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 misión STS-31 en abril de 1990. El vuelo también trajo mejoras en los instrumentos y nuevos paneles solares para el telescopio. Con su gran carga de trabajo, la misión STS-61 fue una de las más complejas en la historia del Shuttle.
STS-61 duró casi 11 días y los miembros de la tripulación realizaron cinco caminatas espaciales ( actividades extravehiculares (EVA)), un récord de todos los tiempos; incluso el reposicionamiento de Intelsat VI en la STS-49 en mayo de 1992 requirió sólo cuatro. El plan de vuelo permitía dos EVA adicionales, lo que podría haber elevado el número total a siete; los dos últimos EVA de contingencia no se realizaron. Para completar la misión sin demasiada fatiga, los cinco EVA fueron compartidos entre dos parejas de astronautas diferentes alternando sus turnos. Durante el vuelo, el especialista de la misión Jeffrey A. Hoffman también hizo girar un trompo para la festividad de Hanukkah ante una audiencia en vivo que lo observaba vía satélite.
El Endeavor se cambió 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 el chorro de arena. arena de modificaciones recientes de la almohadilla A. El 18 de noviembre de 1993, el Endeavor experimentó una falla en un transductor del actuador hidráulico elevon . Reemplazar el actuador habría requerido un retroceso a la Instalación de Procesamiento del Orbitador (OPF) porque el acceso al actuador era solo a través del pozo de la rueda del Tren de Aterrizaje Principal. Como había 4 transductores delta-P y los criterios de compromiso de lanzamiento (LCC) requerían solo 3 de 4, el transductor estaba desconectado y no sería consultado durante el vuelo. La tripulación de vuelo llegó a la instalación de aterrizaje del transbordador (SLF) de KSC el 27 de noviembre de 1993 y las puertas del compartimento de carga útil se cerraron a las 20:20 UTC del 28 de noviembre de 1993. El primer intento de lanzamiento, el 1 de diciembre de 1993, fue cancelado debido a a violaciones de restricciones climáticas en la instalación de aterrizaje del transbordador. Justo antes de la matorral, el campo también se encontraba en una situación prohibida debido a un barco de 240 m (790 pies) de largo en la zona marítima restringida. Se puso en vigor un cambio de limpieza de 24 horas con una ventana de lanzamiento que se extendió desde las 09:26 a 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 controles en el vehículo y se durmieron siete horas y media después del despegue.
El Endeavour realizó una serie de quemaduras que permitieron al transbordador acercarse al Telescopio Espacial Hubble a una velocidad de 110 km (68 millas) por órbita de 95 minutos. La tripulación realizó una inspección detallada de la carga útil y comprobó tanto el brazo robótico ( Canadarm ) como los trajes espaciales . Todos los sistemas del Endeavour funcionaron bien y la tripulación durmió todo el día preparándose para la cita de la noche. Al final del día de vuelo 2, el Endeavour estaba 350 km (220 millas) detrás del HST y se acercaba.
El HST fue avistado por el astronauta Jeffrey A. Hoffman utilizando binoculares , tras lo cual observó 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), estaban programados para ser reemplazados durante la segunda caminata espacial porque se tambaleaban 16 veces al día (a medida que el telescopio se calentaba y enfriaba al pasar de la noche). lado de la Tierra hacia el lado diurno y viceversa), perturbando así la capacidad del Hubble para mantener una orientación precisa.
La velocidad de cierre permaneció igual hasta el siguiente disparo del sistema de control de reacción (RCS), a las 02:34 UTC del 4 de diciembre de 1993. Esta quemadura de ajuste de altura ("NH" para "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 ajustó su rumbo hacia un punto a 64 km (40 millas) detrás del HST. El siguiente encendido, un sistema de maniobra orbital que se disparó 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 millas) por órbita y lo colocó 15 km (9,3 millas) detrás del HST dos órbitas más tarde. Una tercera combustión de sólo 55 mm/s (2,2 pulgadas/s), llamada NPC y diseñada para ajustar la trayectoria terrestre de la nave espacial , se ejecutó a las 15:58 UTC. [1] La quema de iniciación terminal (TI) del 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 el Endeavour a 9,1 m (30 pies) del HST de vuelo libre antes de que el especialista de la misión Claude Nicollier usara el brazo robótico del Endeavor para agarrar el telescopio a las 08:48 UTC, cuando el orbitador estaba a varios cientos de kilómetros al este de Australia sobre el sur. Océano Pacífico . Nicollier atracó el telescopio en el compartimento de carga del transbordador a las 09:26 UTC. Todo estaba según lo previsto para la primera caminata espacial prevista para las 04:52 UTC. [2] 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 mismo 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 encajado 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 enganchar" al suelo. 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 mantenimiento del telescopio.
Story Musgrave y Jeffrey A. Hoffman iniciaron el primer EVA aproximadamente una hora antes de lo programado al ingresar al compartimento de carga a las 03:46 UTC. Comenzaron desempaquetando 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 colocó en sus pies. Nicollier sacó el brazo del interior de la lanzadera y movió a Hoffman alrededor del telescopio. Mientras tanto, Musgrave instaló cubiertas protectoras en la antena trasera de baja ganancia del Hubble y en las cubiertas expuestas de los conectores de los cojinetes de voltaje. Luego, los astronautas abrieron las puertas de la bahía de equipos del HST e instalaron otro soporte para los pies dentro del telescopio. Musgrave ayudó a Hoffman a sujetarse y Hoffman procedió a reemplazar dos juegos de unidades de detección de frecuencia (RSU). Estas unidades contienen giroscopios que ayudan a mantener al 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 dedicaron unos 50 minutos a preparar 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. [2] Los astronautas también cambiaron ocho fusibles que protegen los circuitos eléctricos del telescopio. Hubble ahora tenía un juego completo de seis giroscopios en buen estado. [2]
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 reajustaron después de que los astronautas instalaron dos nuevos paquetes de giroscopio. Los ingenieros que evaluaron la situación especularon que cuando las puertas se abrieron y se abrieron, un cambio de temperatura podría haber causado que se expandieran o contrajeran lo suficiente como para evitar que los cerrojos se reajustaran. Con los esfuerzos de los decididos astronautas en el compartimiento de carga útil del Endeavour y los persistentes ingenieros en tierra, los cuatro pernos finalmente se cerraron y bloquearon después de que los dos caminantes espaciales trabajaron 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 sujeto al brazo robótico, trabajó en la parte superior de las puertas. El dúo cerró con éxito las puertas cuando cerraron simultáneamente los pestillos superior e inferior.
Los caminantes espaciales también instalaron la bahía de carga útil para los especialistas de la misión Tom Akers y Kathy Thornton, quienes reemplazarían los dos paneles solares del telescopio durante la segunda caminata espacial. Anticipándose a esa caminata espacial, Musgrave y Hoffman prepararon el soporte del panel solar que está ubicado en la parte delantera del compartimento de carga y colocaron un soporte para los pies en el telescopio para ayudar en el reemplazo del panel solar.
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 ocurrió en la STS-49 en mayo de 1992 durante el vuelo inaugural del Endeavour . Los miembros de la tripulación de caminata espacial durante ese vuelo fueron Thomas D. Akers, Richard J. Hieb y Pierre J. Thuot . Desde entonces, varias caminatas espaciales las han superado. (Ver Listas de paseos espaciales y paseos lunares )
A pesar de la torcedura en el conjunto (aproximadamente a un panel y medio del final), después de una revisión por parte de los gerentes del programa HST, los controladores de vuelo decidieron continuar con el plan previo al vuelo e intentar enrollar y retraer los paneles solares en el final del primer EVA. El almacenamiento de los paneles solares es un proceso de dos pasos: el paso inicial implica enrollar los paneles solares y el segundo paso implica plegar los paneles 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. [2] Proporcionan al telescopio una potencia de 4,5 kW .
El día de vuelo 5 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 el segundo EVA planificado (Thornton tenía rayas rojas discontinuas en su traje espacial mientras que Tom Akers tenía rayas rojas diagonales, lo que ayudó a los controladores de vuelo a diferenciar a los dos caminantes espaciales). Al comienzo del 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). [2] Esto se debió a un posible tapón de hielo en las tuberías del traje que se derritió en poco tiempo. Thornton luego se puso el 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 de transmitir todos los comandos para 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 Control de la Misión para monitorear esa telemetría.
Akers inició el EVA instalando un soporte para los pies en el Canadarm de Thornton y procedió a comenzar a desconectar tres conectores eléctricos y un conjunto de abrazadera en el panel solar. Tuvo un pequeño problema con el conjunto de la abrazadera, pero los conectores se desarmaron a las 04:17 UTC. Thornton mantuvo la matriz en su lugar para que no se desplazara libremente después de desprenderse. Los paneles solares pesan 160 kg (350 lb) y miden 5 m (16 pies) de largo cuando están plegados. Los astronautas desmontaron el conjunto dañado a las 04:40 UTC sobre el Sahara (durante un paso nocturno para minimizar la actividad eléctrica), y Thornton sostuvo el conjunto hasta el siguiente paso con luz diurna (aproximadamente 12 minutos) antes de arrojarlo por la borda a las 04:52 UTC sobre el Sahara. Somalia . El lanzamiento durante el 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 conjuntos y luego el orbitador hizo un pequeño encendido para poner cierta distancia entre él y el conjunto. La matriz, alejándose del Endeavour a 1,5 m/s (4,9 pies/s), separó entre 18 y 19 km (11 a 12 millas) cada órbita. [2] Luego, la tripulación instaló una nueva matriz (que finalizó 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 las 6,5 horas de EVA, el Centro de Control de Operaciones del Telescopio Espacial (STOCC) realizó pruebas funcionales exitosas en cuatro de los seis giroscopios del HST. [2] Los giroscopios 1 y 2 no pudieron ser probados debido a la orientación del telescopio y fueron probados durante el período de sueño de la tripulación el lunes por la noche (6 de diciembre de 1993).
El tercer EVA comenzó el 7 de diciembre de 1993 a las 03:34 UTC mientras el Endeavour estaba sobre 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 retirarla mientras Musgrave instaló una plataforma de trabajo y trabajó en la apertura de una puerta de acceso para permitir la observación de Luces de estado de WF/PC. Hoffman conectó la manija de soporte al WF/PC y, con la ayuda de Claude Nicollier en el brazo y un Story Musgrave flotante, retiró el WF/PC durante el pase nocturno que comenzó a las 04:41 UTC. El WF/PC salió del telescopio a las 04:48 UTC y volvió a su contenedor de almacenamiento. Luego se quitó una cubierta protectora en la nueva Cámara Planetaria y de Campo Amplio 2 (WFPC2) (que protege su frágil espejo externo) y luego se instaló la WFPC2 de 280 kg (620 lb) a las 06:05 UTC. Luego, los controladores de tierra realizaron una prueba de vida y 35 minutos más tarde informaron que la nueva cámara realizó con éxito su serie de pruebas iniciales. La nueva Cámara Planetaria y de Campo Amplio 2 tenía una calificación superior a la del modelo anterior, especialmente en el rango ultravioleta , e incluía su propio sistema de corrección de aberraciones esféricas .
Después de la instalación del WFPC2, Hoffman cambió dos magnetómetros a bordo del HST. Los magnetómetros, situados en la parte superior del telescopio, son la "brújula" del satélite. Permiten al HST encontrar su orientación con respecto al campo magnético de la Tierra . Ambas unidades originales sufrían problemas de ruido de fondo. Durante la instalación, dos piezas se desprendieron de los magnetómetros. La EVA duró 6 horas y 47 minutos.
El cuarto EVA comenzó el 8 de diciembre de 1993, mientras el Endeavor sobrevolaba Egipto a las 03:13 UTC con Thornton y Akers. La tarea principal del EVA era reemplazar el fotómetro de alta velocidad (HSP) del HST con el sistema de reemplazo axial del telescopio espacial de 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 una oportunidad para abrir las puertas de cubierta de popa -V2 del HST a las 22:45 EST. Estaba previsto que las puertas se abrieran durante un pase nocturno para minimizar los cambios térmicos y reducir la posibilidad de desgasificación de componentes que podrían contaminar la óptica. [2] 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 cómo volver a cerrarla. La puerta mostró la misma desgana al cerrarse que se experimentó en diferentes puertas durante EVA anteriores. Las puertas se abrieron completamente a las 04:00 UTC y se desconectaron del HSP cuatro conectores de alimentación y datos más una correa de tierra. El HSP fue retirado a las 04:27 UTC y luego reinsertado para practicar para la instalación de COSTAR. Luego, el HSP se estacionó en el costado del compartimiento de carga útil mientras que el COSTAR se sacó del almacenamiento y se instaló exitosamente en el HST aproximadamente a las 05:35 UTC. Los astronautas cerraron las puertas de la bahía de equipos del HST y guardaron el HSP. A las 07:25 UTC comenzaron a actualizar la computadora a bordo del HST incorporando 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. [2]
El piloto Kenneth D. Bowersox, utilizando el sistema RCS del Endeavour , realizó dos maniobras orbitales e impulsó el HST desde una órbita de 594 por 587 km (369 por 365 millas) a una órbita circular de 596 por 594 km (370 por 369 millas) a las 02: 14 UTC. [2] También se completaron las pruebas funcionales de COSTAR. Hubo cierta preocupación sobre el estado de la computadora HST DF-224 integrada y la memoria y el coprocesador instalados recientemente cuando falló un volcado de memoria. Después de mucho análisis por parte de un equipo del GSFC, se determinó que la falla del vertedero se debió al ruido en el enlace de comunicaciones entre la nave espacial y la Tierra.
El quinto EVA comenzó el 9 de diciembre de 1993 a las 03:14 UTC con un "ir" para presionar la esclusa de aire sobre el Océano Índico con Musgrave y Hoffman realizando el EVA. El traje EVA de Musgrave no pasó la verificación inicial de fugas y Musgrave realizó los pasos de la lista de verificación de contingencia de 34 kPa (4,9 psi). Rotó las articulaciones del antebrazo del traje EVA y el traje pasó dos controles de fugas posteriores. El EVA comenzó a las 10:30 UTC y duró 7 horas 21 minutos.
La primera tarea de Musgrave y Hoffman fue reemplazar la electrónica de accionamiento de los paneles solares y comenzaron la operación SADE(?) mientras los controladores terrestres iniciaban el primer paso en el despliegue de los paneles solares al comandar el Mecanismo de accionamiento primario (PDM). El Endeavour se colocó en deriva libre para desactivar cualquier disparo de RCS que pudiera alterar los paneles solares y los motores PDM se activaron a las 03:48 UTC. Los pestillos se desbloquearon pero las matrices no lograron girar a la posición de despliegue. No se detectó ningún movimiento y el STOCC envió comandos para accionar un único conjunto 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 deterioro de los rayos UV. El EVA finalizó a las 05:51 EST, lo que eleva el tiempo total del EVA para esta misión a 35 horas y 28 minutos. Durante este día de vuelo, Hoffman hizo girar un trompo 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 lanzamiento del HST se fijó para las 07:08 UTC.
El día de vuelo 9 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 su 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 #2 experimentó fluctuaciones de corriente erráticas y algunas pérdidas de datos. Los controladores del STOCC y el control de la misión idearon un procedimiento de solución de problemas para determinar el alcance del problema. El HST fue transferido a energía interna y desconectado de su umbilical de energía a las 04:43 UTC. Luego, los controladores cambiaron los canales en la DIU del lado A al lado B y luego de regreso al lado A. Determinaron que se debería desplegar el HST. Se aplicaron frenos de tambor al nuevo panel solar para evitar que vibren durante futuras observaciones. Claude Nicollier tomó entonces el satélite con el Canadarm. Luego se levantó el satélite y se alejó del Endeavour. Luego se volvió a abrir la puerta de apertura del telescopio (un procedimiento de 33 minutos) y luego se abrió a las 10:26 UTC. El comandante Dick Covey y el piloto Kenneth D. Bowersox dispararon los pequeños aviones de maniobra del Endeavor y alejaron el transbordador lentamente 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.
El equipo STS-61 apareció en un episodio del programa de televisión estadounidense Home Improvement . Temporada 3, episodio 24, titulado "Reality Bytes", transmitido 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 usaban 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 del equipo y algunas fotografías. La bandera y el parche habían ondeado alrededor de cuatro millones de millas en el espacio.
