STS-51

STS-51

自由飛行する SPAS-ORFEUS 天文プラットフォームから見た、軌道上のディスカバリー号のIMAX写真
名前	宇宙輸送システム-51
ミッションタイプ	先進通信技術衛星（ACTS）衛星の展開 天文学
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
コスパーID	1993-058A
SATCAT番号	22795
ミッション期間	9日20時間11分6秒（達成）
移動距離	6,608,628 km (4,106,411 マイル)
軌道完了	157
宇宙船の特性
宇宙船	スペースシャトル ディスカバリー
着陸質量	92,371 kg (203,643 ポンド)
ペイロード質量	18,947 kg (41,771 ポンド)
クルー
乗員数	5
メンバー	フランク・L・カルバートソン・ジュニア ウィリアム・F・レディ ジェームズ・H・ニューマン ダニエル・W・バーシュ カール・E・ウォルツ
ミッション開始
発売日	1993 年 9 月 12 日、11:45:00 UTC
発射場	ケネディ、LC-39B
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	1993 年 9 月 22 日、07:56:06  UTC
着陸地点	ケネディ、SLF 滑走路 15
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	300 km (190 マイル)
遠地点高度	308 km (191 マイル)
傾斜	28.45°
期間	90.60分
楽器
空軍マウイ光学基地 (AMOS) 空中支援装置 (ASE) オーロラ撮影実験（APE-B） 宇宙における染色体と植物細胞分裂 (CHROMEX) 商業用タンパク質結晶成長 (CPCG) 高解像度シャトルグロー分光法 (HRSGS-A) 星間物質吸収プロファイル分光器 (IMAPS) ポリマー膜処理に関する調査（IPMP） 限定期間宇宙環境候補物質曝露（LDCE） 放射線監視装置（RME-III）
STS-51 ミッション パッチ 左から：カルバートソン、バーシュ、ウォルツ、レディ、ニューマン スペースシャトル計画

STS-51はNASAの スペースシャトル ディスカバリー計画のミッションで、1993年9月に先進通信技術衛星（ACTS）を打ち上げた。ディスカバリーの17回目の飛行では、SPAS-ORFEUS衛星とIMAXカメラの展開と回収も行われ、宇宙空間でのディスカバリーの壮大な映像が撮影された。また、同年後半に予定されているSTS-61ハッブル宇宙望遠鏡（HST）整備ミッションのツールと技術を評価するため、ミッション中に船外活動も行われた。STS-51は、シャトルで全地球測位システム（GPS）受信機であるTrimble TANS Quadrexを搭載した初のミッションだった。この受信機は頭上の窓に取り付けられたが、視野（FoV）が限られており、ガラスによる信号減衰が受信機の性能に深刻な影響を与えていた。 ^[1]完全な三重冗長化3ストリングGPSは、14年後の2007年のSTS-118でようやく実現した。

STS-51は、乗組員が宇宙船に搭乗した後、発射台で3回も打ち上げ中止になったことで有名です。^[3]

• 1993 年 7 月 17 日、移動式発射プラットフォームから固体ロケットブースターの放出をトリガーする火工品イニシエーター コントローラーの欠陥により、発射台での打ち上げは中止されました。
• 1993 年 7 月 24 日、固体ロケット ブースターの 1 つに油圧動力装置の問題があり、発射台が再び停止しました。ペルセウス座 流星群の影響で、次の打ち上げ時期は 1993 年 8 月の第 2 週まで延期されました。
• 1993 年 8 月 12 日、カウントが T-3 秒に達し、その時点でスペース シャトルのメイン エンジン(SSME) が点火しました。その後、SSME の 1 つで燃料流量センサーの故障が発生し、シャットダウンが引き起こされました。
• STS-51は1993年9月12日に無事に打ち上げられました。

先進通信技術衛星（ACTS）は、ロッキード・マーティン・アストロ・スペース社によってNASAのためにニュージャージー州イーストウィンザーで製造されました。^[4]この衛星は飛行初日に展開され、先進的な実験用通信衛星の概念と技術のテストベッドとして機能しました。そのトランスファー軌道ステージ（TOS）上段は展開から45分後に予定通りに点火し、ミッション初日に 衛星を静止軌道に打ち上げました。

ACTS を展開する最初の試みは、展開時間の約 30 分前にミッション コントロール センター(MCC) との双方向通信が失われたため、乗組員によって遅れました。フライト コントローラーは、ディスカバリーからテレメトリと音声通信を受信できましたが、乗組員は地上からの通信を受信できませんでした。乗組員は、このような事態を想定して作成された飛行前計画で要求されていた MCC からの「ゴー」を受信しなかったため、午後 2 時 43 分CDTの展開を放棄しました。展開の放棄後、乗組員はシャトルのS バンド通信システムを低周波数に変更し、地上との双方向通信を回復しました。双方向通信は合計で約 45 分間失われていました。乗組員と相談した後、フライト コントローラーはすぐに 2 回目の展開の計画を開始し、最終的には成功しました。

1993 年 9 月 12 日の展開中、宇宙船を放出するために設計された空中支援装置クレードル (ASE) 内の 2 本の Super*Zip爆発コード ( 1 本は主コード、もう 1 本はバックアップ コード) が同時に爆発しました。これにより、ペイロード ベイと AFT の間の隔壁 (#3 APU 付近) に取り付けられた 2 ダースの断熱ブランケットに小さな裂け目が生じました。TOS を保持する ASE リングも損傷し、スタックがオービターから遠ざかるにつれて、放出された破片が見えました。

NASA 宇宙通信プログラムの重要な活動である先進通信技術衛星 (ACTS) は、リスクの高い先進通信衛星技術の開発と飛行試験を目的としていました。ACTS は、複数のスポット ビーム アンテナと先進のオンボード スイッチングおよび処理システムを使用して、通信衛星技術における新しい取り組みの先駆けとなりました。NASAグレン研究センターは、実験用通信衛星の長い歴史の一部として、ACTS の開発、管理、運用を担当しました。

ACTSギガビット衛星ネットワークの主要部分として当初のミッションを果たした後、宇宙船は宇宙機関と非営利コンソーシアムのパートナーシップを通じて運用を継続しました。資金が枯渇したため、2004年4月28日にシャットダウンされました。衛星は太陽電池アレイの端が太陽を向いた状態でフラ​​ットスピン状態になり、理論的には再起動できないはずです。NASAは2000年に、より高い墓場軌道に移動するための燃料が不足している可能性が高いと結論付けた後、宇宙船は西経105.2°の墓場軌道に移動されました。この軌道では他の衛星へのリスクは最小限です。それでも、グレン研究センターのACTS運用マネージャーであるリチャード・クラウチックによると、ACTSは数千年間は大気圏に再突入しないはずです。^[5]

このミッションのもう一つのペイロードは、シャトルパレット衛星(SPAS) ペイロードキャリアに搭載された軌道上回収可能遠紫外線および極端紫外線分光計 (ORFEUS) 望遠鏡でした。ORFEUS は、ガス状星間雲を研究しながら、星がどのように生まれ、どのように死ぬかに関する情報を提供するように設計されました。また、貨物室には、限定期間宇宙環境候補物質曝露 (LDCE) がありました。

メッサーシュミット・ベルコウ・ブローム社(MBB) は、1986 年にSPAS キャリア (以前にSTS-7、STS-41-B、およびSTS-39で飛行) を自由飛行する天文プラットフォームにするための開発を開始しました。DARAと NASA の協定では、4 つの共同科学ミッションが規定されており、ドイツ宇宙開発企業(DARA) が衛星を提供し、NASA がシャトルの打ち上げと展開/回収サービスを行い、両者が科学機器を共有しました。NASA は、データへのアクセスと米国の実験の組み込みと引き換えに、シャトルを無償で提供しました。 ORFEUS（軌道上回収型遠紫外線極端紫外線分光計）は、400から1280オングストロームの放射線を測定するように設計されており、1993年9月13日14:06 UTCに放出され、1993年9月19日11:50 UTCに回収された。科学的貢献は、テュービンゲン大学、シュテルンヴァルテ・ハイデルベルク、カリフォルニア大学バークレー校、プリンストン大学（IMPAS）から寄せられた。ORFEUSの望遠鏡はドイツのカイザー・スレーデ社によって製作され、フランスのREOSCは1メートル（3フィート3インチ）f/2.5のミラーを提供した。別の950–1150オングストローム星間物質吸収プロファイル分光器（IMAPS）は、高温の銀河系物体と星間物質の高スペクトル分解能（240,000）での観測に寄与した。その他のペイロードには、ドイツ航空宇宙センター(DLR) の表面有効サンプルモニターと、IMAX 映画『デスティニー・イン・スペース』の軌道上でのディスカバリー号の撮影に使用されたカナダの IMAX 貨物室カメラがありました。この映像の一部は、スペースステーション 3Dにも使用されました。これは、スペースシャトル計画中の全 7 回の飛行のうちの 4 回目の SPAS プラットフォームの飛行でした。SPAS-ORFEUS バージョンは、1996 年のミッションSTS-80で再飛行されました。

1993年9月16日、ジェームズ ・H・ニューマンとカール・E・ウォルツの宇宙遊泳者は、ツール、テザー、足拘束プラットフォームを評価するための船外活動（EVA）を実施した。彼らの調査結果は、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）整備飛行の設計者と計画者に、準備がしっかりしていたことを再確認させた。これは、STS-49ミッションで明らかになったEVA訓練の弱点への対応として準備的なEVAを組み込んだ3回目で最後のシャトルミッションだった。この大規模な船外活動中にテストされた新しい機器は、後に1993年12月の ハッブル宇宙望遠鏡整備ミッションで必要となったが、これは船外活動の目的の一部にすぎず、ニューマンとウォルツは、軌道上での作業と地上訓練の違いについてミッションコントロールセンターに長々と説明することで、他の目的も果たした。2人のEVAクルーはその日の大半を予定より早くこなし、当初の計画よりも多くのタスクを完了した。 2 人の宇宙飛行士が片付けをしているとき、ディスカバリー号の帰還のために、工具箱の蓋をこじ開けて閉める作業がうまくいかなかったため、2 人の作業は遅れました。工具箱の蓋のせいで、船外活動は予定より 45 分ほど延び、ニューマンとウォルツは合計 7 時間 5 分 28 秒を船外で過ごしました。これは、人類の宇宙飛行の歴史上 112 回目の船外活動でした。

• ニューマンとウォルツ– EVA 1
• エヴァ 1 開始: 1993 年 9 月 16 日 – 08:40 UTC
• エヴァ 1 終了: 1993 年 9 月 16 日 – 15:45 UTC
• 所要時間: 7時間5分

機内のペイロードには、空軍マウイ光学施設(AMOS)、オーロラ写真撮影実験 (APE-B)、商業用タンパク質結晶成長 (CPCG)、宇宙での染色体および植物細胞分裂 (CHROMEX)、高解像度シャトルグロー分光法 (HRSGS-A)、IMAX、ポリマー膜処理の調査 (IPMP)、放射線監視装置 (RME-III) 実験が含まれていました。ポリマー膜処理の調査 (IPMP) は、さまざまなポリマー膜の多孔性を制御することを目的として、地球上で見られる対流がない状態でさまざまな溶媒システムの混合を研究するように設計されています。RMEは、飛行中、乗組員のキャビン内の ガンマ線、電子、中性子、陽子の 放射線レベルを測定します。

宇宙船内では、ミッションスペシャリストのジェームズ・ニューマンが特別なバイザーを装着し、宇宙での内耳のバランスの悪さを視覚がどのように補うかを調べる研究の一環として、無重力状態での視力を調べる医療実験を行った。また、ニューマンは、シャトルのナビゲーションを補助する機器として、ディスカバリー号に搭載された全地球測位システム受信機の飛行試験にも成功した。さらに、宇宙ステーションの運用に先立って、ディスカバリー号の燃料電池の 1 つがオフにされ、再起動された。

別の医学的評価では、フランク・カルバートソン船長とミッションスペシャリストのダニエル・バーシュがディスカバリー号の下層デッキでエアロバイクに乗った。これは、無重力が身体に及ぼす影響を運動で打ち消す継続的な研究の一環である。乗組員はまた、無重力状態での膜フィルターの性能向上を調査する実験を開始し、微小重力が植物細胞に及ぼす影響を研究する順調に進んでいる別の実験をチェックした。

宇宙飛行士のカール・ウォルツとジム・ニューマンは、光る効果を研究するために設計された実験を行った。1つはフィルムにその効果を詳細に記録する分光計で、もう1つは静止写真にその効果を記録するものである。この実験により、原子状酸素に加えて、どのような種類のガスが光を生み出すのかに関する情報が得られると期待されている。大気圏の極限にあるガスの種類に関する情報は、貨物室での材料暴露実験と組み合わせることで、将来の宇宙船の設計と建造に役立つ可能性がある。

記章の 5 つの白い星と 1 つの黄色い星は、宇宙輸送システムのミッション シーケンスにおける飛行の番号指定を象徴しています。記章の右側には三角形の SPAS-ORFEUS も描かれています。

STS-51 の乗組員は、飛行に配属された日から、訓練、そして最終的にはミッションそのものまで、イギリスのチャンネル 4のカメラ クルーによって追跡されました。この乗組員のドキュメンタリーは「スペース シャトル ディスカバリー」と呼ばれ、ヘザー クーパーがナレーションを担当しました。1993 年に公開されました。

• 有人宇宙飛行のリスト
• スペースシャトルミッション一覧
• 宇宙科学の概要
• スペースシャトル

• http://www.space.com/spacenews/archive04/actsarch_051004.html

• NASA ミッション概要 2009 年 3 月 2 日にWayback Machineにアーカイブされました
• STS-51 ビデオハイライト 2013 年 10 月 29 日、Wayback Machineにアーカイブ
• 「スペースシャトル ディスカバリー」は、ミッションとその乗組員を特集したチャンネル 4 のドキュメンタリーです。