Űrhajózási küldetés jelentés STS-47

Indulás Cape Canaveralból (KSC) és leszállás a Cape Canaveral (KSC), 33-as kifutón.

A Spacelab-J - a NASA és a Japán Nemzeti Űrfejlesztési Ügynökség (NASDA) közös missziója egy emberes Spacelab modul segítségével - mikrogravitációs vizsgálatokat végzett anyag- és élettudományokban. A nemzetközi legénység, amely az első japán űrhajósból (Mamoru Mohri) repült a Shuttle fedélzetére, az első afro-amerikai nő (Mae Jemison), aki repült az űrben, és a NASA szokásos politikájával ellentétben az első házaspár, aki a ugyanaz az űrmisszió (Mark Lee és Jan Davis), piros (Curtis Brown, Mark Lee és Mamoru Mohri) és kék (Jerome Apt, Jan Davis és Mae Jemison) csapatokra osztották éjjel-nappal. A Spacelab-J 24 anyagtudományi és 20 élettudományi kísérletet tartalmazott, amelyek közül 35-t a NASDA, 7-et a NASA támogatott, és 2 együttműködési erőfeszítést.

A Spacelab egy 23 láb (7,0 méter) hosszúságú, nyomás alatt álló laboratóriumi épület, amelyet az Európai Űrügynökség kifejezetten egy ingujjú környezetben végzett kísérletek elvégzésére tett az űrsikló fedélzetén. A Spacelab-J esetében a hosszú modult használták. Tartalmazott egy sor berendezési állványt, amelyek kemencéket, számítógépes és biológiai munkaállomásokat, biológiai inkubátorokat, tárolószekrényeket és egyéb berendezéseket tartalmaznak az űrben végzett kísérletek elvégzéséhez. További tárhelyet és kísérleteket helyeztek el a keringő személyzet kabinjának fedélzeti közepén.

Az anyagtudományi vizsgálatok olyan területekre terjedtek ki, mint a biotechnológia, az elektronikus anyagok, a folyadékdinamika és a közlekedési jelenségek, az üvegek és kerámiák, a fémek és ötvözetek, valamint a gyorsulás mérése.

Fehérjekristály növekedés: Ez a kutatási terület arra törekszik, hogy jobb minőségű fehérjekristályokat fejlesszen ki, mint amelyek a Földön kifejlődtek, és megértse azok belső kristályos sorrendjét. A Spacelab-J misszió fehérjekristályait két tudományos eszközzel növesztették, amelyek mindegyike más technikára támaszkodott a kristályosodás elősegítésére: gőz diffúzió és folyadék/folyadék diffúzió.
A fehérjék minden életformában jelen lévő komplex aminosavvegyületek. Számos kritikus szerepet töltenek be a biokémiai folyamatokban. Ha a tudósok meg tudják állapítani a fehérjék működését, új és továbbfejlesztett gyógyszereket lehet kifejleszteni.
A legtöbb szerves molekula funkcióját háromdimenziós szerkezetük határozza meg. Ha a tudósok meg tudják határozni egy fehérje szerkezetét, ez a tudás lehetővé teheti új és továbbfejlesztett gyógyszerek és szintetikus termékek kifejlesztését.

Az elektronikus anyagkísérletekben ötféle félvezető kristályt növesztettek négy speciális kemence felhasználásával - a gradiens fűtőkemence, a képkemence, a kristálynövekedési kemence és a folyamatos fűtőkemence. A félvezetőket lassan megolvasztották és megszilárdultak, így kiváló minőségű kristályt kaptak.
Az így kapott kristályokat mélyreható tanulmányozás céljából visszajuttatták a Földre, és jobban megismerhetik a hasonló kristályok gyártását a Földön. Ez végül jobb félvezetőkhöz és szupravezetőkhöz, valamint hatékonyabb elektronikus alkatrészekhez vezethet.

A folyadékdinamika és a transzportjelenségek kísérleteit tanulmányozták az alapfizikának a munkahelyen, amikor a folyadékokat különböző körülményeknek tették ki mikrogravitációs körülmények között.
A folyadékcseppeket levitáltuk és manipuláltuk hanghullámokkal a Drop Dynamics in Space and Interference with Acoustic Field kísérletben.
Két másik kísérletet - a buborék viselkedésének és a Marangoni által kiváltott konvekció tanulmányozását az anyagfeldolgozásban mikrogravitáció alatt - tanulmányozták a Marangoni konvekciót, a folyadék mozgását, amelyet a különböző hőmérsékletű régiók közötti felületi feszültségváltozások okoztak.
A Földön a folyadékokat a felhajtóerő által vezérelt konvekció befolyásolja. Ha egy folyadékot melegítenek, könnyebb folyadékok emelkednek és nehezebb folyadékok esnek. A mikrogravitációban ez sokkal gyengébb, ami lehetővé teszi a Marangoni vagy a felületi feszültség által vezérelt konvekció tanulmányozását. A marangoni konvekció a sok olyan jelenség egyike, amelyet jobban meg kell érteni, hogy az anyagfeldolgozási technikák hatékonyabbá váljanak.

Konténer nélküli feldolgozási módszerekkel új típusú üvegek és kerámiák is kifejleszthetők. A láthatatlan régióban használt optikai anyagok előkészítése során egy nem szilikon alapú üveget készítettünk, mint amelyet infravörös detektáló készülékekben, például teleszkóp lencsékben használnak.
Ezt egy akusztikus levitációs kemencében hajtották végre. Ez a kemence hanghullámokat használt fel az összetevők szuszpendálására, egyesítésére és megolvasztására a mikrogravitációban. Lehűtés után poharat képezett. A konténer nélküli feldolgozás kiküszöböli a szennyeződések bekerülésének lehetőségét, esetleg több fényt kibocsátó szemüveghez vezet.
A képkemencét két üveg- és kerámia kísérlethez is használták. Az üveg magas hőmérsékletű viselkedése kísérleti adatokat gyűjtött az üvegolvadás mögött álló fizikai folyamatokról. A szamarskit kristály növekedése a mikrogravitációban egy ritka ásványi vegyületet eredményezett, hogy jobban megértse tulajdonságait és lehetséges hasznosságát.

Tíz fém- és ötvözetkísérletből álló sorozat azt vizsgálta, hogy az összetevők hogyan kombinálhatók új, továbbfejlesztett anyagokká. A nagyméretű izoterm kemence különböző nyomáson folyékony állapotba hevíti az elemeket olvadt állapotból felhasználható szilárd anyaggá.
A Földön ezeket a folyamatokat befolyásolja a gravitáció húzóereje. Az űrben az anyagok sokkal nagyobb kontrollal keverhetők, mivel súlytalan állapotban lebegnek. Az eredmény egyenletesebben kombinált anyag, kevesebb szennyeződéssel.
Az ilyen feldolgozás megértése könnyebb, stresszállóbb fémekhez, valamint egyenletesebb félvezetőkhöz és szupravezetőkhöz vezethet. Az ilyen anyagok felhasználási területei szélesek lehetnek - az autóktól a számítógépeken át az építkezésig.
A szupravezető szálas kompozit anyagok öntése és a nikkel-bázis diszperzióval megerősített ötvözetek készítése kísérletek járultak hozzá ehhez a tanulmányi területhez.

Az Űrgyorsulásmérő rendszert negyedszer használták a Spacelabban, hogy adatokat gyűjtsenek a küldetés során tapasztalt gyorsulási erőkről. Ez a három érzékelőfejből álló rendszer a Spacelab-J modulban volt. Ezek az információk segítséget nyújtanak a tervezőknek a tudományos berendezések kifejlesztésében és az érzékeny kísérletek elhelyezésében ott, ahol a legkevésbé valószínű, hogy zavarják őket.

Az élettudományok az emberi egészségre, a sejtek szétválasztására és biológiájára, a fejlődésbiológiára, az állatok és az emberek fiziológiájára és viselkedésére, az űrsugárzásra és a biológiai ritmusokra vonatkozó kísérleteket tartalmaztak. A tesztalanyok között voltak a legénység, a japán koi halak (pontyok) és azok vestibularis rendszere, tenyésztett állat- és növényi sejtek, csirke embriók, gyümölcslegyek, gombák és növényi magvak, valamint békák és békatojások.

Két biológiai kísérlet különféle fehérjékből vagy sejttípusokból álló, különféle sejtekből vagy fehérjékből álló biológiai minták keverékeit szétválasztotta elektromos mezők segítségével.

Három sejttenyésztési kísérletben növényi és állati sejteket növesztenek, hogy teszteljék a gravitáció hatását a sejtek fejlődésére és működésére. Az egyik ilyen teszt az antitestek termelése volt az űrben.

Az élettudomány egyéb kísérletei azt vizsgálták, hogy a gravitáció hogyan befolyásolja az állatok fejlődését. A súlytalanság hatása az űrben megtermékenyített kétéltű tojások fejlődésére című kísérlet a gravitáció termékenyítésben és fejlődésben betöltött szerepét vizsgálta.
A Spacelab-J fedélzetén nőstény békákat vittek. Peteik megtermékenyültek a repülés során, és mikrogravitációs környezetben fejlődtek ki. Egyes tojásokat a fejlődésük egy bizonyos pontján rögzítették, míg másokat hagyományosan ebihalokká és felnőtt békákká fejlődhettek.
Egy másik kísérlet a gravitációnak az állatok korai fejlődésében betöltött szerepének vizsgálatára az Alacsony gravitáció hatása a kalcium anyagcserére és a csontképződésre volt. Ez a tanulmány azt vizsgálta, hogy a mikrogravitáció hogyan befolyásolja a kalcium anyagcserét és a csontképződést a csirke embriókban.

Tizenkét Get Away Special (GAS) tartályt (10 kísérlettel, 2 előtéttel) vittek a hasznos teherbe.

A Shuttle Amatőr Rádiókísérletet (SAREX) arra tervezték, hogy bemutassa az űrsikló személyzet és a földi amatőr rádióüzemeltetők, gyakran sonka rádiósoknak nevezett amatőr rövidhullámú rádiós kapcsolatok megvalósíthatóságát. A SAREX oktatási lehetőségként szolgált a világ iskolái számára is, hogy első kézből ismerkedhessenek meg az űrrel azáltal, hogy sonka rádión keresztül közvetlenül beszéltek a Shuttle fedélzetén található űrhajósokkal. A misszió megtervezésekor bizonyos iskolákkal való kapcsolattartás is szerepelt.
Az STS-47 személyzet tagjai, Jerome Apt, az N5QWL hívójel és Mamoru Mohri, a 7L2NJY hívójel működtették a SAREX-et. A sonkaüzemeltetők VHF FM hangátvitel és digitális csomag segítségével kommunikáltak a Shuttle szolgáltatással.

A szilárd felületű égéskísérlet (SSCE) azt vizsgálta, hogy a lángok miként terjednek a mikrogravitációban. A lángok mikrogravitációban történő elterjedésének adatainak összehasonlítása annak ismeretével, hogy a lángok a Földön terjedhetnek-e, hogyan járulhatnak hozzá a tűzbiztonsági és ellenőrző berendezések fejlesztéséhez.
Az STS-47/SL-J-re tervezett SSCE-ben a tudósok tesztelték, hogyan terjednek a lángok egy műszeres szűrőpapír-minta mentén egy 35% oxigént és 65% nitrogént tartalmazó tesztkamrában 1,5 légköri nyomáson.

Az Űrgyorsulásmérő rendszert (SAMS) arra tervezték, hogy mérje és rögzítse azt az alacsony szintű gyorsulást, amelyet a Spacelab tipikus pályán végzett tevékenységek során tapasztal. A három SAMS szenzorfejet kísérletekhez vagy azok közelében szerelték fel a kutatási csomag által tapasztalt gyorsulási környezet mérésére. Ezeknek az érzékelőknek a jeleit erősítették, szűrték és alakították át digitális adatokká, mielőtt azokat optikai lemezeken tárolták volna.
Az első SL-J küldetéshez az Űrgyorsulásmérő rendszer fő egységét a Spacelab modul SMIDEX állványába szerelték, a modul hátsó vége közelében. Három távérzékelő fejét az első anyagfeldolgozó teszt moduláris elektronikus levitátorra, az élettudományra és a 9. állványra szerelték.

Az ultraibolya csíkkísérlet (UVPI) a Stratégiai Védelmi Kezdeményezés Szervezete által 1990 februárjában indított alacsony energiaigényű légköri kompenzációs kísérlet (LACE) műhold eszköz volt. (537 km). A kolumbiai motortüzelés vagy a helyzetszabályozó rendszer tüzelésének képét az UVPI interferenciamentesen készítette, valahányszor lehetőség nyílt az STS-47 küldetés során.

A Légierő Maui optikai telephelyének (AMOS) tesztjei lehetővé tették a földi elektrooptikai érzékelők Mt. Haleakala, Maui, Hawaii, az együttműködő repülések során gyűjtsön képeket és aláírási adatokat a pályáról. A keringőről elvégzett tudományos megfigyeléseket, a reakcióvezérlő rendszer hajtóműveinek, a vízgyűjtőknek vagy a hasznos teherfülke fényének aktiválásakor, az AMOS-érzékelők kalibrálásának és az űrhajók szennyeződési modelljeinek validálásának támogatására. Az AMOS teszteknek nem voltak hasznos teher egyedi repülési hardverei, és csak azt igényelték, hogy a keringő előre meghatározott helyzetű műveletekben és fényviszonyokban legyen.

A GAS-tartályok között volt a G-102, amelyet az amerikai Boy Scouts of America Exploring divízió támogatott a TRW Systems Integration Group-tal, Fairfax, VA. A projekt a Project POSTAR nevet kapta, és ez volt az első űrkísérlet, amelyet teljes egészében az Amerikai Cserkészek tagjai készítettek.

A fedélzeten volt két kísérlet is, amelyet az Ashford School készített Kentben, az Egyesült Királyságban, amely abban az időben csak lányok számára készült iskola volt. Az iskola megnyerte a Independent Television News által rendezett versenyt. A kísérleteket a G-520 tartalmazta. Az első néhány gramm kobalt-nitrát kristályt fecskendezett be egy nátrium-szilikátba, hogy súlytalan állapotú vegyi kertet hozzon létre. A kifejlődésük során 66-szor lefényképezett növekedések véletlenszerű irányban terjedtek el, csavarodtak, és egyes esetekben spirálokat képeztek. Egy második kísérlet annak megvizsgálására, hogy az űrben kialakult Liesegang-gyűrűk hogyan nem működtek megfelelően a mechanizmus egyes részeiben lévő súrlódás miatt. Visszatérve a kísérletet a londoni tudományos múzeumban állították ki.

A küldetés időtartama egy nappal meghosszabbodott, hogy teljes legyen az összes tervezett kísérlet.