросил разворот для своего командира. Их сопровождали самолеты T-38 под руководством астронавта Дика Кови и фотографа NASA Пита Стэнли. Конечный этап захода на посадку частично выполнялся автопилотом шаттла, но программное обеспечение для автоматической посадки было не завершено, поэтому оно не могло обеспечить автоматическую посадку. При окончательном приближении автопилот был включен и отреагировал закрытием тормозных щитков (несмотря на то, что орбитальный аппарат находился в профиле), что привело к увеличению скорости. Затем автопилот включил полную мощность тормозных щитков и некоторое время продолжал колебаться. Лусма оставил автопилот активированным, чтобы собрать данные о его работе, но отключил его на очень позднем этапе, чтобы выполнить ручную посадку. Посадка также была одной из самых драматичных в программе: шасси было выпущено на высоте и скорости, заблокировавшись всего за пять секунд до касания. Раннее закрытие тормозных щитков привело к высокой скорости на глиссаде, и Лусма решил приземлиться быстро, а не слишком далеко. Затем нос начал опускаться быстрее запланированной скорости, но поднялся снова непосредственно перед касанием носовой стойки. Касание произошло в 16:04:46 UTC 30 марта 1982 года на взлетно-посадочной полосе 17 на взлетно-посадочной полосе Нортроп. Бывший администратор NASA Чарльз Ф. Болден-младший заявил, что Лусму обучили отключать автопосадку, перемещая ручку управления. Он отклонил ручку, но недостаточно сильно, поэтому автопосадка оставалась частично включенной, пока Фуллертон не предупредил его, заставив Лусму поднять нос; Болден, который работал над системой автопосадки в начале своей карьеры астронавта до своего первого космического полета, заявил в 2004 году, что экипаж "спас корабль", сделав это. STS-3 был единственной миссией шаттла, приземлившейся на ракетном полигоне Уайт-Сэндс. Неожиданно сложная посадка и условия после полета повредили шаттл, потребовав обширного ремонта в KSC. На "Колумбии" было так много гипсовой пыли, что Болден вспоминал: "Я летал на нем несколько раз позже во время своего первого полета STS-61C, и когда мы вышли на орбиту, из всего все еще вылетала гипс! Они думали, что очистили его, но это было нереально". Пыль продолжала обнаруживаться на космическом корабле на протяжении всей его эксплуатации. "Колумбия" совершила 130 оборотов и пролетела во время своего 8-дневного, 0-часового, 4-минутного и 46-секундного полета. Было потеряно 36 теплозащитных плиток и повреждено 19. Орбитальный аппарат был возвращен в Космический центр имени Кеннеди 6 апреля 1982 года. STS-3 был последней миссией, для которой NASA назначила полный дублирующий экипаж. Во время послеполетного ознакомительного тура в Пекине Лусма показал фотографию, сделанную им из космоса, "красивого изумрудно-зеленого озера" в Китае, и был удивлен реакцией аудитории. Позже он узнал, что на фотографии, вероятно, изображен секретный полигон для испытаний атомного оружия китайской ядерной программы.

Columbia was launched from Kennedy Space Center at 16:00UTC, on March 22, 1982, the planned launch date. This was the first launch with an unpainted external tank (ET). The launch was delayed by one hour due to the failure of a heater on a nitrogen gas ground support line. Prior to the launch, Columbia had spent only 70 days in the Orbiter Processing Facility – a record checkout time. The primary objectives of the flight were to continue testing the Remote Manipulator System (Canadarm), and to carry out extensive thermal testing of Columbia by exposing its tail, nose and top to the Sun for varying periods of time. The crew found that prolonged exposure to the Sun caused the cargo bay doors to warp slightly, preventing them from closing fully. Rolling the orbiter to balance temperatures around the orbiter resolved the issue. In addition, in its payload bay, Columbia again carried the Development Flight Instrumentation (DFI) package, and OSS l (named for the NASA Office of Space Science and Applications) which consisted of a number of instruments mounted on a Spacelab pallet, intended to obtain data on the near Earth environment and the extent of contamination caused by the orbiter itself. Among other experiments, the OSS pallet contained a X ray detector for measuring the polarization of X rays emitted by solar flares. A test canister for the Small Self Contained Payload program – also known as the Getaway Special (GAS) – was mounted on one side of the payload bay. For the first time, a number of experiments were carried in the shuttle's mid deck lockers. These included an Electrophoresis Equipment Verification Test experiment to study the separation of biological components, and a Mono disperse Latex Reactor experiment, to produce uniform micrometer sized latex particles. The first Shuttle Student Involvement Project (SSIP) – a study of insect motion – also was carried in a mid deck locker. A variety of minor problems were experienced during the flight. The orbiter's toilet malfunctioned on first use resulting in, according to Lousma, "eight days of colorful flushing"; one Auxiliary Power Unit (APU) overheated (but worked properly during descent); both crew members experienced some space sickness; and on March 26, 1982, three communications links were lost. STS 3 was planned as a 7 day flight. The landing was moved to Northrop Strip (later renamed White Sands Space Harbor) at White Sands Missile Range, New Mexico since the planned landing site at Edwards Air Force Base had flooded. Lousma and Fullerton chose to land at White Sands instead of the new Shuttle Landing Facility (SLF) at Kennedy Space Center (KSC) because they had trained there. A large scale equipment movement (reportedly "40 train carloads") from Edwards Air Force Base to White Sands was undertaken before and during the mission, to ensure that a landing could be fully supported. High winds at White Sands reduced visibility and delayed the landing by a day. As all mission objectives had been accomplished, the crew enjoyed what Lousma described as "an extra day in our world's favorite vacation spot We finally had a chance to look out the window and enjoy being there". As on the previous day's wave off, strong westerly high level winds were in excess of system verification values. As a result, Columbia had to fly a less desirable high "right base" turn onto final approach instead of the more usual and forgiving overhead pattern. At this stage in the test program the Orbiter had significantly less electronic energy management information available to the crew than on later missions. With the runway visible only on his side Fullerton called the turn in for his commander. Their escorting T 38s were led by astronaut Dick Covey and NASA photographer Pete Stanley. The final approach was in part flown by the shuttle's autopilot, but the autoland software was not complete so it could not include an automatic landing. Rolling out on final approach, the autopilot was reengaged, and responded by closing the speedbrakes (despite the orbiter being on profile), resulting in increased speed. The autopilot then commanded full speedbrakes, and kept oscillating like this for some time. Lousma left the autopilot activated in order to gather data on its behavior, but disconnected it again at a very late stage to touch down manually. The landing was also one of the more dramatic of the program, with the landing gear deploying at an altitude of at a speed of and locking just five seconds before touchdown. Early automatic speed brake closure had resulted in high speed on the inner glideslope and Lousma opted to touchdown fast rather than excessively long. The nose then began to lower at greater than planned airspeed and raised again right before nose gear touchdown. Touchdown occurred at 16:04:46UTC on March 30, 1982, on runway 17 at Northrop Strip. Former Administrator of NASA Charles F. Bolden Jr. stated that Lousma was trained to disengage autoland by moving the control stick. He rolled the stick, but did not pitch it sufficiently, so autoland was still partially engaged until Fullerton warned him, causing Lousma to pitch up; Bolden, who had worked on the autoland system early in his astronaut career prior to his first space flight, stated in 2004 that the crew "saved the vehicle" by doing so. STS 3 was the only shuttle mission to land at White Sands Missile Range. The unexpectedly difficult landing and post flight conditions damaged the shuttle, requiring extensive repair at KSC. So much gypsum dust covered Columbia that Bolden recalled, "I flew it several flights later on my first flight, STS 61 C, and when we got on orbit, there was still gypsum coming out of everything! They thought they had cleaned it but it was just unreal what it had done!" Dust continued to be found in the spacecraft for the rest of its career. Columbia made 130 orbits and traveled during its 8day, 0 hour, 4minute, 46second flight. A total of 36 thermal protection tiles were lost and 19 were damaged. The orbiter was returned to Kennedy Space Center on April 6, 1982. STS 3 was the last mission for which NASA named a complete backup crew. While on a post mission goodwill tour in Beijing, Lousma displayed a photo he had taken from space of a "beautiful emerald colored lake" in China and was surprised by the audience reaction. He later learned that the picture was likely of a secret atomic test site for the Chinese nuclear weapons program.

Знак миссии

На нашивке миссии «Колумбия» изображена выходящей из звезды, символизирующей светлые устремления в исследовании космоса. На ней видно, как шаттл захватывает PDP с помощью манипулятора Canadarm, а также множество экспериментов в грузовом отсеке. Три больших оранжевых треугольника на нашивке обозначают порядковый номер полёта в последовательности миссий системы космических перевозок.