Войти
 Модуль Spacelab LM1 в отсеке для полезной нагрузки Колумбии, служащий Лабораторией микрогравитации США | |
| Тип миссии | Исследования в условиях микрогравитации |
|---|---|
| Оператор | НАСА |
| COSPAR ID | 1992-034A |
| SATCAT № | 22000 |
| Продолжительность миссии | 13 дней, 19 часов, 30 минут, 4 секунды |
| Пройденное расстояние | 9 200 000 километров (5 700 000 миль) |
| Завершенные орбиты | 221 |
| Характеристики космического корабля | |
| Космический корабль | Спейс Шаттл Колумбия |
| Посадочная масса | 103,814 кг (228,871 фунт) |
| Масса полезной нагрузки | 12,101 кг (26678 фунтов) |
| Экипаж | |
| Размер экипажа | 7 |
| Члены | |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 25 июня 1992 г., 16:12:23 (1992-06-25UTC16: 12: 23Z) UTC |
| Запуск сайт | Кеннеди LC-39A |
| Конец миссии | |
| Дата приземления | 9 июля 1992 г., 11:42:27 (1992-07-09UTC11: 42: 28Z) UTC |
| Место посадки | Кеннеди Взлетно-посадочная полоса SLF 33 |
| Параметры орбиты | |
| Система отсчета | Геоцентрический |
| Режим | Низкая Земля |
| Высота перигея | 302 км (188 миль) |
| Высота апогея | 309 км (192 mi) |
| Наклонение | 28,5 градусов |
| Период | 90,6 мин |
  . Слева направо: Бейкер, Бауэрсокс, Данбар, Ричардс, Мид, Трин, ДеЛукас Программа космического шаттла ← СТС-49 СТС-46 → | |
СТС-50 (США Лаборатория микрогравитации 1) была миссией США Space Shuttle, 12-й миссией орбитального аппарата Columbia. Колумбия приземлилась в Космическом центре Кеннеди впервые из-за плохой погоды в Эдвардс, вызванной остатками урагана Дарби.
| Должность | Астронавт | |
|---|---|---|
| Командир | Ричард Н. Ричардс. Третий космический полет | |
| Пилот | Кеннет Д. Бауэрсокс. Первый космический полет | |
| Специалист миссии 1 | Бонни Дж. Данбар. Третий космический полет | |
| Специалист миссии 2 | Эллен С. Бейкер. Второй космический полет | |
| Специалист миссии 3 | Карл Дж. Мид. Второй космический полет | |
| Специалист по полезной нагрузке 1 | Лоуренс Дж. ДеЛюкас. Только космический полет | |
| Специалист по полезной нагрузке 2 | Юджин Х. Трин. Только космический полет | |
| Должность | Астронавт | |
|---|---|---|
| Специалист по полезной нагрузке 1 | Джозеф М. Прахл. Первый космический полет | |
| Специалист по полезной нагрузке 2 | Альберт Сакко. Первый космический полет | |
| Сиденье | Запуск | Посадка |  . Кресла 1–4 находятся на кабине экипажа. Сиденья 5–7 находятся на средней палубе. |
|---|---|---|---|
| S1 | Ричардс | Ричардс | |
| S2 | Бауэрсокс | Бауэрсокс | |
| S3 | Данбар | Мид | |
| S4 | Бейкер | Бейкер | |
| S5 | Мид | Данбар | |
| S6 | ДеЛюкас | ДеЛюкас | |
| S7 | Трин | Тринх |
Лаборатория микрогравитации США 1 была космической лабораторией Миссия, с экспериментами в области материаловедения, физики жидкости и биотехнологии. Это был первый полет космического корабля "Шаттл" с аппаратным обеспечением орбитального аппарата увеличенной длительности (EDO), позволяющим увеличить продолжительность полета.
Основная полезная нагрузка, Лаборатория микрогравитации США-1 (USML-1), совершила свой первый полет; признакам герметизированный модуль Spacelab. USML-1 - первый в запланированной серии полетов, направленных на продвижение американских исследований в области микрогравитации в нескольких дисциплинах. Были проведены следующие эксперименты: печь для выращивания кристаллов (CGF); Модуль физики падения (DPM); Эксперименты по конвекции, управляемой поверхностным натяжением (STDCE); Рост кристаллов цеолита (ZCG); Рост протеиновых кристаллов (PCG); Перчаточный ящик (GBX); Система измерения космического ускорения (SAMS); Универсальный аппарат для биопроцессинга (GBA); Астрокультура-1 (ASC); Медицинский проект орбитального аппарата продленной продолжительности (EDOMP); Эксперимент по горению твердой поверхности (SSCE).
Вторичными экспериментами были: исследования переработки полимерных мембран (IPMP); Эксперимент по радио-любительскому шаттлу II (SAREX II); и прибор с ультрафиолетовым шлейфом (UVPI).
Во время расширенной миссии в Колумбии члены экипажа ученых, работая внутри длинного модуля Spacelab, перевозимого в отсеке полезной нагрузки Колумбии, провели более 30 исследований и испытаний в условиях микрогравитации. Чтобы максимизировать научную отдачу от миссии, эксперименты проводились круглосуточно. Исследования относились к пяти основным областям научных исследований в области микрогравитации: гидродинамика (изучение того, как жидкости и газы реагируют на приложение или отсутствие различных сил), материаловедение (изучение затвердевания материалов и роста кристаллов), науки о горении ( изучение процессов и явлений горения), биотехнологии (изучение явлений, связанных с продуктами, полученными из живых организмов) и демонстрации технологий, которые пытались доказать экспериментальные концепции для использования в будущих миссиях шаттлов и на Space Station Freedom.
На USML-1 было запущено три новых крупных экспериментальных объекта. Это были печь для выращивания кристаллов, экспериментальная установка с конвекцией, управляемой поверхностным натяжением, и модуль физики капли. Дополнительной частью нового оборудования в этом полете был универсальный перчаточный ящик, который позволял «практическим» манипулировать небольшими экспериментами, изолировав экипаж от жидкостей, газов или твердых тел. Некоторые из экспериментов USML-1 описаны ниже.
Лоуренс ДеЛукас в чулках плетизмограф во время миссии. 
Компьютер Spacelab. Печь для выращивания кристаллов (CGF) - это многоразовая установка для исследования роста кристаллов в микрогравитация. Он способен автоматически обрабатывать до шести больших образцов при температуре до 1600 градусов Цельсия. Дополнительные образцы могут быть обработаны при выполнении ручной замены образцов. На USML-1 использовались два метода роста кристаллов: направленное затвердевание и перенос пара. Анализируя состав и атомную структуру кристаллов, выращенных без преобладающего влияния силы тяжести, ученые получат представление о корреляциях между потоками жидкости во время затвердевания и дефектами в кристалле. Компания CGF проработала 286 часов и обработала семь образцов, на три больше, чем планировалось, включая два полупроводниковых кристалла арсенида галлия. Кристаллы арсенида галлия используются в высокоскоростных цифровых интегральных схемах, оптоэлектронных интегральных схемах и твердотельных лазерах. Члены экипажа могли обмениваться образцами с помощью специально разработанного гибкого перчаточного ящика для проведения дополнительных экспериментов.
Эксперимент с конвекцией, управляемой поверхностным натяжением (STDCE), был первым космическим экспериментом, в котором использовались современные инструменты для получения количественных данных о потоках, обусловленных поверхностным натяжением на поверхности жидкостей, в широком диапазоне переменные в условиях микрогравитации. Достаточно очень небольшой разницы температур поверхности для создания тонких потоков жидкости на поверхности жидкости. Такие потоки, называемые «термокапиллярными», существуют на поверхности жидкости на Земле. Однако термокапиллярные потоки на Земле очень трудно изучать, потому что они часто маскируются гораздо более сильными потоками, вызванными плавучестью. В условиях микрогравитации потоки, вызываемые плавучестью, значительно уменьшаются, что позволяет изучить это явление. STDCE предоставил первые наблюдения термокапиллярного потока в жидкости с криволинейной поверхностью и продемонстрировал, что поверхностное натяжение является мощной движущей силой для движения жидкости.
Модуль физики капли (DPM) позволял изучать жидкости без вмешательства контейнера. Жидкости на Земле принимают форму контейнера, в котором они находятся. Кроме того, материалы, из которых изготовлен контейнер, могут химически загрязнять исследуемые жидкости. DPM использует акустические (звуковые) волны для размещения капли в центре камеры. Изучая капли таким образом, ученые имеют возможность проверить основные теории физики жидкости в области нелинейной динамики, капиллярных волн и реологии поверхности (изменения формы и потока вещества). Члены экипажа, управляя звуковыми волнами, могли вращать, колебаться, сливаться и даже разделять капли. В другом тесте члены экипажа смогли создать первую каплю соединения, каплю в капле, чтобы исследовать процесс, который в конечном итоге может быть использован для инкапсуляции живых клеток внутри полупроницаемой мембраны для использования в процедурах медицинской трансплантации.
Перчаточный ящик, возможно, оказался самым универсальным новым космическим лабораторным оборудованием, представленным за последние несколько лет. Перчаточный ящик предлагает членам экипажа возможность манипулировать множеством различных видов тестовых действий, демонстраций и материалов (даже токсичных, раздражающих или потенциально заразных) без прямого контакта с ними. Перчаточный ящик имеет окно просмотра (окно) в чистое рабочее пространство, встроенные перчатки для работы с образцами и оборудованием, систему отрицательного давления воздуха, систему фильтрации и входную дверь для передачи материалов и экспериментов в и вне рабочей зоны. Перчаточный ящик использовался прежде всего для выборочного смешивания кристаллов протеина и отслеживания их роста. Перчаточный ящик позволял членам экипажа периодически менять состав для оптимизации роста, впервые в космосе. Другие тесты, проведенные внутри перчаточного бокса, включали исследования пламени свечи, вытягивания волокон, дисперсии частиц, поверхностной конвекции в жидкостях и границ раздела жидкость / контейнер. Всего в перчаточном ящике было проведено шестнадцать испытаний и демонстраций. Перчаточный ящик также предоставил членам экипажа возможность выполнять резервные операции на универсальном биотехнологическом аппарате, которые не планировались.
Еще одним экспериментом Spacelab был Generic Bioprocessing Apparatus (GBA), устройство для обработки биологических материалов. GBA обработал 132 индивидуальных эксперимента с объемом в несколько миллилитров. Аппарат изучал живые клетки, микроорганизмы, используемые для экологической обработки отходов, разработку яиц креветок и ос, а также другие биомедицинские тестовые модели, которые используются в исследованиях рака. Один из исследованных образцов, липосомы, состоит из сферических структур, которые можно использовать для капсулирования фармацевтических препаратов. Если этот биологический продукт может быть сформирован должным образом, его можно использовать для доставки лекарства в определенную ткань тела, например, в опухоль.
Прибор системы измерения космического ускорения (SAMS) измерял условия низкого уровня ускорения (также известные как микрогравитация), испытанные в экспериментах по микрогравитации во время полета. Эти данные неоценимы для ученых, чтобы установить, вызваны ли эффекты, наблюдаемые в их экспериментальных данных, внешними возмущениями или нет. Приборы SAMS совершили более двадцати миссий на шаттлах, 3,5 года на Мир, а новая версия в настоящее время (2006 г.) находится на Международной космической станции.
В то время как большинство экспериментов STS-50 проводились в лаборатории микрогравитации США, другие проводились в средней палубе Колумбии. В промежуточные эксперименты были включены исследования роста кристаллов протеина, астрокультуры и роста кристаллов цеолита.
Эксперимент по выращиванию протеиновых кристаллов совершил четырнадцатый полет шаттла, но USML-1 стал первым случаем, когда члены экипажа смогли оптимизировать условия роста с помощью перчаточного бокса. Было засеяно около 300 образцов из 34 типов белков, включая комплекс обратной транскриптазы ВИЧ (фермент, который является химическим ключом к репликации СПИДа) и фактор D (важный фермент в иммунной системе человека). Около 40 процентов транспортируемых белков будет использоваться для рентгеноструктурных исследований. Увеличенный размер и выход продукции можно объяснить увеличенным временем роста кристаллов, обеспечиваемым этой миссией. Ученые на местах будут использовать рентгеновскую кристаллографию для изучения трехмерной структуры каждого белка, которая, если ее определить, может помочь в контроле активности каждого белка посредством рационального дизайна лекарств.
В эксперименте Astroculture оценивалась система доставки воды, которая будет использоваться для поддержки роста растений в условиях микрогравитации. Рост растений в космосе рассматривается как возможный метод обеспечения продуктами питания, кислородом, очищенной водой и удалением углекислого газа для длительного проживания человека в космосе. Поскольку жидкости ведут себя в условиях микрогравитации иначе, чем на Земле, системы полива растений, используемые на Земле, плохо адаптируются к использованию в условиях микрогравитации.
В эксперименте по выращиванию кристаллов цеолита было обработано 38 отдельных образцов, которые были смешаны в перчаточном боксе. Кристаллы цеолита используются для очистки биологических жидкостей, в качестве добавок к стиральным порошкам и при очистке отходов.
ДеЛукас и Данбар в Spacelab с устройством отрицательного давления нижней части тела. STS-50 стал не только первым полетом лаборатории микрогравитации в США, но и первым полетом увеличенной продолжительности Полет орбитального корабля. Чтобы подготовиться к долгосрочным (месяцы) исследованиям микрогравитации на борту космической станции Freedom, ученым и НАСА необходим практический опыт в управлении все более продолжительным временем проведения своих экспериментов. Спейс шаттл обычно обеспечивает от недели до десяти дней микрогравитации. Благодаря набору орбитального аппарата с увеличенной продолжительностью полета орбитальный аппарат космического корабля "Колумбия" оставался на орбите почти 14 дней, а будущие миссии с Колумбией могли длиться до месяца. Комплект состоит из дополнительных баллонов с водородом и кислородом для выработки энергии, дополнительных баллонов с азотом для атмосферы кабины и улучшенной системы регенерации для удаления углекислого газа из воздуха кабины.
Одним из практических аспектов более длительного пребывания в космосе будет требование поддерживать здоровье и работоспособность членов экипажа. Во время STS-50 члены экипажа провели биологические испытания в рамках Медицинского проекта ОКБ. Члены экипажа контролировали свое кровяное давление и частоту сердечных сокращений и брали пробы атмосферы в салоне во время полета. Они также оценили устройство отрицательного давления в нижней части тела (LBNP) как средство противодействия нормальному сокращению жидкости в организме, которое происходит в космосе. Если бы благотворное влияние LBNP могло длиться 24 часа, это улучшило бы работу членов экипажа при входе в атмосферу и посадке.
Члены экипажа STS-50 также работали в Эксперименте по любительской радиосвязи Shuttle (SAREX). В ходе эксперимента члены экипажа смогли связаться с радистами-любителями, точной копией полинезийского парусного судна в Тихом океане и избранными школами по всему миру.
Возможно, это был первый случай, когда космонавты получили любительское телевидение видео с клубной радиолюбительской станции (W5RRR) в ЗАО.
Эксперимент по исследованию переработки полимерных мембран (IPMP) ранее проводился в шести полетах на шаттлах. Он используется для изучения образования полимерных мембран в условиях микрогравитации с целью улучшения их качества и использования в качестве фильтров в биомедицинских и промышленных процессах.
Эмблема миссии показывает космический шаттл в типичном положении полета для микрогравитации. Баннер USML выходит из отсека полезной нагрузки, в котором находится модуль космической лаборатории с текстом «мкг» - символом микрогравитации. И звезды, и полосы на буквах USML, а также выделенные США на Земле под шаттлом отражают тот факт, что это была общеамериканская научная миссия.
"стоячая" орбитальная позиция Колумбии, хотя и идеальна для экспериментов в условиях микрогравитации, была очень далека от оптимальной с точки зрения уязвимости DM (мусор и микрометеороиды). Орбитальный аппарат получил 40 попаданий радиационного мусора, ударов по восьми окнам и три удара по передним краям углерод-углерод крыла.
Портал космических полетов 
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием с веб-сайтов или документов национальной Управление по аэронавтике и исследованию космического пространства.
Янг, Джон У. (16 сентября 2012 г.). Вечно молодой: жизнь, полная приключений в воздухе и космосе. Издательство Университета Флориды. п. 432. ISBN 978-0813042091.
