STS -58 Colombie (15) 58ème mission de la navette spatiale
STS-58 était une mission de la navette spatiale Columbia lancée depuis le Kennedy Space Center, en Floride, le 18 octobre 1993. Les missions étaient principalement consacrées à des expériences concernant les effets physiologiques des vols spatiaux. Il s’agissait de la première utilisation en vol du logiciel de simulation « Portable In-flight Landing Operations Trainer ». C’était aussi la dernière fois que Columbia atterrirait à la base aérienne d’Edwards.
Faits saillants du lancementLa première tentative de lancement le 14 octobre a été annulée à la deuxième marque du T-31 en raison d’un ordinateur de sécurité de portée défaillant. La deuxième tentative de lancement le 15 octobre a échoué à la minute T-9 en raison d’un transpondeur en bande S défaillant sur l’orbiteur. Le lancement a été réinitialisé pour le 18 octobre. Le compte à rebours s’est déroulé sans heurts jusqu’au décollage, retardé seulement de quelques secondes à cause d’un avion dans la zone de lancement.
Faits saillants de la mission 
Deuxième mission Spacelab dédiée aux sciences de la vie (SLS-2). Quatorze expériences menées dans quatre domaines : physiologie régulatrice, cardiovasculaire/cardio-pulmonaire, musculo-squelettique et neurosciences. Huit des expériences se sont concentrées sur l’équipage ; six sur 48 rongeurs. 
Investigations cardiovasculaires : étude en vol du déconditionnement cardiovasculaire ; Adaptation cardiovasculaire à l’apesanteur ; Fonction pulmonaire en apesanteur. Enquêtes de physiologie régulatrice : Régulation des électrolytes fluides pendant les vols spatiaux ; Régulation du volume sanguin pendant le vol spatial ; Régulation de l’érythropoïèse chez le rat lors d’un vol spatial ; Influence du vol spatial sur l’érythrocinétique chez l’homme. Enquêtes musculo-squelettiques : métabolisme des protéines pendant les vols spatiaux ; Effets de l’apesanteur sur les propriétés fonctionnelles et biochimiques du muscle squelettique antigravité ; Effets de la microgravité sur les activités de microscopie électronique, d’histochimie et de protéase des muscles des membres postérieurs du rat ; Pathophysiologie de la perte minérale pendant le vol spatial ; Os, calcium et vol spatial. Recherches en neurosciences : étude des effets des voyages spatiaux sur les récepteurs de gravité des mammifères ; Expériences vestibulaires dans Spacelab.
STS -58 Colombie (15) 58ème mission de la navette spatiale
Voyage en avion 
Décollage de Cap Canaveral (KSC) et atterrissage sur la base Edwards AFB, piste 22. Le lancement était initialement prévu pour le 14 octobre 1993. En raison d’une panne informatique, cette tentative a été annulée. La deuxième tentative un jour plus tard a de nouveau été annulée – cette fois en raison d’une panne du transpondeur en bande S. La mission STS -58 de la navette spatiale Columbia était le deuxième vol Spacelab dédié à la recherche en sciences de la vie. 
Les sept membres d’équipage de Columbia ont effectué une série d’expériences pour acquérir plus de connaissances sur la façon dont le corps humain s’adapte à l’environnement d’apesanteur de l’espace. En orbite terrestre, presque tous les systèmes physiologiques humains subissent une forme d’adaptation. Comprendre les causes de ces changements aidera la NASA dans ses efforts pour effectuer des missions plus longues et donnera aux chercheurs un aperçu des problèmes médicaux rencontrés par les individus sur Terre. 
Spacelab Life Sciences2 consistait en 14 expériences axées sur les systèmes cardiovasculaire, régulateur, neurovestibulaire et musculo-squelettique du corps. Huit des expériences utilisaient l’équipage d’astronautes comme sujets et six utilisaient des rats. Une large gamme d’instruments – certains, du matériel unique et d’autres, de l’équipement standard – ont été utilisés pour les sujets humains tout au long de la mission. Les éléments d’équipement comprenaient un spectromètre de masse pour analyseur de gaz, un dôme rotatif et une chaise rotative, un appareil de mesure de la masse corporelle, un système de prélèvement sanguin en vol, un système de surveillance de l’urine, des enregistreurs à bande, des incubateurs, des réfrigérateurs/congélateurs, une centrifugeuse à faible gravité et un écho cardiographe. 
Tout au long du programme spatial, un « déconditionnement » cardiovasculaire a souvent été observé chez les équipages des vols spatiaux. Cette diminution de la capacité du système cardiovasculaire se manifeste par une diminution de la tolérance orthostatique, ou étourdissements, lors du retour à la gravité terrestre et s’accompagne généralement d’une augmentation de la fréquence cardiaque au repos et d’une diminution de la pression différentielle après le vol. Les mesures des fluides corporels en microgravité révèlent une redistribution du sang circulant et de l’eau corporelle vers la tête et le cou. 
La redistribution des fluides trompe le corps en lui faisant croire qu’il y a trop de fluide et entraîne une réduction du volume de fluide. Ce changement global peut influencer les paramètres cardiovasculaires tels que le débit cardiaque, la pression artérielle et veineuse et le volume d’éjection systolique. De retour sur Terre, le système cardiovasculaire doit se réadapter rapidement. Cela défie le système cardiovasculaire adapté à l’espace, qui contient moins de volume sanguin que la normale et entraîne parfois une intolérance orthostatique. Les scientifiques pensent également que la microgravité peut altérer la fonction pulmonaire en orbite et étudient l’effet de l’apesanteur sur le système pulmonaire, en particulier sur la respiration, le flux sanguin et les échanges gazeux. Les expériences cardiovasculaires/cardio-pulmonaires SLS -2 cherchent à comprendre et à quantifier ces changements qui se produisent sur l’orbite et se concentrent à la fois sur le déplacement aigu des fluides et sur l’adaptation à long terme du cœur et des poumons.
Sur une plus longue période de temps, les reins et les hormones établissent de nouveaux niveaux de sels, de minéraux et d’hormones adaptés au volume de liquide réduit. Le déplacement des fluides a également un impact sur le système sanguin initialement par une diminution du volume plasmatique. Un autre effet des vols spatiaux est une diminution des globules rouges qui sont responsables du transport de l’oxygène vers les tissus. Les chercheurs espèrent mieux comprendre les mécanismes derrière ces changements après SLS -2.
Les changements neurovestibulaires liés à l’équilibre et à l’orientation du corps affectent les astronautes au début du vol, probablement plus que tout autre changement physiologique. La conscience de l’orientation du corps sur Terre est attribuée, en partie, à la détection de la gravité par les organes otolithes de l’oreille interne. Les capteurs de gravité dans les articulations et les capteurs tactiles dans la peau sont également impliqués, et les yeux contribuent en détectant la relation du corps avec d’autres objets. Dans l’espace, cependant, l’environnement en apesanteur ne correspond plus aux repères visuels et sensuels transmis au cerveau, provoquant une désorientation. 
Le mal des transports spatial peut résulter de cette désorientation, et bien que les astronautes s’adaptent en quelques jours, les chercheurs s’efforcent de mieux comprendre et contrer ces effets négatifs. Une désorientation similaire des organes d’équilibrage peut se produire lorsque les membres d’équipage se réadaptent à la gravité terrestre après l’atterrissage. Les investigations en neurosciences SLS -2 visent à documenter à la fois les changements vestibulaires physiques et les changements de perception et à étudier les mécanismes impliqués. Les enquêteurs espéraient également identifier des contre-mesures pour atténuer les effets du mal des transports dans l’espace
En microgravité, les os et les muscles du corps ne sont pas autant sollicités que sur Terre. En conséquence, les chercheurs ont constaté une diminution de la masse des deux lors des vols spatiaux. L’atrophie musculaire humaine a été fréquemment observée chez les astronautes de retour et peut être caractérisée par une perte de masse corporelle maigre, une diminution de la masse musculaire dans les mollets et une diminution de la force musculaire. Malgré un apport protéique adéquat, les effets du vol spatial semblent analogues à ceux de l’état de jeûne lorsque la protéine musculaire est décomposée en ses acides aminés constitutifs. Les chercheurs ont également identifié une perte progressive de masse squelettique en microgravité. Ceci est associé à des modifications de l’homéostasie du calcium, comme en témoigne l’augmentation de l’excrétion urinaire et fécale de calcium. Les efforts pour éviter la perte de densité squelettique par l’exercice n’ont été que partiellement couronnés de succès, et les chercheurs n’ont pas été en mesure d’inverser la perte de calcium et d’azote. Au retour sur Terre après des missions de courte durée, ces réponses se révèlent réversibles, mais les effets sur les muscles et les os lors de missions de longue durée ne sont pas encore bien connus. Les études SLS -2 ont fourni plus d’informations sur ce système complexe.
Le projet médical EDO a été conçu pour évaluer l’impact des vols spatiaux de longue durée (10 jours ou plus) sur la santé des astronautes, identifier tout problème médical opérationnel et tester des contre-mesures pour les effets néfastes de l’apesanteur sur la physiologie humaine. Trois des tests ont eu lieu en vol – DSO 611, « Évaluation des instruments de surveillance de l’air et caractérisation de l’atmosphère » ; DSO 612, « Utilisation de l’énergie » ; et DSO 623, « Contre-mesures de la pression négative du bas du corps (LBNP) ». Les autres se sont produits avant et/ou après la mission. L’activité LBNP a utilisé un sac dans lequel un vide peut être créé. Le sac enfermait le bas du corps et scellé à la taille. En abaissant la pression à l’intérieur du sac, les fluides corporels du sujet ont été aspirés dans ses membres inférieurs, imitant la distribution naturelle des fluides qui se produit sur Terre.
Cela conditionne le système cardiovasculaire pour le changement de fluide qui se produit lors de la rentrée et améliore la tolérance orthostatique. William McArthur et John Blahaa commencé à utiliser le dispositif de pression négative du bas du corps le troisième jour de vol, qui est testé comme contre-mesure aux effets néfastes de la microgravité. Les trois membres d’équipage de conduite prélèveront des échantillons d’urine et de salive et conserveront des registres de leur exercice et de leur consommation de nourriture et de liquide dans le cadre de l’objectif supplémentaire détaillé d’utilisation de l’énergie. DSO 612 examine les besoins nutritionnels et énergétiques des membres d’équipage lors de vols spatiaux de longue durée et la relation entre la consommation de fluides et la consommation alimentaire.
Les membres d’équipage ont mené des expériences visant à comprendre la perte de tissu osseux et les effets de la microgravité sur la perception sensorielle. Deux expériences neurovestibulaires portant sur le mal des transports spatial et les changements de perception ont également été réalisées le 2e jour. Astronautes Shannon Lucidet Martin Fettman portait un casque, appelé unité d’enregistrement d’accéléromètre, conçu pour enregistrer en continu les mouvements de la tête tout au long de la journée. Un seul problème mineur est survenu le 19 octobre 1993, associé à un disjoncteur qui s’est déclenché, coupant temporairement l’alimentation de l’une des cages à rongeurs du module. Les contrôleurs de vol à Houston ont signalé que cela n’était pas causé par un court-circuit dans le système électrique et que le disjoncteur a été réinitialisé, rétablissant l’alimentation de la cage.
Le 20 octobre 1993, bien que les toilettes de l’espace fonctionnent bien, l’équipage détecte une légère fuite autour de la porte du filtre avant d’aller se coucher. Ils ont retiré le filtre et nettoyé environ une cuillère à café d’eau – beaucoup moins que prévu. Par mesure de précaution, une unité de séparateur de ventilateur secondaire a été utilisée pour séparer le fluide de l’air avant de recycler l’air dans la cabine à travers le filtre.
Le 21 octobre 1993, le commandant de la charge utile Rhea Seddon, les spécialistes de mission Shannon Lucid et David Wolf et le spécialiste de la charge utile Martin Fettman recueilli des échantillons de sang et d’urine supplémentaires pour la série d’expériences métaboliques. Certains des échantillons feront suite à l’expérience d’absorption de calcium effectuée hier. L’expérience, parrainée par le Dr CD Arnaud de l’Université de Californie à San Francisco, étudie les mécanismes de maintien et d’utilisation du calcium dans le métabolisme osseux dans l’espace. D’après les résultats préliminaires de la mission SLS -1 de 1991, le Dr Arnaud croit que la diminution de la densité osseuse est due à une dégradation osseuse accrue qui n’est pas compensée par une augmentation subséquente de la formation osseuse. Des étudiants aux États-Unis et en France ont eu la chance de parler par radio amateur avec des astronautes à bord de la navette spatiale Columbia pendant STS -58 (SAREX). Les opérateurs radioamateurs au sol (« hams ») ont pu contacter la navette via une liaison radio amateur (paquet) automatisée d’ordinateur à ordinateur. Il y avait aussi des contacts vocaux avec la communauté amateur en général.
Le 22 octobre 1993, à l’aide du radioamateur embarquée appelée SAREX pour Shuttle Amateur Radio Experiment, John Blaha et Richard Searfoss ont contacté des écoliers de la Sycamore Middle School à Pleasant View, Tennessee, et de la Gardendale Elementary à Pasadena, Texas. Le rack d’interface standard, ou SIR, a été testé aujourd’hui par Richard Searfossdé montrer que l’équipement peut être retiré d’un emplacement de rack et réintégré dans un autre par un seul membre d’équipage pendant les opérations orbitales tout en maintenant des interfaces mécaniques, de données et d’alimentation fiables. Le 27 octobre 1993, le pilote Richard Searfoss a soumis Columbia à des manœuvres dans le cadre de l’expérience de recherche sur l’accélération orbitale. L’objectif principal de l’expérience est de mesurer avec précision les forces aérodynamiques qui agissent sur la navette en orbite et lors des premières phases d’entrée. Les informations seront utiles aux scientifiques et aux ingénieurs qui planifient de futurs vols de recherche en microgravité Spacelab dans lesquels les expériences auront besoin d’un environnement calme et sans mouvement pour produire les meilleures données possibles.
L’objectif principal de l’expérience OARE était de mesurer les forces aérodynamiques (traînée) de la navette en orbite et pendant les premières étapes de la rentrée. Le capteur OARE était capable de discerner des accélérations aussi petites qu’un milliardième de l’accélération gravitationnelle de la surface de la Terre (c’est-à-dire 1:109). OARE a été conçu pour se calibrer en orbite afin de pouvoir mesurer les valeurs absolues de ces faibles accélérations. Tous les accéléromètres précédents à bord de la navette dépendaient d’étalonnages au sol. Ceci, bien sûr, se fait dans un champ de 1 g sur Terre et l’expérience passée a montré que, pour le niveau de précision requis pour les objectifs OARE, les étalonnages au sol ne sont pas adéquats. Le matériel de vol OARE se composait de 4 boîtiers électroniques et d’un ensemble de table avec un conteneur monté sur sa surface. Ce conteneur abritait le capteur accéléromètre à masse d’épreuve à suspension électrostatique. L’ensemble du système pesait environ 107 livres. (48,5 kg) et mesurait 17 x 13 x 41 pouces (0,43 x 0,33 x 1,04 mètre) et nécessitait environ 110 watts de puissance.
L’un des défis des missions de navette de longue durée est la question des tâches d’atterrissage de l’orbiteur. Ces tâches nécessitent un haut niveau de compétence et de compétence, mais les données montrent que les compétences d’atterrissage d’un pilote se dégradent après une absence prolongée d’un simulateur d’atterrissage tel que le Shuttle Training Aircraft. Pendant la mission de la navette STS-58, un poste de travail scientifique portable conçu pour aider le commandant et le pilote de la navette à maintenir ces compétences d’atterrissage a été démontré pour la première fois. Le matériel du système Pilot In-Flight Landing Operations Trainer (PILOT) se composait d’un poste de travail scientifique portable, d’un écran couleur haute résolution et d’un contrôleur manuel avec une apparence et une sensation d’orbiteur. Le logiciel utilisé dans le système a été transféré du logiciel Shuttle Engineering Simulator utilisé pour valider le logiciel de vol Shuttle. Cela a fourni à PILOT des caractéristiques de manipulation et de guidage de l’orbiteur. C’était la plus longue mission de navette à ce jour.
https://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/shuttlemissions/archives/sts-58.html