La STS-61 fue la primera misión de mantenimiento del telescopio espacial Hubble de la NASA y el quinto vuelo del transbordador espacial Endeavour . La misión se lanzó el 2 de diciembre de 1993 desde el Centro Espacial Kennedy (KSC) en Florida . La misión restauró la visión del observatorio espacial (estropeada por una aberración esférica en su espejo ) con la instalación de una nueva cámara principal y un paquete de óptica correctiva (COSTAR). Esta corrección se produjo más de tres años y medio después del lanzamiento del Hubble a bordo de la STS-31 en abril de 1990. El vuelo también trajo consigo mejoras en los instrumentos y nuevos paneles solares al telescopio. Con su gran carga de trabajo, la misión STS-61 fue una de las más complejas en la historia del transbordador.
La misión STS-61 duró casi 11 días y los miembros de la tripulación realizaron cinco paseos espaciales ( actividades extravehiculares , EVA), un récord histórico; incluso el reposicionamiento del Intelsat VI en la misión STS-49 en mayo de 1992 requirió solo cuatro. El plan de vuelo preveía dos EVA adicionales, lo que podría haber elevado el número total a siete; las dos últimas EVA de contingencia no se realizaron. Para completar la misión sin demasiada fatiga, las cinco EVA se compartieron entre dos pares de astronautas diferentes que alternaron sus turnos. Durante el vuelo, el especialista de la misión Jeffrey A. Hoffman también hizo girar un dreidel para la festividad de Hanukkah ante una audiencia en vivo vía satélite.
El Endeavour fue trasladado de la plataforma 39A a la plataforma 39B debido a la contaminación de la sala de cambio de carga útil después de una tormenta de viento el 30 de octubre de 1993. El paquete de carga útil interno del HST no se vio afectado porque estaba herméticamente sellado, y la contaminación parecía haber sido causada por la granalla de arena de las recientes modificaciones de la plataforma A. El 18 de noviembre de 1993, el Endeavour experimentó una falla en un transductor en el actuador hidráulico del elevón . Para reemplazar el actuador habría sido necesario un retroceso a la Instalación de procesamiento del orbitador (OPF) porque el acceso al actuador solo era a través del hueco de la rueda del tren de aterrizaje principal. Dado que había 4 transductores delta-P y los criterios de compromiso de lanzamiento (LCC) requerían solo 3 de 4, el transductor fue desprendido y no se consultaría durante el vuelo. La tripulación de vuelo llegó a la instalación de aterrizaje del transbordador KSC (SLF) el 27 de noviembre de 1993, y las puertas de la bodega de carga útil se cerraron a las 20:20 UTC del 28 de noviembre de 1993. El primer intento de lanzamiento del 1 de diciembre de 1993 se canceló debido a violaciones de las restricciones meteorológicas en la instalación de aterrizaje del transbordador. [2] Justo antes de la cancelación, el campo de tiro también estaba en una situación de prohibición de vuelo debido a un barco de 240 m (790 pies) de largo en la zona marítima restringida. Se puso en marcha un cambio de fecha de cancelación de 24 horas con una ventana de lanzamiento que se extendió desde las 09:26 hasta las 10:38 UTC del 2 de diciembre de 1993. La masa de lanzamiento fue de 113.541 kg (250.315 lb). La masa de carga útil fue de 8.011 kg (17.661 lb). Tras el lanzamiento, los astronautas realizaron una serie de comprobaciones en el vehículo y se fueron a dormir siete horas y media después del despegue.
El Endeavour realizó una serie de encendidos que le permitieron acercarse al telescopio espacial Hubble a una velocidad de 110 km (68 mi) por cada órbita de 95 minutos. La tripulación realizó una inspección detallada de la carga útil y revisó tanto el brazo robótico ( Canadarm ) como los trajes espaciales . Todos los sistemas del Endeavour funcionaron bien, ya que la tripulación durmió todo el día para prepararse para el encuentro de la noche. Al final del segundo día de vuelo, el Endeavour se encontraba a 350 km (220 mi) detrás del HST y se acercaba.
El astronauta Jeffrey A. Hoffman avistó el HST con binoculares , y se dio cuenta de que el panel solar de la derecha estaba doblado en un ángulo de 90°. Estos paneles solares de 12 m (39 pies), proporcionados por la Agencia Espacial Europea (ESA), debían ser reemplazados durante la segunda caminata espacial porque se tambaleaban 16 veces al día (mientras el telescopio se calentaba y se enfriaba al pasar del lado nocturno de la Tierra al lado diurno y viceversa), lo que perturbaba la capacidad del Hubble de mantener una orientación precisa.
La velocidad de cierre se mantuvo igual hasta el siguiente encendido del sistema de control de reacción (RCS), a las 02:34 UTC del 4 de diciembre de 1993. Este encendido de ajuste de altura ("NH" por "Altura nominal") cambió la velocidad del transbordador en 1,4 m/s (4,6 pies/s), modificó el punto más alto de la órbita del Endeavour y afinó su curso hacia un punto 64 km (40 mi) detrás del HST. El siguiente encendido, un encendido del sistema de maniobra orbital designado NC3, estaba programado para las 03:22 UTC y cambió la velocidad del Endeavour en 3,8 m/s (12 pies/s). La tasa de recuperación del Endeavour se ajustó a unos 30 km (19 mi) por órbita y lo colocó 15 km (9,3 mi) detrás del HST dos órbitas más tarde. Un tercer encendido de sólo 55 mm/s (2,2 in/s), llamado NPC y diseñado para afinar la trayectoria terrestre de la nave espacial , se ejecutó a las 15:58 UTC. [3] El encendido de iniciación terminal (TI) RCS multieje, que colocó al Endeavour en un curso de intercepción con el HST y estableció el control manual del comandante Dick Covey de las etapas finales del encuentro, ocurrió a las 05:35 UTC. Covey maniobró al Endeavour a 9,1 m (30 pies) del HST en vuelo libre antes de que el especialista de misión Claude Nicollier usara el brazo robótico del Endeavour para agarrar el telescopio a las 08:48 UTC, cuando el orbitador estaba a varios cientos de kilómetros al este de Australia sobre el Océano Pacífico sur . Nicollier atracó el telescopio en la bahía de carga del transbordador a las 09:26 UTC. Todo estaba según lo programado para la primera caminata espacial planeada programada para las 04:52 UTC. [4] Después de la captura, se realizaron inspecciones visuales adicionales utilizando la cámara montada en el brazo manipulador remoto del transbordador de 15 m (49 pies) de largo (Canadarm).
Más temprano ese día, los controladores del Centro de Control de Operaciones del Telescopio Espacial del Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC) enviaron comandos para guardar las dos antenas de alta ganancia del HST . Los controladores recibieron indicaciones de que ambas antenas se habían colocado correctamente contra el cuerpo del telescopio, pero los microinterruptores en dos pestillos de una antena y un pestillo de la otra no enviaron la señal de "listo para cerrar" a tierra. Los controladores decidieron no intentar cerrar los pestillos, ya que las antenas estaban en una configuración estable. No se esperaba que la situación afectara los planes de encuentro, agarre y servicio del telescopio.
Historia Musgrave y Jeffrey A. Hoffman comenzaron la primera EVA aproximadamente una hora antes de lo programado al ingresar al compartimiento de carga a las 03:46 UTC. Comenzaron desempacando herramientas, correas de seguridad y plataformas de trabajo. Luego, Hoffman instaló una plataforma de sujeción para los pies en el extremo del brazo manipulador remoto del transbordador (Canadarm), que luego encajó en sus pies. Nicollier manejó el brazo desde dentro del transbordador y movió a Hoffman alrededor del telescopio. Mientras tanto, Musgrave instaló cubiertas protectoras en la antena de baja ganancia trasera del Hubble y en las cubiertas expuestas del conector del cojinete de voltaje. Luego, los astronautas abrieron las puertas del compartimiento de equipos del HST e instalaron otra sujeción para los pies dentro del telescopio. Musgrave ayudó a Hoffman a colocarse la sujeción y Hoffman procedió a reemplazar dos juegos de unidades de detección de velocidad (RSU). Estas unidades contienen giroscopios que ayudan a mantener el Hubble apuntando en la dirección correcta. A las 17:24 UTC, Hoffman había terminado de reemplazar el RSU-2 (que contenía los giroscopios 2-3 y 2-4) y luego reemplazó el RSU-3 (que contenía los giroscopios 3-5 y 3-6). Luego, los astronautas pasaron unos 50 minutos preparando el equipo para su uso durante la segunda caminata espacial y luego reemplazaron un par de unidades de control eléctrico (ECU) (ECU-3 y ECU-1) que controlan RSU-3 y RSU-1. [4] Los astronautas también cambiaron ocho enchufes fusibles que protegen los circuitos eléctricos del telescopio. El Hubble ahora tenía un conjunto completo de seis giroscopios en buen estado. [4]
Los astronautas tuvieron problemas con los pestillos de la puerta del giroscopio cuando dos de los cuatro pernos de la puerta del giroscopio no se reiniciaron después de que los astronautas instalaran dos nuevos paquetes de giroscopios. Los ingenieros que evaluaron la situación especularon que cuando las puertas se abrieron y se abrieron, un cambio de temperatura podría haber hecho que se expandieran o contrajeran lo suficiente como para evitar que los pernos se reiniciaran. Con los esfuerzos de los decididos astronautas en la bodega de carga útil del Endeavour y los ingenieros persistentes en tierra, los cuatro pernos finalmente se bloquearon y trabaron después de que los dos caminantes espaciales trabajaran simultáneamente en la parte superior e inferior de las puertas. Musgrave se ancló en la parte inferior de las puertas con un dispositivo de retención de carga útil que le permitió usar algo de fuerza corporal contra las puertas. Hoffman, que estaba unido al brazo robótico, trabajó en la parte superior de las puertas. El dúo cerró las puertas con éxito cuando cerraron simultáneamente los pestillos superior e inferior.
Los astronautas también prepararon el compartimento de carga para los especialistas de la misión Tom Akers y Kathy Thornton, quienes reemplazarían los dos paneles solares del telescopio durante la segunda caminata espacial. En previsión de esa caminata espacial, Musgrave y Hoffman prepararon el soporte de los paneles solares, que se encuentra en la parte delantera del compartimento de carga, y colocaron un soporte para los pies en el telescopio para facilitar el reemplazo de los paneles solares.
La caminata espacial de Musgrave y Hoffman se convirtió en la segunda caminata espacial más larga en la historia de la NASA, con una duración de 7 horas y 50 minutos. La caminata espacial más larga se produjo en la misión STS-49 en mayo de 1992 durante el vuelo inaugural del Endeavour . Los miembros de la tripulación que realizaron caminatas espaciales durante ese vuelo fueron Thomas D. Akers, Richard J. Hieb y Pierre J. Thuot . Desde entonces, varias caminatas espaciales han superado estas. (Véase Listas de caminatas espaciales y caminatas lunares )
A pesar de la torcedura en el conjunto (a aproximadamente un panel y medio del final), después de una revisión por parte de los administradores del programa HST, los controladores de vuelo decidieron continuar con el plan previo al vuelo e intentar enrollar y retraer los paneles solares al final de la primera EVA. El almacenamiento de los paneles solares es un proceso de dos pasos: el paso inicial implica enrollarlos y el segundo paso implica plegarlos contra el telescopio. Cada conjunto se encuentra sobre un mástil de cuatro pies que sostiene un ala retráctil de paneles solares de 12 m (39 pies) de largo y 2,5 m (8 pies 2 pulgadas) de ancho. [4] Estos suministran al telescopio 4,5 kW de energía.
El quinto día de vuelo comenzó el lunes por la tarde (6 de diciembre de 1993) a las 15:35 UTC. Los astronautas Thomas D. Akers y Kathryn C. Thornton reemplazaron los paneles solares del HST durante la segunda EVA planificada (Thornton tenía rayas discontinuas rojas en su traje espacial, mientras que Tom Akers tenía rayas discontinuas rojas diagonales, lo que ayudó a los controladores de vuelo a distinguir a los dos caminantes espaciales). Al comienzo de la EVA, la presión en la prenda de ventilación de Thornton era de 1,4 kPa (0,20 psi) en lugar de la presión normal de 28 a 41 kPa (4,1 a 5,9 psi). [4] Esto se debió a un posible tapón de hielo en la plomería del traje que se derritió poco después. Thornton luego remató su traje. También hubo otros problemas con el traje EVA de Thornton. Su receptor de comunicaciones funcionó mal de una manera que le permitió comunicarse con Akers pero no con el Centro de Control de Misión, Houston . La tripulación decidió utilizar una técnica que consistía en transmitir todos los comandos a Thornton a través de Akers en lugar de cambiar al canal de comunicación de respaldo. El canal de respaldo se utiliza para la telemetría biomédica del traje y habría limitado la capacidad del Centro de Control de Misión para monitorear esa telemetría.
Akers comenzó la EVA instalando un soporte para los pies en el Canadarm para Thornton y procedió a desconectar tres conectores eléctricos y un conjunto de abrazaderas en el panel solar. Tuvo un pequeño problema con el conjunto de abrazaderas, pero logró desconectar los conectores a las 04:17 UTC. Thornton sostuvo el panel en su lugar para que no se desplazara libremente después de ser desprendido. Los paneles solares pesan 160 kg (350 lb) y tienen 5 m (16 pies) de largo cuando están plegados. Los astronautas desmontaron el panel dañado a las 04:40 UTC sobre el Sahara (durante un pase nocturno para minimizar la actividad eléctrica), y Thornton sostuvo el panel hasta el siguiente pase diurno (aproximadamente 12 minutos) antes de arrojarlo por la borda a las 04:52 UTC sobre Somalia . El descarte durante la luz del día permitió a los astronautas y controladores de vuelo rastrear con precisión su posición y velocidad relativa. La liberación de Thornton impartió velocidad cero a los paneles solares y luego el orbitador realizó un pequeño encendido para poner algo de distancia entre él y el panel solar. El panel solar, alejándose del Endeavour a 1,5 m/s (4,9 pies/s), se separó unos 18 a 19 km (11 a 12 millas) en cada órbita. [4] Luego, la tripulación instaló un nuevo panel solar (finalizando alrededor de las 06:40 UTC) y giró el telescopio 180°. Luego reemplazaron el segundo panel solar que fue guardado para regresar a la ESA. Después de la EVA de 6,5 horas, el Centro de Control de Operaciones del Telescopio Espacial (STOCC) realizó pruebas funcionales exitosas en cuatro de los seis giroscopios del HST. [4] Los giroscopios 1 y 2 no pudieron probarse debido a la orientación del telescopio y se probaron durante el período de sueño de la tripulación la noche del lunes (6 de diciembre de 1993).
La tercera EVA comenzó el 7 de diciembre de 1993 a las 03:34 UTC mientras el Endeavour se encontraba sobrevolando Australia. Hoffman instaló pernos guía en la cámara planetaria y de campo amplio (WF/PC, comúnmente conocida como "Whiffpick") y preparó la WF/PC para su extracción mientras Musgrave montaba una plataforma de trabajo y trabajaba en la apertura de una puerta de acceso para permitir la observación de las luces de estado de la WF/PC. Hoffman colocó el asa de soporte en la WF/PC y, con la ayuda de Claude Nicollier en el brazo y un Story Musgrave que flotaba libremente, retiró la WF/PC durante el pase nocturno que comenzó a las 04:41 UTC. La WF/PC estuvo fuera del telescopio a las 04:48 UTC y se volvió a colocar en su contenedor de almacenamiento. Luego se retiró una cubierta protectora de la nueva cámara planetaria y de campo amplio 2 (WFPC2) (que protegía su frágil espejo externo) y se instaló la WFPC2 de 280 kg (620 lb) a las 06:05 UTC. Los controladores de tierra realizaron entonces una prueba de vitalidad y 35 minutos después informaron que la nueva cámara había superado con éxito su serie de pruebas iniciales. La nueva cámara planetaria y de campo amplio 2 obtuvo una calificación más alta que el modelo anterior, especialmente en el rango ultravioleta , e incluía su propio sistema de corrección de aberración esférica .
Tras la instalación del WFPC2, Hoffman sustituyó dos magnetómetros a bordo del HST. Los magnetómetros, que se encuentran en la parte superior del telescopio, son la "brújula" del satélite y permiten al HST encontrar su orientación con respecto al campo magnético de la Tierra . Las dos unidades originales sufrían problemas de ruido de fondo. Durante la instalación, se desprendieron dos piezas de los magnetómetros. La EVA duró 6 horas y 47 minutos.
La cuarta EVA comenzó el 8 de diciembre de 1993, mientras el Endeavour volaba sobre Egipto a las 03:13 UTC con Thornton y Akers. La tarea principal de la EVA fue reemplazar el fotómetro de alta velocidad (HSP) del HST con el sistema de reemplazo axial del telescopio espacial con óptica correctiva (COSTAR) que corregiría la aberración esférica del espejo principal del HST para todos los instrumentos excepto la cámara WFPC2, que tenía su propia óptica correctiva incorporada. Akers recibió el visto bueno para la apertura de las puertas de la cubierta trasera -V2 del HST a las 22:45 EST. Las puertas estaban programadas para abrirse durante un pase nocturno para minimizar los cambios térmicos y reducir la posibilidad de desgasificación de componentes que podrían contaminar la óptica. [4] El fotómetro de alta velocidad (HSP) se apagó a las 03:54 UTC y la apertura de la puerta comenzó a las 03:57 UTC. Poco después de abrir parcialmente la puerta, los astronautas practicaron volver a cerrarla. La puerta mostró la misma reticencia al cerrarse que se experimentó en diferentes puertas durante EVAs anteriores. Las puertas se abrieron por completo a las 04:00 UTC y se desconectaron cuatro conectores de alimentación y datos más una correa de tierra del HSP. El HSP se retiró a las 04:27 UTC y luego se volvió a insertar para practicar la instalación de COSTAR. Luego, el HSP se estacionó en el costado del compartimiento de carga útil mientras que COSTAR se sacó de la estiba y se instaló con éxito en el HST aproximadamente a las 05:35 UTC. Los astronautas cerraron las puertas del compartimiento de equipos del HST y guardaron el HSP. A las 07:25 UTC comenzaron a actualizar la computadora de a bordo del HST atornillando un paquete electrónico que contenía memoria de computadora adicional y un coprocesador . Luego, el sistema informático se reactivó y pasó sus pruebas de funcionalidad a las 09:41 UTC. La EVA fue 100% exitosa y duró 6 horas 50 minutos. [4]
El piloto Kenneth D. Bowersox, utilizando el sistema RCS del Endeavour , realizó dos maniobras orbitales y elevó el HST desde una órbita de 594 por 587 km (369 por 365 mi) a una órbita circular de 596 por 594 km (370 por 369 mi) a las 02:14 UTC. [4] También se completaron las pruebas funcionales de COSTAR. Hubo cierta preocupación sobre la salud de la computadora DF-224 de a bordo del HST y la memoria y el coprocesador recientemente instalados cuando falló un volcado de memoria. Después de mucho análisis por parte de un equipo del GSFC, se determinó que la falla del volcado se debió al ruido en el enlace de comunicaciones entre la nave espacial y el suelo.
La quinta EVA comenzó el 9 de diciembre de 1993 a las 03:14 UTC con un "sí" para deprimir la esclusa de aire sobre el Océano Índico con Musgrave y Hoffman realizando la EVA. El traje EVA de Musgrave no pasó la prueba de fugas inicial, y Musgrave realizó los pasos de la lista de verificación de contingencia de 34 kPa (4,9 psi). Rotó las articulaciones de los brazos inferiores del traje EVA y el traje pasó dos pruebas de fugas posteriores. La EVA comenzó a las 10:30 UTC y duró 7 horas y 21 minutos.
La primera tarea de Musgrave y Hoffman fue reemplazar el Sistema Electrónico de Impulsión de Paneles Solares (SADE, por sus siglas en inglés) y comenzaron la operación del SADE mientras los controladores de tierra iniciaban el primer paso en el despliegue de los paneles solares al comandar el Mecanismo de Impulsión Primario (PDM, por sus siglas en inglés). El Endeavour se colocó en deriva libre para desactivar cualquier activación del RCS que pudiera interrumpir los paneles solares y los motores del PDM se activaron a las 03:48 UTC. Los pestillos se desbloquearon pero los paneles no lograron rotar a la posición de despliegue. No se detectó movimiento y el STOCC envió comandos para impulsar un solo panel con dos motores sin éxito. Finalmente, los astronautas hicieron girar el mecanismo de despliegue con la mano y el despliegue fue exitoso. Después de que se reemplazó el SADE, la tripulación instaló una conexión eléctrica al Espectrógrafo de Alta Resolución Goddard a las 08:30 UTC y pasó su prueba de funcionalidad. Luego, la tripulación instaló algunas cubiertas en los magnetómetros, fabricadas a bordo por Claude Nicollier y Kenneth D. Bowersox. Estas cubiertas contendrían cualquier residuo causado por los magnetómetros más antiguos que mostraban algunos signos de descomposición por rayos UV. La EVA terminó a las 05:51 EST, lo que elevó el tiempo total de EVA para esta misión a 35 horas 28 minutos. Durante este día de vuelo, Hoffman hizo girar un dreidel frente a una audiencia en vivo para la festividad de Hanukkah y trajo una menorá de viaje de Hanukkah . La antena de alta ganancia (HGA) del HST se desplegó a las 11:49 UTC y se completó a las 11:56 UTC. La hora de liberación del HST se fijó para las 07:08 UTC.
El noveno día de vuelo comenzó el 9 de diciembre de 1993, pero las preocupaciones sobre una de las cuatro unidades de interfaz de datos (DIU) a bordo del HST retrasaron el lanzamiento. Cada una de las DIU de 16 kg (35 lb) transfiere datos entre la computadora principal del HST, los paneles solares y otros sistemas críticos. Una falla en el lado A de la DIU n.° 2 experimentó fluctuaciones erráticas de corriente y algunas pérdidas de datos. Los controladores del STOCC y el control de la misión idearon un procedimiento de resolución de problemas para determinar la magnitud del problema. El HST fue transferido a energía interna y se desconectó de su umbilical de energía a las 04:43 UTC. Luego, los controladores cambiaron los canales de la DIU del lado A al lado B y luego nuevamente al lado A. Determinaron que el HST debía desplegarse. Se aplicaron los frenos de tambor en el nuevo panel solar para evitar que vibraran durante futuras observaciones. Luego, Claude Nicollier sujetó el satélite con el Canadarm. Luego, el satélite fue levantado y alejado del Endeavour. A continuación se volvió a abrir la compuerta de apertura del telescopio (un procedimiento que duró 33 minutos) y se liberó a las 10:26 UTC. El comandante Dick Covey y el piloto Kenneth D. Bowersox encendieron los pequeños propulsores de maniobra del Endeavour y alejaron lentamente el transbordador del HST. El aterrizaje del transbordador se produjo en el Centro Espacial Kennedy, en la pista 33, a las 05:26 UTC del 13 de diciembre de 1993.
La tripulación del STS-61 apareció en un episodio del programa de televisión estadounidense Home Improvement . El episodio 24 de la temporada 3, titulado "Reality Bytes", se emitió el 18 de mayo de 1994. El equipo de reparación del Hubble apareció en el segmento ficticio Tool Time , donde mostraron algunas de las herramientas que usaron en el espacio. Durante los créditos finales, Covey también presentó al elenco y al equipo de Home Improvement un marco que contenía una bandera, un parche de la tripulación y algunas fotografías. La bandera y el parche habían volado alrededor de cuatro millones de millas en el espacio.
