STS-125 – A última visita ao telescópio espacial Hubble

Dias antes do lançamento os astronautas que iriam participar na última missão de reparação e manutenção do telescópio espacial Hubble, chegavam ao Centro Espacial Kennedy provenientes do Centro Espacial Johnson, Houston – Texas. Chegados à Florida os astronautas iniciaram os preparativos finais para o lançamento para esta missão importante na qual seriam necessárias cinco actividades extraveículares nas quais se procederia à instalação de novos instrumentos, à reparação de outros e à substituição de outros, permitindo assim que o observatório orbital possa funcionar até pelos menos 2014.

Um dos equipamentos do Hubble, o Science Instrument Command and Data Handling, falhou a 27 de Setembro de 2008 o que levou ao atraso da missão de manutenção. Ainda que o Hubble poderia funcionar com a unidade de reserva, a NASA decidiu colocar a outra unidade operacional para restaurar o nível de segurança anterior. Durante os meses que antecederam a missão, a unidade de reserva, que havia sido fabricada há muitos anos, foi revista e preparada para o lançamento.


Lançamento e primeiros dias em órbita

O Atlantis foi lançado para a missão STS-125 às 1801:55,992UTC do dia 11 de Maio de 2009, como estava previsto. Finalizada a contagem decrescente, deu-se a ignição dos motores SSME (Space Shuttle Main Engines) – SSME1 nº 2059, SSME2 nº 2044 e SSME3 nº 2057 – e dos RSRB (Redesigned Solid Rocket Boosters), com o veículo a abandonar a plataforma de lançamento LC-39A iniciando assim a missão e a quinta dedicada à reparação e manutenção do telescópio espacial Hubble (HSM-4). O conjunto de propulsão era designado BI-137 e os propulsores laterais de combustível sólido eram RSRM-105. A ascensão desde o Centro Espacial Kennedy foi feita em céus limpos de nuvens o que permitiu uma boa observação durante grande parte do voo. Com o final da queima dos SSME o Atlantis encontrava-se numa órbita preliminar com um apogeu a 537 km de altitude, perigeu a 53 km de altitude e inclinação orbital de 28,5.º em relação ao equador terrestre. O perigeu, isto é a distância mínima em relação à Terra, foi incrementando até atingir os 201 km de altitude às 1845UTC, utilizando a propulsão dos motores de manobra OMS (Orbital Maneuvering System). O vaivém espacial voltaria a levar a cabo mais uma manobra até alcançar a órbita circular na qual se encontrava o Hubble a cerca de 560 km de altitude.

Pouco depois de entrar em órbita, e como é habitual, os astronautas do Atlantis utilizaram as suas câmaras fotográficas para obter imagens do tanque exterior de combustível líquido ET-130 (External Tank) procurando sinais do desprendimento de espuma isoladora durante o lançamento. As imagens de vídeo da ascensão não mostraram qualquer evento deste tipo e esperava-se que o vaivém espacial não tivesse sofrido qualquer impacto importante. Porém, como o Atlantis poderia receber qualquer tipo de dano devido ao impacto de lixo espacial, e na ausência da possibilidade de encontrar socorro na estação espacial internacional, a NASA mantinha pronto para o lançamento na Plataforma de Lançamento LC-39B o vaivém espacial OV-105 Endeavour.

Durante os dois dias seguintes a tripulação do Atlantis teria tempo para se aclimatizar às condições orbitais enquanto o Atlantis encurtava a distância com o Hubble.

A tripulação do vaivém passou o primeiro dia em órbita manobrando em direcção ao seu objectivo e também efectuou a usual revisão do sistema de protecção térmica do Atlantis. Utilizando o braço robot Canadarm ao qual foi acoplado o sistema de sensores OBSS (Orbiter Boom Sensor System), os astronautas levaram a cabo uma inspecção coreografada de sete horas, verificando todos os pontos do exterior do Atlantis. As câmaras do OBSS enviaram imagens do estado das telhas térmicas, as quais depois examinadas na Terra pelos especialistas da agência espacial norte-americana. Numa das fotografias ficou patente uma zona na qual se apreciavam pequenos danos sobre algumas telhas, seguramente devido a algum tipo de impacto durante o lançamento, mas os danos eram superficiais e foi decidido de forma preliminar que não seria necessária uma inspecção adicional por parte dos astronautas durante uma das saídas extraveículares previstas. A área em questão estava localizada na zona dianteira, mais precisamente onde a asa se une à fuselagem. Para além das revisões com o OBSS, Altman e Grunsfeld começaram a preparar a plataforma FSS (Flight Support System), que serviria para manter fixo o telescópio espacial durante a fase de manutenção, e que poderia ser girada e inclinada para assim facilitar o acesso por parte dos astronautas. Neste sentido, Grunsfeld, Massimino, Good e Feustel reviram os quatro fatos extraveículares que seriam utilizados nas cinco saídas previstas, bem como as ferramentas que iriam utilizar nas reparações.

No dia do encontro e captura do telescópio espacial Hubble, os engenheiros na Terra prepararam o telescópio para esta delicada operação. Por exemplo, foi ordenado ao observatório que recolhesse a sua antena de alto ganho, e mediu-se com exactidão a sua órbita para proporcionar ao Atlantis os dados obtidos. De seguida, o vaivém espacial efectuou a sua correcção de trajectória que o levaria a uma lenta aproximação do Hubble. Uma vez situado a cerca de 15 metros do seu alvo, o controlo em Terra enviou uma ordem ao Hubble para que adquirisse a orientação correcta para a sua captura. Porém, problemas com as comunicações impediram a operação, de modo que foi o Comandante do Atlantis quem colocou o vaivém espacial na posição correcta, uns 20 minutos depois do previsto. Megan McArthur encarregou-se de manipular o braço robótico do Atlantis, aproximando-o do observatório e levando a cabo a captura final, o que ocorreu às 1714UTC do dia 13 de Maio. Uns 58 minutos depois, o mesmo braço robot aproximava e situava por fim o Hubble sobre a plataforma FSS, dento do porão do Atlantis. Os astronautas levaram depois uma revisão visual do estado do telescópio e activaram várias conexões eléctricas, antes de rever as actividades do dia seguinte antes de irem dormir.

A tripulação da missão STS-125. Da esquerda para a direita: Michael James Massimino (Especialista de Missão), Michael Timothy Good (Especialista de Missão), Gregory Carl Johnson (Piloto), Scott Douglas Altman (Comandante), Katherin Megan McArthur (Especialista de Missão), John Mace Grunsfeld (Especialista de Missão) e Andrew Jay Feustell (Especialista de Missão).

Primeira AEV

O primeiro passeio espacial seria protagonizado por John Grunsfeld e Andrew Feustel. Desde a Terra ordenou-se ao Hubble para rodar os seus painéis solares para facilitar o trabalho dos dois astronautas, que incluiria a extracção da câmara WFPC-2 e a sua substituição pela WFPC-3, além da troca do sistema informático que falhou em Outubro de 2008. Também seria instalado um suporte especial que permitiria, no futuro, que uma nave autónoma possa capturar o Hubble no final da sua vida útil e permitir uma reentrada segura. Entretanto, em Houston, informava-se a tripulação da necessidade de se usar as câmaras do braço robot para rever uma zona do nariz do Atlantis da qual não se haviam obtido fotografias suficientes com o OBSS para determinar o seu estado. Por outro lado, o Atlantis cruzou-se a uma grande distância com um detrito espacial proveniente do satélite FY-1C Feng Yun-1C que havia sido destruído durante um teste anti-satélite. O objecto de 0,1 metros não colocou qualquer perigo e o vaivém espacial não teve de manobrar para o evitar.

A 14 de Maio, Grunsfeld e Feustel saíram para o exterior para levar a cabo a sua primeira actividade extraveícular, uma das mais importantes da missão. A escotilha do Atlantis foi despressurizada às 1848UTC, permitindo a sua abertura pelas 1851UTC. O primeiro a sair foi Grunsfeld, que começou a mover-se pelo porão de carga do vaivém espacial, preparando o terreno para os trabalhos que se seguiriam. Feustel seguiu os seus «passos», dirigindo-se ao braço robot Canadarm onde se fixaria para que Megan McArthur o move-se até à posição prevista em frente do telescópio espacial Hubble. O primeiro objectivo seria a retirada e substituição da velha Wide Field and Planetary Camera-2, para o qual, o astronauta efectuou diversas desconexões eléctricas e retirou vários parafusos de fixação. Foi durante esta tarefa que surgiu um alarme, pois um dos parafusos recusava-se a girar perante a força proporcionada pelo aparelho eléctrico utilizado pelo astronauta. Passando ao plano B, aumentou-se a potência do aparelho, tendo no entanto um limitador de força para evitar que o parafuso se pudesse partir. Com este aumento de força o parafuso começou a girar, dissipando assim a preocupação dos engenheiros na Terra que poderiam ter de ordenar a recolocação dos outros parafusos e das conexões, trazendo-se assim de volta para a Terra a nova WFPC-3, o que teria sido uma grande decepção. Porém, o problema foi assim resolvido e retiraram a WFPC-2 da sua localização no interior do Hubble, armazenando-a de seguida no porão de carga e colocando no seu lugar a WFPC-3 que deslizou e encaixou de forma perfeita. Com ela, e devido ao facto de ser uma câmara pancromática, os astrónomos pensam que conseguirão observar a evolução das galáxias, estudar a matéria negra e a energia negra, chegando mais longe do que a sua antecessora. Os engenheiros confirmaram que a WFPC-3 estava a receber energia, tal como esperado. A seguinte tarefa foi a substituição da unidade SCI&DH. Desde o mês de Setembro de 2008 que o telescópio espacial Hubble funcionava com a unidade SCI&DH de reserva, por isso a instalação de uma nova unidade era de vital importância para restaurar a redundância. A troca realizou-se sem dificuldades. Finalmente, os astronautas colocaram na zona inferior do telescópio o sistema SCM (Soft Capture Mechanism) que ajudará o observatório orbital a ser capturado por um veículo automático no final da sua vida útil, agora que o vaivém espacial não regressará mais ao Hubble. Os astronautas substituíram também dois dos três LOKS (Latch Over Center Kits) que facilitariam a abertura das comportas do telescópio durante as actividades extraveículares seguintes. Antes de regressar ao interior do Atlantis, os dois astronautas configuraram a plataforma situada no extremo do Canadarm para facilitar a utilização de câmaras na revisão da uma zona das telhas térmicas previstas para o dia seguinte. No total, John Grunsfeld e Andrew Feustel passaram 7 horas e 20 minutos no exterior.

Segunda AEV

Michael Good e Michael Massimino seriam os protagonistas da segunda AEV da missão. Esta seria mais comprida do que estava inicialmente previsto. Prevista para durar 6 horas e 30 minutos, devido a problemas técnicos com uma das unidades RSU, a actividade extraveícular foi prolongada. Tudo começou peças 1247UTC do dia 15 de Maio com a despressurização da escotilha. Os dois astronautas adoptaram as suas posições em frente do Hubble e iniciaram a delicada tarefa de substituir três unidades RSU (Rate Sensing Units) por unidades novas. Cada uma destas unidades contém dois giroscópios e servem para que o observatório possa orientar-se com toda a precisão em direcção aos seus objectivos astronómicos. A extracção das unidades velhas não colocou grandes problemas, bem como a instalação de duas das unidades novas. Porém, a terceira unidade negava-se a ser encaixada no seu lugar, devido à escassa tolerância disponível. Antecipando este problema, a NASA havia disponibilizado uma quarta unidade RSU, que acabou por ser colocada na sua localização no Hubble. Por outro lado, os astronautas retiraram um dos módulos de bateria originais (na zona 2, desenhado para durar 5 anos) e colocaram um novo no seu lugar. Finalizadas estas tarefas, o controlo em Terra certificou que todos os equipamentos estavam a funcionar correctamente. Regressando ao interior do Atlantis, Massimino e Good repressurizaram a escotilha do vaivém espacial pelas 2045UTC. Com quase 8 horas, a sua AEV havia-se convertido na oitava saída para o espaço mais longa da história espacial. Antes de finalizar o dia, Scott Altman e Megan McArthur usaram o braço robot para inspeccionar algumas telhas térmicas que não haviam sido revistas anteriormente. Os resultados foram satisfatórios.

Terceira AEV

A terceira actividade extraveícular foi levada a cabo por John Grunsfeld e Andrew Feustel, e tinha como objectivo a extracção do complexo óptico COSTAR e a instalação no seu lugar do instrumento COS (Cosmic Origins Spectrograph). Convém recordar que o sistema COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement) foi desenhado para corrigir os problemas ópticos do observatório originados por um erro de desenho no espelho principal. Dado que todos os instrumentos científicos do Hubble já contêm no seu interior um sistema óptico corrector, o COSTAR deixava de ser necessário, e em seu lugar poderia usar-se outro aparelho, tal como o Hubble fora originalmente concebido.

Grunsfeld e Feustel abriram a escotilha às 1334UTC do dia 16 de Maio e iniciaram a AEV durante a qual não encontraram qualquer dificuldade. A sua primeira tarefa foi aceder ao COSPAR e retirá-lo do telescópio, para leva-lo para o porão de carga do Atlantis onde seria trazido de volta para a Terra. O seu lugar será provavelmente num museu depois de 16 anos de actividade crucial, dado que permitiu ao Hubble alcançar os êxitos pelos quais é conhecido. De seguida, os dois astronautas inseriram o instrumento COS que permitirá obter imagens em ultravioleta. Satisfeitos com o trabalho realizado, passaram a um mais difícil: a reparação da câmara ACS (Advanced Camera for Surveys). A ACS deixou de funcionar em 2007 quando a sua fonte de alimentação de reserva sofreu um curto-circuito. O sistema não havia sido desenhado para ser reparado durante um passeio espacial, de modo que os engenheiros prepararam ferramentas especiais. Os astronautas removeram 32 parafusos para retirar um painel, acederam ao seu interior e substituíram quatro circuitos integrados e a própria fonte de alimentação. Desde a Terra foi comprovado que tudo funcionava perfeitamente, ficando pendente a recalibração do instrumento para mais tarde. A saída para o espaço finalizou com o encerramento da escotilha pelas 2005UTC. No total esta actividade extraveícular teve uma duração de 6 horas e 36 minutos.

Quarta AEV

A quarta AEV veio a ser um novo repto para os astronautas. Começou com abertura da escotilha pelas 1344UTC do dia 17 de Maio, através da qual saíram Massimino e Good. O objectivo seria reparar o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), cuja fonte de alimentação deixara de funcionar em 2004. Se a remoção de 111 parafusos foi muito difícil, a presença de um corrimão tornou esta tarefa muito mais difícil. Teve de se quebrar o corrimão, dado que um dos seus parafusos se quebrou. Depois disto, a reparação pôde ser efectuada sem grande contratempos e o controlo em Terra confirmou que o STIS estava de novo funcional. Porém, o Hubble colocou-se a si próprio em ‘modo de segurança’ durante os ensaios devido a uma temperatura excessivamente baixa. Os testes seriam retomados mais tarde. A segunda tarefa prevista para esta saída, a instalação de uma manta térmica no exterior da zona 8 do telescópio (NOBL), teve de ser deixada para a última actividade extraveícular, devido ao atraso acumulado nesta quarta actividade. Quando Massimino e Good encerraram a escotilha, pelas 2139UTC, haviam completado, com 8 horas e 2 minutos, uma das AEV mais longas da história espacial.

Quinta e última AEV

A quinta e última saída extraveícular da tripulação do Atlantis começou pelas 1220UTC do dia 18 de Maio com a abertura da escotilha de acesso ao porão de carga do vaivém espacial. Grunsfeld e Feustel foram os dois astronautas que participaram nesta saída com o objectivo principal de trocar um módulo de bateria e um dos sensores de guia (FGS) do Hubble. Seria uma actividade extraveícular histórica, pois na sua conclusão, nenhum outro ser humano voltaria a tocar no telescópio. Os dois astronautas concentraram-se por tanto a finalizar com êxito as tarefas que iriam garantir ainda uma longa vida para o observatório. Em primeiro lugar retiraram a velha bateria da zona 3 e introduziram no seu lugar um novo módulo. Depois, fizeram o mesmo com o FGS-2, que havia mostrado sinais de deterioração durante os últimos tempos. O telescópio Hubble tem três sensores deste tipo, situados em ângulos de 90º em torno do telescópio. Dois destes sensores são utilizados para a sua orientação, e o terceiro para fazer astrometria. O novo FGS que foi instalado já havia estado em órbita e foi substituído em Dezembro de 1999. Foi reparado e melhorado para voltar a ser utilizado. Finalizadas estas duas tarefas principais, os astronautas instalaram mantas térmicas de protecção (NOBL) nas zonas 5 e 8 do telescópio. Uma das mantas era a que não se pôde colocar durante a quarta actividade extraveícular. Grunsfeld e Feustel recolheram depois as suas ferramentas, limparam o porão de carga do Atlantis e dirigiram-se para o interior do veículo, encerrando a escotilha após 7 horas e 2 minutos de passeio espacial.

As cinco actividades extraveículares realizadas para a sua manutenção totalizaram 36 horas e 56 minutos. Somando as actividades extraveículares realizadas em missões anteriores, levaram-se a cabo 23 AEV junto do Hubble, totalizando 166 horas e 6 minutos.

Últimos dias e regresso à Terra

Com a missão cumprida, a tripulação do Atlantis passou o seu último dia junto do telescópio espacial. A 19 de Maio, McArthur utilizou o braço robot para segurá-lo e elevá-lo sobre o porão de carga. Às 1257UTC, com a autorização do centro de controlo, e depois da abertura com êxito da comporta protectora do tubo óptico, o observatório era libertado em órbita. Utilizando os motores auxiliares, o Atlantis afastou-se com muito cuidado do Hubble, e cerca de meia hora mais tarde, efectuava a manobra definitiva de separação. O resto do dia estaria dedicado a rever o sistema de protecção térmica do vaivém espacial, mediante a utilização do sistema OBSS, em busca de possíveis danos produzidos por impactos durante a permanência em órbita.

O dia 20 de Maio esteve reservado para o descanso, para entrevistas com os jornalistas e a outros contactos de interesse. Os seis astronautas dedicaram 40 minutos a responder a perguntas dos jornalistas, e depois estabeleceram uma breve comunicação com os seus colegas na estação espacial internacional ISS. Antes de terminar o dia, conversaram uns minutos com o Presidente Obama, que falou com eles desde a Casa Branca. Na Terra, os especialistas deram luz verde ao estado do escudo térmico do vaivém espacial, o que permitiria iniciar a descida e a reentrada quando chegasse o momento. Antes das previsões de que o mau tempo pudesse atrasar estas manobras, a NASA ordenou aos astronautas para que dentro do possível poupassem energia e recursos.

Estando pendentes das condições meteorológicas no local de aterragem na Florida, os tripulantes do vaivém espacial Atlantis prepararam o seu regresso a casa previsto para o dia 22 de Maio. Os astronautas dedicaram o dia 21 de Maio a testar os elementos aerodinâmicos do veículo e a guardar os equipamentos e ferramentas. Também falaram uns minutos com Barbara Mikulski, para a qual testemunharam numa reunião do Senado, bem como com Bill Nelson (senador que voou no espaço) e vários jornalistas. A NASA informou a tripulação sobre a chuva caída na pista de aterragem durante os três dias precedentes e as possibilidades de que continuara a cair. O mau tempo associado com ventos fortes poderiam pois impedir a descida. Programaram-se duas oportunidades de aterragem para o dia 22 de Maio, e em caso de não poder ser aproveitadas, atrasar-se-ia o regresso para o dia seguinte.

O mau tempo no Centro Espacial Kennedy no dia 22 de Maio voltou a impedir o regresso nesse dia, mas antes de dirigir o Atlantis para a Califórnia a NASA queria esperar um dia mais em órbita. A agência espacial desejava assim evitar uma viagem transcontinental do veículo, uma operação que é sempre difícil e dispendiosa. Assim, foram programadas outras três oportunidades para o dia 23 de Maio. Os astronautas esperaram até desfrutando do tempo extra em órbita e preparando o vaivém espacial para a aterragem. No entanto, e chegado de novo o momento, as condições meteorológicas na Florida demonstraram ser ainda instáveis e pouco seguras, assim que a NASA atrasou a reentrada até ao dia 24 de Maio, esgotando todas as possibilidades. Neste dia, o tempo na pista do Centro Espacial Kennedy seguia sem cooperar, de modo que não houve outra hipótese do que dirigir o Atlantis para a Base Aérea de Edwards, Califórnia. Com luz verde para efectuar a descida, fecharam-se as portas do porão de carga, activaram-se os sistemas hidráulicos e pouco depois, começava a reentrada atmosférica. Os dois motores OMS foram activados às 1424UTC, travando a velocidade orbital e permitindo a descida paulatina até encontrar a atmosfera. Às 1539:04UTC o Atlantis aterrava sem dificuldades na pista RW22 da Base Aérea de Edwards. Finalizava assim a missão STS-125 que teve uma duração de 12 dias 21 horas 37 minutos e 9 segundos.

Após descer do Atlantis, a tripulação foi submetida à usual revisão médica, regressando a Houston a 26 de Maio.

Texto Manuel Montes

Imagens NASA

Tradução e edição Rui C. Barbosa

 

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