STS-103

Pozadie misie

Misia STS-103, pôvodne označovaná ako HST SM-3, bola plánovaná na rok 2000 ako pravidelná údržbárska misia ďalekohľadu. Jej prípravy však skomplikoval fakt, že gyroskopy nainštalované na ďalekohľad pri predošlej misii STS-82 začali zlyhávať. Príčinou boli zvyšky kyslíka zo vzduchu, ktoré sa dostali dovnútra hermetickej schránky gyroskopov a spôsobili koróziu tenkých drôtikov privádzajúcich elektrinu k rotorom elektromotorov roztáčajúcich zotrvačníky. 20. apríla 1999 už fungovali iba tri gyroskopy. Keby od tejto chvíle zlyhal čo i len jeden, nebolo by možné až do príletu servisnej misie ďalekohľadom vykonávať astronomické pozorovania. Keby zlyhali dva, ďalekohľad by nebol schopný udržiavať ani hrubú orientáciu potrebnú pre zachytenie raketoplánom a tým by sa stal neopraviteľným. To bol dôvod snahy urýchliť štart servisnej misie. Ale nové vedecké prístroje, ktoré mal raketoplán na ďalekohľad dopraviť, nebolo možné v skoršom termíne dokončiť ani otestovať. Preto vedenie NASA ešte počas funkcie štyroch gyroskopov (z ktorých dva už ale vykazovali neklamné známky starnutia) dospelo do kompromisu – pôvodne jednu misiu, HST SM-3, rozdelilo na dve, z ktorých prvá, HST SM-3A alebo STS-103 sa mala uskutočniť v októbri 1999 a druhá neskôr. V priebehu misie STS-103 mali prebehnúť štyri výstupy do otvoreného priestoru (EVA).

Prípravy na štart

Po ukončení predošlej misie STS-96 bol orbiter Discovery presunutý do haly 1 hangáru Orbiter Processing Facility (OPF), kde sa podrobil obvyklému odstrojeniu. Technici medzi inými vykonali aj inšpekciu jeho elektrických rozvodov, pretože pri nedávnej misii STS-93 raketoplánu Columbia nastala závažná porucha na rozvode. Z tohto dôvodu boli všetky orbitery podrobené previerke svojich rozvodov, čo v prípade Discovery znamenalo kontrolu 160 km káblov. Previerky aj opravy prebehli do začiatku októbra 1999, ale následne bolo potrebné vymeniť ešte senzor v nádrži na kvapalný dusík v trupe raketoplánu. Táto skutočnosť zdržala jeho prepravu do Vehicle Assembly Building (VAB). Discovery bol napokon presunutý do VAB 4. novembra. Nasledujúceho dňa ho pripojili k zostave na mobilnom vypúšťacom zariadení MLP-2 pozostávajúcej z nádrže ET a motorov SRB. Nasledujúce previerky však odhalili poškodenie kábla v motore SRB, ktorý vedie k autodeštrukčným náložiam, čo opäť spôsobilo v predštartových prípravách sklz. Ešte pred presunom došlo tiež k výmene motora chybného SSME na pozícii č. 3, čo bola oprava plánovaná až po prevoze na rampu. Na štartovací komplex sa napokon zostava dostala až 13. novembra, v deň, kedy na Hubblovom ďalekohľade zlyhal ďalší gyroskop. Riadiaci počítač ďalekohľadu aparatúru uzavrel a ďalekohľad prešiel do bezpečnostného módu, v ktorom zostal až do príletu raketoplánu.
Na rampe bolo do nákladového priestoru Discovery vložené užitočné zaťaženie tvorené hlavne montážnym stolom a nosičom náhradných dielov. 16.-17. novembra prebehlo skúšobné odpočítavanie, počas ktorého sa objavili poškodenia v izolácií káblov spájajúcich ET a SRB s orbiterom. Oprava prebehla priamo na rampe a termín štartu bol predbežne stanovený na 9. december. Kvôli pomalému priebehu opráv bol tento termín neskôr posunutý o dva dni a ďalší odklad nastal 8. decembra, keď technici objavili deformáciu na potrubí recirkulácie kvapalného vodíka jedného motora SSME. Potrubie bolo na rampe vymenené a štart odsunutý na 16. december. Nutnosť dodatočnej kontroly výrobných dokumentov nádrže ET kvôli obave z použitia nevhodného materiálu pri jej výrobe však spôsobila ďalší jednodňový odklad. O ďalšie odloženie štartu sa postaralo počasie a nakoľko predpovede boli nevyhovujúce aj na nasledujúci deň, na schôdzke vedenia príprav sa rozhodlo, že ďalší pokus o štart sa uskutoční až 19. decembra. To však znamenalo, že let bude musieť byť oproti plánu skrátený a jeden EVA vypustený, pretože sa vyžadovalo, aby raketoplán pristával najneskôr 27. decembra z dôvodu problémov pri zmene letopočtu. V tomto termíne sa napokon podarilo odštartovať.

Priebeh letu

Discovery vzlietol 19. decembra o 19:50:00,069 miestneho času, čo bolo z hľadiska svetového času 20. decembra o 00:50:00,069. Po 123-sekundovom lete boli odhodené vyhorené štartovacie motory SRB a v čase 00:58:25 UT boli vypojené aj motory SSME. Raketoplán, momentálne na suborbitálnej dráhe vo výške 56 až 587 km, sa od nádrže oddelil. O 41 a pol minúty prešiel manévrom OMS-2 na východiskovú obežnú dráhu, na ktorej začal stíhanie kozmického observatória. V čase od 07:50 do 15:50 UT posádka oddychovala. Nasledujúci deň bol venovaný predovšetkým korekciám dráhy, kontrole stavu skafandrov a previerkam manipulátora RMS, ktoré vykonal Clervoy. Prebehla tiež tlačová konferencia. Počas nasledujúceho pracovného dňa (21.-22. december) prebehli záverečné približovacie manévre, ktorými sa nákladový priestor raketoplánu dostal do vzdialenosti necelých 10 metrov od ďalekohľadu. Na to Clervoy v čase 00:34 UT zachytil HST manipulátorom a po niečo vyše hodine ho bezpečne dostal do lôžka na montážnom stole. Pri inšpekcii televíznymi kamerami sa ukázalo, že povrch ďalekohľadu neprekonal od poslednej návštevy vážnejšie poškodenia. Súbežne s kamerovou kontrolou prebiehalo prepájanie systémov ďalekohľadu s palubou raketoplánu. Od 02:04 UT začali ďalekohľad zásobovať elektrickou energiou vodíkovo-kyslíkové batérie raketoplánu. Po skončení týchto úloh nasledoval ďalší odpočinok posádky.
Nasledujúceho dňa sa Smith a Grunsfeld pripravovali na prvý výstup do otvoreného priestoru. Dekompresia prechodovej komory začala v čase 18:18 UT a skončila o 18:54 UT. Výstup sa oficiálne začal v čase 18:54 UT, keď dvojica astronautov prepojila energetické systému skafandrov napojené na raketoplán na vlastné zdroje. Počas výstupu dvojici astronautov asistoval Clervoy, ktorý ovládal manipulačné rameno. Krátko po siedmej hodine Smith a Grunsfeld otvorili prielez prechodovej komory a "vplávali" do nákladového priestoru stroja. Najprv premiestnili náradie z prechodovej komory na nosiče na manipulátore RMS. V priebehu výstupu boli s drobnými komplikáciami vymenené 3 moduly gyroskopov RSU (Rate Sensing Unit). Posledná jednotka, RSU 1 bola umiestnená vo vnútri ďalekohľadu. Grunsfeld pri jej výmene musel pracovať sám v stiesnených podmienkach vo vnútri prístrojového úseku. Potom sa dvojica astronautov pokúsila otvoriť odvetrávacie ventily chladiaceho systému prístroja NICMOS, ale nepodarilo sa im s ventilmi pohnúť, tak ich iba zdokumentovali. Potom prešli k ďalšiemu kroku opráv – inštalácii nového bloku elektroniky VIK (Voltage/Temperature Improvement Kit). Medzitým riadiace stredisko prišlo na spôsob, ako ventily NICOS otvoriť, čo vykonal Smith za pomoci klieští. Výstup sa skončil 23. decembra v čase 03:10 UT po po 8 hodinách a 15 minútach. Bol to vtedy druhý najdlhší americký výstup do otvoreného priestoru.
Ďalší pracovný deň (23.-24. december) sa astronauti venovali prípravám na druhý výstup do otvoreného priestoru. Tem sa začal 23. 12. o 19:06 UT. Tento výstup absolvovala dvojica astronautov Foale a Nicollier. Prvou úlohou druhého výstupu bola výmena riadiaceho počítača HST. Demontáž starého počítača ukončil Foale v čase 20:15 UT a následne upravil konektory, aby boli kompatibilné s novým počítačom. Ten už vykonal v rámci previerok let do vesmíru a to na palube Discovery v priebehu misie STS-95. Hmotnosť nového počítača predstavovala niečo vyše 30 kg a jeho výkonnosť v porovnaní so starým bola zhruba desaťkrát väčšia. Po jeho namontovaní, ktoré prebehlo v čase okolo 21:00 UT, začalo riadiace stredisko s jeho oživovaním a testovaním. Medzitým bol ďalekohľad na montážnom stole pootočený o 90° a dvojica astronautov sa pustila do výmeny detektora FGS (Fine Guidance Sensor). Pri jeho montáži sa vyskytli problémy so zasúvaním. Celá operácia bola napokon ukončená v čase 01:15 UT. Nasledovala fotodokumentácia a preprava starého FGS do debny, v ktorej absolvoval cestu na Zem. Po zvyšok výstupu sa astronauti venovali riešeniu problému uvoľnenej pracovnej plošiny manipulátora RMS. Druhý výstup sa skončil v čase 03:16 UT a trval 8 hodín 10 minút.
24. decembra o 19:17 UT začal tretí výstup, tentoraz s dvojicou Smith a Grunsfeld. Počas práce v nákladovom priestore najprv nainštalovali elektroniku pointačného senzora FGS, potom vymenili jeden z dvoch vysielačov pre pásmo S, nahradili starú magnetopáskovú záznamovú jednotku za veľkokapacitnú polovodičovú pamäť a inštalovali 2 z 6 plánovaných panelov NOBL tepelnej a protimeteorickej izolácie ďalekohľadu. O zrušení inštalácie zvyšných panelov rozhodlo riadiace stredisko, aby astronauti mali dosť času na upratovanie nákladového priestoru. Preto boli pokryté len tie úseky, ktorých pôvodná izolácia bola najviac poškodená. Pred návratom do prechodovej komory astronauti poďakovali za vynaložené úsilie celému tímu podieľajúcemu sa na misii a potom popriali ľuďom na Zemi šťastné a veselé Vianoce. Tretí výstup skončil v čase 03:25 UT a bol o dve minúty kratší než predchádzajúci.
Nasledujúci pracovný deň bol venovaný previerkam ďalekohľadu pred jeho odpútaním od raketoplánu a samotným vypustením na obežnú dráhu. Po kontrolách uchopil Clervoy manipulačným ramenom kotvičku na HST. Po vyše hodine po tejto akcii boli odpojené káble zásobujúce ďalekohľad elektrickou energiou z raketoplánu. O ďalších desať minút sa uvoľnili svorky, ktoré HST pútali k montážnemu stolu. Clervoy následne manipulátorom zdvihol ďalekohľad nad nákladový priestor. Potom ho otočil do polohy vhodnej na vypustenie, tzn. tubusom od slnka. V čase 22:28 UT sa otvoril poklop aparatúry ďalekohľadu a o 22:03 UT pustil Clervoy ďalekohľad na samostatnú obežnú dráhu. Bezprostredne po vypustení raketoplán vykonal úhybný manéver motorčekmi RCS. Druhým manéverom, ktorý prebehol o 23:39 UT, bola znížená obežná dráha Discovery, čím sa od ďalekohľadu začal vzďaľovať rýchlosťou 9,5 km za obeh.
Posádka absolvovala ďalšie dve tlačové konferencie. Súčasne začala pripravovať stroj na pristátie, čo zahŕňalo napríklad upratovanie vnútorných priestorov raketoplánu a kontrolu systémov RCS a hydraulických čerpadiel APU. 27. decembra prípravy na pristátie pokračovali. Bola zatiahnutá anténa pre pásmo Kᵤ a po skončení odpočinku posádky boli tiež uzavrené dvere do nákladového priestoru. Prvá možnosť pristátie na KSC však bola odvolaná pre silný bočný vietor, ktorý prevyšoval povolený nočný limit 6,2 m/s. Ako alternatívne miesto pristátia bola v pohotovosti tiež základňa Edwards AFB. V priebehu nasledujúceho obletu však rýchlosť vetra na KSC klesla pod limitnú hodnotu a preto riadiace stredisko dalo súhlas na pristátie na Floride. V čase 22:48 UT sa uskutočnil 285-sekundový brzdiaci manéver motormi OMS, počas ktorého klesla rýchlosť Discovery o 153 m/s. Pomyslenú hranicu zemskej atmosféry stroj prekonal v čase 23:29:41 UT. 28. decembra o 00:00:47 UT dosadol raketoplán hlavným podvozkom na dráhu 33 SLF (Shuttle Landing Facility) a o 11 sekúnd neskôr sa dráhy dotkol tiež predným podvozkom. Discovery sa zastavil v čase 00:01:34 UT. Ešte v priebehu toho istého dňa bol stroj premiestnený do hangáru OPF, kde boli rýchlo vypojené jeho systémy, aby nenastal problém s počítačmi na jeho palube pri zmene letopočtu.
Systémy HST technici preverovali až po polovice januára. So štartom druhej servisnej misie, HST SM-3B, sa počítalo v júni 2001. Misia HST SM-3B alias STS-109 však napokon odštartovala až v marci roku 2002.