Laboratorio espacial

Spacelab art, with lab interior cutaway, 1981

Wubbo Ockels en el laboratorio, 1985

Cristales de iodide Mercuric cultivados en Spacelab 3

Spacelab era un laboratorio reutilizable desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA) y utilizado en ciertos vuelos espaciales realizados por el transbordador espacial. El laboratorio constaba de múltiples componentes, incluido un módulo presurizado, un transportador no presurizado y otro hardware relacionado alojado en la bahía de carga del transbordador. Los componentes se organizaron en varias configuraciones para satisfacer las necesidades de cada vuelo espacial.

Los componentes de Spacelab volaron en un total de unas 32 misiones del Transbordador, dependiendo de cómo se tabulen dicho hardware y misiones. Spacelab permitió a los científicos realizar experimentos en microgravedad en órbita geocéntrica. Había una variedad de hardware asociado con Spacelab, por lo que se puede hacer una distinción entre las principales misiones del programa Spacelab con científicos europeos que ejecutan misiones en el módulo habitable Spacelab, misiones que ejecutan otros experimentos de hardware Spacelab y otras misiones del Sistema de Transporte Espacial (STS) que usó algún componente del hardware de Spacelab. Existe cierta variación en el recuento de misiones de Spacelab, en parte porque había diferentes tipos de misiones de Spacelab con una amplia gama en la cantidad de hardware de Spacelab volado y la naturaleza de cada misión. Hubo al menos 22 misiones importantes de Spacelab entre 1983 y 1998, y el hardware de Spacelab se usó en otras misiones, y algunas de las paletas de Spacelab volaron hasta 2008.

Antecedentes e historia

La impresión del artista de la misión Spacelab 2, mostrando algunos de los diversos experimentos en la bahía de carga útil.

En agosto de 1973, la NASA y la Organización Europea de Investigación Espacial (ESRO), ahora la Agencia Espacial Europea o ESA, firmaron un memorando de entendimiento (MOU) para construir un laboratorio científico para su uso en los vuelos del transbordador espacial. La construcción de Spacelab fue iniciada en 1974 por Entwicklungsring Nord (ERNO), una subsidiaria de VFW-Fokker GmbH, luego de la fusión con Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) denominada MBB/ERNO, y se fusionó con EADS SPACE Transportation en 2003. El primer laboratorio El módulo, LM1, fue donado a la NASA a cambio de oportunidades de vuelo para los astronautas europeos. La NASA compró un segundo módulo, LM2, para su propio uso a ERNO.

La construcción de los módulos Spacelab comenzó en 1974 por lo que entonces era la empresa ERNO-VFW-Fokker.

Spacelab es importante para todos nosotros por al menos cuatro buenas razones. Se expandió la capacidad del Shuttle para llevar a cabo la ciencia en órbita. Ofreció una oportunidad maravillosa y un ejemplo de una gran empresa conjunta internacional que involucra al gobierno, la industria y la ciencia con nuestros aliados europeos. El esfuerzo europeo proporcionó al mundo libre un sistema de laboratorio muy versátil varios años antes de que hubiera sido posible si Estados Unidos hubiera tenido que financiarlo por sí mismo. Y finalmente, proporcionó a Europa la experiencia de desarrollo y gestión de sistemas que necesitaban para entrar en la exclusiva arena de vuelo espacial tripulado.

—NASA Administrator, Spacelab: Una historia de éxito internacional

Los astronautas europeos se preparan para su misión Spacelab, 1984.

Diagrama del módulo de palet Spacelab

A principios de la década de 1970, la NASA cambió su enfoque de las misiones lunares al transbordador espacial y también a la investigación espacial. El Administrador de la NASA en ese momento movió el enfoque de una nueva estación espacial a un laboratorio espacial para el transbordador espacial planeado. Esto permitiría investigar tecnologías para futuras estaciones espaciales y aprovechar las capacidades del transbordador espacial para la investigación.

Spacelab fue producido por la Organización Europea de Investigación Espacial (ESRO), un consorcio de diez países europeos que incluyen:

• Austria
• Bélgica
• Dinamarca
• Francia
• Alemania Occidental/Alemania
• Italia
• Países Bajos
• España
• Suiza
• Reino Unido

Componentes

STS-42 con hardware Spacelab en la bahía del orbitador con vistas a la Tierra.

Además del módulo de laboratorio, el conjunto completo también incluía cinco paletas externas para experimentos en vacío construidas por British Aerospace (BAe) y un "Igloo" que contiene los subsistemas necesarios para la operación de configuración de vuelo solo con paletas. Se calificaron ocho configuraciones de vuelo, aunque se podrían ensamblar más si fuera necesario.

El sistema tenía algunas características únicas, incluido un tiempo de respuesta previsto de dos semanas (para el tiempo de respuesta original del lanzamiento del transbordador espacial) y el roll-on-roll-off para cargar en aviones (transporte terrestre).

Spacelab consistía en una variedad de componentes intercambiables, siendo el principal un laboratorio tripulado que podía volar en la bahía del transbordador espacial y regresar a la Tierra. Sin embargo, el módulo habitable no tenía que volar para realizar una misión tipo Spacelab y había una variedad de paletas y otro hardware que respaldaba la investigación espacial. El módulo habitable amplió el volumen para que los astronautas trabajaran en un entorno de mangas de camisa y tenía espacio para bastidores de equipos y equipos de apoyo relacionados. Cuando no se usaba el módulo habitable, algunos de los equipos de apoyo para las paletas podían alojarse en el iglú más pequeño, un cilindro presurizado conectado al área de la tripulación del transbordador espacial.

Las misiones de los laboratorios espaciales solían admitir varios experimentos, y la misión de los laboratorios espaciales 1 tenía experimentos en los campos de la física del plasma espacial, la física solar, la física atmosférica, la astronomía y la observación de la Tierra. La selección de los módulos apropiados formaba parte de la planificación de la misión para las misiones del Spacelab Shuttle y, por ejemplo, una misión podría necesitar menos espacio habitable y más tarimas, o viceversa.

Módulo habitable

Shuttle Columbia durante STS-50 con Módulo Spacelab LM1 y túnel en su bahía de carga.

El módulo de laboratorio habitable de Spacelab comprendía un entorno cilíndrico en la parte trasera de la bahía de carga útil del transbordador espacial, conectado al compartimiento de la tripulación del transbordador mediante un túnel. El laboratorio tenía un diámetro exterior de 4,12 m (13,5 pies) y cada segmento una longitud de 2,7 m (8 pies 10 pulgadas). El módulo de laboratorio constaba como mínimo de un segmento central, que podía usarse solo en una configuración de módulo corto. La configuración del módulo largo incluía un segmento de experimento adicional. También fue posible operar experimentos de Spacelab desde la cubierta de vuelo de popa del orbitador.

Diez personas dentro del módulo Spacelab en junio de 1995, celebrando el atraco del transbordador espacial y el Mir

El túnel presurizado tenía su punto de conexión en la cubierta intermedia del orbitador. Había dos túneles de diferente longitud según la ubicación del módulo habitable en la bahía de carga útil. Cuando no se utilizaba el módulo de laboratorio, pero se necesitaba espacio adicional para equipos de apoyo, se podía utilizar otra estructura denominada Igloo.

Se construyeron dos módulos de laboratorio, identificados como LM1 y LM2. LM1 está en exhibición en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en el Museo Smithsonian del Aire y el Espacio detrás del transbordador espacial Discovery. LM2 estuvo en exhibición en la exhibición Bremenhalle en el aeropuerto de Bremen en Bremen, Alemania, de 2000 a 2010. Reside en el edificio 4c en la cercana planta de Airbus Defence and Space desde 2010 y solo puede verse durante visitas guiadas. Excursiones.

Configuración del módulo de longitud de Spacelab

Palet

Despliegue del Sistema de Satélite Tethered, desplegado desde el pallets Spacelab

El Spacelab Pallet es una plataforma en forma de U para montar instrumentación, instrumentos grandes, experimentos que requieren exposición al espacio e instrumentos que requieren un gran campo de visión, como telescopios. El palet tiene varios puntos duros para el montaje de equipos pesados. El palé se puede utilizar en configuración individual o apilado de extremo a extremo en configuraciones dobles o triples. Se pueden configurar hasta cinco tarimas en la bahía de carga del transbordador espacial utilizando configuraciones de tarimas dobles y tarimas triples.

El Spacelab Pallet utilizado para transportar Canadarm2 y Dextre a la Estación Espacial Internacional se encuentra actualmente en el Museo del Espacio y la Aviación de Canadá, prestado por la NASA a través de la Agencia Espacial Canadiense (CSA).

El 5 de marzo de 2010 se transfirió un palé de Spacelab al Museo Suizo del Transporte para su exhibición permanente. El palé, apodado Elvis, se usó durante la misión STS-46 de ocho días, el 31 de julio: 8 de agosto de 1992, cuando el astronauta de la ESA Claude Nicollier estaba a bordo del transbordador espacial Atlantis para desplegar la misión científica European Retrievable Carrier (Eureca) de la ESA y el satélite anclado conjunto NASA/ASI (Agencia Espacial Italiana). Sistema (TSS-1). El Pallet transportaba TSS-1 en la bahía de carga del Transbordador.

Otro Spacelab Pallet está en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio de EE. UU. en Washington, D.C. Hubo un total de diez Spacelab Pallet volados al espacio.

Iglú

En vuelos espaciales en los que no volaba un módulo habitable, pero sí paletas, un cilindro presurizado conocido como Igloo transportaba los subsistemas necesarios para operar el equipo Spacelab. El iglú medía 3 m (9,8 ft) de alto, tenía un diámetro de 1,5 m (4 ft 11 in) y pesaba 1100 kg (2400 lb). Se fabricaron dos unidades Igloo, ambas por la empresa belga SABCA, y ambas se utilizaron en vuelos espaciales. Se voló un componente Igloo en Spacelab 2, ASTRO-1, ATLAS-1, ATLAS-2, ATLAS-3 y ASTRO-2.

Un iglú de laboratorio espacial está en exhibición en el hangar espacial James S. McDonnell en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en los EE. UU.

Sistema de Señalización de Instrumentos

El IPS era un dispositivo apuntador cardán, capaz de apuntar telescopios, cámaras u otros instrumentos. IPS se utilizó en tres misiones diferentes del transbordador espacial entre 1985 y 1995. IPS fue fabricado por Dornier y se fabricaron dos unidades. El IPS se construyó principalmente con aluminio, acero y aislamiento multicapa.

IPS se montaría dentro de la bahía de carga del transbordador espacial Orbiter y podría proporcionar una orientación cardánica de 3 ejes. Fue diseñado para una precisión de puntería de menos de 1 segundo de arco (una unidad de grado) y tres modos de puntería, incluidos los modos centrados en la Tierra, el Sol y las Estrellas. El IPS se montó en un palé expuesto al espacio exterior en la bahía de carga útil.

Misiones IPS:

• Spacelab 2, a.k.a. STS-51-F
• Astro-1, a.k.a. STS-35 lanzado en 1990
• Astro-2, a.k.a. STS-67 lanzado en 1995

La misión Spacelab 2 voló el Telescopio Infrarrojo (IRT), que era un telescopio infrarrojo enfriado con helio de 15,2 cm (6,0 pulgadas) de apertura, que observaba luz entre longitudes de onda de 1,7 a 118 μm. IRT recopiló datos infrarrojos en el 60% del plano galáctico.

• 

  Instrument Pointing System (IPS)

• 

  IPS en el trabajo sobre el cielo en Astro-2, 1995

• 

  Dornier Instrument Pointing System en el Smithsonian Museum (Udvar Hazy Center)

Lista de piezas

Se entregan componentes de los módulos espaciales, 1981.

Carga de pago ASTRO-1 preparada, 1990.

Ejemplos de componentes o hardware de Spacelab:

• EVA Airlock
• Tunel
• Adaptador de túneles
• Igloo
• Módulo espacial
  • Cono de final adelante
  • Aft end cone
  • Serie de sesiones/módulo básico
  • Percheros experimentales
  • Serie de sesiones experimentales/módulo
• Equipo eléctrico de apoyo terrestre
• Equipo mecánico de apoyo terrestre
• Subsistema de distribución de energía eléctrica
• Subsistema de Mando y Gestión de Datos
• Environmental Control Subsystem
• Instrument Pointing System
• Estructura de Pallet
• Multi-Purpose Experiment Support Structure (MPESS)

El ensamblaje del Orbitador de duración extendida (EDO) no era hardware de Spacelab, estrictamente hablando. Sin embargo, se usó con mayor frecuencia en vuelos de Spacelab. Además, la NASA lo usó más tarde con los módulos SpaceHab.

Misiones

Pasillo de misión Spacelab 1

STS-90

radar STS-99 ilustración de la misión de observación de la Tierra

Vista de la bahía de orbitador en STS-99 con el auge de radar desplegado, 2000.

STS-94 en órbita para la misión de investigación de microgravedad utilizando Spacelab, 1997.

Los componentes de Spacelab volaron en 22 misiones del transbordador espacial desde noviembre de 1983 hasta abril de 1998. Los componentes de Spacelab fueron dados de baja en 1998, excepto los Pallets. El trabajo científico se trasladó a la Estación Espacial Internacional (ISS) y al módulo Spacehab, un transportador presurizado similar al Módulo Spacelab. Un Spacelab Pallet se volvió a poner en servicio en 2000 para volar en STS-99. El "Spacelab Pallet – Deployable 1 (SLP-D1) con Canadian Dextre (Purpose Dexterous Manipulator)" fue lanzado en STS-123. Los componentes de Spacelab se utilizaron en 41 misiones del transbordador en total.

Los módulos habitables volaron en 16 misiones del transbordador espacial en las décadas de 1980 y 1990. Las misiones Spacelab Pallet se volaron 6 veces y Spacelab Pallets se volaron en otras misiones 19 veces.

Siglas del nombre de la misión:

• ATLAS: Laboratorio Atmosférico de Aplicaciones y Ciencia
• ASTRO: No es un acrónimo; abreviatura para la "astronomía"
• IML: International Microgravity Laboratory
• LITE: Experimento de tecnología en el espacio
• LMS: Ciencias de la vida y la microgravedad
• MSL: Laboratorio de Ciencias de Materiales
• SLS: Spacelab Life Sciences
• SRL: Laboratorio de radar espacial
• TSS: Tethered Satellite System
• USML: U.S. Microgravity Laboratory
• USMP: U.S. Microgravity Payload

Además de contribuir a las misiones de la ESA, Alemania y Japón financiaron sus propias misiones del transbordador espacial y del laboratorio espacial. Aunque superficialmente similares a otros vuelos, en realidad fueron las primeras y únicas misiones espaciales tripuladas no estadounidenses ni europeas con control completo alemán y japonés.

El Deutschland-1 El vuelo orbital del avión espacial, financiado por Alemania Occidental, incluyó más de siete toneladas de equipo de investigación científica alemán.

La primera misión de Alemania Occidental Deutschland 1 (Spacelab-D1, DLR-1, designación de la NASA STS-61-A) tuvo lugar en 1985. Una segunda misión similar, Deutschland 2 (Spacelab-D2, DLR-2, designación de la NASA STS-55), se planeó por primera vez para 1988, pero debido al desastre del transbordador espacial Challenger, se retrasó hasta 1993. Se convirtió en la primera misión espacial humana alemana después de la reunificación alemana..

La única misión de Japón, Spacelab-J (designación de la NASA STS-47), tuvo lugar en 1992.

Otras misiones

• STS-92, Octubre 2000, PMA-3, (Descubrimiento)
• STS-108, December 2001, Lightweight Mission Peculiar Support Structure Carrier (LMC) (Endeavour)
• STS-123, marzo de 2008, Pallet (Endeavour), Dextre

Misiones canceladas

Spacelab-4, Spacelab-5 y otras misiones planificadas de Spacelab se cancelaron debido al desarrollo tardío del transbordador y al desastre del Challenger.

Galería

• 

  Spacelab en la bahía de carga durante STS-90

• 

  Shuttle Columbia durante STS-9 con Módulo Spacelab LM1 y túnel en su bahía de carga

• 

  Corte ilustrado de órbita y laboratorio

Legado

Spacelab LM2 in Speyer, Germany (2008)

Un huevo de color dorado flotando sin peso en la misión Spacelab D1, debido a la continua caída libre de estar en órbita creando un entorno de microgravedad en la nave espacial, 1985.

El legado de Spacelab sigue vivo en la forma de los MPLM y los sistemas derivados de ellos. Estos sistemas incluyen la nave espacial ATV y Cygnus utilizada para transferir cargas útiles a la Estación Espacial Internacional, y los módulos Columbus, Harmony y Tranquility de la Estación Espacial Internacional.

La misión Spacelab 2 examinó el 60 % del plano galáctico en infrarrojo en 1985.

Spacelab fue un programa extremadamente grande, y esto fue mejorado por diferentes experimentos y múltiples cargas útiles y configuraciones durante dos décadas. Por ejemplo, en un subconjunto de solo una parte de la misión Spacelab 1 (STS-9), se volaron al espacio no menos de ocho sistemas de imágenes diferentes. Incluyendo esos experimentos, hubo un total de 73 experimentos separados en diferentes disciplinas solo en el vuelo Spacelab 1. Las misiones de Spacelab realizaron experimentos en materiales, vida, solar, astrofísica, atmosférica y ciencias de la Tierra.

Spacelab representa una inversión importante en el orden de mil millones de dólares de nuestros amigos europeos. Pero su terminación marca algo igualmente importante: The commitment of a dogged, dedicated, and talented team drawn from ESA Governments, universities, and industries who stick with it for a decade and saw the project through. Estamos orgullosos de su perseverancia y le felicitamos por su éxito.

—NASA Administrator, 1982

Diagrama, módulo Spacelab y palet

Diseño de placas espaciales que muestra túnel, Módulo presurizado y Pallet:
Un túnel transicional y de conexión entre el orbitador y el Spacelab.
2 bisagras de espacio de carga
3-piestalks
Unidad 4-experimental
Módulos de 5 Hyperbaric (?)
Plataforma externa de 6
telescopio de 7 infrarrojos
8-dispositivo para la investigación Campo magnético de la Tierra
Espacio de carga 9 de orbitador
Parte frontal de la parte frontal de la órbita