Le matin, quand le Soleil se levait, ce n’étaient que des étoiles extrêmement brillantes, traînant derrière nous. La spécialiste de mission Tamara Jernigan a expliqué comment une trappe bloquée donnerait au programme spatial un avantage lors des vols futurs. « Ce vol nous a offert à tous un peu de tout ce que le programme spatial a à offrir », a déclaré Jernigan. « Cela offrait l’excitation de deux déploiements, rendez-vous et récupérations, ainsi que la frustration d’une trappe qui ne s’ouvrait pas et des EVA laissées en suspens. Je parie qu’il faudra encore très longtemps avant d’avoir un autre problème d’éclosion. La NASA tirera le meilleur parti de la leçon qu’elle a apprise.
La navette spatiale Columbia est retournée dans l’espace pour la 21e fois à 13h55 CST, le 19 novembre 1996. Sa mission scientifique était d’étudier les étoiles, de produire des films semi-conducteurs améliorés et de s’entraîner à construire la Station spatiale internationale. La spécialiste de mission Tammy Jernigan a sorti le spectromètre ultraviolet lointain et extrême récupérable en orbite (ORFEUS) du bras robotique de Columbia le 20 novembre, vers 22h11 CST. Trois heures plus tard, les contrôleurs au sol ont observé l’ouverture de la porte du télescope et ont noté que l’instrument semblait fonctionner correctement, commençant deux semaines de collecte de données sur l’origine et la composition des étoiles. 
Alors que Columbia dirigeait le vaisseau spatial ORFEUS SPAS, les cinq astronautes ont concentré leur attention sur d’autres activités à bord de l’orbiteur, notamment tester le système de vision spatiale, effectuer une vérification visuelle de l’installation Wake Shield (WSF) et travailler avec des expériences à mi-pont. D’autres expériences menées par l’équipage comprenaient VIEW-CPL, une enquête sur l’équipement de boucle de pompage capillaire en apesanteur conçu par des étudiants de l’Université du Maryland. Une telle technologie peut être utilisée dans les systèmes de refroidissement des futurs engins spatiaux, permettant aux fluides d’être pompés sans l’utilisation de pièces mobiles. L’astronaute Tom Jones a détaché le WSF de sa position verrouillée dans la soute de la navette le vendredi 22 novembre à 14 h 56. Jones a positionné le satellite au-dessus du bord gauche de la soute avec le dessous du WSF orienté dans le sens de la marche. Cette position permet à l’oxygène atomique de «nettoyer» le dessous du satellite en vue de ses opérations expérimentales. L’équipage a libéré le WSF à 19h38 CST.
Le WSF a de nouveau été désamarré à 18 h 06 CST le 27 novembre pour 3,5 heures de travail avec l’expérience de traitement de l’oxygène atomique. Les travaux de production de films d’oxyde d’aluminium utilisant l’oxygène atomique disponible en orbite terrestre basse se déroulant bien, les scientifiques ont obtenu 3 heures supplémentaires pour terminer leur travail et tester la capacité du système de vision spatiale Orbiter à fournir des informations précises sur la position du WSF dans la cargaison la baie. Les projets de sortie dans l’espace des astronautes Tammy Jernigan et Tom Jones ont été abandonnés après l’échec de l’ouverture de l’écoutille extérieure du sas. Une analyse après vol de l’écoutille a révélé qu’une vis desserrée était le problème.
Bien que les sorties dans l’espace prévues aient été annulées, les membres d’équipage ont profité de l’environnement de microgravité de l’espace pour évaluer le Pistol Grip Tool dans la cabine. Jernigan, Jones et Musgrave ont évalué l’outil tout en serrant et desserrant un boulon sur le plancher du pont intermédiaire pour évaluer le fonctionnement de l’outil en apesanteur.
Les scientifiques ont bénéficié d’une journée supplémentaire de rassemblement scientifique avec l’extension de la mission STS-80. Le satellite ORFEUS SPAS a été capturé depuis son orbite à l’aide du bras robotique vers 2 h 26 CST, le mercredi 3 décembre. Jernigan, Jones et Musgrave ont effectué environ quatre heures d’opérations du bras robotisé avec ORFEUS-SPAS avant de verrouiller le satellite dans le soute à 7h14 Une deuxième journée supplémentaire dans l’espace a été accordée aux cinq astronautes à bord de Columbia lorsque le brouillard a empêché un atterrissage au Kennedy Space Center de Floride et que des vents violents sur le désert de Mojave ont signifié que la base aérienne d’Edwards n’était pas non plus disponible. La dernière mission de navette de la NASA en 1996 s’est terminée à 5 h 49 CST, le 7 décembre, avec un atterrissage au Kennedy Space Center.
Descriptions de la charge utile
ORFEUS-SPAS II : La mission Orbiting and Retrievable Far and Extreme Ultraviolet Spectrograph-Shuttle Pallet Satellite IT (ORFEUS-SPAS II) était le troisième vol à utiliser le satellite scientifique ASTRO-SPAS de construction allemande. Le programme ASTRO-SPAS est une entreprise de coopération entre la NASA et l’Agence spatiale allemande, DARA. ORFEUS-SPAS II, un satellite en vol libre, a été déployé et récupéré à l’aide du Remote Manipulator System (RMS) de Columbia. L’objectif de cette mission d’astrophysique était d’étudier les régions rarement explorées de l’ultraviolet lointain et extrême du spectre électromagnétique et d’étudier la matière très chaude et très froide de l’univers. ORFEUS-SPAS II a tenté un grand nombre de programmes d’observation. Parmi les nombreux domaines dans lesquels les scientifiques espéraient acquérir de nouvelles connaissances au cours de cette mission figuraient l’évolution des étoiles, la structure des galaxies et la nature du milieu interstellaire, entre autres. Beaucoup des objets qu’ils ont observés n’avaient jamais été observés auparavant dans l’ultraviolet lointain.
ASTRO-SPAS est un transporteur conçu pour le lancement, le déploiement et la récupération par la navette spatiale. Une fois déployé depuis le RMS de la navette, ASTRO-SPAS a fonctionné en quasi-autonomie pendant 14 jours à proximité de la navette. Après l’achèvement de la phase de vol libre, le satellite a été récupéré par le RMS, renvoyé dans la soute de la navette et renvoyé sur Terre.
Le télescope ORFEUS d’un mètre de diamètre avec le spectrographe dans l’ultraviolet lointain (FUV) et le spectrographe dans l’ultraviolet extrême (EUV) constituait la charge utile principale. Une charge utile secondaire, mais hautement complémentaire, était le spectrographe de profil d’absorption du milieu interstellaire (IMAPS). En plus des charges utiles d’astronomie, ORFEUS-SPAS II transportait le moniteur d’échantillons d’effets de surface (SESAM), le projet de pré-développement ATV Rendez-vous (ARP) et l’expérience étudiante sur ASTRO-SPAS (SEAS). 
La mission ORFEUS-SPAS II était dédiée aux observations astronomiques aux très courtes longueurs d’onde, plus précisément les deux domaines spectraux Ultraviolet lointain et Ultraviolet extrême. Cette partie du spectre électromagnétique, obscurcie par l’atmosphère terrestre et non observée par le télescope spatial Hubble, comprend une forte densité de raies spectrales (surtout issues de divers états de l’hydrogène et de l’oxygène), qui sont émises ou absorbées par la matière recouvrant un large gamme de températures.
Les principaux objectifs scientifiques étaient les suivants :
Etude de la nature des atmosphères stellaires chaudes
Etude des mécanismes de refroidissement des étoiles naines blanches
Enquête sur les restes de supernova Enquête sur le milieu interstellaire et les régions potentielles de formation d’étoiles
Le spectrographe de profil d’absorption du milieu interstellaire (IMAPS) était un instrument distinct, attaché au cadre ASTRO-SPAS. IMAPS fonctionnait indépendamment du télescope ORFEUS. IMAPS a fonctionné pendant plus de deux jours de vol libre et pendant ce temps a observé les objets galactiques les plus brillants à des résolutions extrêmement élevées. Cette résolution permet l’étude de la structure fine dans les conduites de gaz interstellaires. Les mouvements individuels des nuages de gaz interstellaires peuvent être déterminés avec une précision de 1,6 kilomètre par seconde. Une autre charge utile scientifique était le moniteur d’échantillons d’effets de surface (SESAM), un support passif pour les surfaces optiques de pointe et les futurs matériaux de détection potentiels. SESAM a étudié l’impact de l’environnement spatial sur les matériaux et les surfaces dans différentes phases d’une mission de navette spatiale, du lancement, de la phase d’orbite à la rentrée dans l’atmosphère terrestre. Parmi les échantillons SESAM figuraient des échantillons témoins du miroir du télescope, permettant des mesures d’étalonnage précises après l’atterrissage. Des espaces d’échantillonnage étaient à la disposition des utilisateurs scientifiques et industriels. Le projet de prédéveloppement ATV Rendezvous (ARP), qui fait partie du véhicule de transfert automatisé (ATV) de l’Agence spatiale européenne, était un élément du programme européen de transport spatial habité. Parmi les objectifs de l’ARP figuraient le développement et la validation d’installations de simulation au sol ; développer et démontrer un logiciel de contrôle embarqué et des capacités GPS relatives en orbite ; et de démontrer le fonctionnement du capteur de rendez-vous optique en orbite.
L’expérience étudiante sur ASTRO-SPAS (SEAS) était une expérience d’électrolyse construite par des étudiants du lycée allemand d’Ottobrunn. Il se composait de huit chambres d’expérience contenant diverses solutions de sels métalliques et deux électrodes. Des «arbres» métalliques de différentes formes ont été cultivés sur une électrode. Les photographies prises de ce processus au cours de la mission ont été comparées à celles d’expériences identiques menées au sol sous l’influence totale de la gravité terrestre.
PROJET D’ÉCOLE DARA : Pour cette deuxième mission ORFEUS-SPAS, DARA a développé un programme éducatif innovant destiné à atteindre les élèves de 170 écoles allemandes enseignant l’astronomie, la physique et l’informatique. Les cours ont été adaptés pour préparer les étudiants à utiliser les données ORFEUS SPAS dans l’étude de l’astronomie générale, la vie et la mort des étoiles, l’analyse spectrale stellaire, ainsi que la façon de travailler avec les données sur les ordinateurs via Internet. DARA a fourni les informations de cours écrites nécessaires et a développé une page d’accueil Internet ORFEUS-SPAS, où les étudiants ont reçu et travaillé directement avec les données obtenues au cours de la mission.
WAKE SHIELD FACILITY-3 (WSF-3): Le WSF-3 était un disque en acier inoxydable de 12 pieds de diamètre, volant librement, conçu pour générer un environnement «ultra vide» dans l’espace dans lequel faire croître des films minces semi-conducteurs à utiliser dans électronique de pointe. L’équipage du STS-80 a déployé et récupéré le WSF au cours de la mission de 17 jours à l’aide du « bras robot » de Columbia, ou Remote Manipulator System. Wake Shield a été parrainé par la division de traitement spatial du bureau des sciences et applications de la vie et de la microgravité de la NASA. Il a été conçu, construit et exploité par le Space Vacuum Epitaxy Center de l’Université de Houston, un centre spatial commercial de la NASA, en collaboration avec son partenaire industriel, Space Industries, Inc., également à Houston.
L’espace en orbite terrestre basse (LEO) n’a qu’un vide naturel modéré, qui peut être grandement amélioré grâce à la génération d’un sillage « d’ultra vide » derrière un objet se déplaçant en orbite. L’ultra-vide unique produit à la suite du WSF s’est avéré lors de vols antérieurs être 100 à 1 000 fois meilleur que les meilleurs aspirateurs de chambre de laboratoire basés au sol. En utilisant cet ultravide dans l’espace, le WSF avait déjà développé les couches minces d’arséniure de gallium d’aluminium de la plus haute pureté et tient la promesse de produire la prochaine génération de matériaux semi-conducteurs ainsi que les dispositifs qu’ils rendent possibles.
L’objectif majeur de ce troisième vol de WSF est de développer des couches minces « épit axiales » qui pourraient avoir un impact significatif sur l’industrie de la microélectronique car l’utilisation de matériaux semi-conducteurs avancés en couches minces dans les composants électroniques présente un avantage économique très prometteur. Les applications commerciales des dispositifs semi-conducteurs de haute qualité sont les plus critiques dans les domaines de la technologie grand public des systèmes de communications personnelles, des communications par fibre optique, des transistors et processeurs à grande vitesse et des dispositifs optoélectroniques. Le module d’expérimentation spatiale (SEM) était une initiative éducative du projet de petites charges utiles de la navette du centre de vol spatial Goddard de la NASA qui offrait un accès éducatif accru à l’espace. Le programme ciblait les participants de la maternelle à l’université. Le SEM a stimulé et encouragé la participation directe des étudiants à la création, au développement et au vol d’expériences en apesanteur et en microgravité sur la navette spatiale.
Le premier vol de SEM comprenait un certain nombre d’expériences parrainées par le Charleston, SC, district scolaire (CANDO). Leurs expériences comprenaient des lectures de gravité et d’accélération, un instrument de recherche sur les bactéries-gélose, la recherche sur les cristaux dans l’espace, l’attraction magnétique vue dans l’espace et de nombreux éléments passifs tels que des algues, des os, des levures et des films photographiques. L’Université Purdue de West Lafayette, IN, a également parrainé un certain nombre d’expériences : la convection thermique des fluides, l’absorption de l’oxydase NADH dans les crevettes et une expérience de détecteur de particules passives. L’école primaire de Hampton à Lutherville, MD, a expérimenté des graines, de la terre, de la craie, du crayon, de la calcite, du Silly Putty, une solution à bulles, du pop-corn, des œufs de moustiques et d’autres composés organiques. Glenbrook North High School à Northbrook, Illinois, a fait une expérience de tension superficielle. Albion Jr. High à Strongville, Ohio, a effectué une expérience de transfert de chaleur et a étudié les propriétés de chauffage des tubes de cuivre et des pièces de monnaie. Collège Poquoson à Poquoson; VA, a mené une expérience d’inoculation de bactéries dans l’espace et NORSTAR (Norfolk Public Schools Science and Technology Advanced Research) à Norfolk, VA, a observé le comportement de fluides non miscibles.
NIH-R4 était le quatrième d’une série d’expériences collaboratives développées par la NASA et les National Institutes of Health. Le centre de recherche Ames de la NASA, à Mountain View, en Californie, était le développeur de l’expérience. L’investigateur principal de l’expérience NIHR4, « Calcium, Metabolism and Vascular Function After Space Flight », était l’Oregon Health Sciences University, Portland. Pendant de nombreuses années, ils ont étudié le rôle du calcium dans la régulation de la pression artérielle. Le calcium est reconnu depuis longtemps comme un minéral essentiel au développement et au fonctionnement normaux des os et des muscles. Ces chercheurs ont été parmi les premiers à démontrer que le calcium est également essentiel à la fonction cardiovasculaire normale. 
Cette étude a ajouté à l’ensemble des connaissances nécessaires pour maintenir la santé des astronautes pendant les vols spatiaux. En outre, il a ajouté de nouvelles données passionnantes à un nombre croissant de preuves que le calcium est un minéral doté d’une myriade de fonctions essentielles au fonctionnement normal de la vie humaine sur Terre. NASA/CCM-A fait partie d’une série d’expériences sur les cellules osseuses menées à bord de la navette spatiale. Les résultats d’un précédent vol de navette, NIH.C4 sur STS-69, indiquent que l’os est affecté par la microgravité au niveau cellulaire. Les chercheurs participant à la mission STS-80 CCM-A espèrent confirmer leurs découvertes précédentes et tester davantage l’hypothèse selon laquelle l’absence de gravité a un effet négatif sur la formation osseuse.
L’apesanteur entraîne une perte osseuse chez les astronautes, similaire à ce qui se produit chez les personnes qui subissent un alitement prolongé ou, dans certains cas, perdent l’usage d’un de leurs membres en raison d’une blessure ou d’une maladie. La cause exacte de la perte osseuse n’est pas encore claire, mais elle est au moins en partie due à une diminution de l’activité des ostéoblastes, les cellules qui produisent la matrice qui se minéralise pour devenir de l’os. L’apesanteur entraîne une diminution similaire de la formation osseuse chez les rongeurs et les humains. Les résultats de cette expérience aident les scientifiques à déterminer l’utilité des cellules osseuses cultivées pour comprendre comment l’accélération due à la gravité fonctionne pour maintenir l’activité des cellules osseuses. L’investigateur principal de cette étude était la Mayo Clinic, Rochester, MN.
Adhérence des ostéoblastes et phénotype en microgravité : Parmi les questions sans réponse de la perte osseuse pendant les vols spatiaux figurent les effets directs que la microgravité exerce sur les cellules osseuses et les mécanismes par lesquels ces cellules reconnaissent les changements de gravité. Cette étude s’est concentrée sur les cellules osseuses de la famille des ostéoblastes, qui synthétisent la matrice osseuse et peuvent également participer à sa dégradation (résorption) en régulant la formation et l’activité des cellules de résorption osseuse, les ostéoblastes.
Les enquêteurs de cette étude étaient les départements d’orthopédie et d’ophtalmologie de la Mount Sinai School of Medicine, NY. Le projet a été parrainé par l’Office of Life and Microgravity Sciences and Applications Small Payloads Program de la NASA et l’Institut national de l’arthrite et des maladies musculosquelettiques. RECHERCHE BIOLOGIQUE EN CANISTER (BRIC) : Bien que divers effets de la microgravité sur les plantes aient été observés, on en sait peu sur les mécanismes sous-jacents impliqués. BRlC-09 a étudié l’influence de la microgravité sur des plants de tomates et de tabac génétiquement modifiés qui avaient été modifiés pour contenir des éléments de gènes de soja. 
Cette étude a fourni des informations sur la biologie moléculaire des plantes et un aperçu des mécanismes de transport et de distribution des hormones dans les plantes. La recherche fournit des informations cruciales sur la manière d’améliorer les taux de croissance et la production de biomasse des plantes cultivées dans l’espace, ainsi que des informations sur la manière d’améliorer la productivité des cultures sur la Terre. L’amélioration du taux de croissance et de la production de biomasse des plantes cultivées dans l’espace est particulièrement utile pour le développement de systèmes de survie pour soutenir les équipages sur des vols de longue durée. L’amélioration de la croissance et de la production de biomasse des plantes cultivées dans l’espace est également une étape importante vers l’application commerciale de l’espace en utilisant des plantes comme bioréacteurs pour des produits pharmaceutiques et à d’autres fins commerciales. Le chercheur principal était la Kansas State University, Division of Biology, Manhattan, KS.
EXPÉRIENCE COMMERCIALE MDA ITA (CMIX-5) : CMIX-5 était le dernier d’une série de cinq vols de navette reliant la NASA et le Consortium pour le développement de matériaux dans l’espace de l’Université d’Alabama / Huntsville (UAH), avec du matériel de vol développé en privé par Instrumentation Technology Associates (ITA) d’Exton, Pennsylvanie. La recherche UAH comprenait le traitement du diabète ; réaction cellulaire en microgravité pouvant conduire à des techniques de remplacement tissulaire ; le développement de combinaisons de gènes toxiques pour les insectes nuisibles mais non nocifs pour les autres espèces, créant ainsi un pesticide naturel ; et un modèle de surveillance environnementale utilisant des crevettes mysis. Une activité clé pour l’ITA était l’effort continu pour développer de grands cristaux de protéines d’urokinase pour la recherche liée aux inhibiteurs du cancer du sein. Il y a également eu une étude d’analyse des matériaux de l’ITA pour voir si l’utilisation de mastics en microgravité peut conduire à une meilleure protection des monuments nationaux contre les pluies acides. L’ITA a également parrainé sept activités de recherche dans les écoles élémentaires et secondaires ainsi que des expériences liées à la National Space Society et à l’International Space University.
VISUALISATION DANS UNE BOUCLE DE POMPE CAPILLAIRE D’EAU EXPERIMENTALE (VIEWCPL) : Cette technologie était une option pour la gestion thermique des engins spatiaux. Un CPL collecte et transporte l’excès de chaleur généré par les instruments des engins spatiaux. La chaleur est transportée vers un radiateur de vaisseau spatial pour être rejetée dans l’espace. Ne nécessitant aucune pompe mécanique, un CPL peut transporter plus d’énergie sur de plus longues distances que les caloducs actuellement utilisés aujourd’hui. Le but de l’expérience STS-80 était d’aider à développer une compréhension complète de la physique CPL dans un environnement de microgravité en visualisant le flux de fluide à l’intérieur de l’évaporateur. VIEW-CPL a été développé par le Département de génie mécanique de l’Université du Maryland à College Park, dans le cadre du programme d’expérimentation technologique dans l’espace (IN STEP) de la NASA.