STS-50 - STS-50

STS-50

Moduł spacelab LM1 w Columbia „s ładowni statku, służąc jako United States mikrograwitacji Laboratorium
Rodzaj misji	Badania mikrograwitacyjne
Operator	NASA
COSPAR ID	1992-034A
SATCAT nr.	22000
Czas trwania misji	13 dni, 19 godzin, 30 minut, 4 sekundy
Przebyty dystans	9200000 kilometrów (5700000 mil)
Orbity zakończone	221
Właściwości statku kosmicznego
Statek kosmiczny	Prom kosmiczny Columbia
Masa do lądowania	103814 kilogramów (228871 funtów)
Masa ładunku	12,101 kilogramów (26 678 funtów)
Załoga
Wielkość załogi	7
Członkowie
Początek misji
Data rozpoczęcia	25 czerwca 1992, 16:12:23  UTC  ( 1992-06-25UTC16: 12: 23Z )
Uruchom witrynę	Kennedy LC-39A
Koniec misji
Data lądowania	9 lipca 1992, 11:42:27  UTC  ( 1992-07-09UTC11: 42: 28Z )
Lądowisko	Kennedy SLF Runway 33
Parametry orbitalne
System odniesienia	Geocentryczne
Reżim	Niska Ziemia
Wysokość Perygeum	302 km (188 mil)
Wysokość apogeum	309 kilometrów (192 mil)
Nachylenie	28,5 stopnia
Kropka	90,6 min
Od lewej do prawej: Baker, Bowersox, Dunbar, Richards, Meade, Trinh, DeLucas Program promu kosmicznego ←  STS-49 STS-46  →

STS-50 (US Microgravity Laboratory 1) to misja wahadłowca kosmicznego Stanów Zjednoczonych , 12. misja orbitera Columbia . Columbia po raz pierwszy wylądowała w Kennedy Space Center z powodu złej pogody w Edwards, spowodowanej przez pozostałości huraganu Darby .

Załoga

Pomocnicza załoga

Miejsca dla załogi

Siedzenie	Uruchomić	Lądowanie	Miejsca 1–4 znajdują się na pokładzie lotów. Miejsca 5-7 znajdują się na Middeck.
S1	Richards	Richards
S2	Bowersox	Bowersox
S3	Dunbar	Meade
S4	Piekarz	Piekarz
S5	Meade	Dunbar
S6	DeLucas	DeLucas
S7	Trinh	Trinh

Najważniejsze informacje o misji

USA Mikrograwimetryczna Laboratorium 1 był spacelab misja, z eksperymentów w inżynierii materiałowej, fizyki płynów i biotechnologii. Był to pierwszy lot promu kosmicznego wyposażonego w osprzęt Extended Duration Orbiter (EDO), pozwalający na dłuższe loty.

Główny ładunek, US Microgravity Laboratory-1 (USML-1), wykonał swój pierwszy lot; wyposażony w ciśnieniowy moduł Spacelab. USML-1 pierwszy z planowanych serii lotów, mający na celu przyspieszenie amerykańskich wysiłków badawczych w zakresie mikrograwitacji w kilku dyscyplinach. Przeprowadzono eksperymenty: Piec do wzrostu kryształów (CGF); Drop Physics Module (DPM); Eksperymenty z konwekcją sterowaną napięciem powierzchniowym (STDCE); Wzrost kryształów zeolitu (ZCG); Wzrost kryształów białka (PCG); Urządzenie do schowka podręcznego (GBX); System pomiaru przyspieszenia kosmicznego (SAMS); Ogólny aparat do przetwarzania biologicznego (GBA); Astroculture-1 (ASC); Projekt medyczny Orbiter o przedłużonym czasie trwania (EDOMP); Eksperyment spalania na powierzchni ciała stałego (SSCE).

Drugorzędne eksperymenty to: Badania nad przetwarzaniem membrany polimerowej (IPMP); Shuttle Amateur Radio Experiment II (SAREX II); i ultrafioletowy instrument piórkowy (UVPI).

Główne osiągnięcia misji

• Ukończono pierwszy lot w United States Micro-Gravity Laboratory, kładąc podwaliny pod operacje naukowe „Space Station Freedom”.
• Ukończono 31 eksperymentów mikrograwitacyjnych w pięciu podstawowych obszarach: dynamika płynów, wzrost kryształów, nauka o spalaniu, nauki biologiczne i demonstracja technologii.
• Wprowadzono kilka nowych obiektów do eksperymentów mikrograwitacyjnych dla wielu użytkowników i wielu lotów (w tym piec do wzrostu kryształów, moduł fizyki opadania i eksperyment konwekcyjny sterowany napięciem powierzchniowym).
• Zademonstrowano skuteczność interaktywnych operacji naukowych między członkami załogi a naukowcami w terenie w celu optymalizacji korzyści naukowych.
• Ukończono najdłuższy okres wzrostu kryształów białka w programie Space Shuttle.
• Przeprowadził iteracyjne eksperymenty związane z hodowlą kryształów, w których skład chemiczny był zmieniany na podstawie mikroskopowych obserwacji procesów wzrostu.
• Ukończono najdłuższą misję promu kosmicznego (13 dni 19 godzin 30 minut) w tym czasie i pierwszy lot programu promu kosmicznego o wydłużonym czasie trwania (EDO).
• Zademonstrowano wszechstronność nowego pomieszczenia w schowku rękawicowym do interakcji z członkami załogi w wielu eksperymentach w celu uzyskania maksymalnej wiedzy naukowej.

Prom kosmiczny Columbia wystrzelił na orbitę, wykonując najdłuższy lot wahadłowca w historii. Columbia wylądowała prawie 14 dni później, wracając z danymi i okazami zebranymi z ważnego zestawu eksperymentów mikrograwitacyjnych. Misja wahadłowa STS-50 przeniosła w kosmos pierwsze laboratorium mikrograwitacyjne Stanów Zjednoczonych (USML-1), przeprowadzając długotrwałe eksperymenty mikrograwitacyjne. Mikrograwitacja to przyspieszenie grawitacyjne, które jest niewielkie w porównaniu z przyciąganiem grawitacyjnym na powierzchni Ziemi. W wyniku swobodnego spadania (np. Promu kosmicznego krążącego wokół Ziemi) lokalne efekty grawitacji są znacznie zmniejszone, tworząc w ten sposób środowisko mikrograwitacyjne.

Podczas rozszerzonej misji Kolumbii członkowie załogi naukowców, pracując wewnątrz długiego modułu Spacelab przewożonego w ładowni Kolumbii , przeprowadzili ponad 30 badań i testów mikrograwitacyjnych. Aby zmaksymalizować naukowy zwrot z misji, eksperymenty odbywały się przez całą dobę. Badania obejmowały pięć podstawowych obszarów badań naukowych w zakresie mikrograwitacji: dynamika płynów (badanie reakcji cieczy i gazów na działanie różnych sił lub ich brak), materiałoznawstwo (badanie krzepnięcia materiałów i wzrostu kryształów), spalanie (badanie badanie procesów i zjawisk spalania), biotechnologia (badanie zjawisk związanych z produktami pochodzącymi z organizmów żywych) oraz demonstracje technologii, które miały na celu udowodnienie eksperymentalnych koncepcji do wykorzystania w przyszłych misjach wahadłowców i na stacji Space Station Freedom .

Na pokładzie USML-1 oblatano trzy nowe główne obiekty eksperymentalne. Były to piec do wzrostu kryształów, aparat do eksperymentów konwekcyjnych napędzanych napięciem powierzchniowym i moduł fizyki opadania. Dodatkowym elementem nowego sprzętu podczas tego lotu był wszechstronny schowek podręczny, który umożliwiał „ręczne” manipulowanie małymi eksperymentami, jednocześnie izolując załogę od cieczy, gazów lub ciał stałych. Niektóre z eksperymentów USML-1 opisano poniżej.

Eksperymenty Spacelab

Lawrence DeLucas podczas misji nosi pletyzmograf .

Komputer Spacelab.

Piec do wzrostu kryształów (CGF) to urządzenie wielokrotnego użytku do badania wzrostu kryształów w warunkach mikrograwitacji. Jest w stanie automatycznie przetwarzać do sześciu dużych próbek w temperaturach do 1600 stopni Celsjusza. Dodatkowe próbki można przetworzyć po wykonaniu ręcznej wymiany próbek. W USML-1 zastosowano dwie metody wzrostu kryształów, kierunkowe krzepnięcie i transport pary. Analizując skład i strukturę atomową kryształów wyhodowanych bez dominującego wpływu grawitacji, naukowcy uzyskają wgląd w korelacje między przepływami płynu podczas krzepnięcia a defektami kryształu. CGF działał przez 286 godzin i przetwarzał siedem próbek, o trzy więcej niż planowano, w tym dwa kryształy półprzewodników arsenku galu. Kryształy arsenku galu są wykorzystywane w szybkich cyfrowych układach scalonych, optoelektronicznych układach scalonych i laserach na ciele stałym. Członkowie załogi mogli wymieniać próbki za pomocą specjalnie zaprojektowanego elastycznego schowka podręcznego, aby zapewnić dodatkowe operacje eksperymentalne.

Eksperyment z konwekcją sterowaną napięciem powierzchniowym (STDCE) był pierwszym eksperymentem kosmicznym, w którym zastosowano najnowocześniejsze instrumenty do uzyskania danych ilościowych na temat przepływów napędzanych napięciem powierzchniowym na powierzchni cieczy w szerokim zakresie zmiennych w środowisku mikrograwitacyjnym. Bardzo niewielkie różnice temperatur powierzchni są wystarczające do wytworzenia subtelnych przepływów cieczy na powierzchni cieczy. Takie przepływy, określane jako „termokapilarne”, istnieją na powierzchniach płynów na Ziemi. Jednak przepływy termokapilarne na Ziemi są bardzo trudne do zbadania, ponieważ często są one maskowane przez znacznie silniejsze przepływy napędzane przez pływalność. W mikrograwitacji przepływy napędzane przez wyporność są znacznie ograniczone, co pozwala na badanie tego zjawiska. Projekt STDCE dostarczył pierwszych obserwacji przepływu termokapilarnego w płynie o zakrzywionej powierzchni i wykazał, że napięcie powierzchniowe jest potężną siłą napędową ruchu płynu.

Moduł Drop Physics (DPM) umożliwił badanie cieczy bez ingerencji pojemnika. Ciecze na Ziemi przybierają kształt pojemnika, który je przetrzymuje. Ponadto materiały, z których wykonany jest pojemnik, mogą chemicznie zanieczyścić badane płyny. DPM wykorzystuje fale akustyczne (dźwiękowe) do umieszczenia kropli w środku komory. Badając w ten sposób krople, naukowcy mają okazję przetestować podstawowe teorie fizyki płynów w zakresie nieliniowej dynamiki, fal kapilarnych i reologii powierzchni (zmiany w postaci i przepływie materii). Członkowie załogi, poprzez manipulację falami dźwiękowymi, byli w stanie obracać się, oscylować, łączyć, a nawet rozdzielać krople. W innym teście członkowie załogi byli w stanie stworzyć pierwszą złożoną kroplę, kroplę w kropli, aby zbadać proces, który ostatecznie można zastosować do zamknięcia żywych komórek w półprzepuszczalnej membranie do zastosowania w leczeniu transplantacji.

Obiekt Glovebox okazał się być może najbardziej wszechstronnym nowym kosmicznym sprzętem laboratoryjnym wprowadzonym w ciągu ostatnich kilku lat. Schowek podręczny daje członkom załogi możliwość manipulowania wieloma różnymi rodzajami czynności testowych, demonstracji i materiałów (nawet toksycznych, drażniących lub potencjalnie zakaźnych) bez bezpośredniego kontaktu z nimi. Glovebox ma rzutnię (okno) w czystej przestrzeni roboczej, wbudowany w rękawice do manipulowania próbkami i sprzętu, systemu sprężonego powietrza negatywny, system filtrów, oraz drzwi wejściowych do przenoszenia materiałów i eksperymenty do i z obszaru roboczego . Podstawowym zastosowaniem Glovebox było selektywne mieszanie kryształów białek i monitorowanie ich wzrostu. Schowek podręczny umożliwiał członkom załogi okresową zmianę składu w celu optymalizacji wzrostu, po raz pierwszy w przypadku przestrzeni. Inne testy przeprowadzone w komorze rękawicowej obejmowały badania płomieni świec , wyciągania włókien, dyspersji cząstek, konwekcji powierzchni w cieczach i interfejsów ciecz / pojemnik. W schowku podręcznym przeprowadzono łącznie szesnaście testów i demonstracji. Schowek podręczny zapewniał również członkom załogi możliwość wykonywania operacji zapasowych na Generycznym Aparacie Bioprzetwarzającym, które nie były planowane.

Kolejnym eksperymentem Spacelab był Generic Bioprocessing Apparatus (GBA), urządzenie do przetwarzania materiałów biologicznych. GBA przeprowadziło 132 indywidualne eksperymenty o objętości kilku mililitrów. Aparat badał żywe komórki, mikroorganizmy używane w ekologicznej obróbce odpadów oraz rozwój jaj krewetek solankowych i os, a także inne biomedyczne modele testowe, które są wykorzystywane w badaniach nad rakiem. Jedna z badanych próbek, liposomy, składa się z kulistych struktur, które można wykorzystać do kapsułkowania leków. Jeśli ten biologiczny produkt może zostać prawidłowo uformowany, mógłby zostać użyty do dostarczenia leku do określonej tkanki ciała, takiej jak guz.

Instrument Space Acceleration Measurement System (SAMS) mierzył warunki przyspieszenia niskiego poziomu (zwane także mikrograwitacją) doświadczane podczas eksperymentów mikrograwitacyjnych podczas misji. Dane te są nieocenione dla naukowców w celu ustalenia, czy efekty widoczne w ich danych eksperymentalnych są spowodowane zakłóceniami zewnętrznymi, czy nie. Przyrządy SAMS wykonały ponad dwadzieścia misji wahadłowych, 3,5 roku na Mirze , a nowa wersja jest obecnie (2006) na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej .

Eksperymenty mikrograwitacyjne na środkowym pokładzie

Podczas gdy większość eksperymentów STS-50 przeprowadzono w amerykańskim laboratorium Microgravity Laboratory, inne działały na środkowym pokładzie Kolumbii . Eksperymenty na środkowym pokładzie obejmowały badania wzrostu kryształów białek, kultury astralnej i wzrostu kryształów zeolitu.

Eksperyment Protein Crystal Growth odbył czternasty lot wahadłowy, ale USML-1 był pierwszym, w którym członkowie załogi byli w stanie zoptymalizować warunki wzrostu za pomocą urządzenia Glovebox. Zaszczepiono około 300 próbek z 34 typów białek, w tym kompleksu odwrotnej transkryptazy HIV (enzym, który jest chemicznym kluczem do replikacji AIDS) i czynnika D (ważny enzym w ludzkim układzie odpornościowym). Około 40 procent przelatujących białek zostanie wykorzystanych do badań dyfrakcji rentgenowskiej. Zwiększony rozmiar i wydajność można przypisać wydłużonemu czasowi wzrostu kryształów zapewnianemu przez tę misję. Naukowcy w terenie wykorzystają krystalografię rentgenowską do badania trójwymiarowej struktury każdego białka, która po ustaleniu może pomóc w kontrolowaniu aktywności każdego białka poprzez racjonalne projektowanie leków.

W eksperymencie Astroculture oceniano system dostarczania wody do wspomagania wzrostu roślin w warunkach mikrograwitacji. Wzrost roślin w kosmosie jest uważany za możliwą metodę dostarczania pożywienia, tlenu, oczyszczonej wody i usuwania dwutlenku węgla w celu długoterminowego zamieszkania ludzi w kosmosie. Ponieważ płyny zachowują się inaczej w warunkach mikrograwitacji niż na Ziemi, systemy nawadniania roślin stosowane na Ziemi nie przystosowują się dobrze do wykorzystania w mikrograwitacji.

W eksperymencie Zeolite Crystal Growth przetworzono 38 oddzielnych próbek, które zmieszano w komorze rękawicowej. Kryształy zeolitu są używane do oczyszczania płynów biologicznych, jako dodatki w detergentach do prania oraz w zastosowaniach związanych z usuwaniem odpadów.

Orbiter o wydłużonym czasie trwania (EDO)

DeLucas i Dunbar w Spacelab z urządzeniem do podciśnienia dolnego ciała.

STS-50 oznaczał nie tylko pierwszy lot US Microgravity Laboratory, ale także pierwszy lot Orbitera o wydłużonym czasie trwania. Aby przygotować się do długoterminowych (miesięcy) badań mikrograwitacyjnych na pokładzie Space Station Freedom, naukowcy i NASA potrzebują praktycznego doświadczenia w zarządzaniu coraz dłuższymi czasami eksperymentów. Wahadłowiec zwykle zapewnia od tygodnia do dziesięciu dni mikrograwitacji. Dzięki zestawowi Extended Duration Orbiter, prom kosmiczny Columbia pozostawał na orbicie przez prawie 14 dni, a przyszłe misje z Columbia mogą trwać nawet miesiąc. Zestaw składa się z dodatkowych zbiorników wodoru i tlenu do wytwarzania energii, dodatkowych zbiorników azotu do atmosfery w kabinie oraz ulepszonego systemu regeneracji do usuwania dwutlenku węgla z powietrza w kabinie.

Jednym z praktycznych aspektów dłuższego przebywania w kosmosie będzie wymaganie zachowania zdrowia i wydajności członków załogi. Podczas STS-50 członkowie załogi przeprowadzili testy biologiczne w ramach EDO Medical Project. Członkowie załogi monitorowali ciśnienie krwi i tętno oraz pobierali próbki atmosfery w kabinie podczas lotu. Ocenili również urządzenie podciśnienia dolnego ciała (LBNP) jako środek przeciwdziałający normalnej redukcji płynów ustrojowych, która ma miejsce w kosmosie. Gdyby korzystne efekty LBNP trwały 24 godziny, poprawiłoby to wydajność członków załogi podczas ponownego wejścia na pokład i lądowania.

Inne ładunki

Członkowie załogi STS-50 prowadzili również eksperyment radia krótkofalarskiego (SAREX). W ramach eksperymentu członkowie załogi mogli skontaktować się z radioamatorami, repliką polinezyjskiego żaglowca znajdującego się na Oceanie Spokojnym i wybranymi szkołami na całym świecie.

To był prawdopodobnie pierwszy raz, kiedy astronauci otrzymali amatorskie wideo telewizyjne od stacji radiowej klubu krótkofalarskiego (W5RRR) w JSC.

Doświadczenie Investigations into Polymer Membrane Processing (IPMP) odbyło się wcześniej w sześciu misjach wahadłowca. Służy do badania tworzenia się membran polimerowych w warunkach mikrograwitacji w celu poprawy ich jakości i zastosowania jako filtry w procesach biomedycznych i przemysłowych.

Insygnia misji

Insygnia misji przedstawiają wahadłowiec kosmiczny w pozycji lotniczej typowej dla mikrograwitacji . Baner USML wystaje z komory ładunkowej, w której znajduje się moduł spacelab z tekstem μg - symbolem mikrograwitacji. Zarówno gwiazdy i paski na literach USML, jak i podświetlone Stany Zjednoczone na Ziemi poniżej promu pokazują, że była to ogólnoamerykańska misja naukowa.

Zderzenia z gruzem i mikrometeoroidami

Postawa orbity „stojącej” Kolumbii, chociaż idealna do eksperymentów mikrograwitacyjnych, była bardzo daleka od optymalnej z punktu widzenia podatności na D&M (Debris and Micrometeoroid). Orbiter otrzymał 40 uderzeń szczątków promieniowania, uderzenia w osiem okien i trzy uderzenia w przednie krawędzie skrzydeł z włókna węglowego .

Zobacz też

• Lista lotów kosmicznych z udziałem ludzi
• Lista misji promu kosmicznego
• Zarys nauki o kosmosie
• Prom kosmiczny

Bibliografia

 Ten artykuł zawiera  materiały należące do domeny publicznej ze stron internetowych lub dokumentów National Aeronautics and Space Administration .

Bibliografia

Young, John W. (16 września 2012). Forever Young: A Life of Adventure in Air and Space . University Press of Florida. p. 432. ISBN   978-0813042091 .

Linki zewnętrzne

• Podsumowanie misji NASA
• Najważniejsze cechy wideo STS-50