Romfergeferd 41-C: Reparasjon av Solar Maximum Mission Satellite

Av Ivar Johansen

Innledning

Romfergeprogrammet er i seg selv meget fascinerende, og har til nå gitt oss romfartsinteresserte mange givende og spennende timer. Det har ikke manglet på høydepunkter, og utprøvingen av manøvreringsenheten MMU (Manned Maneuvering Unit) på ferd 41-B (se artikkelen Romfergeferd 41-B: Mennesket flyr fritt i rommet for første gang i Nytt om Romfart nummer 50, 1984, sidene 39-44) var et romfartshistorisk kapittel for seg selv. Astronautene Bruce McCandless og Robert Stewart viste en hel verden hvor «frie» man har muligheten til å være i verdensrommet takket være MMU. De «gamle dager» med begrensede muligheter til å foreta en spasertur utenfor en romfarkost er forbi. Det hersker vel ingen tvil om at MMU vil være et nyttig redskap i romfergeprogrammets fremtid og ikke å forglemme når NASAs nye romstasjonsplaner blir en realitet i 1990-årene.

Ferd 41-C var den ellevte i romfergeprogrammet, og mannskapet, som også denne gangen besto av fem astronauter, skulle som høydepunkt på denne ferden prøve å reparere SMS-satellitten (Solar Maximum Satellite). SMS, som har vært ute av drift i godt over tre år, skulle, etter at den var brakt vel i havn om bord i romfergen Challengers lasterom bli reparert, for så å bli utplassert igjen i bane for fremtidig drift. Dette var første gang i romfartens historie at man skulle prøve å reparere en satellitt i jordbane, og er utvilsomt et av de store høydepunkt i romfergeprogrammet til nå og i nærmeste fremtid. Dersom dette ikke lyktes, ville det bli nødvendig for astronautene å ta med seg satellitten ned til bakken, slik at de nødvendige reparasjoner kunne bli foretatt. Dette ville jo koste en god del mere penger, så man håpet jo at reparasjonen kunne bli foretatt i jordbane.

En annen viktig del av ferden ville bli innledet før man i det hele tatt forberedte seg på reparasjonen av SMS. Det var utplasseringen av en stor sylindrisk nyttelast med navnet Long Duration Exposure Facility (LDEF). Om bord i LDEF er det det forskjellige passive eksperimenter som blir utsatt for vektløshet i en tidsperiode på over ti måneder. Etter denne tiden vil LDEF bli tatt ned til Jorden på en fremtidig romfergeferd for analyser av de forskjellige prøvene. LDEF er, som den «røde tråd» i romfergeprogrammet, basert på gjenbrukbarhet for nye eksperimenter senere hen i romfergeprogrammet.

Flere universiteter i USA er involverte i romfergeprogrammet og de forskjellige eksperimentene om bord. Som et ledd i dette samarbeidsprosjektet hadde man denne gangen med seg 3000 bier om bord i Challenger. Man ville her få muligheten til å sammenligne forskjellen i konstruksjon og bygging av en bikube i vektløs tilstand med en som er bygd under «normale» omstendigheter på bakken. Challenger og dens mannskap skulle ifølge planen lande ved Kennedy Space Center (KSC) i Florida ved soloppgangstider lokal tid den 13. april 1984 på kretsløp 92, etter en ferd med varighet i overkant av 143 timer.

Crippens tredje romfergeferd

Sjef og kommandør på denne ferden var den 47-årige Robert L. Crippen. Han ble tatt ut av NASA som astronaut i september 1969. Han var pilot på den historiske jomfruturen STS-1 med romfergen Columbia i april 1981. Han var sjef om bord på STS-7-ferden med romfergen Challenger i juni 1983, den ferden hvor amerikanerne fikk sin første kvinnelige astronaut, Sally K. Ride.

Ferd 41-C er Crippens tredje romfergeferd. Med hans viten og erfaring fra to tidligere ferder gikk han en spennende reparasjonsferd i møte sammen med sine kolleger, hvor han altså var den eneste av mannskapet som hadde vært i rommet før.

Pilot om bord denne gangen var den 45-årige Francis R. Scobee. Han har en bred bakgrunn som ingeniør fra flyindustrien, og som flyver har han blant annet bokført 5300 flytimer i 40 forskjellige flytyper! Scobee ble tatt ut som astronaut av NASA i januar 1978, og etter vel ett års trening i Houston ble han gitt pilotstatus på en fremtidig romfergeferd. Han har også vært meget aktiv som pilotinstruktør for NASAs transportfly, 747-jumbojetflyet, som vi kjenner fra frakten av romfergene Columbia, Challenger og Discovery fra USAs vestkyst til KSC mellom ferdene. Scobee forlot det amerikanske flyvåpen i januar 1980, etter mer enn 22 års aktiv tjeneste, men fortsatte sin karriere som astronaut i NASA på sivil basis.

Ferdspesialistene, som alle var tatt ut fra samme astronautkull som Scobee, var den 34-årige George D. Nelson, den 38-årige Terry J. Hart og den 40-årige James D. A. van Hoften. Den første ferdspesialisten, George D. Nelson, har sin bakgrunn i fysikk og astronomi. Astronomi blir betraktet som hans spesialfelt, hvor han blant annet har sin doktorgrad. Han har vært sterkt involvert i utviklingen av romdraktene som i dag brukes i romfergeprogrammet for aktivitet i romfergens lasterom og dens nærhet. Nelson tok også stor del i STS-3 og STS-4, der han var med som støttemannskap.

Den andre ferdspesialisten om bord var Terry J. Hart. Foruten at han har 2000 timer i fly, hvorav 1500 i jetfly, har han bakgrunn som ingeniør i mekanikk og elektronikk. Han har også vært meget aktiv i romfergeprogrammet før ferden med 41-C. På STS-1, STS-2, STS-3 og STS-7 deltok han som støttemannskap.

Den tredje ferdspesialisten om bord var James D. A. van Hoften, populært kalt «Oksen» på grunn av sin fysiske størrelse. Ved siden av 1850 timer i fly, har han også drevet en god del undervisning som dosent ved universitetet i Houston. Han er sivilingeniør med hydraulikk som spesialfelt, og sjef for astronautenes støttemannskaper, de som har ansvaret for utprøving av romfergene samt forberedelsene før de forskjellige oppskytinger. Her har van Hoften også hatt hovedansvaret for romfergens navigasjons- og manøvreringssystemer.

Long Duration Exposure Facility

Denne gangen skulle man ha med seg nyttelasten Long Duration Exposure Facility (LDEF). Dette er en stor sylindrisk enhet hvortil man hadde festet 57 forskjellige vitenskapelige og tekniske eksperimenter. Den er tolvkantet, laget av aluminium og har målene 9,14 m x 4,27 m. Massen uten eksperimenter er 3360 kg.

Eksperimentene i LDEF er festet til strukturen i trauformede fordypninger som måler 127 cm x 86 cm. Utenpå LDEF er det plass til 86 slike «trau». Trauenes dybde varierer alt etter eksperimentets plassbehov, 7,6, 15,2 og 30,5 cm, og er laget av aluminium. Til hvert trau kan festes eksperimenter med masser på mellom 81,6 og 90,7 kg. Noen av eksperimentene fylte mer enn én kasse, mens andre bare fylte halvparten av en kasse. Fullastet med eksperimenter og kasser har LDEF en masse på 9707 kg. Så langt i romfergeprogrammet var den den tyngste nyttelast som var blitt utplassert med den kanadisk bygde manipulatorarmen. LDEF-eksperimentene kan deles inn i fire kategorier: Material og struktur, kraft og energi, vitenskap og elektronikk samt optikk. De 57 eksperimentene på denne første LDEF-utplasseringen involverer 194 forskere. De representerer 16 amerikanske universiteter, 13 private firmaer, åtte forskjellige NASA-sentra, åtte laboratorier fra det amerikanske forsvarsdepartementet samt 34 forskjellige vitenskapelige organisasjoner i Canada, Danmark, Frankrike, Irland, Nederland, Storbritannia, Sveits og Vest-Tyskland. Av hovedeksperimentene kan nevnes et eksperiment angående kosmisk stråling og mikrometeoritter. Man håper at dette kan gi svar på noen av de ubesvarte spørsmål man har om Universets, Solsystemets og Jordens opprinnelse.

Fremstilling av krystaller og ny viten om dette er et eksperiment som man håper vil gi ny erfaring ved produksjon av krystaller på bakken. Et stort kvanta tekniske eksperimenter med tanke på romteknologi i fremtiden er også med. Disse eksperimentene kunne ikke ha vært utført uten romfergen og LDEF. Med disse tekniske eksperimentene håper man å innhente ny viten og erfaring til den dagen de kan bli av stor betydning for en fremtidig romferge- eller romstasjonferd.

Et av de mange eksperimentene var det som angikk tomatfrø. Omtrent 12 millioner tomatfrø er med i LDEF denne gangen. Mange studenter har store forventninger til dette eksperimentet som går ut på å undersøke tomatfrøenes egenskaper etter at de har vært utsatt for vektløshet i flere måneder.

LDEF skulle ifølge planen utplasseres fra Challenger, hvor den opptok den fremre halvdelen av lasterommet, på ferdens andre dag, 27 timer 47 minutter og 12 sekunder etter oppskyting. Utplasseringen skulle skje ved hjelp av manipulatorarmen. Etter at Hart hadde plassert LDEF ut i bane, skulle Crippen langsomt manøvrere Challenger vekk fra LDEF. Under utplasseringen skulle Challenger fly «på ryggen» i forhold til Jorden, med haleseksjon en ned pekende forover, og nesepartiet opp og bakover. Utplassert og stabilisert går LDEF i en bane med en inklinasjon på 28,5°. Den flyr med den ene kortenden pekende mot Jorden, og den andre pekende ut i rommet bort fra Jorden. Som de fleste elementene i romfergeprogrammet, er også LDEF basert på fremtidig gjenbruk. Flere ferder med LDEF befinner seg da også på planlegginsstadiet.

Bie-koloni om bord

Som et ledd i «Shuttle Student Involvement Program» hadde astronautene denne gangen med seg 3300 bier som medpassasjerer. Bak dette eksperimentet stod Dan Poskevich, student ved det teknologiske institutt i Cooksville, Tennessee. Det går ut på å studere og sammenligne konstruksjonen og byggingen av en bikube i vektløs tilstand med en som bygges på bakken i samme tidsrom.

Solar Maximum Satellite

SMS ble skutt opp fra Cape Canaveral Air Force Station i Florida 14. februar 1980. Dette ble gjort med en Delta-bærerakett. Formålet med satellitten var å foreta observasjoner av Solen. Det vitenskapelige programmet tok i utgangspunktet sikte på to år med innsamling av data. Mange av instrumentene om bord ble brått ubrukelige da noen sikringer sprang etter 10 måneders drift. Frem til da hadde forskerne fått en mengde nye data om Solen. SMS-prosjektet ledes fra Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Herfra overvåkes satellitten 24 timer i døgnet. Reparasjon av satellitten på en romfergeferd kunne planlegges fordi man visste hvilke instrumenter og moduler som måtte byttes på satellitten.

Da sikringene sprang, lammet dette det meste av stillingskontrollsystemet om bord. Man greide å holde satellitten sånn noenlunde rettet mot Solen, slik at tre av de syv instrumentene om bord kunne fortsette med noe reduserte observasjoner av Solen. De fire instrumentene som ikke kunne brukes, delvis fordi de var ødelagt og delvis fordi satellitten ikke greide å rette seg nøyaktig nok inn mot Solen, var et koronagraf-polarimeter, et ultrafiolett spektrometer og polarimeter og to røntgeninstrumenter. Alle disse fire instrumentene krever at satellitten er meget nøyaktig innrettet mot Solen.

Prisen for en slik reparasjon i rommet ble anslått til 48 millioner dollar. Hvis man skulle ha bygd en ny, tilsvarende satellitt, ville dette ha kostet omtrent 235 millioner dollar inkludert oppskyting. En reparasjon av SMS i bane ville både spare penger og være god reklame for romfergens potensiale. Det er vel da ikke så vanskelig å skjønne at dette ville bli den mest krevende romfergeferden til nå.

Reparasjonen

Reparasjonene som skulle gjøres bestod i å skifte ut modulen som inneholder elektronikken for stillingskontrollsystemet og å bytte ut elektronikken som styrer koronagraf-polarimetret. Astronautene skulle også montere et deksel over ett av røntgeninstrumentene for å hindre at observasjonene med dette ble ødelagt av gass som lekket fra satellitten. Ifølge planene skulle disse reparasjonene foretas på ferdens tredje og femte dag.

På den tredje dagen skulle Nelson begi seg ut i rommet til SMS ved hjelp av sin MMU. Deretter skulle han koble seg til SMS ved hjelp av en sammenkoblingsmekanisme festet til brystdelen av romdrakten. Neste skritt ville så være å bruke MMU til å stoppe SMSs rotasjon om egen akse. Når dette var gjort, skulle Crippen og Scobee forsiktig manøvrere Challenger til en avstand av ni meter fra SMS, slik at Hart kunne gripe satellitten med manipulatorarmen. Hart ville så plassere SMS i et «arbeidsstativ» plassert i bakre del av Challengers lasterom.

Hele denne prosedyren høres jo i og for seg enkel ut, men man skal være klar over at det så og si ikke var noe slingringsmonn i disse prosedyrene. Selvfølgelig har man flere hundre timer med simuleringer på bakken av disse operasjonene, men det er når det virkelig gjelder at feil kan skje.

Etter at SMS var plassert i stativet i lasterommet, skulle satellitten få elektrisk strøm fra Challenger.

I mellomtiden skulle Nelson, som på dette tidspunkt skulle befinne seg i lasterommet, ta av seg den 153 kg tunge MMU før han slo seg sammen med van Hoften som hele tiden skulle oppholde seg i lasterommet.

Fastspent i stativet skulle så SMS dreies 25° forover slik at satellittens solcellepaneler skulle gå klar av romfergens haleror. Dessuten ville denne helningen på 25° gjøre det lettere å reparere SMS fordi den lettet atkomsten til elektronikkmodulen som skulle byttes. Første del av reparasjonen skulle utføres av van Hoften, med Nelson som «håndtlanger» av verktøy og nye deler.

For at de to ikke skulle flyte vektløse omkring i lasterommet, skulle van Hoften spennes fast til en plattform festet på enden av manipulatorarmen. Hart kunne da manøvrere van Hoften til den posisjon sistnevnte måtte ønske mens reparasjonen pågikk. Samtidig skulle Hart fotografere aktiviteten i lasterommet. Nelson skulle være fastspent til en plattform nede i lasterommet. Herfra ville han ha lett atkomst til «verktøyskapet» og van Hoften.

Ved å bruke et verktøy kalt Module Service Tool (MST) ville van Hoften, etter å ha løsnet to bolter, kunne bytte ut elektronikkmodulen med en ny de hadde med opp i rommet. Dette var ventet å ta 45 minutter. Deretter skulle det mer kompliserte arbeidet med å bytte ut elektroniske deler på koronagraf-polarimetret starte. Den vanskeligste delen av denne operasjonen ville være da van Hoften måtte arbeide med saks og små skruer, noe som ikke er så enkelt for en person med klumpete og tykke romdrakthansker. Her var det også meningen at van Hoften skulle fjerne noe termisk isolasjonsmateriale, og så montere hengsler på panelet som dekker den elektroniske delen av instrumentet. Etter planen skulle han skru ut fire av seks skruer som fester dette panelet. Til dette arbeidet skulle han bruke en elektrisk skrutrekker. Dette ville markere avslutningen på aktiviteten i lasterommet for denne dagen.

På ferdens fjerde dag skulle Crippen og Scobee bringe Challenger, med SMS, opp i en høyere bane. Man regnet med at dette ville forlenge SMS' levetid med to år på grunn av den høyere banen.

Etter å ha blitt klarert fra Goddard Payload Operations Control Center, skulle de to begi seg ut i lasterommet igjen på ferdens femte dag. Nå skulle van Hoften feste noe av det termiske isolasjonsmaterialet han fjernet under forrige opphold i lasterommet, skru ut resten av skruene som festet panelet, slik at han kunne montere en brakett som sikrer og letter atkomsten til 11 elektriske koblingspunkter. Van Hoften måtte så skru ut 22 små skruer som festet disse 11 koblingspunktene. Dette kan kanskje best sammenlignes med å skulle plukke erter med boksehansker. Etter at dette var gjort, måtte han kutte noen ledninger før han kunne ta ut den elektroniske delen og bytte den med en ny.

På dette tidspunkt skulle Nelson og van Hoften bytte arbeidsoppgaver. Nelson skulle så koble på den nye elektroniske delen ved hjelp av medbrakte spesialklips istedenfor de 22 ørsmå skruene. Deretter skulle han fjerne sikkerhetsbraketten for så å stenge paneldøra før han festet resten av det termiske isolasjonsmaterialet. Selve reparasjonsarbeidet ville da være ferdig, og Goddard skulle overta med utprøving av SMS.

Denne utprøvingen måtte være vellykket gjennomført før SMS ble utplassert i bane igjen. Umiddelbart etter at reparasjonene var ferdige, skulle Hart løfte SMS ut av lasterommet. Her skulle satellitten henge fastspent over natten mens teknikere ved Goddard drev testing og utsjekking. Etter klarsignal fra bakken, skulle så Hart neste dag utplassere satellitten.

Etter å ha blitt overlatt til seg selv igjen i jordbane, skulle SMS de neste 30 døgnene kjøres gjennom en rekke prøver før den kunne tas i operativ bruk igjen.

Cinema 360- og IMAX-kamera

Som på forrige ferd, 41-B, hadde man også på denne ferden med seg et Cinema 360-kamera. (Se artikkelen Romfergeferd 41-B: Mennesket flyr fritt i rommet for første gang i Nytt om Romfart nummer 50, 1984, sidene 39-44.) Dette kameraet var, som sist, plassert i en «Getaway Special»-beholder i lasterommet. På 41-C var det meningen at dette kameraet, Arriflex 35 mm type 3, skulle filme den omfattende aktiviteten i lasterommet. Kameraet, som har sitt eget system for energiforsyning, veier 17,2 kg og har et filmmagasin som rommer 122 meter film. Filmene som ble tatt opp på 41-B, 41-C og 41-D, vil bli redigert sammen til en film om romfergeprogrammet som ved hjelp av en spesiell teknikk, egner seg utmerket for visning i et planetarium. Cinema 360 er et samarbeidsprosjekt mellom NASA og fire forskjellige planetarier lokalisert i Tucson, Arisona; Jackson, Mississippi; Reno, Nevada og Chicago, Illinois. The Gannett Foundation i Rochester, New York har sagt seg villige til å betale produksjonskostnadene for filmen.

Det skal også lages en dokumentarfilm for visning på store kinolerreter. Dette blir gjort med et kamera av typen IMAX, som er et 70 mm filmkamera som oppbevares i romfergekabinens midtre dekk. Astronautene kan så ved hjelp av IMAX og dets forskjellige objektiver kunne filme mye av aktiviteten i selve kabinen og i lasterommet. Også IMAX er et samarbeidsprosjekt, her mellom NASA og National Air and Space Museum i Washington, D.C., IMAX System Corporation i Toronto, Canada og Lockheed. Sistnevnte har nå ansvaret for å klargjøre romfergene før oppskyting, samt vedlikehold og reparasjoner etter hver ferd. 41-C var den første av tre ferder hvor det er planen å ha med IMAX-kamera om bord.

Forberedelsene til ferd 41-C

Som de fleste vel husker, hadde man på den forrige ferden, 41-B, for første gang i romfergeprogrammets historie landet på den 4572 m lange landingsstripen ved Kennedy Space Center. Dette skjedde 11. februar 1984, bare 6,4 km fra oppskytingsområde 39 A. Klargjøringen av Challenger for 41-C startet bare åtte timer senere.

En utvendig inspeksjon umiddelbart etter 41-B-landingen viste at 31 av de varmeisolerende klossene var ødelagt eller borte. Etter at man hadde gransket dette nøyere inne i Orbiter Processing Facility (OPF), viste det seg at fire av de varmeisolerende klossene på den venstre klyngen med stillingskontrollmotorer, hadde fått hardere medfart enn først antatt. Man vurderte å bytte ut hele denne klyngen med en tilsvarende på den tredje romfergen, Discovery, som da var i VABs hangar nummer to. Grunnen til disse ganske store skadene, var antakelig «isflak» som brakk av Challenger under tilbaketuren til KSC på 41-B.

OPF måtte evakueres to ganger, den 17. og 20. februar, på grunn av lekkasjer av den livsfarlige gassen nitrogentetroksyd. Dette skjedde da Chalenger ble tømt for gjenværende drivstoff. Årsakene til disse lekkasjene var at en mutter på en plombering hadde løsnet og at en tetningsring hadde sprukket. Små feil som dette kan altså få alvorlige følger, men feilen man hadde rundt midten av 1983 da noen teknikere måtte på sykehus for å få undersøkt om de hadde inhalert giftige gasser, var nok alvorligere. Hverken da eller nå ble noen skadet. I OPF har man selvfølgelig et varslingssystem for slike hendelser.

Disse lekkasjene bidro da til at man bestemte seg for å bytte ut hele den skadde klyngen av stillingskontrollmotorer med en som ble tatt fra Discovery. At man må ta deler fra en annen romferge på denne måten, er blitt ganske vanlig, og skyldes ganske enkelt mangel på reservedeler.

På grunn av små elektriske feil med manipulatorarmen på 41-B-ferden, besluttet man å bytte ut denne med en ny arm som hadde ligget lagret ved KSC en tid. Denne ble montert 22. februar.

Bremsesystemet om bord i Challenger ble selvfølgelig også undersøkt. Fordi man hadde problemer under 41-Bs landing (se artikkelen Romfergeferd 41-B: Mennesket flyr fritt i rommet for første gang i Nytt om Romfart nummer 50, 1984, sidene 39-44), byttet man både dekk og bremseklosser på hovedhjulene. Videre byttet man ut en dyse i en av stillingskontrollmotorene bak til høyre, på grunn av lekkasje, og for sikkerhets skyld også alle de tre Auxiliary Power Units (APU) selv om disse fungerte meget bra på 41-B. Disse brukes som ekstra energikilder for de hydrauliske systemene under oppskyting og landing. Da STS-9 landet i fjor høst, tok en av APUene fyr (se artikkelen STS-9/Spacelab i Nytt om Romfart nummer 49, 1984, sidene 6-10), og det er tydelig at NASA ikke vil at dette skal gjenta seg. Det kan nesten se ut som om APUene delvis betraktes som «forbruksmateriell», siden produsenten, Sundstrand, må overhale dem etter hver ferd.

Hovedmotor nummer to ble skiftet ut med en fra Discovery. Grunnen var at man så antydning til korrosjonsdannelse i motoren etter 41-B. Rocketdyne, som produserer disse motorene, vurderer nå en noe annen konstruksjon som blant annet inkluderer et filter i brenselsystemet som skal fjerne denne korrosjonen på framtidige ferder.

Som ledd i klargjøringen av Challenger for 41-C-ferden, måtte man også demontere toalettet om bord. Problemene med toalettene på Columbia og Challenger er blitt litt av en nøtt for NASA. Hittil har ikke toalettet fungert hele tiden på noen av ferdene. Toalettet ble inspisert ved Johnson Space Center (JSC) i Houston før det ble installert om bord i Challenger igjen. Disse toalettproblemene har selvfølgelig vært kilde til mange vitser blant astronautene, men man håper fortsatt å finne en løsning på dem.

Mens Challenger ble klargjort i OPF, ble faststoffrakettene montert til den ytre tanken i VAB. Dette arbeidet ble avsluttet 29. februar. Den siste store arbeidsoperasjonen foregikk 9. mars da en Ku-båndantenne ble skiftet ut. Challenger ble rullet over til VAB om kvelden lokal tid 15. mars.

Utrullingen fra VAB til oppskytingsplattform 39 A 19. mars ble forsinket noen timer. Årsaken var at teknikere hadde observert noe gassutslipp fra tre koblinger på venstre hovedhjul før det ble foldet sammen. En «tørr» simulert nedtellingen ble foretatt den 20. og 21. mars, med hele 41-C-besetningen om bord. Lasteromsdørene ble lukket og klarert for ferden den 25. mars, og den siste sjekken av nyttelasten og romdraktene ble foretatt 2. april.

Rutinemessig nedtelling

Astronautene ble vekket klokken 03.40 lokal tid ved KSC på oppskytingsdagen 6. april 1984. Etter en innholdsrik «oppskytingsfrokost» hva mat angår, ble de fraktet ut til oppskytingsplattformen tre timer senere. De kunne da så smått begynne å innta plassene sine om bord i Challenger.

Nedtellingen, på 43 timer effektiv nedtellingstid, som nå er blitt standard, foregikk uten problemer. Challenger løftet seg fra plattformen klokken 14.58 norsk tid 6. april 1984. Romfergeprogrammets 11. og Challengers femte ferd var dermed i gang.

Faststoffrakettene ble denne gangen koblet fra etter to minutter og seks sekunder, og nok en gang fikk man problemer med fallskjermsystemet på den ene av faststoffrakettene. Denne gang var det hovedfallskjermen på den høyre faststoffraketten som ikke fungerte, og det bakre skjørtet på raketten ble ødelagt, dog ikke mer enn at det kan repareres og brukes på nytt på en fremtidig ferd.

Hovedmotorene ble stoppet åtte minutter og 30 sekunder etter at oppskytingen startet. 18 sekunder senere ble den store, aprikosfargede drivstofftanken koblet fra. Denne utvendige drivstofftanken som på tidligere ferder har falt ned i Det indiske hav, skulle denne gangen overvåkes både visuelt og med radar. Det var nemlig ventet at nedslagsfeltet denne gang ville ligge utenfor kysten av Hawaii. Dette var vellykket slik at dette ble den første oppskytingen av romfergen direkte opp i bane, det vil si uten at banemanøvreringsmotorene måtte benyttes for å få fergen inn i jordbane. Lasteromsdørene ble åpnet på det andre omløpet, én time og 20 minutter etter oppskyting. Den første dagen i bane gikk med til utprøving av den nye manipulatorarmen, samt at stativet hvor SMS skulle være fastmontert under reparasjonen også ble sjekket.

Utplasseringen av LDEF

På ferdens andre dag brukte Hart manipulatorarmen for å utplassere LDEF. Dette skjedde på Challengers 19. omløp, 27 timer 47 minutter og 12 sekunder etter at Challenger løftet seg fra oppskytingsplattformen. Med sine 57 eksperimenter og masse på 9707 kg er LDEF den hittil største nyttelast som er blitt utplassert med manipulatorarmen fra en romferge. LDEF vil bli hentet ned igjen på ferd 51-E i februar 1985 etter drøyt ti måneder i jordbane. Etter utplasseringen gav Crippen følgende rapport til Houston: «Utplasseringen var like stø som klippen ved Gibraltar, og akkurat nå ser de like store ut.» Utplasseringen av LDEF gikk altså svært fint, og forskerne på bakken var meget fornøyde.

Folksomt i verdensrommet

Ja, faktisk ble det meget folksomt i verdensrommet da Challenger kom opp i jordbane. Om bord i den sovjetiske romstasjonen Saljut 7 befant det seg da hele seks kosmonauter, fem sovjetiske og én indisk. Kosmonautene Leonid Kizim, Vladimir Solovjev og Oleg Atkov hadde vært om bord i Saljut 7 siden de ble skutt opp med Sojuz T-10 8. februar 1984. Nå hadde de besøk av Jurij Malisjev, Gennadi Strekalov og Indias første mann i rommet, Rakesh Sharma. Disse tre ble skutt opp med Sojuz T-11 3. april 1984. Dermed var det nå totalt 11 mennesker fra tre nasjoner i kretsløp rundt Jorden, noe som var ny rekord for antall personer i rommet samtidig.

Reparasjonsoppdraget begynner

Før astronautene gikk til sengs på ferdens andre dag, foretok de den sjette avfyringen av Challengers stillingskontrollmotorer. Da de våknet neste dag, var SMS 160 km foran og 16 km høyere oppe enn Challenger. Crippen foretok flere avfyringer av stillingskontrollsystemet utover morgenen for å komme enda nærmere SMS. Samtidig tok Nelson og van Hoften på seg romdrakter og begynte å forberede seg på å gå ut i lasterommet. Dette gjorde de ved å bevege seg gjennom en luftsluse fra midtre dekk om bord. De kunne da se SMS mindre enn 100 meter borte.

Challenger fløy nå med hovedmotorene vendt mot Jorden og lasterommet vendt mot SMS. Van Hoften hjalp Nelson med å spenne fast koblingsmekanismen som Nelson skulle bruke for å feste seg til SMS, den såkalte Trunnion Pin Attachement Device (TPAD). De var nå inne i sitt 32. omløp, og det var gått drøyt 49 timer siden de forlot KSC. Hittil hadde alt gått helt etter planen, og Nelson forlot lasterommet med kurs for SMS i begynnelsen av det 33. omløpet. Pulsen hans var rundt 60. Challenger hadde nå kontakt med Houston og Goddard Space Flight Center via bakkestasjonen på Hawaii.

Fjernsynsbildene fra Challenger ble fulgt med intens spenning da Nelson «stanset» bare fem meter fra SMS for å forberede sammenkoblingen. Et fjernsynskamera montert til Nelsons hjelm ga nå detaljerte bilder av SMS. Nelson begynte så å bevege seg rundt SMS med samme hastighet som satellitten roterte. Challenger, SMS og Nelson fløy nå side om side mens USA passerte under dem.

Nelson gjorde tre forsøk på å koble seg til SMS, men alle var forgjeves. «Kjevene» på TPAD ville ikke låse seg rundt tilkoblingspinnen på SMS. Kommunikasjonen mellom Crippen og Nelson forløp nå på denne måten («Pinky» er klengenavnet astronautene bruker på Nelson):

Nelson: «Det ser ut for at satellitten heller litt over mot meg, Crip.»

Crippen: «Ja, det ser ut som om du har dyttet litt til Solar Max, Pinky.»

Nelson: «OK, kjevene låste seg ikke - de låste seg ikke.»

Crippen: «OK, gjør et nytt forsøk.»

Nelson: «Nå hadde jeg et bra koblingsforsøk, men kjevene låste seg ikke nå heller. Jeg får rygge bakover for å sjekke ut kjevemekanismen.»

Crippen: «Pinky, så det bra ut etter at du kontrollerte kjevene?»

Nelson: «Ja, kjevene fungerer, men det ser ut til at de er litt for stive til å låse seg fast, Crip.»

Crippen: «Skal du gjøre et nytt forsøk, eller vil du komme tilbake? Pass opp for solcellepanelet!»

Nelson: «Det ser ut til at satellitten blir mer og mer ustabil på grunn av meg, men jeg prøver én gang til. Jeg har 1500 psc igjen med drivstoff.»

SMS hadde nå reagert på Nelsons mislykkede forsøk på å koble seg til den, og begynte å rotere på en mer komplisert måte enn opprinnelig. Crippen begynte nå å bli bekymret for at disse uønskede bevegelsene av SMS ville umuliggjøre det andre alternativet man hadde. Det var å manøvrere Challenger nærmere SMS slik at Hart kunne gripe satellitten med manipulatorarmen uten at SMS hadde sluttet å rotere, for så å plassere den i lasterommet.

SMS var nå begynt å komme ut av kontroll, og Crippen gav følgende instruks til Nelson:

«Pinky, nå har du startet en rotasjon mot venstre. Den må stoppes hvis vi i det hele tatt skal ha muligheten for å gripe den én gang til. Kan du på noen måte ta tak i solcellepanelene med hendene? Du må holde med begge hendene, Pinky!»

I Houston var stemningen til å ta og føle på, og Bruce McCandless, som var den første som fikk prøvefly MMU i rommet, ba pent om at Nelson måtte gjøre et nytt og hardere sammenkoblingsforsøk. Tingene skjedde imidlertid nå så raskt at Nelson aldri fikk denne beskjeden.

Fjernsynsbildene viste at Nelson prøvde det han kunne for å stabilisere SMS ved å gripe tak i solcellepanelene. Dette hjalp imidlertid ikke, snarere tvert imot. På dette tidspunkt trodde Nelson at han hadde brukt mer av MMUens drivstoff enn han egentlig hadde. Etter 35 minutter borte fra Challenger, satte han derfor kursen tilbake igjen. Samtidig flyttet Crippen på Challenger, og Nelson fikk inntrykk av at han fløy skjevt. Dette ga seg uttrykk i følgende skuffede kommentar: «Nå kan jeg ikke fly riktig heller, Crip! Nei, dette er da ikke til å tro!» Det gikk så opp for ham at det var Challenger som beveget seg, og ikke han som fløy skjevt. Under denne manøvren var pulsen hans oppe i 90-100 slag i minuttet, omtrent som man kunne forvente i en slik situasjon.

Så snart Nelson var tilbake i lasterommet, vurderte Crippen og bakkekontrollen i Houston status for Challengers drivstoffbeholdning, og hva man nå skulle gjøre. Det var ikke nok drivstoff igjen til stillingskontrollmotorene foran på romfergen til at man kunne hente inn en romdraktkledd astronaut som måtte få problemer utenfor romfergen. Med Nelson og van Hoften fremdeles i lasterommet, flyttet Crippen Challenger til en avstand av 12 meter fra SMS. Denne manøvren forbrukte 13-15 % av den gjenværende drivstoffbeholdningen for de fremre stillingskontrollmotorene.

Crippen måtte holde seg nær SMS mens han fløy rundt satellitten. Hart gjorde fire mislykkede forsøk på å gripe satellitten med manipulatorarmen. To av disse ble gjort i mørke, bare hjulpet av lysene i Challengers lasterom. Med hjelp av Scobee forberedte samtidig Nelson og van Hoften seg på å vende tilbake til romfergekabinen igjen.

Hele dette første, mislykkede forsøket på å hente SMS inn i lasterommet, hadde da pågått i litt over én time. Crippen avlyste nå forsøket ved å øke avstanden mellom SMS og Challenger, for å kunne gjøre et nytt forsøk senere.

Det var fem skuffede astronauter som måtte se i øynene at 8. april 1984 hadde vært en dårlig start på reparasjonen av SMS, men de hadde langt fra oppgitt håpet om å lykkes.

Solar Max stabiliseres

Etter det skuffende forsøket på å få tak i SMS, skulle astronautene slappe av på ferdens fjerde dag. Mens man ved GSFC jobbet iherdig med å prøve å få stabilisert SMS, tok astronautene for seg et eksperiment med 3300 bier. Tennessee-studenten Dan Poskevich, som hadde foreslått dette eksperimentet, satt nå i kontrollsentret i Houston. Sammen med ham gikk astronautene gjennom alle detaljene i eksperimentet. IMAX-kameraet ble brukt til å filme noe av aktiviteten om bord i Challenger.

På slutten av denne dagen fikk astronautene en meget gledelig melding fra SMS-kontrollsentret ved GSFC: De hadde greid å stabilisere SMS! Dette var helt nødvendig for at Hart skulle kunne greie å gripe tak i satellitten med manipulatorarmen. Meldingen ble mottatt med stor glede av mannskapet.

Crippens hårfine manøvre

Challengers andre møte med SMS denne femte dagen ble foretatt på samme måte som ved det første møtet på ferdens tredje dag. Mannskapet sa lite eller ingenting til kontrollen i Houston under den siste delen av møtesekvensen, idet de var meget opptatte og konsentrerte. Crippen, godt assistert av Scobee, hadde bare en tanke i hodet: «Spar på drivstoffet og manøvrer nøyaktig». Da Challenger var i samme høyde som SMS, hadde de 14 % drivstoff igjen til de fremre stillingskontrollmotorene. Crippens siste manøver ble innledet kl. 1540 norsk tid denne tiende aprildagen, og capcom (capsule communicator), som i denne tidsperioden var astronautkandidat Jerry Ross, fortalte at satellitten nå var klar til å bli grepet av manipulatorarmen. Rotasjonen, som nå var stabilisert, var 0,5° i sekundet. Nå var det Terry Hart som skulle i ilden. Manipulatorarmen ble mesterlig manøvrert og gripemekanismen lukket seg om gripepinnen på Solar Max. Kl. 1558 kunne Crippen rapportere at de hadde satellitten i fast grep og hadde begynt arbeidet med å plassere den i FSS (Flight Support Station).

Jubelen stod høyt i taket i Houston, og Goddard Payload Operation Control Center kunne begynne sine forberedelser foran neste morgens reparasjonsforsøk. Hart plasserte SMS i et arbeidsstativ bak i Challengers lasterom kl. 1650, og man var dermed kommet godt i gang med en spenningsfylt og vellykket reparasjonsferd.

Energiske reparatører

George Nelson og James van Hoften steg ut i Challengers lasterom tidlig neste morgen, det var kl. 1119 norsk tid den 11. april. En halv time senere var van Hoften godt i gang med å skifte ut den defekte modulen som styrer satellittens stillingsog høydekontroll. Han befant seg nå på en arbeidsplattform i enden av manipulatorarmen, som ble manøvrert av Hart. Han ga selv beskjed til Hart om hvilke bevegelser som var ønskelig mens han arbeidet. Han ga entusiastisk uttrykk for at han satte pris på verktøyet. En elektrisk drill ble brukt til å løsne to bolter og med en saks klippet han bort deler av satellittens isolasjonsmateriale. Han brukte en japanskbygget elektrisk skrutrekker for å løsne panelet som måtte demonteres for å komme inn til den elektroniske delen som skulle skiftes ut. Kl. 1345 kunne van Hoften gi beskjed om at den defekte delen var ute og at de var klare til å kople på en ny. Nelson og van Hoften byttet nå arbeidsoppgaver. Også montering av den nye delen gikk smertefritt, og Nelson kunne avgi følgende rapport: «Koblingen gikk fint, jeg mistet et par skruer, den ene forsvant ut over høyderoret og den andre vet jeg ærlig talt ikke hvor det ble av». Man kunne tydelig se via fjernsynsbildene at SMS rørte på seg da begge astronautene samarbeidet om å sette isolasjonen tilbake på plass. Reparasjonsoppdraget gikk prikkfritt og nærmet seg nå slutten. Nelson og van Hoften foretok en utvendig inspeksjon av SMS for å forvisse seg om at alt satt på plass der det skulle før de fotograferte den fra alle bauer og kanter. Astronautene hadde virkelig jobbet «akkord» om man nå kan kalle det det, de hadde utført reparasjonen som var planlagt til å ta 12 timer fordelt på to dager, i løpet av én dag. Dette gjorde sitt til at van Hoften kunne ta seg en 50 minutters prøvetur med sin MMU i lasterommet og i romfergens nærhet. Det skal ikke legges skjul på at på grunn av den glede som nå preget kommunikasjonen mellom van Hoften og Houston, så fikk han lekt seg litt også, med en og annen salto i fri flukt.

Langvarig opphold utenfor kabinen

Nelson og van Hoften oppholdt seg i Challengers lasterom i 7 timer og 18 minutter under reparasjonen av SMS. Dette er den nest lengste EVA (Extra Vehicular Activity) i amerikansk romfartshistorie. Den lengste stammer fra den siste bemannede ferden til Månen, da astronautene Eugene Cernan og Harrison Schmitt oppholdt seg utenfor månelandingsfartøyet i 7 timer og 37 minutter på en av sine tre utflukter på måneoverflaten i desember 1972.

Solar Max tilbake i bane

Terry Hart løftet SMS ut av FSS 40 minutter etter at Nelson og van Hoften hadde begitt seg inn i Challengers luftsluse. Vel tilbake i kabinen kunne de to astronautene ta seg en velfortjent hvil etter en arbeidsom og spennede dag i lasterommet.

Hart manøvrerte manipulatorarmen ut av lasterommet, og slik ble SMS hengende denne kvelden og natten over. Teknikerne ved Goddard Space Flight Centers Payload Operation Control Center kunne teste satellitten, slik at man var sikker på at alt fungerte som det skulle. Så, tidlig om morgenen lokal tid, på ferdens syvende dag, fikk Hart «go»-signalet for å frigjøre SMS og sende den tilbake i bane. Dette ble gjort med stor presisjon, og uten en eneste bevegelse fra manipulatorarmen var SMS tilbake i sin bane. Dette var jo også et historisk øyeblikk denne tolvte aprildagen, og det passet jo bra at det var på dagen tre år siden den historiske jomfruturen til romfergen Columbia. Crippen, som var pilot om bord på STS-1, og kommandør på denne 41-C-ferden, hadde følgende kommentar idet SMS var vel tilbake i sin bane: «Vi er kommet mye lenger på disse tre årene enn John (Young) og jeg noen gang hadde våget å tro».

SMS pekte nå dit den skulle, eksakt mot Solen, og den skulle nå gjennomgå en utsjekkingsperiode på 30 dager før den kunne betraktes som operasjonell igjen.

I skrivende stund er det et faktum at SMS er i operativ drift igjen, og den fungerer som aldri før. Man håper og tror at den vil fungere smertefritt de neste åtte årene.

Landing på fredag den 13.

Det store reparasjonsoppdraget var fullført, og alt arbeidet med å pakke ned utstyr og forberede seg på tilbakevending og landing kunne så smått begynne. Challenger fløy fremdeles slik at astronautene kunne iaktta den «nyrestaurerte» Solar Maximum satellitten, og mannskapet som nå gikk under navnet «Ace Satellite Repair Co.», var ikke lite stolte der de nærmet seg slutten på 41-C-ferden.

Landingen, som var planlagt å finne sted ved soloppgang lokal tid på KSC, skulle heller ikke bli helt uten dramatikk for bakkekontrollen i Houston. De ustabile værforholdene i Florida skulle atter en gang sette NASA på prøve. Sjefen for astronautkontoret, veteranen med seks romferder bak seg, John Young, var ute og fløy med treningsflyet Gulfstream 2 over KSC, mens astronauten Paul Weitz gjorde det samme over Edwardsområdet i California. Værobservasjoner fra disse to ville nå bli avgjørende for hvor Challenger skulle lande. Young kunne rapportere om forholdsvis fine landingsforhold på KSC en halv time før den planlagte avfyringen av bremserakettene. På dette tidspunkt befant Challenger seg i sitt 105. omløp, og været begynte såvidt å se litt truende ut. Sjefen for «reentry-teamet» i Houston besluttet så å avlyse avfyringen av bremserakettene på dette omløpet. Denne beslutningen ble tatt bare ni minutter før den planlagte avfyringen skulle ha funnet sted og åtte minutter før Challenger fikk LOS (loss of signal - kommunikasjonsbrudd) med Houston via TDRS-satellitten.

Ideen med å forlenge ferden enda en dag for å prøve å ta ned Challenger på KSC ble forkastet da man etterhvert hadde lite positive værvarslingsdata. Det ble derfor besluttet å lande på Edwards der værrapportene fra Weitz var av mer positiv karakter.

Den fire minutter og åtte sekunder lange avfyringen av bremserakettene ble foretatt mens Challenger befant seg i sitt 107. omløp over Det indiske hav, kl. 1329 norsk tid. Challenger fikk gjennomført ni av sine ti planlagte supersoniske manøvre under tilbakevendingen, og Crippen og Scobee kunne gjennomføre en normal manuell landing på Edwards' landingsstripe 17 kl. 1438 den 13. april. Ferden hadde da vart i 7 dager 23 timer 40 minutter og 5 sekunder.

Challenger fikk, fordi landingsstedet ble endret i siste øyeblikk, redusert service etter landingen. Det befant seg et mannskap på 50 personer på Edwards, mens et antall på 270 personer ble fløyet fra KSC til California umiddelbart etter at beslutningen om endringen var tatt. Denne første bakkeservicen gikk likevel greit unna, og Challenger var tilbake på KSC den 18. april.

Hva gikk galt med Nelsons TPAD?

Årsaken til at Nelson's koblingsmekanisme ikke fungerte som den skulle den 8. april, var etter alt å dømme at en glassfibersplint, bare noen få millimeter stor, satt på koblingspinnen til SMS. Denne hindret kjevene på koblingsmekanismen i å låse seg fast.

Tekster til illustrasjoner brukt i artikkelen

Nelson (til venstre) og van Hoften arbeider her med å bytte elektronikkenheten til SMS' stillingskontrollsystem. Van Hoften er fastspent til arbeidsstasjonen på enden av manipulatorarmen. (NASA)

Besetningen på 41-C-ferden, fra venstre: Robert L. Crippen, Terry J. Hart, James D. A. van Hoften, George D. Nelson og Francis R. Scobee. (NASA)

Van Hoften holder en aluminiumsboks full av bier. Dette var et eksperiment foreslått av en amerikansk student. (NASA)

Hart med det 32 kg tunge IMAX-kameraet som bruker 300 meter lange filmruller. Hver rull inneholder film til tre minutters spilletid. Som «mørkerom» under de fem filmbyttene Hart foretok på ferden, brukte han en svart sekk. Han syntes det var mye lettere å bytte film i rommet enn på Jorden. (NASA)

LDEF henger her i enden av manipulatorarmen over Mexico-gulfen før utplassering. Rett over LDEF ses Florida. (NASA)

Van Hoften i ferd med å forberede reparasjon av elektronikkenheten til ett av SMS-instrumentene. Han er festet til en arbeidsstasjon på enden av manipulatorarmen. (NASA)

Første punkt på programmet for reparasjon av SMS, var å bytte ut elektronikkmodulen for stillingskontrollsystemet med en ny enhet astronautene hadde med opp i lasterommet på Challenger. Ved hjelp av spesialverktøy er van Hoften her i ferd med å foreta denne utskiftningen. (NASA)

Etter at SMS var reparert, foretok Nelson en meget omfattende fotografering av SMS. Endringer i fargene på overflatematerialene siden satellitten ble skutt opp, kan gi informasjon om hvordan oppholdet i rommet har påvirket disse materialene. Dette fotoarbeidet kunne Nelson ha gjort ved å fly rundt SMS ved hjelp av MMU, men slik gjorde han det ikke Isteden spente han seg fast til arbeidsstasjonen som var montert til manipulatorarmen. Fra romfergekabinen flyttet så Hart Nelson til alle ønskelige posisjoner ved å styre manipulatorarmen. Her ser vi Nelson festet til arbeidsstasjonen ved enden av manipulatorarmen mens han henger rett over SMS og tar bilder. Den lyse «flekken» under manipulatorarmen til høyre og litt ovenfor Nelson, er Månen. (NASA)