STS-109

STS-109 alebo HST SM-3B bola misia amerického raketoplánu Columbia, servisná misia raketoplánu k Hubbleovmu vesmírnemu ďalekohľadu (HST). Bola to zároveň posledná misia Columbie, pri ktorej bezpečne pristála na Zemi, prebiehajúca necelý rok pred poslednou tragicky končiacou misiou STS-107.
Nakoľko predchádzajúca servisná misia STS-103 musela odštartovať predčasne, počas tejto misie sa vykonali aj niektoré činnosti plánované na predchádzajúcu misiu. Preto bol let označovaný aj ako HST Service Mission 3B (predchádzajúca misia mala označenie HST Service Mission 3A). Hlavnými cieľmi letu bola výmena oboch veľkých solárnych panelov observatória, výmena energetickej jednotky PCU ("Power Control Unit"), výmena kamery FOC ("Faint Object Camera") za ACS ("Advanced Camera for Surveys") a doplnenie chladiaceho systému. V priebehu letu sa uskutočnilo päť výstupov do otvoreného priestoru (EVA).
Prípravy na štart.
Orbiter Columbia po svojom poslednom lete STS-93, počas ktorého vyniesol na obežnú dráhu röntgenový ďalekohľad Chandra, prechádzal generálnou opravou a modernizáciou Orbiter Maintenance Down Period. Úpravy prebiehali už od roku 1999, ale na Kennedyho vesmírne stredisko sa raketoplán vrátil až 5. marca 2001. Po zložení z chrbta transportného lietadla ho technici previezli do hangáru OPF-1. Začiatkom novembra 2001 dostala Columbia, nachádzajúca sa v tom čase v hangári OPF-3, trojicu nových motorov SSME. V raketovej montážnej hale VAB sa zatiaľ zostavoval komplex zložený z hlavnej palivovej nádrže pre raketoplán (ET) a štartovacích motorov SRB. Prvý dátum štartu, 14. február 2002, musel byť odložený, pretože kvôli problémom s gyroskopom Hubbleovho ďalekohľadu bola do programu misie zahrnutá aj jeho výmena. Príprava novej gyroskopickej súpravy na Zemi a nácvik jeho výmeny posádkou si vynútil odklad.
17. januára 2002 bola Columbia v hale VAB pripojená ku komplexu ET-SRB. Technici zistili chybu na transportéri prevážajúcom raketoplán na rampu, preto bol prevoz na rampu odložený. Prebehol až 28. januára. 31. januára a 1. februára prebehlo skúšobné odpočítavanie TCDT. 15. februára dorazil na rampu náklad. Vlastné odpočítavanie začalo v stave T -43 hodín 25. februára 2002 o 10.00 miestneho času. Štart bol odložený o jeden deň, nie však pre technickú závadu, ale kvôli predpovedi nízkych teplôt na kozmodróme. Nízka teplota pri štarte bola totiž jeden z faktorov, ktoré spôsobili haváriu raketoplánu Challenger. Na zasadaní 28. februára bolo rozhodnuté, že Columbia odštartuje 1. marca v čase 11:22:02 UT. Počasie už vyhovovalo a ďalšie prípravy prebiehali hladko. 1. marca v čase 02:20 UT začali technici plniť nádrž ET pohonnými hmotami.
Priebeh letu.
Štart.
Štart prebehol bez problémov 1. marca 2002. Columbia sa od rampy odpútala v čase 11:22:02,080 UT, dve minúty po štarte sa od nej oddelili štartovacie motory, ktoré pristáli v Atlantiku, T +510 sekúnd po štarte sa vypli aj hlavné motory SSME a raketoplán sa pohyboval po suborbitálnej dráhe. Šesť sekúnd po vypojení hlavných motorov, ešte pred odhodením hlavnej nádrže, však technici z telemetrie zistili, že prietok chladiaceho média v primárnom okruhu termoregulačného systému prudko klesal. Hoci druhý okruh pracoval normálne, v minulosti by takýto problém viedol k príkazu na návrat na Zem. Vedenie letu však dalo súhlas s podmienečným pokračovaním misie. V čase 12:07:14 UT sa zážihom orbitálnych motorov OMS Columbia dostala na obežnú dráhu vo výške 199 až .
Stíhanie Hubblea.
Okolo 13:20 UT boli otvorené dvere do nákladového priestoru, čím sa zaistila normálna funkcia radiátorov umiestnených v dverách. Vďaka tomuto kroku sa situácia ohľadom prietoku freónu chladiacim okruhom optimalizovala. Nakoľko sa chyba mohla opäť zjaviť po uzavretí dverí, povolenie na ďalšie pokračovanie letu ostávalo stále len podmienečné. V čase 15:58:03 UT a 16:44:12 UT Columbia uskutočnila dva korekčné manévre na stíhanie ďalekohľadu.
2. marca prebehla ďalšia korekcia dráhy a začali sa prípravy na plánované výstupy do otvoreného priestoru. Letoví špecialisti tiež overili funkčnosť manipulátoru RMS a následne kamerou umiestnenou na jeho konci skontrolovali náklad. V ten istý deň sa uskutočnilo v Houstone zasadanie, ktoré malo zhodnotiť situáciu s termoregulačným systémom. Rozhodnutie znelo pokračovať v lete.
3. marca po ďalších dvoch korekčných manévroch sa raketoplán dostal len za ďalekohľad. Veliteľ Scott Altman postupne vyrovnal rýchlosť stroja s obežnou rýchlosťou ďalekohľadu. V čase 08:52 UT klesla vzdialenosť pod 100 metrov a v čase 09:31 UT Currieová ďalekohľad zachytila diaľkovým manipulátorom. Družicové observatórium bolo následne pripojené k montážnemu stolu FSS v nákladovom priestore raketoplánu.
Oprava ďalekohľadu.
Prvou plánovanou operáciou bolo zvinutie slnečných panelov a ich výmena za nové. Z tohto dôvodu bol ďalekohľad najprv pripojený na palubné zdroje Columbie a potom sa panely natočili kolmo k pozdĺžnej ose tubusu, čo je najvhodnejšia orientácia pre ich zasúvanie. Po skončení príprav v čase 13:20 UT dalo riadiace stredisko ďalekohľadu povel na zasúvanie prvého panelu. Panel sa zasunul až po resetnutí mikrospínača. S menšími problémami sa o 14:46 UT skončilo zasúvanie oboch panelov.
EVA-1.
4. marca sa rozbehla vlastná oprava teleskopu. Grunsfeld a Linnehan v čase 06:37 UT vystúpili do otvoreného priestoru. Linnehan najprv demontoval panel na pravoboku ďalekohľadu, zatiaľ čo Grunsfeld začal s demontážou starého diódového boxu. Potom dvojica astronautov namontovala nový box a následne aj nový solárny panel, ktorý je síce menší, ale výkonnejší. Po úspešnom dokončení všetkých plánovaných úloh sa astronauti v čase 13:26 UT vrátili do prechodovej komory a v čase 13:30 UT za sebou uzavreli vstupný prielez. Prvý výstup trval 7 hodín a 1 minútu.
EVA-2.
Druhý výstup absolvovali nasledujúci deň Newman a Massimino. Newman začal s demontážou druhého starého solárneho panelu a Massimino medzitým uvoľňoval skrutky pridržiavajúce panel kryjúci rozvodný blok PCU. Po odmontovaní solárneho panela v čase 07:51 UT bol starý panel umiestený do nákladového priestoru a nahradil ho nový panel. Uskutočnila sa tiež výmena diódového bloku podobne ako v predchádzajúci deň. Ďalšou úlohou dvojice astronautov bola výmena gyroskopov RWA-1. Starý blok demontoval Massimino a Newman zatiaľ pripravoval nový blok gyroskopov na uvoľnenie z transportného nosiča. Po úspešnom výstupe končiacom v čase 13:56 UT sa obaja astronauti vrátili do prechodovej komory. Druhá kozmická prechádzka trvala 7 hodín 16 minút.
EVA-3.
6. marca prebehol výstup, ktorý bol označovaný ako najobťažnejší, pretože jeho cieľom bola výmena rozvodnej jednotky PCU, ktorá nebola na výmenu na obežnej dráhe vôbec stavaná. V priebehu príprav na výstup nastali problémy, keď astronaut John Grunsfeld tesne pred začatím výstupu zistil, že z chladenej spodnej bielizne jeho skafandru uniká voda. Táto voda slúžila na odvod telesného tepla astronautov do klimatizačnej jednotky na chrbte skafandrov. Vedenie letu rozhodlo, že Grunsfeld si musí vziať novú hornú polovicu skafandru. To výstup oddialilo. Vedenie letu uvažovalo aj o tom, že zmení plán výstupu a namiesto zložitej operácie výmeny rozvodnej jednotky PCU by sa pri tomto výstupe nainštalovala kamera ACS, čo je jednoduchšia a časovo menej náročná úloha. Napokon sa však zmena plánu neuskutočnila a po novej starostlivej kontrole skafandrov Grunsfeld a Linnehan v čase 08:27 UT začali tretí výstup do otvoreného priestoru.
Linnehan najprv odpojil konektory rozvodnej jednotky, čo bola zložitá práca vzhľadom na to, že boli umiestnené na mieste so zlým prístupom. Posledných šesť káblov odpojil Grunsfeld a on tiež vytiahol uvoľnenú PCU z vnútra observatória. Linnehan umiestnil starú jednotku na transportný nosič v nákladovom priestore a Grunsfeld vybral novú jednotku PCU, upevnil ju vnútri observatória a pripojil k nej potrebné káble. Potom sa pustil do inštalácie poistkových blokov do štyroch podružných rozvodných skríň, ktoré chránia jednotlivé spotrebiče ďalekohľadu. Po skončení tejto činnosti pripojili astronauti k rozvodnej sieti ďalekohľadu akumulátorové batérie a v nadpláne odstránili časť nepotrebnej tepelnej izolácie, ktorá chránila elektroniku ďalekohľadu pred podchladením v priebehu odpojenia PCU. Výstup sa skončil v čase 15:16 UT a trval 6 hodín 48 minút.
EVA-4.
7. marca prebehol štvrtý výstup do kozmu. Absolvovali ho Newman a Masssimino. Výstup začal v čase 09:00 UT. Cieľom výstupu bolo vymeniť starú kameru FOC ("Faint Object Camera") za novú ACS ("Advanced Camera for Surveys"). Riadiace stredisko najprv FOC vypojilo a potom astronauti uvoľnili zámky na spodnej strane observatória a uvoľnili káble a skrutky pridržiavajúce starú kameru vnútri prístrojového úseku ďalekohľadu. Newman potom starú kameru vytiahol a spolu s Massiminom premiestnili novú kameru na miesto inštalácie. Newman za asistencie Massimina vložil ACS dovnútra a potom ju obaja priskrutkovali a zapojili káble. Po skončení práce s ACS umiestnili starú FOC do krytu, v ktorom bola na obežnú dráhu dopravená AVS.
Massimino potom vyniesol k observatóriu blok elektroniky pre riadenie chladiaceho systému kamery NICMOS a namontoval ho. Po skončení montáže ešte skontroloval uzavretie dvierok, za ktorými bol systém PCU a Newman odstránil zvyšné panely tepelnej izolácie. Výstup sa skončil v čase 16:30 UT a trval sedem a pol hodiny.
EVA-5.
Posledná, piata vychádzka, sa začala 8. marca v čase 08:46 UT. Zúčastnili sa jej Grunsfeld a Linnehan. Hlavnou náplňou výstupu bola inštalácia nového chladiaceho systému pre prístroj NICMOS, ktorý nefungoval od roku 1999. Nový chladiaci systém obsahoval neónový chladiaci okruh a jeho súčasťou bol aj radiátor, ktorý astronauti na HST namontovali tiež pri tomto výstupe. Prvé usadenie radiátoru však nebolo presné, preto ho astronauti museli odmontovať, znovu presnejšie usadiť a definitívne priskrutkovať. Výstup EVA-5 trval 7 hodín 20 minút a skončil v čase 16:06 UT. Súhrnná dĺžka všetkých piatich výstupov bola 35 hodín a 55 minút, čo bolo zo všetkých servisných misií najviac.
Vypustenie Hubblea.
Počas toho istého dňa Columbia tiež vykonala jeden korekčný manéver, ktorý zvýšil dráhu raketoplánu a pripojeného ďalekohľadu o 5 kilometrov.
Ďalekohľad bol uvoľnený 9. marca po posledných previerkach a úplnom dobití jeho akumulátorových batérií. Massimino uchopil ďalekohľad diaľkovým manipulátorom a po odpojení všetkých spojov medzi ním a raketoplánom ho zdvihol nad nákladový priestor. Minútu po jeho vypustení urobili piloti Columbie manéver, ktorým sa raketoplán od ďalekohľadu vzdialil. Nasledujúcich 7 rokov sa k Hubbleovmu ďalekohľadu nepriblížil nijaký raketoplán.
Pristátie.
Columbia obiehala Zem po samostatnej dráhe ešte 10. marca a 11. marca, kedy sa tiež uskutočnil rozhovor posádky raketoplánu s posádkou Medzinárodnej vesmírnej stanice uskutočnený cez družicu systému TDRS. 11. marca sa rozbehli prípravy na pristátie a previerky všetkých systémov. Vlastné prípravy na pristátie začali 12. marca v čase 03:00 UT oživením potrebných častí počítačov a navigačných zariadení. V čase 05:54 UT dalo riadiace stredisko súhlas s pristátím na Floride. Nákladový priestor raketoplánu sa uzavrel, piloti pretočili raketoplán do polohy pre brzdiaci manéver a v čase 08:22:39 UT sa začal vlastný manéver trvajúci 244 sekúnd.
Columbia vstúpila do atmosféry v čase 09:01 UT nad Tichým oceánom. V čase 09:31:53 UT dosadla hlavným podvozkom na dráhu 33 a v čase 09:33:11 UT sa zastavila.
Po ukončení misie trvalo ešte niekoľko dní, kým sa pozorovania HST obnovili, pretože najprv bolo potrebné vyladiť všetky systémy ďalekohľadu, aby ich funkcia bola optimálna. Prvé skúšobné pozorovania novou kamerou ACS s vedeckými cieľmi prebehli 2. apríla 2002.