STS-3

STS-3 là sứ mệnh thứ ba của Chương trình Tàu con thoi NASA và là chuyến bay thứ ba của tàu con thoi Columbia. Nó được phóng vào ngày 22 tháng 3 năm 1982 và hạ cánh tám ngày sau đó vào ngày 30 tháng 3 năm 1982. Nhiệm vụ này, với phi hành đoàn gồm Jack R. Lousma và C. Gordon Fullerton, bao gồm các thử nghiệm chi tiết về khả năng hoạt động dài ngày trên quỹ đạo của Columbia cùng nhiều thí nghiệm khoa học. STS-3 là chuyến bay đầu tiên sử dụng bình nhiên liệu ngoài không sơn và là nhiệm vụ duy nhất hạ cánh tại White Sands Space Harbor gần Alamogordo, New Mexico. Tàu con thoi buộc phải hạ cánh ở White Sands do ngập lụt tại địa điểm hạ cánh dự kiến ban đầu là Căn cứ Không quân Edwards.

Phi hành đoàn

Chỉ huy Jack R. Lousma trước đó đã bay với vai trò phi công của phi hành đoàn Skylab thứ hai (Skylab 3), ở lại trạm vũ trụ trong 59 ngày từ tháng 7 đến tháng 9 năm 1973. Lousma trước đó đã được chọn vào năm 1978 làm Phi công cho STS-2, nhiệm vụ ban đầu được lên kế hoạch để nâng quỹ đạo Skylab. Khi những chậm trễ trong quá trình phát triển Tàu con thoi ngăn Columbia không thể phóng kịp thời điểm gặp Skylab vào năm 1979, Chỉ huy STS-2 Fred W. Haise Jr. nghỉ hưu từ NASA, và Lousma sau đó được thăng chức lên làm Chỉ huy của STS-3. Lousma cũng từng phục vụ trong các phi hành đoàn hỗ trợ cho Apollo 9, 10 và 13; ông là CAPCOM trong khoảng thời gian xảy ra sự cố suýt thảm họa của sứ mệnh Apollo 13. Ông cũng được chọn làm Phi công Module Ghép nối dự phòng cho Dự án Thử nghiệm Apollo–Soyuz (Apollo-Soyuz Test Project – ASTP) vào năm 1975.

Fullerton là một tân binh chuyển tới NASA vào năm 1969 sau khi chương trình Phòng thí nghiệm Quỹ đạo Có người lái (Manned Orbiting Laboratory – MOL) của Không quân Hoa Kỳ bị hủy bỏ. Fullerton có kinh nghiệm trước đó với Tàu con thoi, khi ông đã lái tàu con thoi Enterprise với vai trò Phi công cùng với Haise trong chương trình Thử nghiệm Tiếp cận và Hạ cánh (ALT) năm 1977. Ông cũng từng là một phần của phi hành đoàn hỗ trợ cho Apollo 14, 15, 16 và 17.

Tóm tắt sứ mệnh

Columbia được phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy lúc 16:00 UTC, vào ngày 22 tháng 3 năm 1982, đúng ngày phóng dự kiến. Đây là lần phóng đầu tiên sử dụng bình nhiên liệu bên ngoài (external tank – ET) không sơn. Vụ phóng bị trì hoãn một giờ do hư hỏng bộ gia nhiệt trên đường ống hỗ trợ mặt đất chứa khí nitơ. Trước khi phóng, Columbia chỉ dành 70 ngày tại Cơ sở Xử lý Tàu con thoi – một kỷ lục về thời gian kiểm tra.

Các mục tiêu chính của chuyến bay là tiếp tục kiểm tra Hệ thống Thao tác Từ xa (Remote Manipulator System, thường được gọi là Canadarm) và thực hiện các thử nghiệm nhiệt độ kỹ lưỡng trên tàu Columbia bằng cách phơi phần đuôi, mũi và đỉnh tàu dưới ánh sáng mặt trời trong các khoảng thời gian khác nhau. Phi hành đoàn phát hiện rằng việc tiếp xúc lâu dài khiến các cửa khoang chứa hàng bị biến dạng nhẹ, ngăn chúng đóng hoàn toàn. Việc lăn tàu con thoi để cân bằng nhiệt độ xung quanh đã giải quyết được vấn đề.

Ngoài ra, trong khoang chứa hàng, Columbia một lần nữa mang theo gói Thiết bị Đo lường Chuyến bay Phát triển (Development Flight Instrumentation – DFI) và OSS-1 (được đặt tên theo Văn phòng Khoa học và Ứng dụng Không gian của NASA), bao gồm nhiều dụng cụ được lắp đặt trên bệ Spacelab, nhằm thu thập dữ liệu về môi trường gần Trái Đất và mức độ ô nhiễm do chính tàu con thoi gây ra. Trong số các thí nghiệm khác, bệ OSS chứa một máy dò tia X để đo độ phân cực của tia X phát ra từ các vụ nổ mặt trời. Một hộp thử nghiệm cho chương trình Tải trọng Nhỏ Tự chứa (Small Self-Contained Payload) – còn được gọi là Getaway Special (GAS) – được lắp đặt ở một bên của khoang chứa hàng.

Lần đầu tiên, một số thí nghiệm được thực hiện trong các khoang giữa của tàu con thoi. Chúng bao gồm thí nghiệm Kiểm tra Thiết bị Điện di để nghiên cứu sự phân tách các thành phần sinh học, và thí nghiệm Lò phản ứng Latex Đơn phân tán, nhằm tạo ra các hạt latex đồng nhất kích thước micromet. Dự án Học sinh Tham gia Tàu con thoi (Shuttle Student Involvement Project – SSIP) đầu tiên – một nghiên cứu về chuyển động của côn trùng – cũng được thực hiện trong một khoang giữa.

Trong chuyến bay đã xảy ra một số sự cố nhỏ. Nhà vệ sinh trên tàu con thoi bị hỏng ngay lần sử dụng đầu tiên, theo lời Lousma mô tả là “tám ngày xả nước đầy màu sắc”; một trong các Bộ Nguồn Phụ Trợ (Auxiliary Power Unit – APU) bị quá nhiệt (nhưng vẫn hoạt động bình thường trong quá trình hạ cánh); cả hai thành viên phi hành đoàn đều gặp phải triệu chứng say không gian; và vào ngày 26 tháng 3 năm 1982, ba kênh liên lạc đã bị mất tín hiệu.

STS-3 được lên kế hoạch là chuyến bay kéo dài 7 ngày. Địa điểm hạ cánh được chuyển đến Northrop Strip (sau đổi tên thành White Sands Space Harbor) tại White Sands Missile Range, New Mexico, do khu vực hạ cánh dự kiến ở Căn cứ Không quân Edwards bị ngập lụt. Lousma và Fullerton quyết định hạ cánh tại White Sands thay vì Cơ sở Hạ cánh Tàu con thoi (Shuttle Landing Facility – SLF) mới tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy vì họ đã được huấn luyện ở đó. Một chiến dịch di chuyển thiết bị quy mô lớn (được báo cáo là “40 toa tàu chở hàng”) từ Căn cứ Không quân Edwards đến White Sands đã được thực hiện trước và trong nhiệm vụ để đảm bảo công tác hạ cánh được hỗ trợ đầy đủ. Mặc dù ban đầu việc di chuyển thiết bị khẩn cấp như vậy dự kiến sẽ do máy bay vận tải Không quân đảm nhiệm, NASA đã thay đổi kế hoạch và vận chuyển thiết bị bằng hai chuyến tàu chuyên dụng trên quãng đường 1.600 km thông qua Santa Fe Railroad và Southern Pacific Railroad. Quyết định vận chuyển thiết bị hỗ trợ bằng đường sắt đã giúp NASA tiết kiệm khoảng 2 triệu USD chi phí vận chuyển. Gió mạnh tại White Sands làm giảm tầm nhìn và khiến việc hạ cánh bị trì hoãn một ngày. Vì tất cả mục tiêu nhiệm vụ đã hoàn thành, phi hành đoàn đã tận hưởng điều mà Lousma mô tả là “một ngày ở điểm nghỉ dưỡng yêu thích nhất trên thế giới của chúng tôi… Cuối cùng chúng tôi cũng có cơ hội nhìn ra cửa sổ và tận hưởng việc được ở đó”.

Cũng giống ngày trước đó khi phải hoãn hạ cánh, gió tầng cao hướng tây mạnh vượt quá ngưỡng kiểm định của hệ thống. Kết quả là Columbia buộc phải thực hiện một cú rẽ phải cao kém tối ưu hơn để vào đường tiếp cận cuối thay vì quỹ đạo thông thường và dễ dàng hơn. Ở giai đoạn này của chương trình thử nghiệm, tàu con thoi có ít thông tin quản lý năng lượng điện tử hỗ trợ phi hành đoàn hơn nhiều so với các sứ mệnh sau này. Với đường băng chỉ nhìn thấy từ phía mình, Fullerton đã ra lệnh cú rẽ cho chỉ huy của mình. Các máy bay hộ tống T-38 của họ được dẫn đầu bởi phi hành gia Dick Covey và nhiếp ảnh gia NASA Pete Stanley. Phần tiếp cận cuối được thực hiện một phần bởi hệ thống lái tự động của tàu con thoi, nhưng phần mềm tự hạ cánh chưa hoàn thiện nên không thể bao gồm chức năng hạ cánh tự động. Khi triển khai hoàn toàn ở đường tiếp cận cuối, hệ thống lái tự động được kích hoạt lại và phản ứng bằng cách đóng các phanh khí động (mặc dù tàu đang ở đúng quỹ đạo), dẫn đến tốc độ tăng lên. Hệ thống lái tự động sau đó ra lệnh mở hoàn toàn phanh khí động và cứ dao động như vậy trong một thời gian. Lousma giữ hệ thống lái tự động hoạt động để thu thập dữ liệu về hành vi của nó, nhưng đã ngắt kết nối lại ở giai đoạn rất muộn để thực hiện hạ cánh thủ công. Quá trình hạ cánh cũng là một trong những khoảnh khắc kịch tính nhất của chương trình, với bộ phận hạ cánh được triển khai ở độ cao 46 m với tốc độ 509 km/h và khóa lại chỉ năm giây trước khi chạm đất. Việc đóng phanh tốc độ tự động sớm đã dẫn đến tốc độ cao trên đường trượt hạ cánh (glidescope) bên trong, và Lousma quyết định hạ cánh nhanh thay vì quá dài. Mũi tàu sau đó bắt đầu hạ thấp với tốc độ không khí lớn hơn dự kiến và nâng lên lại ngay trước khi bánh mũi chạm đất. Thời điểm chạm đất xảy ra lúc 16:04:46 UTC vào ngày 30 tháng 3 năm 1982, trên đường băng 17 tại Northrop Strip.

Cựu Giám đốc NASA Charles F. Bolden Jr. cho biết Lousma được huấn luyện để tắt chế độ hạ cánh tự động bằng cách di chuyển cần điều khiển. Ông đã lắc cần nhưng không đủ nghiêng, nên chế độ hạ cánh tự động vẫn còn một phần được kích hoạt cho đến khi Fullerton cảnh báo, khiến Lousma phải kéo cần lên; Bolden, người đã từng làm việc với hệ thống hạ cánh tự động trong những ngày đầu sự nghiệp phi hành gia trước chuyến bay vũ trụ đầu tiên của mình, tuyên bố vào năm 2004 rằng phi hành đoàn đã “cứu được tàu” bằng hành động đó.

STS-3 là nhiệm vụ tàu con thoi duy nhất hạ cánh tại White Sands Missile Range. Việc hạ cánh khó khăn bất ngờ và điều kiện sau chuyến bay đã làm hỏng tàu con thoi, đòi hỏi phải sửa chữa nhiều tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy. Bụi thạch cao bao phủ Columbia nhiều đến mức Bolden nhớ lại: “Tôi đã lái nó trong vài chuyến bay sau đó trên chuyến bay đầu tiên của mình, STS-61-C, và khi chúng tôi lên quỹ đạo, vẫn còn thạch cao bay ra từ mọi thứ! Họ tưởng đã làm sạch nó… nhưng thật khó tin những gì đã xảy ra!” Bụi tiếp tục được tìm thấy trong tàu vũ trụ trong suốt quãng đời còn lại của nó.

Columbia đã thực hiện 130 vòng quỹ đạo và di chuyển 5.300.000 km trong chuyến bay kéo dài 8 ngày, 0 giờ, 4 phút và 46 giây. Tổng cộng 36 tấm bảo vệ nhiệt đã bị mất và 19 tấm bị hư hỏng. Tàu con thoi được đưa trở lại Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào ngày 6 tháng 4 năm 1982. STS-3 là nhiệm vụ cuối cùng mà NASA chỉ định một đội dự phòng đầy đủ.

Cập nhật lần cuối ngày 30/12/2025.