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| 名前 | 宇宙輸送システム-50 |
|---|---|
| ミッションタイプ | USML-1微小重力研究 |
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| コスパーID | 1992-034A |
| SATCAT番号 | 22000 |
| ミッション期間 | 13日19時間30分4秒 |
| 移動距離 | 9,200,000 km (5,700,000 マイル) |
| 軌道完了 | 221 |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | スペースシャトル コロンビア |
| 打ち上げ質量 | 116,693 kg (257,264 ポンド) |
| 着陸質量 | 103,814 kg (228,871 ポンド) |
| ペイロード質量 | 12,101 kg (26,678 ポンド) |
| クルー | |
| 乗員数 | 7 |
| メンバー | |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1992年6月25日、16:12:23 UTC (午後12:12:23 EDT ) |
| 発射場 | ケネディ、LC-39A |
| 請負業者 | ロックウェル・インターナショナル |
| ミッション終了 | |
| 着陸日 | 1992 年 7 月 9 日、11:42:27 UTC (東部夏時間午前7:42:27 ) |
| 着陸地点 | ケネディ、SLF 滑走路 33 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道 |
| 政権 | 低軌道 |
| 近地点高度 | 302 km (188 マイル) |
| 遠地点高度 | 309 km (192 マイル) |
| 傾斜 | 28.46° |
| 期間 | 90.60分 |
| 楽器 | |
| |
 STS-50 ミッション パッチ  左から：ベイカー、バウワーソックス、ダンバー、リチャーズ、ミード、トリン、デルーカス | |
STS-50（米国微小重力実験室1号）は、NASAの スペースシャトルミッションであり、コロンビア号の12回目のミッションであった。ハリケーン・ダービーの残骸によるエドワーズ空軍基地の悪天候のため、コロンビア号は初めてケネディ宇宙センターに着陸した。[1] [2]
クルー
宇宙飛行士は、実験を24時間監視できるように、レッドチームとブルーチームに分かれていました。[4]
乗務員の座席割り当て
ミッションのハイライト
米国の微小重力実験室 1 号は、材料科学、流体物理学、バイオテクノロジーの実験を含む宇宙実験室ミッションでした。これは、より長い飛行時間を可能にするExtended Duration Orbiter (EDO) ハードウェアを搭載したスペース シャトルの最初の飛行でした。
主なペイロードは、初飛行を行った米国微小重力実験室 1 (USML-1) でした。加圧されたスペースラボモジュールを備えています。USML-1 は、いくつかの分野で米国の微小重力研究の取り組みを前進させるために計画された一連の飛行の最初のものでした。実施された実験は、結晶成長炉 (CGF)、落下物理モジュール (DPM)、表面張力駆動対流実験 (STDCE)、ゼオライト結晶成長 (ZCG)、タンパク質結晶成長 (PCG)、グローブボックス施設 (GBX)、宇宙加速測定システム (SAMS)、汎用バイオプロセス装置 (GBA)、アストロカルチャー 1 (ASC)、長期軌道医療プロジェクト (EDOMP)、固体表面燃焼実験 (SSCE) です。二次実験は、ポリマー膜処理の調査 (IPMP)、シャトルアマチュア無線実験 (SAREX-II)、紫外線プルーム装置 (UVPI) です。[6]
主なミッションの達成
- 宇宙ステーションフリーダムの科学運用の基礎を築く、米国初の専用微小重力実験室 1 飛行を完了しました。
- 流体力学、結晶成長、燃焼科学、生物科学、技術実証の 5 つの基本分野で 31 件の微小重力実験を完了しました。
- 複数のユーザーと複数の飛行向けに、いくつかの新しい微小重力実験施設を導入しました (結晶成長炉、落下物理モジュール、表面張力駆動対流実験など)。
- 科学的成果を最適化するために、乗組員と地上の科学者の間で対話型の科学活動を行うことの効率性を実証しました。
- スペースシャトル計画において、タンパク質結晶成長の最長期間を達成しました。
- 成長過程の顕微鏡観察に基づいて化学組成を変更する反復的な結晶成長実験を実施しました。
- 当時最長のスペースシャトルミッション（13日間19時間30分）と、スペースシャトル計画初の長期滞在オービター（EDO）飛行を完了した。
- 最大限の科学研究のために、乗組員が複数の実験を行える新しいグローブボックス施設 (GBX) の多用途性を実証しました。
スペースシャトルコロンビア号は、史上最長の飛行をするために軌道に打ち上げられました。コロンビア号は、約 14 日後に着陸し、一連の重要な微小重力実験から収集されたデータと標本を持って帰還しました。シャトル ミッション STS-50 では、最初の米国微小重力実験室 1 (USML-1) が宇宙に運ばれ、長時間の微小重力実験が行われました。微小重力とは、地球表面の重力に比べて小さい重力加速度のことです。自由落下の作用 (例: 地球を周回するスペースシャトル) により、重力の局所的影響が大幅に軽減され、微小重力環境が生まれます。
コロンビアの延長ミッション中、コロンビアのペイロードベイに搭載されたスペースラボ長モジュール内で作業する科学者乗組員は、30回を超える微小重力調査とテストを実施しました。ミッションからの科学的成果を最大化するために、実験は24時間体制で行われました。調査は、流体力学（液体と気体がさまざまな力の適用または不在に対してどのように反応するかの研究）、材料科学（材料の凝固と結晶成長の研究）、燃焼科学（燃焼のプロセスと現象の研究）、バイオテクノロジー（生物由来の製品に関連する現象の研究）、および将来のシャトルミッションとスペースステーションフリーダムで使用するための実験概念を証明することを目指した技術デモンストレーションという、微小重力科学研究の5つの基本領域に該当しました。
USML-1 では、結晶成長炉、表面張力駆動対流実験装置、および落下物理モジュールという 3 つの新しい主要実験設備が飛行しました。この飛行で追加された新しいハードウェアは、多目的グローブボックスです。これにより、乗組員は関係する液体、気体、または固体から隔離され、小規模な実験を「実際に」操作できるようになりました。USML-1 の実験のいくつかを以下に説明します。
スペースラボ実験
結晶成長炉（CGF）は、微小重力下での結晶成長を調査するための再利用可能な施設です。最大6つの大型サンプルを最高1,600℃（2,910℉）の温度で自動的に処理できます。追加のサンプルは、手動でサンプル交換を行うことで処理できます。USML -1では、方向性凝固と蒸気輸送という2つの結晶成長方法が使用されました。重力の影響をほとんど受けずに成長した結晶の組成と原子構造を分析することで、科学者は凝固中の流体の流れと結晶の欠陥との相関関係について洞察を得ることができます。CGFは286時間稼働し、予定より3つ多い7つのサンプルを処理しました。これには、2つのガリウムヒ素 半導体 結晶が含まれます。ガリウムヒ素結晶は、高速デジタル集積回路、光電子 集積回路、固体レーザーに使用されます。乗組員は、特別に設計されたフレキシブルグローブボックスを使用してサンプルを交換し、追加の実験操作を行うことができました。
表面張力駆動対流実験 (STDCE) は、最先端の機器を使用して、微小重力環境におけるさまざまな変数にわたって液体の表面上の表面張力駆動流れに関する定量的データを取得する最初の宇宙実験でした。ごくわずかな表面温度差でも、液体の表面に微妙な流体の流れを発生させるのに十分です。このような流れは「サーモキャピラリー」と呼ばれ、地球上の流体表面に存在します。ただし、地球上のサーモキャピラリー流れは、はるかに強い浮力駆動流れによって隠されることが多いため、研究が非常に困難です。微小重力では、浮力駆動流れが大幅に減少するため、この現象の研究が可能になります。STDCE は、曲面流体のサーモキャピラリー流れを初めて観察し、表面張力が流体運動の強力な駆動力であることを実証しました。
液滴物理モジュール (DPM) により、容器の干渉を受けずに液体を研究することができました。地球上の液体は、それを入れる容器の形状をとります。さらに、容器を構成する材料が研究対象の液体を化学的に汚染する可能性があります。DPM は、音響 (音) 波を使用して、チャンバーの中央に液滴を配置します。この方法で液滴を研究することで、科学者は非線形力学、毛細管波、表面レオロジー (物質の形状と流れの変化) の分野で基本的な流体物理理論をテストする機会を得ます。乗組員は、音波を操作することで、液滴を回転、振動、結合、さらには分割することができました。別のテストでは、乗組員は、医療移植治療で使用するために半透膜内に生きた細胞をカプセル化するために最終的に採用される可能性のあるプロセスを調査するために、最初の複合液滴、つまり液滴内の液滴を作成することができました。
グローブボックス施設 (GBX) は、ここ数年で導入された新しい宇宙実験装置の中で最も多用途であることが証明された。グローブボックスは、乗組員が直接触れることなく、さまざまな種類のテスト活動、デモンストレーション、材料 (有毒、刺激性、または感染の可能性があるものも含む) を操作する機会を提供する。GBX には、クリーンな作業スペースへのビューポート(窓)、サンプルや機器の操作用の組み込み手袋、負圧システム、フィルター システム、および作業エリアへの材料や実験の出し入れのための出入口ドアがある。グローブボックスの主な用途は、タンパク質結晶を選択的に混合し、その成長を監視することである。グローブボックスにより、乗組員は定期的に組成を変更して成長を最適化することができ、これは宇宙では初めてのことである。グローブボックス内で実施されたその他のテストには、ろうそくの炎、繊維の引っ張り、粒子の分散、液体の表面対流、および液体/容器の界面に関する研究が含まれていた。合計 16 件のテストとデモンストレーションがグローブボックス内で実施された。グローブボックスは、乗組員に、計画されていなかった汎用バイオ処理装置のバックアップ操作を実行する機会も提供しました。
スペースラボの実験のもう 1 つは、生物材料を処理するための装置である汎用バイオ処理装置 (GBA) です。GBA は、数ミリリットルの容量の 132 の個別の実験を処理しました。この装置は、生きた細胞、環境廃棄物処理に使用される微生物、ブラインシュリンプとスズメバチの卵の開発、および癌研究で使用されるその他の生物医学テスト モデルを研究しました。研究されたサンプルの 1 つであるリポソームは、医薬品をカプセル化するために使用できる球状構造で構成されています。この生物学的製品を適切に形成できれば、腫瘍などの体内の特定の組織に薬剤を送達するために使用できます。
宇宙加速度測定システム (SAMS) 機器は、ミッション中に微小重力実験で経験した低レベルの加速度 (微小重力とも呼ばれる) 状態を測定しました。これらのデータは、実験データに見られる影響が外部擾乱によるものかどうかを科学者が確認するのに非常に役立ちます。SAMS 機器は、20 回を超えるシャトル ミッションで使用され、ミールでは 3 年半使用され、新しいバージョンが現在 (2006 年)国際宇宙ステーションに搭載されています。
ミッドデッキ微小重力実験
STS-50 の実験のほとんどは米国微小重力実験室 1 (USML-1) で実施されましたが、他の実験はコロンビアのミッドデッキで実施されました。ミッドデッキの実験には、タンパク質結晶成長、宇宙培養、ゼオライト結晶成長の研究が含まれていました。
タンパク質結晶成長実験は14回目のシャトル飛行となったが、USML-1は乗組員がグローブボックスを使用して成長条件を最適化できた初めての実験となった。HIV逆転写酵素複合体（エイズの複製の化学的鍵となる酵素）や因子D（人間の免疫システムの重要な酵素）など、34種類のタンパク質から約300個のサンプルが採取された。飛行したタンパク質の約40％は、 X線回折研究に用いられる。サイズと収量の増加は、このミッションによって結晶成長時間が延長されたためである。地上の科学者は、X線結晶構造解析を使用して各タンパク質の3次元構造を研究する。この構造が判明すれば、合理的な薬剤設計を通じて各タンパク質の活性を制御するのに役立つ可能性がある。
アストロカルチャー実験では、微小重力下での植物の成長をサポートするために使用する給水システムを評価しました。宇宙での植物の成長は、宇宙での長期居住に食料、酸素、精製水、二酸化炭素除去を提供する可能性のある方法として注目されています。微小重力下では液体の挙動が地球上とは異なるため、地球で使用されている植物給水システムは微小重力下での使用にはあまり適していません。
ゼオライト結晶成長実験では、グローブボックス内で混合された 38 個の個別のサンプルを処理しました。ゼオライト結晶は、体液の精製、洗濯洗剤の添加剤、廃棄物の浄化用途に使用されます。
長期滞在型軌道衛星 (EDO)
STS-50 は、米国微小重力実験室 1 (USML-1) の初飛行であっただけでなく、長期滞在オービターの初飛行でもありました。宇宙ステーション フリーダムでの長期 (数か月) の微小重力研究に備えるために、科学者と NASA は、実験の時間を徐々に長く管理する実践的な経験を必要としています。スペース シャトルは通常、1 週間から 10 日間の微小重力を提供します。長期滞在オービター キットのおかげで、スペース シャトル オービターコロンビアはほぼ 14 日間軌道上に留まり、コロンビアを使用した将来のミッションは最長 1 か月続く可能性があります。キットには、電力生成用の追加の水素および酸素タンク、キャビンの空気用の追加の窒素タンク、キャビンの空気から二酸化炭素を除去するための改良された再生システムが含まれています。
宇宙に長く滞在することの実際的な側面の 1 つは、乗組員の健康とパフォーマンスを維持する必要があることです。STS-50 の期間中、乗組員は EDO 医療プロジェクトの一環として生物学的検査を実施しました。乗組員は飛行中に血圧と心拍数を監視し、客室の空気のサンプルを採取しました。また、宇宙で通常起こる体液の減少に対する対策として、下半身陰圧 (LBNP) 装置の評価も行いました。LBNP の有益な効果が 24 時間持続すれば、再突入時および着陸時の乗組員のパフォーマンスが向上します。
その他のペイロード
STS-50 の乗組員は、シャトルアマチュア無線実験 (SAREX) も行いました。この実験を通じて、乗組員はアマチュア無線家、太平洋に浮かぶポリネシアの帆船のレプリカ、そして世界中の選ばれた学校と連絡を取ることができました。宇宙飛行士がジョンソン宇宙センター(JSC) のアマチュア無線クラブ局 (W5RRR) からアマチュアテレビ映像を受信したのも、おそらくこれが初めてでした。
ポリマー膜処理の調査 (IPMP) 実験は、これまで 6 回のシャトル ミッションで実施されています。この実験は、微小重力下でのポリマー膜の形成を研究し、その品質を向上させて、バイオメディカルおよび工業プロセスにおけるフィルターとして使用することを目的としています。
ミッションの記章
ミッションの記章には、微小重力のための典型的な飛行姿勢にあるスペースシャトルが描かれています。USML バナーは、微小重力のシンボルである μg の文字が書かれたスペースラボ モジュールがあるペイロード ベイから伸びています。USML 文字の星条旗と、シャトルの下の地球に強調表示された米国は、すべて米国による科学ミッションであったことを表しています。
破片や微小隕石の衝突
コロンビア号の「立ち上がった」軌道姿勢は、微小重力実験には理想的であったが、D&M（デブリと微小隕石）の脆弱性の観点からは最適とは程遠いものであった。この軌道船は、40回の放射線デブリ衝突、8つの窓への衝突、カーボンカーボン翼の前縁への3回の衝突を受けた。[7]
参照
参考文献
- ^ “STS-50”. 2010年2月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年2月8日閲覧。
この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「ハリケーン・ダービーに関する予備報告書」NOAA、1992年8月9日。 2022年2月8日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab McDowell, Jonathan (2002年5月). 「STS-50 概要」(PDF) . 2024年7月31日閲覧。
- ^ エバンス、ベン（2017年6月17日）。「『人生を可能な限り良くするために』：STS-50がスペースシャトルを延長してから25年」AmericaSpace 。 2024年7月31日閲覧。
- ^ 「STS-50」。Spacefacts 。 2014年3月4日閲覧。
- ^ 「STS-50」NASA。
- ^ ヤング、ジョン・W. (2012年9月16日)。「22」。永遠の若さ：空と宇宙での冒険の人生。フロリダ大学出版局。p.432。ISBN 978-0813042091。
外部リンク
- NASA ミッション概要 2010 年 2 月 16 日、Wayback Machineにアーカイブ
- STS-50 ビデオハイライト 2014 年 7 月 15 日にWayback Machineにアーカイブされました