STS-50 - STS-50

STS-50

Spacelab Modulul LM1 din Columbia „s Bay sarcina utila, servind ca microgravitatie Laboratory Statele Unite ale Americii
Tipul misiunii	Cercetarea microgravitației
Operator	NASA
ID COSPAR	1992-034A
SATCAT nr.	22000
Durata misiunii	13 zile, 19 ore, 30 minute, 4 secunde
Distanta traversata	9.200.000 kilometri (5.700.000 mi)
Orbite finalizate	221
Proprietăți ale navei spațiale
Navă spațială	Naveta spațială Columbia
Masa de aterizare	103.814 kilograme (228.871 lb)
Masa sarcinii utile	12.101 kilograme (26.678 lb)
Echipaj
Dimensiunea echipajului	7
Membri
Începutul misiunii
Data lansării	25 iunie 1992, 16:12:23  UTC  ( 1992-06-25UTC16: 12: 23Z )
Lansați site-ul	Kennedy LC-39A
Sfârșitul misiunii
Data aterizării	9 iulie 1992, 11:42:27  UTC  ( 1992-07-09UTC11: 42: 28Z )
Site de aterizare	Pista Kennedy SLF 33
Parametrii orbitali
Sistem de referință	Geocentric
Regim	Pământul de jos
Altitudine perigee	302 kilometri (188 mi)
Altitudine apogee	309 kilometri (192 mi)
Înclinare	28,5 grade
Perioadă	90,6 min
De la stânga la dreapta: Baker, Bowersox, Dunbar, Richards, Meade, Trinh, DeLucas Programul Space Shuttle ←  STS-49 STS-46  →

STS-50 (US Microgravity Laboratory 1) a fost o misiune a navetei spațiale a Statelor Unite , a 12-a misiune a orbitatorului Columbia . Columbia a aterizat la Kennedy Space Center pentru prima dată din cauza vremii nefavorabile de la Edwards cauzată de rămășițele uraganului Darby .

Echipaj

Echipaj de rezervă

Aranjamente pentru scaunele echipajului

Scaun	Lansa	Aterizare	Locurile 1-4 sunt pe puntea de zbor. Locurile 5-7 sunt pe Middeck.
S1	Richards	Richards
S2	Bowersox	Bowersox
S3	Dunbar	Meade
S4	Brutar	Brutar
S5	Meade	Dunbar
S6	DeLucas	DeLucas
S7	Trinh	Trinh

Evidențierea misiunii

Laboratorul american de microgravitație 1 a fost o misiune spațială , cu experimente în știința materialelor, fizica fluidelor și biotehnologie. A fost primul zbor al unei navete spațiale cu hardware-ul Extended Duration Orbiter (EDO), permițând durate mai mari de zbor.

Sarcina utilă primară, US Microgravity Laboratory-1 (USML-1), a efectuat primul său zbor; prezentat modul Spacelab sub presiune. USML-1 este primul în seria planificată de zboruri pentru a avansa efortul de cercetare a microgravitației SUA în mai multe discipline. Experimentele efectuate au fost: Cuptorul de creștere cu cristal (CGF); Drop Physics Module (DPM); Experimente de convecție conduse de tensiune superficială (STDCE); Creșterea cristalului zeolit ​​(ZCG); Creșterea cristalelor de proteine ​​(PCG); Glovebox Facility (GBX); Sistem de măsurare a accelerației spațiale (SAMS); Aparat de bioprocesare generic (GBA); Astrocultura-1 (ASC); Proiect medical Orbiter Duration Extended (EDOMP); Experiment de combustie la suprafață solidă (SSCE).

Experimentele secundare au fost: Investigații privind prelucrarea membranei polimerice (IPMP); Shuttle Amateur Radio Experiment II (SAREX II); și Ultraviolet Plume Instrument (UVPI).

Realizări majore ale misiunii

• A finalizat primul zbor dedicat Laboratorului de microgravitație al Statelor Unite, care a pus bazele operațiunilor științifice ale Stației Spațiale.
• Au fost finalizate 31 de experimente de microgravitație în cinci domenii de bază: dinamica fluidelor, creșterea cristalelor, știința arderii, știința biologică și demonstrația tehnologiei.
• Am introdus mai multe facilități noi de experimentare a microgravitației pentru mai mulți utilizatori și zboruri multiple (inclusiv Cuptorul de creștere cu cristal, modulul de fizică a picăturilor și experimentul de convecție condus de tensiunea suprafeței).
• A demonstrat eficiența operațiunilor științifice interactive între membrii echipajului și oamenii de știință pe teren pentru optimizarea rentabilității științifice.
• A fost finalizată cea mai lungă perioadă de creștere a cristalelor de proteine ​​în programul Space Shuttle.
• Au efectuat experimente iterative de creștere a cristalelor în care compozițiile chimice au fost modificate pe baza observațiilor microscopice ale proceselor de creștere.
• Cea mai lungă misiune de navetă spațială finalizată (13 zile 19 ore și 30 de minute) la acel moment și primul zbor de pe durata de durată extinsă (EDO) a programului de navetă spațială.
• Versatilitate demonstrată a noii facilități Glovebox pentru interacțiunea membrilor echipajului cu mai multe experimente pentru știință maximă.

Naveta spațială Columbia s-a lansat pe orbită pentru cel mai lung zbor de navetă din istorie. Columbia a atins aproape 14 zile mai târziu, revenind cu date și specimene acumulate dintr-o suită importantă de experimente de microgravitație. Misiunea navetă STS-50 a dus în spațiu primul Laborator de Microgravitate al Statelor Unite (USML-1), efectuând experimente de microgravitate de lungă durată. Microgravitatea este o accelerație gravitațională care este mică în comparație cu atracția gravitațională de la suprafața Pământului. Prin acțiunea de cădere liberă (de exemplu, Naveta Spațială care orbitează Pământul), efectele locale ale gravitației sunt mult reduse, creând astfel un mediu de microgravitație.

În timpul misiunii extinse a Columbia , membrii echipajului oamenilor de știință, care lucrau în interiorul modulului lung Spacelab transportat în golful de încărcare din Columbia , au efectuat peste 30 de investigații și teste de microgravitate. Pentru a maximiza revenirea științifică din misiune, experimentele au avut loc non-stop. Investigațiile au intrat în cinci domenii de bază ale cercetării științei microgravitației: dinamica fluidelor (studiul modului în care lichidele și gazele răspund la aplicarea sau absența forțelor diferite), știința materialelor (studiul solidificării materialelor și creșterii cristalelor), știința combustiei ( studiul proceselor și fenomenelor de ardere), biotehnologiei (studiul fenomenelor legate de produse derivate din organisme vii) și demonstrații tehnologice care au încercat să dovedească concepte experimentale pentru a fi utilizate în viitoarele misiuni ale navetei și pe libertatea stației spațiale .

Trei noi facilități experimentale majore au fost zburate pe USML-1. Acestea au fost Cuptorul de creștere a cristalului, aparatul experimentului de convecție condus de tensiune superficială și modulul de fizică a picăturilor. O piesă suplimentară de hardware nou pe acest zbor a fost versatila Glovebox, care a permis manipularea „practică” a unor experimente mici, izolând în același timp echipajul de lichidele, gazele sau solidele implicate. Unele dintre experimentele USML-1 sunt descrise mai jos.

Experimente Spacelab

Lawrence DeLucas poartă pletismograf la ciorap în timpul misiunii.

Calculator Spacelab.

Cuptorul de creștere a cristalului (CGF) este o instalație reutilizabilă pentru investigarea creșterii cristalelor în microgravitație. Este capabil să proceseze automat până la șase probe mari la temperaturi de până la 1.600 de grade Celsius. Probele suplimentare pot fi procesate după efectuarea schimbului manual de probe. Două metode de creștere a cristalelor, solidificarea direcțională și transportul vaporilor, au fost utilizate pe USML-1. Analizând compoziția și structura atomică a cristalelor cultivate fără influența dominantă a gravitației, oamenii de știință vor obține o perspectivă asupra corelațiilor dintre fluxurile de fluid în timpul solidificării și defectele unui cristal. CGF a funcționat timp de 286 de ore și a prelucrat șapte probe, cu trei mai multe decât cele programate, inclusiv două cristale semiconductoare de arsenidă de galiu. Cristalele de arsenidă de galiu sunt utilizate în circuite integrate digitale de mare viteză, circuite integrate optoelectronice și lasere cu stare solidă. Membrii echipajului au reușit să facă schimb de probe, folosind un Glovebox flexibil special conceput, pentru a furniza operațiuni suplimentare de experiment.

Experimentul de convecție condusă de tensiune superficială (STDCE) a fost primul experiment spațial care a folosit instrumente de ultimă generație pentru a obține date cantitative despre fluxurile de tensiune de suprafață de pe suprafața lichidelor într-o gamă largă de variabile într-un mediu de microgravitate. Diferențe foarte mici de temperatură la suprafață sunt suficiente pentru a genera fluxuri subtile de fluid pe suprafața lichidelor. Astfel de fluxuri, denumite „termocapilare”, există pe suprafețele fluide de pe Pământ. Cu toate acestea, fluxurile termocapilare de pe Pământ sunt foarte dificil de studiat, deoarece sunt adesea mascate de fluxuri mult mai puternice conduse de flotabilitate. În microgravitație, fluxurile determinate de flotabilitate sunt mult reduse permițând studiul acestui fenomen. STDCE a furnizat primele observații ale fluxului termocapilar într-un fluid cu suprafață curbată și a demonstrat că tensiunea superficială este o forță motrice puternică pentru mișcarea fluidului.

Modulul de fizică a picăturilor (DPM) a permis studierea lichidelor fără interferența unui recipient. Lichidele de pe Pământ iau forma recipientului care le ține. Mai mult, materialele care alcătuiesc recipientul pot contamina chimic lichidele studiate. DPM utilizează unde acustice (sonore) pentru a poziționa o cădere în centrul unei camere. Studiind picăturile în acest mod, oamenii de știință au posibilitatea de a testa teoriile de bază ale fizicii fluidelor în domeniile dinamicii neliniare, a undelor capilare și a reologiei de suprafață (modificări ale formei și fluxului materiei). Membrii echipajului, prin manipularea undelor sonore, au fost capabili să se rotească, să oscileze, să fuzioneze și chiar să împartă picături. Într-un alt test, membrii echipajului au reușit să creeze prima picătură compusă, o picătură într-o picătură, pentru a investiga un proces care ar putea fi folosit în cele din urmă pentru încapsularea celulelor vii într-o membrană semipermeabilă pentru utilizare în tratamentele de transplant medical.

Instalația Glovebox s-a dovedit probabil a fi cel mai versatil echipament de laborator spațial nou introdus în ultimii ani. Glovebox oferă membrilor echipajului posibilitatea de a manipula multe tipuri diferite de activități de testare și demonstrații și materiale (chiar toxice, iritante sau potențial infecțioase) fără a intra în contact direct cu aceștia. Glovebox are o fereastră (fereastră) într-un spațiu de lucru curat, mănuși încorporate pentru manipularea probelor și echipamentelor, un sistem de presiune negativă a aerului, un sistem de filtrare și o ușă de intrare pentru trecerea materialelor și a experimentelor în și în afara zonei de lucru . Utilizarea principală a Glovebox a fost amestecarea selectivă a cristalelor de proteine ​​și monitorizarea creșterii acestora. Glovebox a permis membrilor echipajului să schimbe periodic compozițiile pentru a optimiza creșterea, o premieră pentru spațiu. Alte teste efectuate în interiorul Glovebox au inclus studii privind flăcările lumânărilor , tragerea fibrelor, dispersia particulelor, convecția suprafeței în lichide și interfețele lichid / recipient. În total au fost efectuate șaisprezece teste și demonstrații în interiorul Glovebox. Glovebox a oferit, de asemenea, membrilor echipajului posibilitatea de a efectua operațiuni de rezervă pe aparatul generic de bioprocesare, care nu erau planificate.

Un alt experiment din Spacelab a fost Aparatul Generic de Bioprocesare (GBA), un dispozitiv pentru procesarea materialelor biologice. GBA a procesat 132 de experimente individuale cu volume de câțiva mililitri. Aparatul a studiat celulele vii, microorganismele utilizate în tratarea deșeurilor ecologice și dezvoltarea ouălor de creveți și viespi, precum și alte modele de testare biomedicală care sunt utilizate în cercetarea cancerului. Un eșantion studiat, lipozomii, constă din structuri sferice care ar putea fi utilizate pentru încapsularea produselor farmaceutice. Dacă acest produs biologic poate fi format în mod corespunzător, acesta ar putea fi utilizat pentru a livra un medicament către un țesut specific din corp, cum ar fi o tumoare.

Instrumentul Sistemului de măsurare a accelerației spațiale (SAMS) a măsurat condițiile de accelerație la nivel scăzut (aka microgravitație) experimentate de experimentele de microgravitație în timpul misiunii. Aceste date sunt neprețuite pentru oamenii de știință pentru a stabili dacă efectele observate în datele lor experimentale se datorează sau nu unor tulburări externe. Instrumentele SAMS au zburat în mai mult de douăzeci de misiuni Shuttle, 3,5 ani pe Mir , iar o nouă versiune este în prezent (2006) pe Stația Spațială Internațională .

Experimente de microgravitație de nivel mediu

În timp ce majoritatea experimentelor STS-50 au fost efectuate în Laboratorul de Microgravitate al SUA, altele au funcționat în mijlocul punții Columbia . În experimentele de la mijlocul punții au fost incluse studii privind creșterea cristalelor de proteine, astrocultură și creșterea cristalelor de zeolit.

Experimentul Protein Crystal Growth a făcut al paisprezecelea zbor de navetă, dar USML-1 a reprezentat prima dată când membrii echipajului au reușit să optimizeze condițiile de creștere folosind instalația Glovebox. Aproximativ 300 de probe au fost însămânțate din 34 de tipuri de proteine, incluzând Complexul Transcriptazei Reverse HIV (o enzimă care este o cheie chimică pentru replicarea SIDA) și Factorul D (o enzimă importantă în sistemele imune umane). Aproximativ 40% din proteinele zburate vor fi utilizate pentru studii de difracție cu raze X. Mărimea și randamentul crescut pot fi atribuite timpului extins de creștere a cristalelor oferit de această misiune. Oamenii de știință de la sol vor folosi cristalografia cu raze X pentru a studia structura tridimensională a fiecărei proteine ​​care, atunci când este determinată, poate ajuta la controlul activității fiecărei proteine ​​prin proiectarea rațională a medicamentelor.

Experimentul de astrocultură a evaluat un sistem de livrare a apei care să fie utilizat pentru susținerea creșterii plantelor în microgravitație. Creșterea plantelor în spațiu este privită ca o posibilă metodă de a furniza hrană, oxigen, apă purificată și îndepărtarea dioxidului de carbon pentru locuirea umană pe termen lung în spațiu. Deoarece fluidele se comportă diferit în microgravitație decât pe Pământ, sistemele de udare a plantelor utilizate pe Pământ nu se adaptează bine la utilizarea microgravitației.

Experimentul Zeolite Crystal Growth a prelucrat 38 de eșantioane separate care au fost amestecate în Glovebox. Cristalele de zeolit ​​sunt utilizate pentru purificarea fluidelor biologice, ca aditivi în detergenții pentru rufe și în aplicațiile de curățare a deșeurilor.

Orbiter cu durată extinsă (EDO)

DeLucas și Dunbar în Spacelab cu dispozitivul de presiune negativă a corpului inferior.

STS-50 a marcat nu numai primul zbor al Laboratorului de Microgravitate din SUA, ci și primul zbor cu Orbitare cu Durată Extinsă. Pentru a se pregăti pentru cercetarea pe termen lung (luni) a microgravitației la bordul Stației Spațiale Freedom, oamenii de știință și NASA au nevoie de experiență practică în gestionarea timpilor mai lungi pentru experimentele lor. Naveta spațială oferă de obicei o săptămână până la zece zile de microgravitate. Datorită kitului de orbitare cu durată extinsă, orbitatorul navetei spațiale Columbia a rămas pe orbită timp de aproape 14 zile, iar viitoarele misiuni cu Columbia ar putea dura până la o lună. Kitul este format din rezervoare suplimentare de hidrogen și oxigen pentru producerea de energie, rezervoare suplimentare de azot pentru atmosfera cabinei și un sistem îmbunătățit de regenerare pentru îndepărtarea dioxidului de carbon din aerul cabinei.

Unul dintre aspectele practice de a rămâne mai mult în spațiu va fi cerința de a menține sănătatea și performanța membrilor echipajului. În timpul STS-50, membrii echipajului au efectuat teste biologice ca parte a proiectului medical EDO. Membrii echipajului și-au monitorizat tensiunea arterială și ritmul cardiac și au prelevat probe din atmosfera cabinei în timpul zborului. Ei au evaluat, de asemenea, dispozitivul de presiune negativă a corpului inferior (LBNP) ca o contramăsură la reducerea normală a fluidelor corporale care are loc în spațiu. Dacă efectele benefice ale LBNP ar putea dura 24 de ore, ar îmbunătăți performanțele membrilor echipajului la reintrare și aterizare.

Alte sarcini utile

Membrii echipajului STS-50 au operat, de asemenea, Experimentul Radio Amator (SAREX). Prin experiment, membrii echipajului au reușit să contacteze operatori radio amatori, o navă de navigație polineziană replicată în Oceanul Pacific și anumite școli din întreaga lume.

A fost, probabil, prima dată când astronauții au primit videoclipuri amatori de televiziune de la postul de radio ham club (W5RRR) de la JSC.

Experimentul Investigații privind procesarea membranelor polimerice (IPMP) a zburat anterior în șase misiuni Shuttle. Este folosit pentru a studia formarea membranelor polimerice în microgravitate cu scopul de a îmbunătăți calitatea și utilizarea acestora ca filtre în procesele biomedicale și industriale.

Insigne de misiune

Insemnele misiunii arată naveta spațială în poziția tipică de zbor pentru microgravitate . Bannerul USML se extinde de la compartimentul de încărcare utilă, în care modulul spațial cu textul μg - simbolul microgravitației. Atât stelele și dungile de pe literele USML, cât și Statele Unite evidențiate pe Pământ sub navetă descriu faptul că a fost o misiune științifică americană.

Impacturi cu resturi și micrometeoroizi

Atitudinea orbitală „stand-up” Columbia, deși ideală pentru experimentele de microgravitație, a fost foarte departe de a fi optimă din punctul de vedere al vulnerabilității D&M (Debris și Micrometeoroid). Orbitatorul a primit 40 de impacturi de resturi de radiații, impacturi asupra a opt ferestre și trei impacturi asupra marginilor din față ale aripii carbon-carbon .

Vezi si

• Lista zborurilor spațiale umane
• Lista misiunilor Navetei Spațiale
• Schița științei spațiale
• Naveta spatiala

Referințe

 Acest articol încorporează  materiale din domeniul public de pe site-uri web sau documente ale Administrației Naționale Aeronautice și Spațiale .

Bibliografie

Young, John W. (16 septembrie 2012). Forever Young: O viață de aventură în aer și spațiu . University Press din Florida. p. 432. ISBN   978-0813042091 .

linkuri externe

• Rezumatul misiunii NASA
• Repere video STS-50