СТС-87 - STS-87

СТС-87

AERCam Sprint , один из USMP-4 полезных нагрузок в полете над Columbia «s грузового отсека
Тип миссии	Развитие технологий исследования микрогравитации
Оператор	НАСА
COSPAR ID	1997-073A
SATCAT нет.	25061
Продолжительность миссии	15 дней, 16 часов, 35 минут, 01 секунда
Пройденное расстояние	10 500 000 километров (6 500 000 миль)
Свойства космического корабля
Космический корабль	Спейс Шаттл Колумбия
Посадочная масса	102,717 кг (226,452 фунтов)
Масса полезной нагрузки	4451 кг (9813 фунтов)
Экипаж
Размер экипажа	6
Члены
Начало миссии
Дата запуска	19 ноября 1997 г., 19:46  UTC ( 1997-11-19UTC19: 46Z )
Запустить сайт	Кеннеди LC-39B
Конец миссии
Дата посадки	5 декабря 1997 г., 12:20  UTC ( 1997-12-05UTC12: 21Z )
Посадочная площадка	Kennedy SLF Взлетно-посадочная полоса 33
Параметры орбиты
Справочная система	Геоцентрический
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	273 км (170 миль)
Высота апогея	279 километров (173 миль)
Наклон	28,45 градусов
Период	90,0 мин.
Слева направо - оранжевым цветом: Чавла, Линдси, Крегель, Каденюк; в белом: Скотт, Дои Программа Space Shuttle ←  СТС-86 СТС-89  →

STS-87 был полетом космического корабля "Шаттл", запущенным из стартового комплекса 39B Космического центра Кеннеди 19 ноября 1997 года. Это был 88-й полет космического корабля "Шаттл" и 24-й полет Колумбии . Цели миссии заключались в проведении экспериментов с использованием полезной нагрузки United States Microgravity Payload (USMP-4), проведении двух выходов в открытый космос и развертывании эксперимента SPARTAN- 201. Эта миссия стала первым выходом в открытый космос из Колумбии . Выход в открытый космос из Колумбии первоначально планировался для STS-5 в 1982 году, но был отменен из-за проблем со скафандром. Это также стало первым выходом в открытый космос, проведенным японским астронавтом Такао Дои .

Экипаж

Позиция	Космонавт
Командир	Кевин Р. Крегель Третий космический полет
Пилот	Стивен В. Линдси Первый космический полет
Специалист миссии 1	Калпана Чавла Первый полет в космос
Специалист миссии 2	Уинстон Э. Скотт Второй и последний космический полет
Специалист миссии 3	Такао Дои , JAXA Первый космический полет
Специалист по полезной нагрузке 1	Леонид Каденюк , НКАУ Только космический полет

Дублирующая бригада

Позиция	Космонавт
Специалист по полезной нагрузке 1	Ярослав Пустовой Первый полет в космос

Космические прогулки

• Скотт и Дои - Ева 1
• Выход в открытый космос 1 : 25 ноября 1997 г. - 00:02 UTC.
• EVA 1 Окончание : 25 ноября 1997 г. - 07:45 UTC.
• Продолжительность : 7 часов 43 минуты
• Скотт и Дои - Ева 2
• EVA 2 Старт : 3 декабря 1997 г. - 09:09 UTC.
• EVA 2 Окончание : 3 декабря 1997 г. - 14:09 UTC.
• Продолжительность : 4 часа 59 минут

Основные моменты миссии

STS-87 летал с полезной нагрузкой США в условиях микрогравитации (USMP-4), Spartan-201, экспериментом по исследованию орбитального ускорения (OARE), демонстрационным полетным испытанием 5 TEVA (EDFT-05), экспериментом по отправке озонового слоя шаттла (SOLSE), петлей Heat Pipe (LHP), эксперимент с натриево-серной батареей (NaSBE), эксперимент с турбулентной газовой струей (G-744) и эксперимент с автономной роботизированной камерой EVA / Sprint ( AERCam Sprint ). Эксперименты средней колоды включали полезную нагрузку Middeck Glovebox Payload (MGBX) и Collaborative Ukrainian Experiment (CUE).

Полезная нагрузка в условиях микрогравитации США

Полезная нагрузка США для микрогравитации (USMP-4) была проектом Spacelab, которым руководил Центр космических полетов им. Маршалла , Хантсвилл , Алабама. Набор экспериментов по исследованию микрогравитации был разделен между двумя опорными конструкциями для особых экспериментов (MPESS) в отсеке для полезной нагрузки. Расширенные возможности миссии, предлагаемые комплектом Extended Duration Orbiter (EDO), предоставляют возможность дополнительного времени для сбора научных данных.

СПАРТАНСКИЙ-201

Spartan 201-04 был космическим аппаратом для изучения солнечной физики, предназначенным для дистанционного зондирования горячих внешних слоев атмосферы Солнца или солнечной короны . Предполагалось, что он будет запущен на орбиту 18 и выведен на орбиту 52. Цель наблюдений заключалась в исследовании механизмов, вызывающих нагрев солнечной короны и ускорение солнечного ветра, возникающего в короне. Двумя основными экспериментами были ультрафиолетовый корональный спектрометр из Смитсоновской астрофизической обсерватории и коронограф белого света (WLC) из высокогорной обсерватории . У Spartan 201 было три вторичных эксперимента. Технологический эксперимент, расширяющий Spartan (TEXAS), представлял собой эксперимент по радиочастотной (RF) связи, который предоставил опыт полета для компонентов, намеченных для будущих миссий Spartan, а также канал связи и управления в реальном времени с основными экспериментами Spartan 201. Эта ссылка использовалась для обеспечения точной настройки WLC на основе изображений Солнца, передаваемых по нисходящей линии в реальном времени. Полетный эксперимент с датчиком видеонаведения (VGS) представлял собой лазерную систему наведения, которая тестировала ключевой компонент системы автоматизированного рандеву и захвата (AR&C). Вспомогательная монтажная пластина Spartan (SPAM) представляла собой небольшую монтажную пластину для оборудования, которая обеспечивала место установки для небольших экспериментов или вспомогательного оборудования Spartan Flight Support Structure (SFSS). Это была сотовая пластина с использованием экспериментального материала лицевой панели алюминия из карбида кремния с алюминиевый сердечник.

Усовершенствованная автоматизированная печь направленной кристаллизации

Усовершенствованная автоматизированная печь для направленной кристаллизации (AADSF) - это сложное материаловедческое оборудование, используемое для изучения общего метода обработки полупроводниковых кристаллов, называемого направленной кристаллизацией. Затвердевание - это процесс замораживания материалов. В типе направленного отверждения, используемом в AADSF, жидкий образец, заключенный в кварцевые ампулы , медленно затвердевает вдоль длинной оси. Механизм перемещал образец через зоны с изменяющейся температурой в печи. Чтобы начать обработку, печь расплавляла все образцы, кроме одного, по направлению к другому. После кристаллизации образец оставался в печи для исследования после полета. Фронт затвердевания представлял особый интерес для ученых, потому что потоки, обнаруживаемые в жидком материале, влияют на окончательный состав и структуру твердого тела и его свойства.

Эксперимент с ограниченным гелием

Эксперимент с ограниченным гелием (CHeX) предоставил проверку теорий влияния границ на материю путем измерения теплоемкости гелия, поскольку он ограничен двумя измерениями.

Эксперимент по изотермическому росту дендритов

Изотермический эксперимент по росту дендритов (IDGE) был экспериментом по затвердеванию в науке о материалах, который исследователи использовали для исследования определенного типа затвердевания, называемого ростом дендритов. Дендритное затвердевание - одна из наиболее распространенных форм затвердевания металлов и сплавов. Когда материалы кристаллизуются или затвердевают при определенных условиях, они нестабильно замерзают, в результате чего образуются крошечные древовидные кристаллические формы, называемые дендритами . Ученых особенно интересуют размер, форма дендритов и то, как ветви дендритов взаимодействуют друг с другом. Эти характеристики во многом определяют свойства материала.

Разработанный для исследования направленного затвердевания металлических сплавов, эксперимент Material pour l'Etude des Phenomenes Interssant la Solidification sur Terre et en Orbite ( MEPHISTO ) был в первую очередь заинтересован в измерении температуры, скорости и формы фронта затвердевания (точка где твердое тело и жидкость контактируют друг с другом во время затвердевания.) MEPHISTO одновременно обработал три одинаковых цилиндрических образца из сплава висмута и олова . В первом образце колебания температуры движущегося затвердевания измерялись электрически, вызывая возмущение образца. Положение границы твердого вещества и жидкости было определено методом электрического сопротивления во втором образце. В третьем образце граненый фронт кристаллизации отмечался через определенные промежутки времени импульсами электрического тока. Образцы были возвращены на Землю для анализа. Во время полета данные MEPHISTO были сопоставлены с данными системы измерения ускорения космического пространства (SAMS). Сравнивая данные, ученые определили, как ускорение на борту шаттла нарушает границу раздела твердого тела с жидкостью.

Система измерения космического ускорения

Система измерения космического ускорения (SAMS), спонсируемая Исследовательским центром NASA Lewis (ныне NASA Glenn Research Center ), представляла собой управляемую микропроцессором систему сбора данных, предназначенную для измерения и записи условий ускорения микрогравитации носителя USMP. SAMS имел три головки трехосного датчика, которые были отделены от блока электроники для дистанционного позиционирования. В процессе работы головка трехосного датчика вырабатывала выходные сигналы в ответ на входные сигналы ускорения. Сигналы усиливались, фильтровались и преобразовывались в цифровые данные. Цифровые данные ускорения были переданы в память оптического диска для наземного анализа и отправлены на землю для анализа в режиме, близком к реальному времени. Каждый акселерометр имел массу, подвешенную на кварцевом элементе, позволяющую перемещаться только по одной оси. Катушка была прикреплена к массе, и сборка была помещена между двумя постоянными магнитами. Приложенное ускорение сместило массу из положения покоя. Это движение было обнаружено детектором, в результате чего электроника SAMS подала напряжение на катушку, создав точно магнитное поле, необходимое для восстановления массы в исходное положение. Приложенное напряжение было пропорционально приложенному ускорению и выводилось на электронику SAMS в качестве данных ускорения.

Эксперимент по исследованию орбитального ускорения

Во время полета отдельно в грузовом отсеке Эксперимент по исследованию орбитального ускорения (OARE), спонсируемый Исследовательским центром Льюиса НАСА (ныне Исследовательский центр Гленна), был неотъемлемой частью USMP-04. Это был высокочувствительный прибор, предназначенный для измерения аэродинамического ускорения на малых уровнях вдоль главных осей орбитального аппарата в режиме свободномолекулярного потока на орбитальных высотах и ​​в переходном режиме при входе в атмосферу. Данные OARE также были переданы по нисходящей линии связи во время миссии для анализа в режиме, близком к реальному времени, в поддержку научных экспериментов USMP. Данные OARE подтвердили достижения в области обработки космических материалов, обеспечив измерения низкочастотных возмущений окружающей среды, влияющих на различные эксперименты в условиях микрогравитации. Данные OARE также подтвердили достижения в технологии прогнозирования орбитального сопротивления, улучшив понимание фундаментальных явлений потока в верхних слоях атмосферы.

Эксперимент по зондированию озона на конечностях челнока

Целью эксперимента по зондированию озона на конечностях челнока (SOLSE) было определение высотного распределения озона в попытке понять его поведение, чтобы можно было предсказать количественные изменения в составе атмосферы. SOLSE был предназначен для определения распределения озона, достижимого с помощью прибора для измерения надира. Это было выполнено с использованием технологии Charged Coupled Device ( CCD ) для устранения движущихся частей в более простом и недорогом инструменте для картографирования озона. Эксперимент был помещен в канистру автостопщика (HH / GAS) с удлинительным кольцом канистры и оборудован моторизованной дверной сборкой автостопщика (HMDA). Аппаратура включала ультрафиолетовый (УФ) спектрограф с детектором на ПЗС-матрице, ПЗС-матрицу и камеры видимого света, калибровочную лампу, оптику и перегородку. Оказавшись на орбите, член экипажа активировал SOLSE, который выполнил наблюдения за конечностями и Землей. Наблюдения за конечностями сосредоточены на области от 20 километров (12 миль) до 50 километров (31 миль) над горизонтом для поверхности Земли. Наблюдения за Землей позволили SOLSE сопоставить данные с другими инструментами для наблюдения за надиром, озоновыми приборами.

Петлевая тепловая трубка

Контурная тепловая трубка (LHP) тестирует передовые технологии управления тепловой энергией и подтверждает готовность технологий к будущему применению на коммерческих космических аппаратах. LHP работал с безводным аммиаком в качестве рабочего тела для передачи тепловой энергии с высокой эффективной проводимостью в условиях невесомости. LHP представлял собой пассивное устройство теплопередачи с двухфазным потоком, способное передавать до 400 Вт на расстояние 5 метров через полугибкие трубки малого диаметра. Он использовал капиллярные силы для циркуляции двухфазной рабочей жидкости. Система была самовсасывающей и полностью пассивной в работе. При подаче тепла на испаритель LHP часть рабочей жидкости испарялась. Пар проходил через паропроводы и конденсировался, выделяя тепло. Конденсат возвращается в испаритель за счет капиллярного действия через линии транспортировки жидкости.

Эксперимент с натриево-серной батареей

Эксперимент с натриево-серными батареями (NaSBE) охарактеризовал производительность четырех ячеек натриево-серных батарей емкостью 40 ампер-часов , что стало первым испытанием технологии натриево-серных батарей в космосе. Каждая ячейка состояла из натриевого анода, серного катода и твердого керамического натрий-ионопроводящего электролита и сепаратора. Ячейки нагревали до 350 градусов Цельсия для разжижения натрия и серы. Как только анод и катод стали жидкими, ячейки начали вырабатывать электроэнергию. Оказавшись на орбите, член экипажа активировал NaSBE, после чего эксперимент контролировался Центром управления операциями полезной нагрузки GSFC (POCC).

Пламя диффузионной турбулентной газовой струи

Полезная нагрузка Turbulent Gas Jet Diffusion Flames (TGDF) была вторичной полезной нагрузкой, которая использовала стандартный носитель Get Away Special . Его цель состояла в том, чтобы получить представление о фундаментальных характеристиках переходных и турбулентных диффузионных пламен газовых струй в условиях микрогравитации и получить данные, которые помогут в прогнозировании поведения переходных и турбулентных диффузионных пламен газовых струй в нормальных условиях и условиях микрогравитации. TGDF наложил крупномасштабные контролируемые возмущения на четко очерченное диффузионное пламя в условиях ламинарной микрогравитации. Они были на осесимметричных возмущениях ламинарного пламени. Переменными для предлагаемых тестов была частота механизма возмущений, которая составляла 2,5 Гц, 5 Гц или 7,5 Гц.

Get Away Special

Канистра с полезной нагрузкой Get Away Special (GAS G-036) содержала четыре отдельных эксперимента, в которых образцы цемента гидратировали, регистрировали стабильность конфигурации образцов жидкости и подвергали компьютерные диски, компакт-диски и образцы асфальта воздействию экзосферных условий в грузовом отсеке орбитального корабля. Эксперименты включали эксперимент по смешиванию цемента (CME), эксперимент по стабильности конфигурации жидкости (CSFE), эксперимент по оценке компьютерных компакт-дисков (CDEE) и эксперимент по оценке асфальта (AEE).

Орбитальный аппарат повышенной продолжительности

Расширенная продолжительность Орбитальный (EDO) Поддон был 15 футов (4,6 м) Диаметр Структура крио-комплект пластин. При весе 352 кг (776 фунтов) он служил опорой для резервуаров, связанных с ними панелей управления и оборудования авионики. В баках хранилось 167 килограммов (368 фунтов) жидкого водорода при –250 градусах Цельсия и 1417 кг (3,124 фунта) жидкого кислорода при –176 градусах Цельсия. Полная пустая масса системы составляла 1620 кг (3570 фунтов). При заполнении криогенами масса системы составляла приблизительно 3200 кг (7100 фунтов). Кислород и водород подавали в три топливных элемента орбитального аппарата, вырабатывающие электроэнергию , где они были преобразованы в электроэнергию, достаточную для поддержания дома из четырех членов семьи в течение примерно шести месяцев. Около 1360 кг чистой питьевой воды было произведено топливными элементами. С паллетой EDO орбитальный аппарат мог поддерживать полет в течение максимум 18 дней. Более длительные полеты на орбите приносят пользу исследованиям микрогравитации, исследованиям в области наук о жизни, наблюдениям за Землей и небесным телом, адаптации человека к окружающей среде с нулевым перегрузкой и поддержке космической станции.

Перчаточный ящик Middeck

Перчаточный ящик на средней палубе (MGBX) был приспособлением, предназначенным для проведения экспериментов в области материаловедения и биологии. Он состоял из двух основных систем; Интерфейсная рама (IF) и перчаточный ящик (GB). Средство MGBX (с сопутствующей электроникой) обеспечивало закрытую рабочую зону для экспериментальных манипуляций и наблюдений на средней палубе шаттла. Эксперименты MGBX в этом полете были WCI - Цель смачивания характеристик несмешивающихся веществ заключалась в исследовании влияния характеристик смачивания сплава / ампулы на сегрегацию несмешивающихся жидкостей во время обработки в условиях микрогравитации. Цель эксперимента с закрытым ламинарным пламенем (ELF) состояла в том, чтобы подтвердить модель Берка-Шумана с нулевой гравитацией и гравитационно-зависимое расширение модели Хегде-Бахадори, исследовать важность поля потока, зависящего от плавучести, на которое влияет поток окислителя в пламени. стабилизации, изучите отношения состояний диффузионного пламени в параллельном потоке под влиянием условий плавучести (сила тяжести в зависимости от давления) и изучите взаимодействие вихрей потока и диффузионного пламени. Цели эксперимента по поглощению и выталкиванию частиц затвердевающими интерфейсами (PEP) заключались в том, чтобы получить точное значение критической скорости в среде без конвекции, подтвердить настоящую теоретическую модель, улучшить фундаментальное понимание динамики нерастворимых частиц на границах раздела жидкость / твердое тело, и улучшить понимание физики, связанной с затвердеванием смесей жидких металлов и керамических частиц.

Коллаборативный эксперимент в Украине

Эксперимент Collaborative Ukraine Experiment (CUE) представлял собой промежуточную полезную нагрузку, предназначенную для изучения влияния микрогравитации на рост растений. CUE состоял из группы экспериментов, проведенных в Центре выращивания растений (PGF) и в Биологических исследованиях в контейнерах (BRIC). Эксперименты также требовали использования морозильной камеры с газообразным азотом (GN2) и фиксирующего оборудования. Исследователи из Украины и США (Государственный университет Канзаса и Государственный университет Луизианы) выбрали эти эксперименты в качестве модели для научного сотрудничества между двумя странами. PGF поддерживал рост растений до 30 дней, обеспечивая приемлемые условия окружающей среды для нормального роста растений. PGF состоял из следующих подсистем: подсистем управления и управления данными (CDMS), модуля флуоресцентного освещения (FLM), модуля управления атмосферой (ACM), камер роста растений (PGC), узла опорной конструкции (SSA) и общего внешнего модуля. Оболочка (ГЭС). Полный PGF заменил один шкафчик на средней палубе и работал от источника постоянного тока 28 В. Образцом растения, исследованным в PGF, была Brassica rapa (репа).

Внедорожная деятельность

Полетные испытания разработки внекорабельной деятельности - 05 (EDFT-05) состояли из аппаратных элементов отсека полезной нагрузки Детальной тестовой цели (DTO) 671, оборудования EVA для будущих запланированных выходов в открытый космос. Основная цель EDFT - 05 заключалась в демонстрации работы Международной космической станции (МКС) на орбите, сквозной сборки и технического обслуживания выхода в открытый космос. Другими DTO, включенными в этот тест, были DTO 672, Контрольный список электрических манжет для устройства внекорабельной мобильности (EMU) и DTO 833, EMU Thermal Comfort и EVA Worksite Thermal Environment. Другой целью было расширение базы опыта выхода в открытый космос для наземных и летных экипажей. В рамках этой миссии были выполнены два выхода в открытый космос для выполнения этих DTO.

Автономная роботизированная камера EVA

Автономная роботизированная камера EVA / Sprint (AERCam / Sprint) была небольшой, ненавязчивой, свободно летающей платформой для камеры для использования вне космического корабля. У беспилотного летательного аппарата была автономная силовая установка на холодном газе, что давало ему возможность двигаться с 6 степенями свободы управления. На борту «бесплатного летчика» были датчики скорости, обеспечивающие данные для автоматического удержания позиции. AERCam / Sprint был сферическим автомобилем, который двигался медленно и был покрыт мягким амортизирующим материалом, чтобы предотвратить повреждение в случае удара. Философия конструкции заключалась в том, чтобы сохранить низкую энергию, сохраняя низкие скорости и массу, обеспечивая при этом механизм для поглощения любой энергии от удара. Платформа свободного полета управлялась изнутри Орбитального корабля с помощью небольшой станции управления. Оператор вводит команды движения с одного контроллера устройства Aid For EVA Rescue (SAFER). Команды отправлялись от контрольной станции к бесплатному летящему через радиочастотный (RF) модемный канал, работающий в сверхвысокочастотном (UHF) диапазоне.

Комический персонаж в космосе

Эта миссия стала менее известной первой из-за того, что персонаж из комиксов был создан для космической миссии, первым, кто действительно полетел в космос, и первым, кто благополучно вернулся на Землю. Спонсор и менеджер эксперимента Enclosed Laminar Flames, Льюис Стокер , заметил аббревиатуру эксперимента как ELF и, будучи признанным читателем серии комиксов Elfquest , попросил создателей серии Ричарда и Венди Пини создать логотип. Первоначально он надеялся , что можно будет использовать собственного звездочета серии, Skywise , но, чтобы избежать проблем с авторскими правами, был создан уникальный персонаж, сопровождающий знак отличия эксперимента, имя которого было названо Starfire.

Смотрите также

• Список полетов человека в космос
• Список миссий космического шаттла
• Очерк космической науки

использованная литература

внешние ссылки

• Краткое изложение миссии НАСА
• Основные моменты видео STS-87

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документы Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .