Laboratorio espacial

Spacelab fue un laboratorio reutilizable desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA) y utilizado en ciertos vuelos espaciales del transbordador espacial . El laboratorio comprendía varios componentes, incluido un módulo presurizado, un transportador no presurizado y otro hardware relacionado alojado en la bodega de carga del transbordador. Los componentes se dispusieron en varias configuraciones para satisfacer las necesidades de cada vuelo espacial.

Los componentes del Spacelab volaron en un total de aproximadamente 32 misiones del transbordador, dependiendo de cómo se tabulen dicho hardware y misiones. El Spacelab permitió a los científicos realizar experimentos en microgravedad en órbita geocéntrica . Había una variedad de hardware asociado al Spacelab, por lo que se puede hacer una distinción entre las principales misiones del programa Spacelab con científicos europeos ejecutando misiones en el módulo habitable del Spacelab, misiones que ejecutaban otros experimentos de hardware del Spacelab y otras misiones del Sistema de Transporte Espacial (STS) que usaban algún componente del hardware del Spacelab. Hay alguna variación en los recuentos de misiones del Spacelab, en parte porque hubo diferentes tipos de misiones del Spacelab con un amplio rango en la cantidad de hardware del Spacelab volado y la naturaleza de cada misión. Hubo al menos 22 misiones importantes del Spacelab entre 1983 y 1998, y el hardware del Spacelab se usó en varias otras misiones, y algunas de las paletas del Spacelab volaron hasta 2008. ^[1]

En agosto de 1973, la NASA y la Organización Europea de Investigación Espacial (ESRO), ahora Agencia Espacial Europea o ESA, firmaron un memorando de entendimiento (MOU) para construir un laboratorio científico para su uso en los vuelos del transbordador espacial. ^[2] La construcción del Spacelab fue iniciada en 1974 por Entwicklungsring Nord (ERNO), una subsidiaria de VFW-Fokker GmbH , después de la fusión con Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) llamada MBB/ERNO, y se fusionó con EADS SPACE Transportation en 2003. El primer módulo de laboratorio, LM1 , fue donado a la NASA a cambio de oportunidades de vuelo para astronautas europeos. Un segundo módulo, LM2 , fue comprado por la NASA para su propio uso a ERNO. ^[3]

La construcción de los módulos del Spacelab comenzó en 1974 por la entonces empresa ERNO-VFW-Fokker. ^[4]

El Spacelab es importante para todos nosotros por al menos cuatro buenas razones. Amplió la capacidad del transbordador para realizar actividades científicas en órbita en múltiples ocasiones. Proporcionó una oportunidad maravillosa y un ejemplo de una gran iniciativa conjunta internacional que involucraba al gobierno, la industria y la ciencia con nuestros aliados europeos. El esfuerzo europeo proporcionó al mundo libre un sistema de laboratorio realmente versátil varios años antes de lo que hubiera sido posible si Estados Unidos hubiera tenido que financiarlo por su cuenta. Y, por último, proporcionó a Europa la experiencia en gestión y desarrollo de sistemas que necesitaba para ingresar al exclusivo campo de los vuelos espaciales tripulados.

—  Administrador de la NASA, Spacelab: Una historia de éxito internacional ^[5]

A principios de la década de 1970, la NASA cambió su enfoque de las misiones lunares al transbordador espacial y también a la investigación espacial. ^[6] El administrador de la NASA en ese momento trasladó el enfoque de una nueva estación espacial a un laboratorio espacial para el transbordador espacial planeado. ^[6] Esto permitiría investigar tecnologías para futuras estaciones espaciales y aprovechar las capacidades del transbordador espacial para la investigación. ^[6]

Spacelab fue producido por la Organización Europea de Investigación Espacial (ESRO), un consorcio de diez países europeos que incluye: ^[7]

• Austria
• Bélgica
• Dinamarca
• Francia
• Alemania Occidental / Alemania
• Italia
• Países Bajos
• España
• Suiza
• Reino Unido

Además del módulo de laboratorio, el conjunto completo también incluía cinco paletas externas para experimentos en vacío construidas por British Aerospace (BAe) y un "Igloo" presurizado que contenía los subsistemas necesarios para la operación de configuración de vuelo con solo paletas. Se calificaron ocho configuraciones de vuelo, aunque podrían ensamblarse más si fuera necesario.

El sistema tenía algunas características únicas, incluido un tiempo de respuesta previsto de dos semanas (para el tiempo de respuesta del lanzamiento del transbordador espacial original) y el sistema de carga y descarga en aeronaves (transporte terrestre). ^[8]

El Spacelab estaba formado por una variedad de componentes intercambiables, siendo el principal un laboratorio tripulado que podía volar en la bahía del orbitador del transbordador espacial y regresar a la Tierra. ^[9] Sin embargo, el módulo habitable no tenía que volar para llevar a cabo una misión del tipo Spacelab y había una variedad de paletas y otro hardware que respaldaban la investigación espacial. ^[9] El módulo habitable amplió el volumen para que los astronautas trabajaran en mangas de camisa y tenía espacio para bastidores de equipos y equipos de soporte relacionados. ^[9] Cuando no se utilizaba el módulo habitable, parte del equipo de soporte para las paletas podía alojarse en el Igloo más pequeño, un cilindro presurizado conectado al área de la tripulación del orbitador del transbordador espacial. ^[9]

Las misiones de Spacelab generalmente apoyaban múltiples experimentos, y la misión Spacelab 1 tenía experimentos en los campos de física del plasma espacial, física solar , física atmosférica , astronomía y observación de la Tierra . ^[10] La selección de módulos apropiados fue parte de la planificación de la misión para las misiones del transbordador Spacelab y, por ejemplo, una misión podría necesitar menos espacio habitable y más paletas, o viceversa.

El módulo de laboratorio habitable Spacelab comprendía un entorno cilíndrico en la parte trasera de la bahía de carga útil del transbordador espacial, conectado al compartimento de la tripulación del transbordador por un túnel. El laboratorio tenía un diámetro exterior de 4,12 m (13,5 pies) y cada segmento una longitud de 2,7 m (8 pies 10 pulgadas). El módulo de laboratorio constaba como mínimo de un segmento central, que podía utilizarse solo en una configuración de módulo corto . La configuración de módulo largo incluía un segmento de experimentos adicional. ^[11] También era posible operar los experimentos de Spacelab desde la cubierta de vuelo trasera del transbordador. ^[11]

El túnel presurizado tenía su punto de conexión en la cubierta intermedia del orbitador. ^[12] Había dos túneles de diferente longitud dependiendo de la ubicación del módulo habitable en la bahía de carga útil. ^[12] Cuando no se utilizaba el módulo de laboratorio, pero se necesitaba espacio adicional para el equipo de apoyo, se podía utilizar otra estructura llamada Igloo . ^[12]

Se construyeron dos módulos de laboratorio, identificados como LM1 y LM2. El LM1 se exhibe en el Centro Steven F. Udvar-Hazy del Museo del Aire y el Espacio del Instituto Smithsoniano, detrás del transbordador espacial Discovery . El LM2 se exhibió en la exposición Bremenhalle en el aeropuerto de Bremen , Alemania, desde 2000 hasta 2010. Se encuentra en el edificio 4c de la cercana planta Airbus Defence and Space desde 2010 y solo se puede ver durante las visitas guiadas.

El Spacelab Pallet es una plataforma en forma de U para montar instrumentación, instrumentos de gran tamaño, experimentos que requieren exposición al espacio e instrumentos que requieren un campo de visión amplio, como telescopios. El palé tiene varios puntos duros para montar equipos pesados. El palé se puede utilizar en configuración simple o apilado de extremo a extremo en configuraciones dobles o triples. Se pueden configurar hasta cinco palets en la bodega de carga del transbordador espacial utilizando configuraciones de palé doble y palé triple.

La plataforma Spacelab utilizada para transportar tanto el Canadarm2 como el Dextre a la Estación Espacial Internacional se encuentra actualmente en el Museo de la Aviación y el Espacio de Canadá , prestada por la NASA a través de la Agencia Espacial Canadiense (CSA). ^[13]

El 5 de marzo de 2010 se transfirió una paleta del Spacelab al Museo Suizo del Transporte para su exhibición permanente. La paleta, apodada Elvis , se utilizó durante la misión STS-46 de ocho días, del 31 de julio al 8 de agosto de 1992, cuando el astronauta de la ESA Claude Nicollier estaba a bordo del transbordador espacial Atlantis para desplegar la misión científica European Retrievable Carrier (Eureca) de la ESA y el sistema de satélites atados (TSS-1) conjunto NASA/ASI ( Agencia Espacial Italiana ) . La paleta transportaba el TSS-1 en la bodega de carga del transbordador. ^[14]

Otra paleta Spacelab está en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio de EE. UU. en Washington, DC ^[15]. Hubo un total de diez paletas Spacelab voladas al espacio. ^[16]

En los vuelos espaciales en los que no se transportaba un módulo habitable, sino paletas, un cilindro presurizado conocido como Igloo transportaba los subsistemas necesarios para operar el equipo del Spacelab. ^[17] El Igloo medía 3 m (9,8 pies) de alto, tenía un diámetro de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) y pesaba 1100 kg (2400 libras). ^[18] Se fabricaron dos unidades Igloo, ambas por la empresa belga SABCA , y ambas se utilizaron en vuelos espaciales. ^[18] Un componente Igloo voló en Spacelab 2 , ASTRO-1 , ATLAS-1, ATLAS-2, ATLAS-3 y ASTRO-2. ^[18]

Un iglú del Spacelab se exhibe en el hangar espacial James S. McDonnell en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en los EE. UU. ^[19]

El IPS era un dispositivo apuntador con cardán, capaz de apuntar telescopios, cámaras u otros instrumentos. ^[20] El IPS se utilizó en tres misiones diferentes del transbordador espacial entre 1985 y 1995. ^[20] El IPS fue fabricado por Dornier y se fabricaron dos unidades. ^[20] El IPS se construyó principalmente con aluminio, acero y aislamiento multicapa . ^[21]

El IPS se montaría dentro del compartimento de carga útil del transbordador espacial y podría proporcionar una orientación de tres ejes con cardán. ^[21] Fue diseñado para una precisión de orientación de menos de 1 segundo de arco (una unidad de grado) y tres modos de orientación, incluidos los modos enfocados en la Tierra, el Sol y las estrellas. ^[22] El IPS se montó en una paleta expuesta al espacio exterior en el compartimento de carga útil. ^[22]

Misiones del IPS: ^[20]

• Spacelab 2, también conocido como STS-51-F, lanzado en 1985
• Astro-1, también conocido como STS-35, se lanzó en 1990 ^[23]
• Astro-2, también conocido como STS-67, se lanzó en 1995

La misión Spacelab 2 utilizó el Telescopio Infrarrojo (IRT), un telescopio infrarrojo refrigerado por helio con una apertura de 15,2 cm (6,0 pulgadas), que observaba la luz entre longitudes de onda de 1,7 a 118 μm. ^[24] El IRT recopiló datos infrarrojos del 60% del plano galáctico. ^[25]

• 
  Sistema de apuntamiento de instrumentos (IPS)
• 
  IPS trabajando en el cielo en Astro-2, 1995
• 
  Sistema de puntería de instrumentos Dornier en el Museo Smithsonian (Centro Udvar Hazy)

Ejemplos de componentes o hardware de Spacelab: ^{[ cita requerida ]}

• Esclusa de aire EVA
• Túnel ^[11]
• Adaptador de túnel ^[11]
• Iglú
• Módulo Spacelab ^[26]
  • Cono del extremo delantero
  • Cono de extremo trasero
  • Segmento/módulo central ^[11]
  • Bastidores de experimentación
  • Segmento/módulo experimental ^[26]
• Equipos de apoyo eléctrico en tierra
• Equipos mecánicos de apoyo terrestre
• Subsistema de distribución de energía eléctrica
• Subsistema de mando y gestión de datos
• Subsistema de Control Ambiental
• Sistema de apuntamiento de instrumentos
• Estructura de palets
• Estructura de apoyo a experimentos multipropósito (MPESS)

El conjunto del orbitador de duración extendida (EDO) no era un componente de Spacelab en sentido estricto. Sin embargo, se utilizó con mayor frecuencia en los vuelos de Spacelab. Además, la NASA lo utilizó posteriormente con los módulos de SpaceHab .

Los componentes del Spacelab volaron en 22 misiones del transbordador espacial desde noviembre de 1983 hasta abril de 1998. ^[27] Los componentes del Spacelab fueron desmantelados en 1998, excepto los Pallets. El trabajo científico fue trasladado a la Estación Espacial Internacional (ISS) y al módulo Spacehab , un portador presurizado similar al módulo Spacelab. Un Spacelab Pallet fue puesto en servicio nuevamente en 2000 para el vuelo en STS-99 . El "Spacelab Pallet – Deployable 1 (SLP-D1) con Canadian Dextre (Purpose Dexterous Manipulator)" fue lanzado en STS-123 . Los componentes del Spacelab se utilizaron en 41 misiones del transbordador en total.

Los módulos habitables volaron en 16 misiones del transbordador espacial en las décadas de 1980 y 1990. ^[28] Las misiones Spacelab Pallet volaron 6 veces y los Spacelab Pallets volaron en otras misiones 19 veces.

Acrónimos del nombre de la misión:

• ATLAS: Laboratorio Atmosférico de Aplicaciones y Ciencias
• ASTRO: No es un acrónimo; es la abreviatura de "astronomía"
• IML: Laboratorio Internacional de Microgravedad
• LITE: Experimento tecnológico en el espacio con lidar
• LMS: Ciencias de la vida y la microgravedad
• MSL: Laboratorio de Ciencia de Materiales
• SLS: Laboratorio de Ciencias de la Vida del Spacelab
• SRL: Laboratorio de Radar Espacial
• TSS: Sistema de satélites atados
• USML: Laboratorio de Microgravedad de Estados Unidos
• USMP: Carga útil de microgravedad de EE. UU.

Además de contribuir a las misiones de la ESA, Alemania y Japón financiaron sus propias misiones del transbordador espacial y del Spacelab. Aunque superficialmente eran similares a otros vuelos, en realidad fueron las primeras y únicas misiones espaciales tripuladas no estadounidenses ni europeas con control total alemán y japonés. ^{[ cita requerida ]}

La primera misión de Alemania Occidental, Deutschland 1 (Spacelab-D1, DLR-1, designación de la NASA STS-61-A ), tuvo lugar en 1985. Una segunda misión similar, Deutschland 2 (Spacelab-D2, DLR-2, designación de la NASA STS-55 ), se planeó inicialmente para 1988, pero debido al desastre del transbordador espacial Challenger , se retrasó hasta 1993. Se convirtió en la primera misión espacial humana alemana después de la reunificación alemana . ^[33]

La única misión japonesa, Spacelab-J (designación NASA STS-47 ), tuvo lugar en 1992.

• STS-92 , octubre de 2000, PMA -3, ( Descubrimiento )
• STS-108 , diciembre de 2001, portaaviones ligero con estructura de soporte peculiar (LMC) ( Endeavour )
• STS-123 , marzo de 2008, Pallet ( Endeavour ), Dextre

Spacelab-4, Spacelab-5 y otras misiones Spacelab planificadas fueron canceladas debido al desarrollo tardío del Shuttle y al desastre del Challenger .

• 
  Laboratorio espacial en la bahía de carga útil durante la misión STS-90
• 
  El transbordador Columbia durante la misión STS-9 con el módulo LM1 del Spacelab y un túnel en su bodega de carga
• 
  Corte ilustrado del orbitador y el laboratorio.

El legado del Spacelab sigue vivo en forma de MPLM y los sistemas derivados de él. Estos sistemas incluyen las naves espaciales ATV y Cygnus utilizadas para transferir cargas útiles a la Estación Espacial Internacional , y los módulos Columbus , Harmony y Tranquility de la Estación Espacial Internacional . ^{[34] [35]}

La misión Spacelab 2 examinó el 60% del plano galáctico en infrarrojo en 1985. ^[25]

Spacelab fue un programa extremadamente grande, y esto se vio mejorado por diferentes experimentos y múltiples cargas útiles y configuraciones a lo largo de dos décadas. Por ejemplo, en un subconjunto de solo una parte de la misión Spacelab 1 (STS-9), no menos de ocho sistemas de imágenes diferentes fueron lanzados al espacio. Incluyendo esos experimentos, hubo un total de 73 experimentos separados en diferentes disciplinas solo en el vuelo de Spacelab 1. Las misiones de Spacelab llevaron a cabo experimentos en materiales, vida, energía solar, astrofísica, ciencias atmosféricas y de la Tierra. ^[36]

Spacelab representa una importante inversión de alrededor de mil millones de dólares por parte de nuestros amigos europeos. Pero su finalización marca algo igualmente importante: el compromiso de un equipo tenaz, dedicado y talentoso, formado por representantes de los gobiernos, universidades e industrias de la ESA, que perseveró durante una década y llevó el proyecto a buen puerto. Estamos orgullosos de su perseverancia y los felicitamos por su éxito.

—  Administrador de la NASA, 1982 ^[37]

• Avión de pasajeros Columbus Man-Tended Free Flyer
• Hermes (nave espacial)
• Estación Espacial Internacional
  • Columbus (módulo ISS)
• Retiro del transbordador espacial
• Estación espacial Libertad
• Módulo Spacehab (varios, no debe confundirse con Spacelab)
• Spacelab , una canción de Kraftwerk de 1978

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Spacelab .

• Historia del Spacelab en NASA.gov Archivado el 18 de septiembre de 2012 en Wayback Machine
• Spacelab: un laboratorio internacional en órbita de corta duración, NASA-EP-165 en NASA.gov
• Ciencia en órbita: la experiencia del transbordador espacial y el laboratorio espacial, 1981-1986, NASA-NP-119 en NASA.gov
• Cargas útiles del Spacelab en vuelos de transbordadores en NASA.gov
• Colección James Downey, Archivos de la UAH y colecciones especiales Archivos de James A. Downey III, director de proyectos de cargas útiles del Spacelab
• Lord, Douglas R. Spacelab Una historia de éxito internacional, NASA-SP-487 NASA, 1 de enero de 1987
• SLP/2104-2: Manual de acomodación de la carga útil del Spacelab