STS-50 - STS-50

STS-50
Spacelab Module in Cargo Bay.jpg
Spacelab Module LM1 i Columbia : s lastfjärden, tjänar som USA Micro Laboratory
Uppdragstyp Mikrogravitationsforskning
Operatör NASA
KOSPAR-ID 1992-034A
SATCAT nr. 22000
Uppdragets varaktighet 13 dagar, 19 timmar, 30 minuter, 4 sekunder
Avstånd som rest 9.200.000 kilometer (5700.000 mi)
Banor slutförda 221
Rymdfarkosteregenskaper
Rymdskepp Rymdfärjan Columbia
Landningsmassa 103,814 kg (228,871 lb)
Lastmassa 12.101 kg (26.678 lb)
Besättning
Besättningens storlek 7
Medlemmar
Start av uppdraget
Lanseringsdag 25 juni 1992, 16:12:23  UTC  ( 1992-06-25UTC16: 12: 23Z )
Starta webbplats Kennedy LC-39A
Uppdragets slut
Landningsdatum 9 juli 1992, 11:42:27  UTC  ( 1992-07-09UTC11: 42: 28Z )
Landningsplats Kennedy SLF Runway 33
Orbitalparametrar
Referenssystem Geocentrisk
Regimen Låg jord
Perigee höjd 302 kilometer (188 mi)
Apogee höjd 309 kilometer (192 mi)
Lutning 28,5 grader
Period 90,6 min
STS-50 patch.svg Sts-50-crew.jpg
Vänster till höger: Baker, Bowersox, Dunbar, Richards, Meade, Trinh, DeLucas
←  STS-49
STS-46  →
 

STS-50 (US Microgravity Laboratory 1) var ett uppdrag från USA: s rymdfärja , Columbia- kretsarens 12: e uppdrag . Columbia landade vid Kennedy Space Center för första gången någonsin på grund av dåligt väder vid Edwards orsakat av resterna av orkanen Darby .

Besättning

Placera Astronaut
Befälhavare Richard N. Richards
tredje rymdfärd
Pilot Kenneth D. Bowersox
Första rymdflygning
Mission Specialist 1 Bonnie J. Dunbar
Tredje rymdfärd
Mission Specialist 2 Ellen S. Baker
Andra rymdfärd
Mission Specialist 3 Carl J. Meade
Andra rymdfärd
Nyttolast 1 Lawrence J. DeLucas
Endast rymdflygning
Nyttolast 2 Eugene H. Trinh
Endast rymdflygning

Backuppersonal

Placera Astronaut
Nyttolast 1 Joseph M. Prahl
Första rymdflygning
Nyttolast 2 Albert Sacco
Första rymdflygning

Crew sittplatser

Sittplats Lansera Landning STS-121 sittplatsuppgifter.png
Platserna 1–4 finns på flygdäcket. Platser 5–7 finns på Middeck.
S1 Richards Richards
S2 Bowersox Bowersox
S3 Dunbar Meade
S4 Bagare Bagare
S5 Meade Dunbar
S6 DeLucas DeLucas
S7 Trinh Trinh

Uppdragets höjdpunkter

US Microgravity Laboratory 1 var ett rymduppdrag med experiment inom materialvetenskap, flytande fysik och bioteknik. Det var den första flygningen av en rymdfärja med EDO-hårdvaran ( Extended Duration Orbiter ), vilket möjliggjorde längre flygtider.

Primär nyttolast, US Microgravity Laboratory-1 (USML-1), gjorde sin första flygning; presenterade Spacelab-modul med tryck. USML-1 först i planerad serie av flygningar för att främja USA: s forskning om mikrogravitation inom flera discipliner. Experiment som genomfördes var: Crystal Growth Furnace (CGF); Drop Physics Module (DPM); Ytspänningsdrivna konvektionsexperiment (STDCE); Zeolitkristalltillväxt (ZCG); Proteinkristalltillväxt (PCG); Handskfackanläggning (GBX); Mätningssystem för rymdacceleration (SAMS); Generisk bioprocesseringsapparat (GBA); Astroculture-1 (ASC); Utökad varaktighet Orbiter Medical Project (EDOMP); Solid Surface Combustion Experiment (SSCE).

Sekundära experiment var: Undersökningar av polymermembranbehandling (IPMP); Shuttle Amateur Radio Experiment II (SAREX II); och UVPI (Ultraviolet Plume Instrument).

Stora uppdrag

  • Slutförd första dedikerade USA-mikro-gravitationslaboratorieflygning som lade grunden för rymdstationsfrihetsvetenskapliga operationer.
  • Avslutade 31 mikrogravitationsexperiment inom fem grundläggande områden: vätskedynamik, kristalltillväxt, förbränningsvetenskap, biologisk vetenskap och demonstration av teknik.
  • Introducerade flera nya mikrogravitationsexempel för flera användare och flera flygningar (inklusive Crystal Growth Furnace, Drop Physics Module och Surface Tension Driven Convection Experiment).
  • Demonstrerade effektiviteten i interaktiva vetenskapliga operationer mellan besättningsmedlemmar och forskare på marken för att optimera vetenskapens avkastning.
  • Avslutad längsta period av proteinkristalltillväxt i rymdfärjeprogrammet.
  • Gjorde iterativa kristallodlingsexperiment där kemiska kompositioner förändrades baserat på mikroskopiska observationer av tillväxtprocesser.
  • Slutfört det längsta rymdskyttens uppdrag (13 dagar 19 timmar och 30 minuter) vid den tiden och den första Extended Duration Orbiter (EDO) -flygningen från rymdfärjeprogrammet.
  • Demonstrerade mångsidigheten hos den nya Glovebox-anläggningen för interaktion med besättningsmedlemmar med flera experiment för maximal vetenskap.

Rymdfärjan Columbia raketerade i omloppsbana för historiens längsta pendelflyg. Columbia berörde nästan 14 dagar senare och återvände med data och prover samlade från en viktig uppsättning mikrogravitationsexperiment. Shuttle-uppdrag STS-50 bar det första USA: s Microgravity Laboratory (USML-1) till rymden och utförde långvariga mikrogravitationsexperiment. Mikrogravitation är en tyngdacceleration som är liten jämfört med gravitationens attraktion vid jordytan. Genom fritt fall (t.ex. rymdfärjan som kretsar kring jorden) minskar gravitationens lokala effekter kraftigt, vilket skapar en mikrogravitationsmiljö.

Under Columbias utökade uppdrag genomförde forskare besättningsmedlemmar, som arbetade inuti den långa modulen Spacelab i nyttolasten i Columbia , mer än 30 mikrogravitationundersökningar och tester. För att maximera den vetenskapliga återkomsten från uppdraget ägde rum experiment dygnet runt. Undersökningarna omfattade fem grundläggande områden inom forskning om mikrogravitationsvetenskap: vätskedynamik (studien av hur vätskor och gaser reagerar på applikationen eller frånvaron av olika krafter), materialvetenskap (studien av material stelning och kristalltillväxt), förbränningsvetenskap (den studier av förbränningsprocesser och fenomen), bioteknik (studier av fenomen relaterade till produkter härledda från levande organismer) och tekniska demonstrationer som försökte bevisa experimentella begrepp för användning i framtida Shuttle-uppdrag och på rymdstationsfrihet .

Tre nya stora experimentanläggningar flögs på USML-1. De var Crystal Growth Furnace, Surface Tension Driven Convection Experiment apparater och Drop Physics Module. Ytterligare en ny maskinvara på detta flyg var den mångsidiga handskboxen, som möjliggjorde "praktisk" manipulation av små experiment samtidigt som man isolerade besättningen från vätskor, gaser eller fasta ämnen. Några av USML-1-experimenten beskrivs nedan.

Spacelab-experiment

Lawrence DeLucas bär strumpa plethysmograph under uppdrag.
Spacelab-dator.

Crystal Growth Furnace (CGF) är en återanvändbar anläggning för att undersöka kristalltillväxt i mikrogravitation. Den kan automatiskt bearbeta upp till sex stora prover vid temperaturer upp till 1600 grader Celsius. Ytterligare prover kan bearbetas vid manuell provutbyte. Två metoder för kristalltillväxt, riktad stelning och ångtransport användes på USML-1. Genom att analysera kompositionen och atomstrukturen hos kristaller som odlas utan gravitationens dominerande inflytande, kommer forskare att få inblick i korrelationer mellan vätskeflöden under stelning och defekterna i en kristall. CGF fungerade i 286 timmar och bearbetade sju prover, tre mer än planerat, inklusive två galliumarsenid halvledarkristaller. Galliumarsenidkristaller används i höghastighetsintegrerade digitala kretsar, optoelektroniska integrerade kretsar och halvledarlaser. Besättningsmedlemmar kunde utbyta prover med hjälp av en specialdesignad flexibel handskbox för att tillhandahålla ytterligare experimentoperationer.

Surface Tension Driven Convection Experiment (STDCE) var det första rymdexperimentet som använde toppmoderna instrument för att erhålla kvantitativa data om ytspänningsdrivna flöden på vätskans yta över ett brett spektrum av variabler i en mikrogravitationsmiljö. Mycket små yttre temperaturskillnader är tillräckliga för att generera subtila vätskeflöden på vätskans yta. Sådana flöden, som kallas "termokapillär", finns på flytande ytor på jorden. Termokapillära flöden på jorden är dock mycket svåra att studera eftersom de ofta maskeras av mycket starkare flytdrivna flöden. I mikrogravitation minskar flytkraftsdrivna flöden kraftigt, vilket möjliggör studier av detta fenomen. STDCE tillhandahöll de första observationerna av termokapillärt flöde i en krökt ytvätska och visade att ytspänningen är en kraftfull drivkraft för vätskerörelse.

Drop Physics Module (DPM) tillät studier av vätskor utan störning av en behållare. Vätskor på jorden har formen på behållaren som håller dem. Dessutom kan materialen som utgör behållaren kemiskt förorena vätskorna som studeras. DPM använder akustiska (ljud) vågor för att placera en droppe i mitten av en kammare. Genom att studera droppar på detta sätt har forskare möjlighet att testa grundläggande vätskefysikteorier inom områdena icke-linjär dynamik, kapillärvågor och ytreologi (förändringar i materiens form och flöde). Besättningsmedlemmar, genom manipulation av ljudvågorna, kunde rotera, svänga, slå samman och till och med dela droppar. I ett annat test kunde besättningsmedlemmarna skapa den första droppföreningen, en droppe i en droppe, för att undersöka en process som så småningom skulle kunna användas för att inkapsla levande celler i ett halvgenomträngligt membran för användning i medicinska transplantationsbehandlingar.

Handskeboxanläggningen visade sig kanske vara den mest mångsidiga nya rymdlaboratorieutrustningen som introducerats de senaste åren. Handskeboxen erbjuder besättningsmedlemmarna möjlighet att manipulera många olika typer av testaktiviteter och demonstrationer och material (även giftiga, irriterande eller potentiellt smittsamma) utan att komma i direkt kontakt med dem. Handskeboxen har en vy (fönster) till en ren arbetsyta, inbyggda handskar för manipulation av prover och utrustning, ett negativt lufttryckssystem, ett filtersystem och en ingångsdörr för att skicka material och experiment in och ut ur arbetsområdet . Den primära användningen av handskboxen var att selektivt blanda proteinkristaller och övervaka deras tillväxt. Glovebox tillät besättningsmedlemmar att regelbundet ändra kompositioner för att optimera tillväxten, en första för rymden. Andra tester som gjordes inne i handskboxen inkluderade studier om ljuslågor , fiberdragning, partikeldispersion, ytkonvektion i vätskor och vätska / behållargränssnitt. Totalt genomfördes sexton tester och demonstrationer inne i handskfacket. Handskeboxen gav också besättningsmedlemmarna möjlighet att utföra reservoperationer på Generic Bioprocessing Apparatus som inte var planerade.

Ett annat av Spacelab-experimenten var Generic Bioprocessing Apparatus (GBA), en anordning för bearbetning av biologiska material. GBA bearbetade 132 individuella experiment med volymer av flera milliliter. Apparaten studerade levande celler, mikroorganismer som används vid ekologisk avfallshantering och utveckling av saltlake och ägg från getingar och andra biomedicinska testmodeller som används i cancerforskning. Ett undersökt prov, liposomer, består av sfäriska strukturer som kan användas för att inkapsla läkemedel. Om denna biologiska produkt kan bildas ordentligt kan den användas för att leverera ett läkemedel till en specifik vävnad i kroppen, såsom en tumör.

SAMS-instrumentet (Space Acceleration Measurement System) mätte förhållandena på lågnivåacceleration (aka mikrogravitation) som upplevdes av mikrogravitationsexperimenten under uppdraget. Dessa data är ovärderliga för forskarna att fastställa om effekterna i deras experimentella data beror på yttre störningar eller inte. SAMS-instrumenten flög på mer än tjugo Shuttle-uppdrag, 3,5 år på Mir , och en ny version finns för närvarande (2006) på den internationella rymdstationen .

Mittdäck mikrogravitationsexperiment

Medan de flesta STS-50-experiment utfördes i US Microgravity Laboratory, arbetade andra i Columbias mittdäck. Inkluderade i mittdäcksexperimenten var studier av proteinkristalltillväxt, astrokultur och Zeolitkristalltillväxt.

Protein Crystal Growth-experimentet gjorde sitt fjortonde shuttleflyg, men USML-1 representerade första gången besättningsmedlemmarna kunde optimera tillväxtförhållandena med hjälp av Glovebox-anläggningen. Cirka 300 prover såddes från 34 proteintyper inklusive HIV Reverse Transcriptase Complex (ett enzym som är en kemisk nyckel till replikering av AIDS) och faktor D (ett viktigt enzym i humana immunsystem). Cirka 40 procent av de flygda proteinerna kommer att användas för röntgendiffraktionsstudier. Den ökade storleken och utbytet kan tillskrivas den förlängda kristalltillväxttiden som tillhandahålls av detta uppdrag. Forskare på marken kommer att använda röntgenkristallografi för att studera varje proteins tredimensionella struktur som, när den är bestämd, kan hjälpa till att kontrollera varje proteins aktivitet genom rationell läkemedelsdesign.

Astroculture-experimentet utvärderade ett vattenleveranssystem som skulle användas för att stödja växters tillväxt i mikrogravitation. Växttillväxt i rymden betraktas som en möjlig metod för att tillhandahålla mat, syre, renat vatten och koldioxidavlägsnande för långvarig mänsklig bostad i rymden. Eftersom vätskor beter sig annorlunda i mikrogravitation än de gör på jorden, anpassar sig växtsvattningssystem som används på jorden inte bra till mikrogravitation.

Zeolitkristalltillväxtexperimentet behandlade 38 separata prover som blandades i handskboxen. Zeolitkristaller används för att rena biologiska vätskor, som tillsatser i tvättmedel och i avfallsreningsapplikationer.

Utökad varaktighet (EDO)

DeLucas och Dunbar i Spacelab med underkropps negativt tryckanordning.

STS-50 markerade inte bara den första US Microgravity Laboratory-flygningen utan också den första Extended Duration Orbiter-flygningen. För att förbereda sig för långsiktig (månader) mikrogravitationsforskning ombord på rymdstationsfriheten behöver forskare och NASA praktisk erfarenhet av att gradvis hantera längre tider för sina experiment. Rymdfärjan tillhandahåller vanligtvis en vecka till tio dagars mikrogravitation. Tack vare den utvidgade varaktigheten Orbiter kit, rymdfärjan orbiter Columbia stannade i omlopp i nästan 14 dagar och framtida uppdrag med Columbia kan pågå så länge som en månad. Satsen består av extra vätgas- och syretankar för kraftproduktion, extra kvävetankar för kabinatmosfären och ett förbättrat regenereringssystem för att ta bort koldioxid från kabinluften.

En av de praktiska aspekterna av att stanna längre i rymden är kravet på att bibehålla besättningens hälsa och prestanda. Under STS-50 genomför besättningsmedlemmar biologiska tester som en del av EDO Medical Project. Besättningsmedlemmar övervakade deras blodtryck och hjärtfrekvens och tog prover av kabinatmosfären under flygningen. De utvärderade också LBNP-enheten (Lower Body Negative Pressure) som en motåtgärd mot den normala minskningen av kroppsvätskor som sker i rymden. Om de positiva effekterna av LBNP kan pågå i 24 timmar skulle det förbättra besättningsmedlemmarnas prestanda vid återinträde och landning.

Andra nyttolaster

STS-50-besättningsmedlemmarna körde också Shuttle Amateur Radio Experiment (SAREX). Genom experimentet kunde besättningsmedlemmarna kontakta amatörradiooperatörer, en polynesisk segelfartygsreplika ute i Stilla havet och utvalda skolor runt om i världen.

Det var förmodligen första gången att astronauterna fick amatör-TV- video från skinkradioklubbstationen (W5RRR) vid JSC.

Undersökningarna av polymermembranbearbetning (IPMP) -experimentet har flugit tidigare på sex Shuttle-uppdrag. Den används för att studera bildandet av polymermembran i mikrogravitation i syfte att förbättra deras kvalitet och användas som filter i biomedicinska och industriella processer.

Uppdragsinsignier

Uppdragsinsignierna visar rymdfärjan i det typiska flygläget för mikrogravitation . USML-bannern sträcker sig från nyttolastfacket, där mellanslagsmodulen med texten μg - symbolen för mikrogravitation. Både stjärnorna och ränderna på USML-bokstäverna liksom de markerade USA på jorden nedanför skytteln visar det faktum att det var ett amerikanskt vetenskapligt uppdrag.

Påverkan med skräp och mikrometeoroider

Columbias "stand-up" orbital attityd, även om den var perfekt för mikrogravitationsexperiment, var mycket långt ifrån optimal ur D&M (Debris and Micrometeoroid) sårbarhet. Orbiter fick 40 strålavfallsslag, stötar på åtta fönster och tre stötar på kol-kolvingens främre kanter.

Se även

Referenser

 Denna artikel innehåller  material från det offentliga området från webbplatser eller dokument från National Aeronautics and Space Administration .

Bibliografi

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

externa länkar