sts-4 orbiter mission report

8/7/2019 STS-4 Orbiter Mission Report

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JSC-1855

STS-4 OrbiterMission Report

National Aeronautics andSpace AdministrationL ynd on B . Jo hnson S pace C en terHouston, Texas

September 1982

NI\S/\


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1 . 0 I N T R O D U C T I O N / S U M M A R YT h e S T S - 4 O r b i t e r m i s s i o n r e p o r t p r e s e n t s a s u m m a r y o f t h e e v a l u a t i o n a n d a n a l y s i s o f t h eO r b i t e r s u b s y s t e m s p e r f o r m a n c e . L i k e w i s e , t h e r e p o r t p r e s e n t s a d i s c u s s i o n o f a n d t h er e s o l u t i o n f o r a l l O r b i t e r a n d G o v e r n m e n t f u r n i s h e d e q u i p m e n t a n o m a l i e s , a n d a d i s c u s s i o no f t h e f l i g h t t e s t o b j e c t i v e s a c c o m p l i s h e d .T h e s u c c e s s f u l S T S - 4 m i s s i o n w a s f l o w n a s p l a n n e d w i t h t h e l a u n c h o n J u n e 2 7 , 1 9 8 2 , a n dt h e l a n d i n g o n J u l y 4 , 1 9 8 2 . T h e c r e w f o r t h e f o u r t h o r b i t a l f l i g h t t e s t w a s C a p t a i nT . K . M a t t i n g l y , C o m m a n d e r , a n d H e n r y W . H a r t s f i e l d , J r . , P i l o t .M a j o r a c t i v i t i e s d u r i n g t h e f o u r t h o r b i t a l f l i g h t t e s t i n c l u d e d r e m o t e m a n i p u l a t o r s y s t e mo p e r a t i o n s w i t h a 9 0 0 - l b p a y l o a d ( I n d u c e d E n v i r o n m e n t C o n t a m i n a t i o n M o n i t o r ) . T h i s f l i g h ta l s o i n c l u d e d t h e f i r s t D e p a r t m e n t o f D e f e n s e p a y l o a d ( D O D 8 2 - 1 ) . A l l o f t h e O r b i t e r s e r -v i c e s r e q u i r e d b y t h e P a y l o a d I n t e g r a t i o n P l a n , a n n e x e s , e t c . w e r e s u p p l i e d a s p l a n n e dw i t h o n e e x c e p t i o n . T h e w i r i n g h a r n e s s b e t w e e n t h e c r e w c a b i n a r e a a n d t h e G A S ( G e t -A w a y S p e c i a l ) e x p e r i m e n t w a s n o t s a t i s f a c t o r y , b u t t h e c r e w w e r e s u c c e s s f u l i n w o r k i n ga r o u n d t h i s p r o b l e m a n d a c t i v a t i n g t h e G A S e x p e r i m e n t .A l l s p a c e c r a f t s y s t e m s o p e r a t e d s a t i s f a c t o r i l y t h r o u g h o u t t h e S T S - 4 m i s s i o n w i t h o n l ym i n o r p r o b l e m s t h a t d i d n o t i m p a c t t h e r e s u l t s o f t h e m i s s i o n . T h e s e q u e n c e o f e v e n t sf o r t h e f l i g h t i s p r e s e n t e d i n t a b l e I - I .T h e c r e w r e p o r t o f S T S - 4 i s p u b l i s h e d a s A p p e n d i x A t o t h i s r e p o r t . I t i s a v a i l a b l e b yr e q u e s t f r o m R . W . F r i c k e , m a i l c o d e W C 6 a t J o h n s o n S p a c e C e n t e r .S t a n d a r d u n i t s o f m e a s u r e m e n t a r e u s e d t h r o u g h o u t t h e r e p o r t . U n l e s s o t h e r w i s e s p e c i f i e d ,a l l g i v e n t i m e s a r e r e f e r e n c e d t o G . m . t . ( G r e e n w i c h m e a n t i m e ) , w i t h l i f t - o f f s p e c i f i e da s 1 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 9 . 8 G . m . t . ( d a y : h o u r : m i n u t e : s e c o n d ) . A l l w e i g h t s a r e r e f e r e n c e d t o e a r t hg r a v i t y .

1


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T A B L E 1 - 1 . - S T S - 4 S E Q U E N C E O F E V E N T SE v e n tA P U a c t i v a t i o n ~ ~ }(2 )( 3)

M P S s t a r t c o m m a n d ( E n g i n e 3 )M P S 9 0 p e r c e n t t h r u s t ( E n g i n e 1 )S R B i g n i t i o n c o m m a n d f r o m G P C ( l i f t - o f f )M a i n e n g i n e t h r o t t l e d o w n t o 6 8 p e r c e n t t h r u s tM P S t h r o t t l e u p t o 1 0 0 p e r c e n t t h r u s tM a x i m u m d y n a m i c p r e s s ur eS R B s e p a r a t i o n c o m m a n dM P S t h r o t t l e d o w n f o r 3 g a c c e l e r a t i o n3 g a c c e l e r a t i o nM a i n e n g i n e c u t o f f ( M E C O ) c o m m a n dE x t e r n a l t a n k s ep a r a t i o nO M S - 1 i g n i t i o nO M S - 1 c u t o f fA P U d e a c t i v a t i o n ( 1 )(2 )(3)O M S - 2 i g n i t i o nO M S - 2 c u t of fP a y l o a d b a y d o o r s s t a r t o p e n i n g c o m m a n dP a y l o a d b a y d o o r s o p e n 'O M S - 3 i g n i t i o nO M S - 3 c ut o f fO M S - 4 i g n i t i o nO M S - 4 c u t of fM o n o D i s p e r s e L a t e x R e a c t o r ( M L R ) a c t i v a t i o nC o n t i nu o u s F l o w E l e c t r o p h e r e s i s S y s t e m ( C F E S ) a c t i v a t i o nM L R D e a c t i v a t i o nG L O W A c t i v a t i o nC F E S D e a c t i v a t i o nD F E S A c t i v a t i o nG e t a w a y S p e c i a l ( G A S ) A c t iv a t i o nC F E S D e a c t i v a t i o nB e g i n s e c o n d p a y l o a d b a y d o o r o p e r a t i o nP o r t d o o r f a i l u r e t o l a t c h p r o b l e mP o r t d o o r r e o p e n e dB e g i n t h i r d p a y l o a d b a y d o o r o p e r a t i o nE n d t h i r d p a y l o a d b a y d o o r ( s u c c e s s f u l ) o p e r a t i o nO M S - 5 i g n i t i o nO M S - 5 c u t o f fB e g i n f i n a l p a y l o a d b a y d o o r o p e r a t i o nE n d f i n a l p a y l o a d b a y d o o r o p e r a t i o nA P U 1 a c t i v a t i o nD e o r b i t m a n e u v e r i g n i t i o nD e o r b i t m a n e u v e r c u t of fA P U a c t i v a t i o n ( 2 )(3 )E n t r y i n t e r f a c e ( 4 0 0 , 0 0 0 f t )E n d b l a c k o u tT e r m i n a l a r e a e n e rg y m a n a g em e n tM a i n l a n d i n g g e a r c o n t a c tN o s e l a n d i n g g e a r c o n t a c tW h e e l s s t o pA P U d e a c t i v a t i o n c o m p l e t i o n

2

P l a n n e d *G . m . t .1 7 8 : 1 4 : 5 4 : 5 7

1 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 41 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 7 . 41 7 8 : 1 5 : 0 0 : 0 01 7 8 : 1 5 : 0 0 : 2 9 . 81 7 8 : 1 5 : 0 0 : 5 1 . 21 7 8 : 1 5 : 0 1 : 0 51 7 8 : 1 5 : 0 2 : 0 51 7 8 : 1 5 : 0 7 : 3 61 7 8 : 1 5 : 0 7 : 3 6 . 61 7 8 : 1 5 : 0 8 : 3 1 . 21 7 8 : 1 5 : 0 8 : 4 9 . 21 7 8 : 1 5 : 1 0 : 3 41 7 8 : 1 5 : 1 2 : 0 71 7 8 : 1 5 : 1 5 : 0 01 7 8 : 1 5 : 4 0 : 5 11 7 8 : 1 5 : 4 2 : 2 21 7 8 : 1 9 : 2 9 : 0 01 7 8 : 1 9 : 2 9 : 3 61 7 8 : 2 0 : 1 4 : 0 01 7 8 : 2 0 : 1 4 : 3 61 7 8 : 2 1 : 3 0 : 0 01 7 9 : 1 1 : 2 5 : 0 01 7 9 : 1 7 : 1 0 : 0 01 7 9 : 1 5 : 3 0 : 0 01 7 9 : 1 9 : 5 0 : 0 01 8 1 : 1 0 : 4 5 : 0 01 7 9 : 1 1 : 2 5 : 0 01 8 1 : 1 9 : 0 9 : 0 0

1 8 5 : 1 5 : 1 2 : 0 01 8 5 : 1 5 : 1 7 : 0 01 8 5 : 1 5 : 1 9 : - -1 8 5 : 1 5 : 3 0 : 0 01 8 5 : 1 5 : 3 0 : 0 01 8 5 : 1 5 : 4 4 : 0 01 8 5 : 1 6 : 0 1 : 0 01 8 5 : 1 6 : 1 2 : 0 01 8 5 : 1 6 : 1 4 : 0 01 8 5 : 1 6 : 1 4 : 3 01 8 5 : 1 6 : 1 6 : 3 01 8 5 : 1 6 : 3 0 : 0 0

A c t u a lG . m . t .1 T S - : 1 4 : 5 5 : 0 71 7 8 : 1 4 : 5 5 : 0 81 7 8 : 1 4 : 5 5 : 0 81 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 3 . 21 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 7 . 51 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 9 . 81 7 8 : 1 5 : 0 0 : 3 6 . 61 7 8 : 1 5 : 0 0 : 5 0 . 71 7 8 : 1 5 : 0 1 : 1 4 . 81 7 8 : 1 5 : 0 2 : 1 0 . 81 7 8 : 1 5 : 0 7 : 3 8 . 41 7 8 : 1 5 : 0 7 : 3 9 . 81 7 8 : 1 5 : 0 8 : 3 2 . 51 7 8 : 1 5 : 0 8 : 5 0 . 61 7 8 : 1 5 : 1 0 : 3 3 . 81 7 8 : 1 5 : 1 2 : 0 1 . 81 7 8 : 1 5 : 1 4 : 2 81 7 8 : 1 5 : 1 4 : 3 1 I1 7 8 : 1 5 : 1 4 : 3 41 7 8 : 1 5 : 3 7 : 4 0 . 81 7 8 : 1 5 : 3 9 : 2 5 . 81 7 8 : 1 6 : 4 01 7 8 : 1 7 : 0 0 : 5 21 7 8 : 1 9 : 2 9 : 1 3 . 81 7 8 : 1 9 : 2 9 : 4 5 . 81 7 8 : 2 0 : 1 4 : 1 1 . 81 7 8 : 2 0 : 1 4 : 4 3 . 81 7 8 : 2 2 : 1 4 : 5 91 7 9 : 1 1 : 2 5 : 0 01 7 9 : 1 7 : 5 5 : 0 01 7 9 : 1 5 : 2 5 : 0 01 7 9 : 1 9 : 5 0 : 0 01 8 1 : 1 0 : 4 5 : 0 01 8 1 : 1 1 : 1 5 : 0 01 8 1 : 1 9 : 0 9 : 0 01 8 1 : 1 7 : 4 8 : 0 91 8 1 : 1 7 : 5 7 : 0 01 8 1 : 1 9 : 5 6 : 5 61 8 2 : 1 0 : 4 3 : 3 81 8 2 : 1 1 : 1 3 : 1 01 8 2 : 1 8 : 3 3 : 0 01 8 2 : 1 8 : 3 3 : 1 71 8 5 : 1 1 : 4 7 : 1 41 8 5 : 1 2 : 1 1 : 0 31 8 5 : 1 5 : 2 7 : 0 01 8 5 : 1 5 : 1 0 : 0 01 8 5 : 1 5 : 1 2 : 5 3 . 51 8 5 : 1 5 : 0 4 : 4 81 8 5 : 1 5 : 2 8 : 0 01 8 5 : 1 5 : 4 0 : 2 31 8 5 : 1 5 : 5 6 : 4 71 8 5 : 1 6 : 0 3 : 2 01 8 5 : 1 6 : 0 9 : 3 9 . 9 I1 8 5 : 1 6 : 0 9 : 5 2 . 81 8 5 : 1 6 : 1 0 : 4 41 8 5 : 1 6 : 3 0 : 4 6


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2 . 0 O R B I T E R S U B S Y S T E M P E R F O R M A N C E2 . 1 P R O P U L S I O N S Y S T E M S

2 . 1 . 1 M a i n P r o p u l s i o n S y s t e mT h e M P S ( m a i n p r o p u l s i o n s y s t e m ) p e r f o r m a n c e w a s s a t i s f a c t o r y d u r i n g a l l p r e l a u n c h a n dm i s s i o n a c t i v i t i e s . T h e s c h e d u l e d a c t i v i t i e s f r o m s t a r t o f c h i 1 1 d o w n t o S S M E ( S p a c eS h u t t l e M a i n E n g i n e ) i g n i t i o n , i n c l u d i n g t h e p l a n n e d h o l d p e r i o d s , w e r e c o n d u c t e d e s s e n -t i a l l y a s p l a n n e d w i t h l i f t - o f f o c c u r r i n g a t t h e p l a n n e d t i m e . A t T - 3 h o u r s , t h e L 0 2b l e e d v a l v e w a s c y c l e d c l o s e d i n a s p e c i a l t e s t . T h e " A " c l o s e m i c r o s w i t c h w o r k e da c c o r d i n g t o s p e c i f i c a t i o n , b u t t h e " B " c l o s e m i c r o s w i t c h r e q u i r e d 7 7 s e c o n d s t o c l o s e .A s a r e s u l t , a d e c i s i o n w a s m a d e t o m a s k a c r o s s b o t h s w i t c h e s a t T - 9 m i n u t e s t o p r e c l u d ea p o s s i b l e l a u n c h s c r u b ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 ) .T h e G H 2 c o n c e n t r a t i o n i n t h e L H 2 T - O u m b i l i c a l w a s l e s s t h a n 2 p e r c e n t , e x c e p t f o r a b r i e fp e r i o d w h e n i t w e n t t o 2 . 5 p e r c e n t . O v e r a l l , t h e s e G H 2 c o n c e n t r a t i o n s w e r e w e l l b e l o wt h e 4 - p e r c e n t r e d 1 i n e . T h e h a z a r d o u s g a s c o n c e n t r a t i o n i n t h e a f t f u s e l a g e n e v e r e x c e e d e dt h e e s t a b l i s h e d r e d l i n e o f 5 0 0 - p p m G H 2 .F i g u r e 2 - 1 c o n t a i n s t h e m a i n e n g i n e i n l e t p r e - s t a r t p r o p e l l a n t c o n d i t i o n s a n d I C D ( I n t e r -f a c e C o n t r o l D o c u m e n t ) s t a r t b o x r e q u i r e m e n t s . T h e c o n d i t i o n s w e r e w i t h i n t h e p r e - s t a r tb o x .I g n i t i o n o f t h e m a i n enqtnes w a s c o m m a n d e d a t 1 7 8 : 1 4 : 5 9 : 5 3 . 2 2 9 G . m . t . w i t h e n g i n e n o . 3s t a r t i n g f i r s t a s p l a n n e d . G u i d a n c e - c o m m a n d e d M E C O ( m a i n e n g i n e c u t o f f ) o c c u r r e d a t1 7 8 : 1 5 : 0 8 : 3 2 . 5 0 9 G . m . t . T h e t o t a l t h r u s t i n g t i m e o n e a c h o f t h e m a i n e n g i n e s w a s a p -p r o x i m a t e l y 8 m i n u t e s , 3 3 s e c o n d s , w h i c h i n c l u d e s a p p r o x i m a t e l y 7 s e c o n d s f o r t h e s t a r tt r a n s i e n t p l u s b u r n t i m e p r i o r t o S R B ( s o l i d r o c k e t b o o s t e r ) i g n i t i o n c o m m a n d . T h e L 0 2l o w - l e v e l c u t - o f f w a s u n e x p e c t e d l y t r i g g e r e d a f t e r t h e M E C O c o m m a n d w a s g i v e n .T h e o v e r a l l o p e r a t i o n o f t h e O r b i t e r p r o p e l l a n t f e e d 1 i n e s w e r e s a t i s f a c t o r y d u r i n g a s c e n t .T h e o p e r a t i n g b a n d f o r f e e d 1 i n e t e m p e r a t u r e s a n d p r e s s u r e s w e r e w i t h i n t h e I C D r e q u i r e -m e n t s , a s s h o w n i n f i g u r e 2 - 2 , f o r m a i n s t a g e o p e r a t i o n o f t h e S h u t t l e m a i n e n g i n e s . T h ef e e d 1 i n e d a t a f o r S T S - 4 c o m p a r e d v e r y f a v o r a b l y w i t h t h e d a t a f r o m b o t h S T S - l a n d S T S - 3 .A f a i l u r e i n t h e p r o p e l l a n t f e e d l i n e a r e a w a s n o t e d d u r i n g t h e p o s t f l i g h t i n s p e c t i o n a tD F R F ( D r y d e n F l i g h t R e s e a r c h F a c i l i t y ) . T h e L 0 2 1 7 - i n c h d i s c o n n e c t f l o w t u b e ( l i n e r ) w a sd a m a g e d ( b e n t i n w a r d ) . S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 1 d i s c u s s e s t h i s c o n d i t i o n .T h e p r o p e l l a n t d u m p f r o m t h e O r b i t e r f e e d l i n e s w a s i n i t i a t e d 2 m i n u t e s a f t e r M E C O a n dc o n t i n u e d f o r 3 m i n u t e s a n d 2 s e c o n d s . W i t h i n a f e w m i n u t e s a f t e r t h e d u m p w a s c o m -p l e t e d , t h e O r b i t e r f e e d s y s t e m w a s v a c u u m i n e r t e d b y o p e n i n g t h e f i l l a n d d r a i n v a l v e sf o r a p e r i o d o f a p p r o x i m a t e l y 1 2 m i n u t e s a n d 4 0 m i n u t e s . A l s o , a s i n a l l p r e v i o u sf l i g h t s , p o s t - d u m p p r e s s u r e r i s e s i n b o t h f e e d s y s t e m s a n d a f t e n d " s n o w " p a r t i c l e s w e r eo b s e r v e d i n d i c a t i n g i n c o m p l e t e e l i m i n a t i o n o f p r o p e l l a n t s d u r i n g t h e d u m p .T h e M P S ( m a i n p r o p u l s i o n s y s t e m ) h e l i u m s y s t e m p e r f o r m e d s a t i s f a c t o r i l y w h i l e o n - o r b i t a n df r o m e n t r y t h r o u g h p o s t - l a n d i n g o p e r a t i o n s . T h e e x c e s s i v e u s a g e o b s e r v e d d u r i n g t h e S T S - 3p o s t - l a n d i n g e n g i n e p u r g e w a s n o t e x p e r i e n c e d o n t h i s f l i g h t , p r o b a b l y a s a r e s u l t o f t h er e p l a c e m e n t o f a d e f e c t i v e L 0 2 P O G O r e c i r c u l a t i o n c h e c k v a l v e .T w o f a i l u r e s i n v o l v i n g t e m p e r a t u r e t r a n s d u c e r s t h a t w e n t o f f - s c a l e h i g h d u r i n g a s c e n t w e r en o t e d . O n e o f t h e s e t r a n s d u c e r s , M P S e n g i n e 2 G H 2 p r e s s u r e o u t l e t t e m p e r a t u r e , h a sf a i l e d o n e v e r y f l i g h t . T h e s e c o n d i n s t r u m e n t t h a t f a i l e d w a s t h e M P S e n g i n e 3 L H 2 t e m p -e r a t u r e t r a n s d u c e r . S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 6 c o n t a i n s a d i s c u s s i o n o fb o t h f a i l u r e s .

3


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Engine 1 o Engine 2 6- Engine 3 0Oxidizer Fuel175 43 47103 III I , -41Ra : : : : I I

C'l lC D limits 172.0OJ 40 lC D limits-0. . . . e : : :OJ 170 0~ . . . .. . . . . .til OJ~ ~OJ ~a. 0 ~ . . . . .tilE ~OJ OJ. . . . . . a. _37oR. . . . . 165 EOJ OJ. . . . .t:: . . . . .163.0 OJOJt:: t::C'l OJt:: .~ 35..U C'l160 t::L . . U L , )~I

0 90 100 110 120 0 20 30 40 50Engine inlet pressure I psia Engine inlet pressure I psia

Figure 2-1.- Prestart propellant conditions.


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a : : :CI(l)-0~(l) 170._::l. . . . . . .es._(l)0.E(l). . . . . . .

U1 . . . . . . .(l)c 165(l)cCIcI . . i J

175

Oxidizer

-166

25 100 150 200 225Engine inlet total pressureI psia

45

40

Fuel

35 ~~------~--------~------~20 30 500

Figure 2-2.- Engine propellant inlet conditions (rnainstaqe operation) .Engine inlet total pressure I psia


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D a t a w e r e o b t a i n e d i n s u p p o r t o f a l l 1 4 M P S F T R ' s ( F l i g h t T e s t R e q u i r e m e n t s ) . T h e e i g h tF T R ' s c o n s i d e r e d c l o s e d a t t h i s t i m e a r e :4 1 V V 0 0 2 - P e r f o r m a n c e o f M P S h e l i u m s y s t e m ;4 1 V V 0 0 3 - P e r f o r m a n c e o f l i q u i d o x y g e n p r e s s u r i z a t i o n s y s t e m ;4 1 V V 0 0 4 - P e r f o r m a n c e o f l i q u i d h y d r o g e n p r e s s u r i z a t i o n s y s t e m ;4 1 V V 0 0 5 - P r o p e l l a n t c o n d i t i o n s a t l i q u i d o x y g e n i n l e t a n d e x t e r n a l t a n k d i s c h a r g e

w i t h i n s p ec i f i c at i o n s ;4 1 V V 0 0 6 - P r o p e l l a n t c o n d i t i o n s a t l i q u i d h y d r o g e n i n l e t a n d e x t e r n a l t a n k d i s c h a r g ew i t h i n s p e c i f i c a t i o n s ;4 1 V V 0 0 7 - P e r f o r m a n c e o f l i q u i d o x y g e n a n d h y d r o g e n f e e d l i n e r e l i e f v a l v e ;4 1 V V 0 0 9 - E v e n t s b e t w e e n M E C O a n d e x t e r n a l t a n k s e p a r a t i o n f o l l o w p l a n n e d s e q u e n c e ;4 1 V V 0 2 4 - P e r f o r m a n c e o f l o n g i t u d i n a l o s c i l l a t i o n ( P O G O ) s u p p r e s s i o n s y s t e m .T h e s i x F T R ' s n o t c o n s i d e r e d c o m p l e t e i n c l u d e f i v e t h a t r e q u i r e a s s e s s m e n t o f p e r f o r m a n c ei n v o l v i n g r e s i d u a l s a n d l o a d i n g a c c u r a c i e s . T h e s e F T R ' s a r e :

4 1 V V 0 1 0 - E s t a b l i s h i n g t i m e l i n e f o r p o s t - M E C O a u t o m a t i c p r o p e l l a n t d u m p ;4 1 V V 0 1 1 - E s t a b l i s h i n g c l o s e t o l e r a n c e o n l i q u i d o x y g e n r e s i d u a l s ;4 1 V V 0 1 2 - E s t a b l i s h i n g c l o s e t o l e r a n c e o n l i q u i d h y d r o g e n r e s i d u a l s ;4 1 V V 0 1 3 - E v a l u a t e t h e a n a l y t i c a l l y e s t a b l i s h e d v a c u u m i n e r t i n g s e q u e n c e a n d t i m e l i n e ;4 1 V V 0 1 9 - D e v e l o p f r o m f l i g h t d a t a t h e p r o c e d u r e s t o f u l f i l l l i q u i d o x y g e n l o a d i n ga c c u r a c y r e q u i r e m e n t s ;4 1 V V 0 2 3 - V e r i f y a n d a s s u r e M P S p e r f o r m a n c e i s w i t h i n l i m i t s .2 . 1 . 2 O r b i t a l M a n e u v e r i n g S u b s y s t e m

T h e O M S ( o r b i t a l m a n e u v e r i n g s u b s y s t e m ) w a s u s e d f o r s i x f i r i n g s d u r i n g t h e S T S - 4 m i s -s i o n , a n d O M S p r o p e l l a n t s w e r e s u p p l i e d t o t h e r e a c t i o n c o n t r o l s u b s y s t e m f r o m b o t h t h el e f t a n d r i g h t p o d s . O n e f i r i n g w a s m a d e w i t h a s i n g l e e n g i n e ( l e f t p o d ) ; t h e r e -m a i n d e r w e r e d u a l - e n g i n e f i r i n g s . A c o m p a r i s o n b e t w e e n p l a n n e d a n d a c t u a l i g n i t i o n t i m e s ,f i r i n g t i m e , a n d A V ( d i f f e r e n t i a l v e l o c i t y ) f o r e a c h o f t h e s i x O M S m a n e u v e r s i s s h o w n i nt a b l e 2 - 1 . A l l o f t h e O M S m a n e u v e r s w e r e p e r f o r m e d i n t h e n o r m a l f e e d m o d e . A l l d a t ar e v i e w e d f r o m t h e s e f i r i n g s i n d i c a t e n o r m a l s y s t e m p e r f o r m a n c e .E x t e n d e d t a i l - t o - s u n O r b i t e r a t t i t u d e s r e s u l t e d i n O M S e n g i n e f e e d l i n e t e m p e r a t u r e s t h a te x c e e d e d t h e F D A ( f a u l t d e t e c t i o n a n n u n c i a t o r ) l i m i t s ( t h e l i m i t s w e r e r e s e t t o a v o i da l a r m s ) a n d a p p r o a c h e d t h e O M S e n g i n e q u a l i f i c a t i o n l i m i t o f 1 2 50 F .T h e O M S - t o - R C S i n t e r c o n n e c t w a s u s e d 6 t i m e s d u r i n g t h e m i s s i o n ; t h e p r o p e l l a n t s u p p l i e dt o t h e R C S w a s c a l c u l a t e d a t 6 9 2 l b m f r o m t h e l e f t p o d a n d 1 0 7 2 l b m f r o m t h e r i g h t p o d .T a b l e 2 - 1 1 s h o w s t h e c a l c u l a t e d e n g i n e p e r f o r m a n c e b a s e d o n o b s e r v e d t a n k a n d e n g i n e i n -l e t p r e s s u r e s . E n g i n e p e r f o r m a n c e w a s a s e x p e c t e d , a n d v a l v e t i m i n g a n d s t a r t a n d s h u t -d o w n t r a n s i e n t s w e r e n o r m a l . T h e e n g i n e p n e u m a t i c s y s t e m s f u n c t i o n e d n o r m a l l y d u r i n g t h ef l i g h t . D u e t o t h e l o w e r - t h a n - e x p e c t e d l e f t - e n g i n e p n e u m a t i c - b o t t l e p r e s s u r e a t l a u n c h ,t h e p n e u m a t i c p r e s s u r e o n t h a t s i d e r e a c h e d a p p r o x i m a t e l y 1 3 5 0 p s i a a f t e r t h e d e o r b i tf i r i n g . T h i s i s t h e l o w e s t G N 2 p r e s s u r e e x p e r i e n c e d d u r i n g t h e f i r s t f o u r f l i g h t s . b u tw a s s t i l l 1 5 0 p s i a b o v e t h e f l i g h t r e d l i n e , a n d p n e u m a t i c p a c k o p e r a t i o n w a s n o t a f f e c t e d .

6


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T A B L E 2 - 1 . - S T S - 4 O M S F I R I N G D A T AP a n n e d A c t u a lE v e n t T i m e o f i g n i t l o n , F i r i n g b , V , T i m e o f i g n i t i o n , F i r l n g b , V ,d a y : h r : m i n : s e c , D u r a t i o n , f t / s e c d a y : h r : m i n : s e c , D u r a t i o n ,m . e . t . * s e c m . e . t . * s e c f t / s e c

O M S - 1 0 0 : 0 0 : 1 0 : 3 4 9 4 . 1 1 5 2 0 0 : 0 0 : 1 0 : 3 3 88 1 5 3O M S - 2 0 0 : 0 0 : 3 7 : 3 9 1 0 4 . 2 1 7 5 0 0 : 0 0 : 3 7 : 4 1 1 0 4 1 7 4 . 1O M S - 3 0 0 : 0 4 : 2 9 : 1 2 3 6 . 5 6 2 0 0 : 0 4 : 2 9 : 1 3 3 2 5 4 . 2O M S - 4 0 0 : 0 5 : 1 4 : 1 3 3 6 . 2 6 2 0 0 :0 5 : 1 4 : 1 3 3 2 5 4O M S - 5 N / A N / A N / A 0 4 : 0 3 : 3 3 : 0 0 1 7 * * 1 5D e o r b i t 0 6 : 2 2 : 4 1 : 4 9 1 7 5 . 6 3 1 5 0 7 : 0 0 : 1 0 : 0 0 1 7 1 3 0 9* m . e . t . = m i s s i o n e l a p s e d t i m e* * O n e e n g i n e f i r i n g

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T A B L E 2 - 1 1 . - O M S E N G I N E P E R F O R M A N C E S U M M A R YL e f t O M S E n g i n eC a l c u l a t e d O b s e r v e dM a n e u v e r I s p ' M i x t u r e W t o t , P c , T r ~ ~ e n ' P c , T r ~ ~ e n 'n o . s e c r a t i o l b m / s e c p e r c e n t _ Q e r c e n t

O M S - 1 3 1 4 . 7 l . 6 6 4 1 9 . 0 2 1 0 3 . 9 2 2 5 1 0 2 . 7 2 3 2O M S - 2 3 1 4 . 7 l . 6 6 1 1 9 . 1 6 1 0 4 . 7 2 2 3 1 0 3 . 4 2 3 2O M S - 3 3 1 4 . 8 l.7 0 1 9 . 1 8 1 0 4 . 3 2 2 3 1 0 3 . 7 2 3 2O M S - 4 3 1 4 . 7 1 . 6 6 1 1 9 . 1 8 1 0 4 . 8 2 2 2 1 0 3 . 4 2 3 2O M S - 5 3 1 4 . 6 1 . 6 6 5 1 9 . 1 8 1 0 4 . 7 2 1 7 1 0 3 . 4 2 2 6D e o r b i t 3 1 4 . 7 1 . 6 6 5 1 9 . 2 6 1 0 5 . 2 2 1 8 1 0 4 . 0 2 2 9

R i g h t O M S E n g l n eC a l c u l a t e d O b s e r v e dM a n e u v e r l s p ' M i x t u r e W t o t , P c ' T r ~ ~ e n ' P c , T r ~ ~ e n ,n o . s e c r a t i o 1 om/sec p e r c e n t p e r c e n tO M S - 1 3 1 4 . 3 l . 6 7 2 1 9 . 1 6 1 0 4 . 5 2 2 5 1 0 3 . 4 2 3 3O M S - 2 3 1 4 . 4 1 . 6 7 2 1 9 . 2 8 1 0 5 . 2 2 2 5 1 0 2 . 1 2 3 3O M S - 3 3 1 4 . 4 1 . 6 7 2 1 9 . 2 8 1 0 5 . 2 2 2 5 1 0 3 . 7 2 3 2O M S - 4 3 1 4 . 4 1 . 6 7 2 1 9 . 2 9 1 0 5 . 2 2 2 4 1 0 2 . 7 2 3 3D e o r b i t 3 1 4 . 4 1 . 6 7 2 1 9 . 4 7 1 0 6 . 2 2 2 1 1 0 5 . 3 2 2 9

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2 . 1 . 3 R e a c t i o n C o n t r o l S u b s y s t e mT h e R C S ( r e a c t i o n c o n t r o l s u b s y s t e m ) p e r f o r m e d w e l l d u r i n g S T S - 4 . O n e m a j o r a n o m a l y , al e a k i n g o x i d i z e r v a l v e o n t h r u s t e r F I L , a n d s e v e r a l m i n o r a n o m a l i e s ( w a t e r b e h i n d t h ep a p e r c o v e r s p r e l a u n c h ; c o o l d o w n o n t h r u s t e r F I F , a n d a b i a s b e t w e e n l e a k d e t e c t o r s o nv e r n i e r t h r u s t e r R 5 D ) w e r e e n c o u n t e r e d , b u t n o n e w e r e s e r i o u s e n o u g h t o i m p a c t t h e m i s -s i o n . P o s t f l i g h t i n s p e c t i o n o f t h e v e r n i e r t h r u s t e r s s h o w e d w e a r o u t o f t h e t h r u s t c h a m b e rc o a t i n g o n t h r u s t e r s R 5 R a n d F 5 L ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m 3 3 ) .S h o r t l y b e f o r e l a u n c h , w a t e r w a s d i s c o v e r e d b e h i n d t h e c o v e r s o n t h r u s t e r s F I L a n d F 3 D ,a p p a r e n t l y b e c a u s e o f i m p r o p e r i n s t a l l a t i o n o f t h e s e c o v e r s . ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m r e p o r t 2 2 ) . W a t e r i n t h e t h r u s t e r w a s a c o n c e r n b e c a u s e o f t h e p o s s i b i l i t y o f i t sf r e e z i n g d u r i n g a s c e n t a n d b l o c k i n g t h e c h a m b e r - p r e s s u r e t r a n s d u c e r p o r t , t h e t h r u s t e rw o u l d b e e r r o n e o u s l y d e s e l e c t e d b y t h e R M ( r e d u n d a n c y m a n a g e m e n t ) . A d e c i s i o n w a s m a d et h a t t h e r e w a s a n i n s u f f i c i e n t a m o u n t o f w a t e r t r a p p e d b e h i n d t h e c o v e r s t o p r e s e n t ap r o b l e m . I n j e c t o r t e m p e r a t u r e s e n s o r s o n F 3 D c o o l e d t o a b o u t 4 8 F d u r i n g a s c e n t , a p p a r -e n t l y b e c a u s e o f w a t e r i n t h e c h a m b e r , b u t i t c a u s e d n o p r o b l e m d u r i n g e x t e r n a l t a n ks e p a r a t i o n . N o c o o l d o w n w a s n o t e d o n F I L .F o r t h e f i r s t lla h o u r s o f t h e f l i g h t , p r i m a r y t h r u s t e r F I F s l o w l y c o o l e d t o 5 8 F a n d t h e nw a r m e d b a c k u p t o a t e m p e r a t u r e w h e r e t h e t h r u s t e r h e a t e r c y c l e d o f f ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h tt e s t p r o b l e m r e p o r t 6 F ) . T h i s i s b e l i e v e d t o b e c a u s e d b y a f a u l t y t h e r m a l b a r r i e r s e a lb e t w e e n t h e e n g i n e a n d t h e O r b i t e r s k i n . T h i s f a u l t y b a r r i e r a l l o w e d w a t e r t o p e n e t r a t ei n t o t h e c a n w h i c h s u r r o u n d s t h e t h r u s t e r a n d t o s o a k t h e i n s u l a t i o n . T h e c o o l i n g w a sc a u s e d b y t h e e v a p o r a t i o n / s u b l i m a t i o n o f t h i s w a t e r i n a v a c u u m . A f t e r i t w a r m e d u p , t h et h r u s t e r p e r f o r m e d n o r m a l l y .T h e o v e r a l l p r o p e l l a n t u s a g e f o r S T S - 4 w a s v e r y c l o s e t o t h e p r e d i c t e d a m o u n t . D e v i a t i o n si n t h e f l i g h t p l a n , i . e . , t h e a d d i t i o n o f t h e " s h o p p i n g l i s t " i t e m L o a d e d R M S / P R C S I n t e r -a c t i o n t e s t , t h e d e l e t i o n o f t h e L I A t e s t , t h e h i g h e r c o n s u m p t i o n d u r i n g t h e u n l o a d e dR M S / P R C S t e s t a n d t h e r e a r r a n g e m e n t o f t h e t h e r m a l F T O ' s , a l l c o n t r i b u t e d t o d i f f e r e n c e sb e t w e e n t h e p l a n n e d a n d a c t u a l c o n s u m p t i o n . A t a b u l a t i o n o f p r o p e l l a n t u s e d f r o m t h e R C Sa s a f u n c t i o n o f f l i g h t p h a s e f o l l o w s :

Q U A N T I T Y O F P R O P E L L A N T U S E D , L BM l S S l o n j > h a s e L e f t R e S R l g h t R e s F or w a rd R e sA s c e n t 2 0 4 2 1 7 1 6 7O n - o r b i t 7 7 2 7 3 2 1 5 7 6D e o r b i t t o e n t r y i n t e r f a c e 1 5 3 1 6 7 1 6 4E n t r y 5 8 3 5 0 5 -

I n a d d i t i o n , t h e a f t R C S a l s o c o n s u m e d p r o p e l l a n t f r o m t h e O M S t a n k s . I n t h e i n t e r c o n n e c tc o n f i g u r a t i o n , t h e R C S c o n s u m e d 6 9 2 l b m f r o m t h e l e f t O M S t a n k s , a n d 1 0 7 2 l b m o u t o f t h er ig h t O M S .S e v e r a l F T O ' s ( f l i g h t t e s t o b j e c t i v e ) w e r e a c c o m p l i s h e d b y t h e R C S a n d t h e s e w e r e t h el o a d e d a n d u n l o a d e d R M S / P R C S I n t e r a c t i o n t e s t s , t h e r m a l t e s t s i n v o l v i n g s e v e r a l 3 0 - s e c o n df i r i n g s o f t h e - x t h r u s t e r s , a m i n i m u m d e a d - b a n d P R C S t e s t , a n d t h e c o n t a m i n a t i o n m a p p i n ga n d p l u m e f l o w f i e l d m e a s u r e m e n t e x p e r i m e n t s . A l l w e r e s u c c e s s f u l l y p e r f o r m e d a n d n o p r o b -l e m s w e r e e n c o u n t e r e d .

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D u r i n g t h e S T S - 3 m i s s i o n , t h e l e a k d e t e c t o r s o n t h r u s t e r F 5 L d e v e l o p e d a b i a s o f a b o u t 4 0 t o 5 0 F b e t w e e n t h e m e a s u r e m e n t s . T r o u b l e s h o o t i n g o n t h e g r o u n d d u r i n g t u r n a r o u n df a i l e d t o d u p l i c a t e t h e p h e n o m e n o n . T h i s b i a s w a s a g a i n s e e n d u r i n g S T S - 4 o n F 5 L , a n d as m a l l e r b i a s ( 2 5 F ) w a s s e e n o n t h r u s t e r R 5 D . ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t6 0 ) . T h e s e b i a s e s c a u s e d n o m i s s i o n i m p a c t .A n o t h e r d i s c o v e r y w a s m a d e a f t e r S T S - 4 c o n c e r n i n g v e r n i e r s . S i n c e S T S - l , i t h a s b e e nk n o w n t h a t t h e a f t d o w n - f i r i n g v e r n i e r s w e r e o n l y d e l i v e r i n g 5 5 t o 6 0 p e r c e n t o f t h e i rr a t e d t h r u s t d u e t o p l u m e i m p i n g e m e n t o n t h e v e h i c l e . I n s p e c t i o n o f t h e b o d y f l a p a f t e rt h e S T S - 4 f l i g h t d i s c l o s e d t h a t , d u e t o t h e p l u m e i m p i n g e m e n t , a l a r g e a r e a o f t i l e h a db e e n s e v e r e l y e r o d e d . ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 9 . ) T e s t i n g i s p l a n n e da t W S T F t o e v a l u a t e s e v e r a l t i l e c o a t i n g s i n a n a t t e m p t t o a l l e v i a t e t h i s p r o b l e m .S h o r t l y a f t e r t h e O M S - l m a n e u v e r , t h r u s t e r F I L d e v e l o p e d a n o x i d i z e r l e a k a n d t h e R Ma u t o m a t i c a l l y d e s e l e c t e d t h e t h r u s t e r . T h e l e a k a p p a r e n t l y s t o p p e d , a n d t h e l e a k d e t e c t o ro n t h e t h r u s t e r b e g a n t o w a r m u p . A p p r o x i m a t e l y 3 h o u r s l a t e r , t h e c r e w c l o s e d f o r w a r dm a n i f o l d 1 i s o l a t i o n v a l v e s . D u r i n g d a y 3 o f t h e m i s s i o n , a d e c i s i o n w a s m a d e t o r e a c -t i v a t e t h a t m a n i f o l d a n d t r y t o f i r e F I L t o d e t e r m i n e i f i t w o u l d o p e r a t e n o r m a l l y .A s t a g e d r e p r e s e n t a t i o n w a s p e r f o r m e d . F I L w a s f i r e d , a n d p e r f o r m e d n o r m a l l y , w i t h n oi n d i c a t i o n o f a l e a k f o r t h e d u r a t i o n o f t h e m i s s i o n . H o w e v e r , d u r i n g t h e n i g h t f o l l o w i n gt h e f l i g h t , t h e t h r u s t e r b e g a n l e a k i n g o x i d i z e r a g a i n . S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e mr e p o r t 5 d i s c u s s e s t h i s p r o b l e m .F o r t h e f i r s t t h r e e f l i g h t s , l e g A o f t h e R e S h e l i u m p r e s s u r i z a t i o n s y s t e m w a s u s e de x c l u s i v e l y w h i l e o n o r b i t , w h i c h m e a n t t h a t t h e l e g B r e g u l a t o r s h a d s e e n v e r y l i t t l eu s e . I n a n e f f o r t t o g e t m o r e t i m e o n t h e s e c o m p o n e n t s , a b o u t h a l f w a y t h r o u g h S T S - 4 , t h ep r e s s u r i z a t i o n p a t h w a s c h a n g e d f r o m l e g A t o l e g B . T h i s p r o c e d u r e i s p l a n n e d f o r a l lf u t u r e f l i g h t s .A n o t h e r r e a s o n f o r s w i t c h i n g t o l e g B w a s t h a t s i n c e S T 5 - 2 , t h e r e g u l a t o r o n t h a t p a t h i nt h e f o r w a r d o x i d i z e r s y s t e m h a d b e e n l o c k i n g - u p h i g h , a p h e n o m e n a w h i c h h a d n o t o c c u r r e dd u r i n g t h e q u a l i f i c a t i o n p r o g r a m . B y u S i n g i t o n o r b i t , i t w a s s e e n t h a t a l t h o u g h i t d i dh a v e t h e u n e x p l a i n e d h i g h l o c k - u p ( 2 5 7 t o 2 5 8 p s i a v e r s u s t h e 2 5 3 m a x i m u m r e q u i r e m e n t ) ,a n d a c o r r e s p o n d i n g l y h i g h - r e g u l a t e d p r e s s u r e ( 2 5 5 v e r s u s 2 4 5 3 p s i a ) t h e r e g u l a t o r p e r -f o r m e d c o n s i s t e n t l y , a n d s h o w e d n o a d d i t i o n a l d e g r a d a t i o n .B e f o r e S T S - 4 , a c o n c e r n e x i s t e d i n t h a t t h e c o a t i n g o n t h e v e r n i e r t h r u s t e r n o z z l e a n dc o m b u s t i o n c h a m b e r c o u l d f a i l d u e t o t h e r m a l c y c l i n g . W i t h o u t t h e c o a t i n g , t h e n o z z l eq u i c k l y e r o d e s ( b u r n s t h r o u g h ) c a u s i n g h o t g a s t o e n t e r t h e i n t e r i o r o f t h e v e h i c l e .P o s t f l i g h t i n s p e c t i o n o f t h e v e r n i e r t h r u s t e r s s h o w e d c o a t i n g d e g r a d a t i o n o n R 5 R a n d F 5 L .( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 3 3 . )

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2 . 2 P O W E R S Y S T E M S2 . 2 . 1 A u x i l i a r y P o w e r U n i t P e r f o r m a n c e

T h e p e r f o r m a n c e o f t h e A P U ' s ( a u x i l i a r y p o w e r u n i t ) w a s a c c e p t a b l e S T S - 4 . T h e A P U ' s w e r es t a r t e d 5 m i n u t e s b e f o r e l a u n c h a n d w e r e s h u t d o w n a f t e r t h e M P S d u m p . T h e o n - o r b i tf l i g h t c o n t r o l s y s t e m c h e c k o u t w a s p e r f o r m e d w i t h A P U 1 . F o r e n t r y , A P U 2 w a s s t a r t e da t d e o r b i t f i r i n g i g n i t i o n t i m e m i n u s 5 m i n u t e s a n d A P U ' s 1 a n d 3 w e r e s t a r t e d a t e n t r yi n t e r f a c e m i n u s 1 3 m i n u t e s .

A P U O P E R A T I N G T I M E SA P U , h r : m l n : s e cF l i g h t p h a s e 1 2 3

A s c e n t 0 : 1 9 : 2 1 0 : 1 9 : 2 3 0 : 1 9 : 2 6O n - o r b i t c h e c k o u t 0 : 0 5 : 5 2 -- --E n t r y 1 : 0 2 : 4 9 1 : 2 5 : 5 4 1 : 0 2 : 4 6T o t a l r u n t i m e 1 : 2 8 : 0 2 1 : 4 5 : 1 7 1 : 2 2 : 1 2

F u e l c o n s u m p t i o n f o r t h e m t s s i o n w a s 1 9 9 1 b f o r A P U I , 2 1 7 l b f o r A P U 2 , a n d 1 8 4 1 b f o rA P U 3 . T h e f u e l c o n s u m p t i o n w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e P V ( p r e s s u r e - v o l u m e ) g a g i n g w h i c h i si n a c c u r a t e . A c t u a l u s a g e w i l l n o t b e k n o w n u n t i l s e r v i c i n g f o r S T S - 5 w h e n t h e r e s i d u a l sa r e o f f l o a d e d .P e r f o r m a n c e o f a l l 3 A P U ' s d u r i n g t h e v a r i o u s m i s s i o n p h a s e s w a s n o r m a l w i t h t h e e x c e p t i o no f t h e A P U 3 l u b r i c a t i o n s y s t e m p r e s s u r e ( s e c t i o n 5 . 0 f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 5 ) , al e a k i n t h e A P U 3 s e a l c a v i t y d r a i n l i n e ( s e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 5 ) ,a n d a s l i g h t l e a k i n t h e A P U 1 f u e l s y s t e m ( s e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 3 ) ;h o w e v e r n o n e o f t h e s e p r o b l e m s a f f e c t e d t h e A P U ' s a b i l i t y t o p r o v i d e p o w e r t o t h e h y -d r a ul i c p u m p .T h e F P / G G V M ( f u e l p u m p g a s g e n e r a t o r v a l v e m o d u l e ) w a t e r c o o l i n g s y s t e m m a i n t a i n e d t h ep u m p a n d G G V M b e l o w t h e 2 0 00 F l i m i t d u r i n g p o s t - s h u t d o w n s o a k b a c k . B o t h t h e p r i m a r y a n ds e c o n d a r y w a t e r s y s t e m s w e r e e x e r c i s e d .T h e t h e r m a l c o n t r o l s y s t e m h e a t e r s f o r t h e A P U f u e l , l u b r i c a t i o n o i l , a n d w a t e r s y s t e m sm a i n t a i n e d t e m p e r a t u r e s w i t h i n c r i t i c a l l i m i t s t h r o u g h o u t t h e o n - o r b i t A P U n o n - o p e r a t i o n a lp e r i o d s . B o t h s y s t e m s A a n d B w e r e e x e r c i s e d .A t h e r m a l D T O ( d e t a i l e d t e s t o b j e c t i v e ) w a s p e r f o r m e d t o d e t e r m i n e i f t h e f u e l f e e d l i n eh e a t e r s c o u l d b e s a f e l y t u r n e d o f f f o r e n t r y t o p r o t e c t a g a i n s t a f a i l e d - o n h e a t e r . A t4 2 h o u r s m i s s i o n e l a p s e d t i m e , t h e A P U 1 f e e d l i n e h e a t e r s w e r e t u r n e d o f f . I n 3 h o u r s ,t h e A P U 1 f u e l t e s t l i n e t e m p e r a t u r e ( V 4 6 T O I 8 3 A ) 1 r e a c h e d 3 70 F a n d t h e h e a t e r s w e r ea g a i n t u r n e d o n . B a s e d u p o n t h i s t e s t , a d e c i s i o n w a s m a d e t o l e a v e t h e h e a t e r s o n f o re n t r y a n d a c c e p t t h e r i s k o f a f a i l e d - o n h e a t e r .

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2 . 2 . 2 H y d r a u l i c S u b s y s t e mH y d r a u l i c s y s t e m o p e r a t i o n w a s n o r m a l . W S B ( w a t e r s p r a y b o i l e r ) 3 i n c o r p o r a t e d a 0 . 8 0 - i n c hd i a m e t e r s t e a m v e n t n o z z l e i n s e r t , a n d a l l 3 W S B ' s h a d a 5 1 b p r e l o a d o f w a t e r . T h e l u b r i -c a t i o n o i l w a r m u p r a t e s d u r i n g p r e l a u n c h w e r e s i m i l a r t o p r e v i o u s m i s s i o n s e x c e p t s y s t e m 3 .T h e A P U 3 h a d a h i g h l u b r i c a t i o n o i l p r e s s u r e i n d i c a t i n g p a r t i c l e p l u g g i n g o f t h e l u b r i c a -t i o n o i l f i l t e r a n d / o r W S B l u b r i c a t i o n o i l t u b e s . T h i s c a u s e d a r e d u c e d f l o w r a t e o f t h el u b r i c a t i o n o i l . W S B p e r f o r m a n c e a f t e r l i f t - o f f i s s h o w n i n f i g u r e s 2 - 3 , 2 - 4 , a n d 2 - 5 .F l a s h o f f o f w a t e r o c c u r r e d 1 m i n u t e a f t e r l i f t - o f f a n d t h e l u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r ed r o p p e d a s s h o w n i n t h e f o l l o w i n g t a b l e .

C OM P A R I S O N O F L U B R I C A TI O N O I L T E M P E R A T U R EO U T O F W A T E R S P R A Y B O I L E RE v e n t S y s t e m , of

1 2 3A P U S t a r t 7 3 7 5 7 3L i f t - o f f 1 8 5 1 9 0 1 8 0M i n i m u m 1 2 5 ( 2 . 9 m in ) 1 2 7 ( 3 m i n ) 1 2 5 ( 4 . 4 m i n )M E C O 2 4 9 2 4 0 1 7 8M a x i m u m 2 5 7 2 5 7 2 7 7

A s c a n b e s e e n i n t h e t a b , l e , t h e s y s t e m 3 l u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r e i n c r e a s e , a f t e rf 1 a s h o f f , w a s m u c h l e s s t h a n s y s t e m s 1 a n d 2 . T h i s r e s u l t s f r o m m o r e w a t e r b e i n g r e -t a i n e d i n t h e b o i l e r b e c a u s e o f t h e r e d u c e d o r i f i c e s i z e , c a u s i n g l e s s v i o l e n t b o i l i n g .A l s o , i t i s b e l i e v e d t h a t t h e h e a t l o a d w a s l e s s o n A P U 3 .W S B ' s 1 a n d 2 p e r f o r m e d a s e x p e c t e d , r e a c h i n g t h e l u b r i c a t i o n o i l c o n t r o l p o i n t o f 2 5 3 Fj u s t a f t e r M E C O . L u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r e c o n t r o l w a s n o r m a l . T h e b o i l e r t e m p e r a t u r e sw e r e a t , o r b e l o w , f r e e z i n g f o r o v e r 1 m i n u t e ( s y s t e m 1 - 7 m i n u t e s , 2 0 s e c o n d s t o 9 m i n -u t e s 2 s e c o n d s e l a p s e d t i m e a n d s y s t e m 2 - 7 m i n u t e s , 3 1 s e c o n d s t o 9 m i n u t e s , 2 9 s e c o n d se l a p s e d t i m e ) p r i o r t o s p r a y c o n t r o l , a n d n o f r e e z e - u p o c c u r r e d .T h e A P U 3 l u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r e , a f t e r r e a c h i n g 1 7 80 F a t M E C O , d r o p p e d 1 0 F d u e t oe x c e s s w a t e r i n t h e b o i l e r p a s s i n g o v e r t h e l u b r i c a t i o n o i l t u b e b u n d l e a s i t e x i t s t h eb o i l e r . T h e s l o p e o f t h e l u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r e p r o f i l e , a f t e r M E C O , m a t c h e s s y s t e m s1 a n d 2 a f t e r f 1 a s h o f f , i n d i c a t i n g t h a t m o s t o f t h e f r e e w a t e r w a s d u m p e d . T h e l u b r i c a -t i o n o i l t e m p e r a t u r e s p a s s e d t h r o u g h t h e c o n t r o l p o i n t ( 2 5 30 F ) a s t h e b o i l e r t e m p e r a t u r er e a c h e d t h e t r i p l e p o i n t a n d n o c o o l i n g o c c u r r e d . I t w a s c o n c l u d e d t h a t W S B 3 f r o z e u pa t 1 7 8 : 1 5 : 1 2 : 4 5 G . m . t . A t h e o r y e x i s t e d t h a t t h e f r e e z e - u p w o u l d n o t o c c u r i n z e r o g .T h e W S B 3 t h a w e d 1 m i n u t e l a t e r a n d d r o v e t h e l u b r i c a t i o n o i l t e m p e r a t u r e d o w n t o 2 3 00 F .T h i s u n d e r s h o o t i s t y p i c a l o f t h e W S B d e s i g n a n d s i m i l a r t o W S B 3 o n t h e S T S - l f l i g h t .F C S ( f l i g h t c o n t r o l s y s t e m ) c h e c k o u t w a s c o n d u c t e d a s p l a n n e d a t 1 8 4 : 0 7 : 5 4 : 5 5 G . m . t . w i t hh y d r a u l i c s y s t e m 1 . S y s t e m p e r f o r m a n c e w a s s a t i s f a c t o r y .

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280260240220200u,0~ 180])~=:I. . . . . 160o~(])0 140-' EVJ (])I- 12010080

6040-6

Legend0- Lube oil return temp6- Lube oi I outlet temp

-4 -2 o 2 4 6 8 10 12Time from lift -off , minutes

Figure 2-3.- Water spray boiler 1 performance.


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280260240220

LL 2000~ 180J. . . .I-' :::l. . . . . 160ce. . . .(J

Q_E 140(JI- 120100

806040 -6

Legend0- Lube oil return temp6.- Lube oi I outlet temp

-4 -2 o 2 4 6 8 10 12Time from lift-of f, minutes

Figure 2-4. - Water spray boi I er 2 performance.


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280260240220

u, 2000, 180l). . .:::l. . . . . . . 160


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2 . 2 . 3 P o w e r R e a c t a n t S t o r a g e a n d D i s t r i b u t i o nD u r i n g t h e m i s s i o n , t h e P R S D ( p o w e r r e a c t a n t s t o r a g e a n d d i s t r i b u t i o n ) s u p p l i e d 2 2 4 l b o fh y d r o g e n t o t h e f u e l c e l l s a n d 1 7 7 8 l b o f o x y g e n t o t h e f u e l c e l l s a n d e n v i r o n m e n t a lc o n t r o l .D u r i n g t h e f l i g h t , D T O ( d e t a i l e d t e s t o b j e c t i v e ) 4 4 5 - 0 3 ( L o w D e n s i t y S t r a t i f i c a t i o n T e s t )w a s c o m p l e t e d . T h i s D T O d e m o n s t r a t e d l o w d e n s i t y / h i g h f l o w p e r f o r m a n c e . A d d i t i o n a l l y ,P R S D t a n k s w e r e d e p l e t e d t o r e s i d u a l q u a n t i t i e s f o r t h e f i r s t t i m e .T h r e e a n o m a l i e s o c c u r r e d i n t h e P R S D s y s t e m . T h e H 2 t a n k 2 q u a n t i t y w e n t f r o m 9 4 . 4p e r c e n t t o 4 2 . 7 p e r c e n t e a r l y i n t h e m i s s i o n ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 6 A ) .D u r i n g t h e f i r s t 2 4 h o u r s o f t h e m i s s i o n , i t w a s n o t i c e d t h a t H 2 t a n k 4 q u a n t i t y w a sl a g g i n g t a n k 3 b y a n i n c r e a s i n g a m o u n t ( s e e f i g . 2 - 6 ) . T h e t w o t a n k s w e r e b e i n g m a n a g e di d e n t i c a l l y s o t h a t t h e i r q u a n t i t i e s s h o u l d h a v e m a t c h e d w i t h i n 5 p e r c e n t . A h e a t e rf a i l u r e w a s s u s p e c t e d w h e n i t w a s n o t e d ( 2 7 h o u r s m . e . t . ) d u r i n g a h e a t e r c y c l e , t a n k 4p r e s s u r e r o s e a t h a l f t h e r a t e o f t a n k 3 ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m 7 ) .I t w a s n o t e d a t 1 8 3 : 2 1 : 1 8 G . m . t . t h a t H 2 t a n k 2 h e a t e r B w a s n o t c o m i n g o n w i t hh e a t e r A d u r i n g a h e a t e r c y c l e . E v e n t m o n i t o r s i n d i c a t e d h e a t e r A - o n a n d h e a t e r B - o f fw i t h c a b i n s w i t c h e s f o r A a n d B b o t h i n t h e A U T O p o s i t i o n ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m 1 6 ) .

2 . 2 . 4 P o w e r G e n e r a t i o n S y s t e mT h e F C P ' s ( f u e l c e l l p o w e r p ) a n t ) s a t i s f a c t o r i l y p r o v i d e d a l l e l e c t r i c a l p o w e r f o r t h eO r b i t e r d u r i n g t h e m i s s i o n . T h e i r p e r f o r m a n c e a t s t a r t u p w a s i d e n t i c a l t o t h a t o b s e r v e do n S T S - 3 ; h o w e v e r , w h e n t h e p r e l a u n c h c o n d i t i o n i n g l o a d s w e r e a p p l i e d t o t h e f u e l c e l l sa t T m i n u s 2 0 m i n u t e s , t h e c o n d e n s e r e x i t t e m p e r a t u r e f o r f u e l c e l l I s h i f t e d d o w n w a r d8 F f r o m t h e 5 T 5 - 3 c o n t r o l t e m p e r a t u r e w h i c h w a s a l r e a d y 6 F l o w . T h i s s h i f t d i d n o ti m p a c t t h e m i s s i o n . T h i s p r o b l e m i s d i s c u s s e d i n s e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e mr e p o r t 3 .A t a b o u t 1 3 0 h o u r s e l a p s e d t i m e , t h e f u e l c e l l 2 w a t e r r e l i e f v a l v e h e a t e r B s h o u l d h a v ec o m e o n . T h e n o . 1 a n d 3 r e l i e f v a l v e h e a t e r s d i d c y c l e , b u t n o . 2 d i d n o t c o m e o n ( S e c -t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 3 0 ) .T h e a v e r a g e p o w e r l e v e l o v e r t h e m i s s i o n w a s 1 5 . 2 k W a t a 4 9 4 A r a t e . P e r f o r m a n c e w a sa b o v e p r e d i c t e d v a l u e s f o r a l l 3 f u e l c e l l s f r o m s t a r t u p a t 1 7 8 : 0 7 : 2 8 G . m . t . , 1 7 8 : 0 7 : 5 0G . m . t . , a n d 1 7 8 : 0 8 : 1 2 G . m . t . , r e s p e c t i v e l y , t h r o u g h s h u t d o w n a t 1 8 7 : 0 6 : 4 9 G . m . t . ,1 8 7 : 0 6 : 1 4 G . m . t . , a n d 1 8 7 : 0 6 : 3 7 G . m . t . , r e s p e c t i v e l y . T o t a l m i s s i o n o p e r a t i n g t i m e s w e r e2 1 5 h o u r s , 2 1 m i n u t e s ; 2 1 4 h o u r s , 2 4 m i n u t e s ; a n d 2 1 4 h o u r s , 2 5 m i n u t e s f o r f u e l c e l l s 1 ,2 , a n d 3 , r e s p e c t i v e l y . T o t a l h o u r s o n t h e p o w e r s e c t i o n s a r e 5 1 6 h o u r s ; 6 3 1 h o u r s , 4 9m i n u t e s ; a n d 5 4 6 h o u r s , 4 4 m i n u t e s f o r f u e l c e l l s 1, 2 , a n d 3 , r e s p e c t i v e l y .F o r t h e f i r s t f o u r f l i g h t s , t h e f o l l o w i n g f l i g h t t e s t o b j e c t i v e s w e r e a c c o m p l i s h e d :F T R V 4 5 V V 0 06 - F ue l c e l l p o w e r p la n t s u b s y s t e m p er f o r m a n c eF T R V 4 5 V V O I 0 - Fu e l c e l l p u r g i n g c a p ab i l it yF T R V 4 5 V V O I I - F u e l c e l l p o w e r p l a n t v e n t p o r t a n d v e n t l i n e e n t r y t h e r m a l e n v i r o n m e n tT h e r e a r e n o f l i g h t t e s t o b j e c t i v e s r e m a i n i n g t o b e a c c o m p l i s h e d , t h u s t h e f u e l c e l l sa r e q u a l i f i e d f o r o p e r a t i o n a l f l i g h t s .

1 6


18/108

90. . . . ,c(])u. . . .(])0.. . 85>.I-' . . . . ,- ..J . . . . ,c~~0 80

100

95 -~---w._H2 Tank 1

75 H2 Tank 3+70 o 5 10 20 255

Mission elapsed time, hrFigure 2-6. - Hydrogen tank quantity di f ferences.

30


19/108

2 . 2 . 5 E l e c t r i c a l P o w e r D i s t r i b u t i o n a n d C o n t r o lE P D C ( e l e c t r i c a l p o w e r d i s t r i b u t i o n a n d c o n t r o l ) p e r f o r m a n c e d u r i n g S T S - 4 w a s n o r m a l . A l lo f t h e O r b i t e r b u s v o l t a g e s w e r e w e l l w i t h i n d e s i g n l i m i t s t h r o u g h o u t a l l m i s s i o n p h a s e s .O n - o r b i t , t h e g e t - a w a y s p e c i a l ( G A S ) e x p e r i m e n t a c t i v a t i o n w a s i n i t i a l l y u n s u c c e s s f u l d u et o a d i s c o n t i n u i t y i n a n O r b i t e r w i r i n g h a r n e s s ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 9 ) .T h e c r e w w a s a b l e t o w i r e a r o u n d t h e w i r e d i s c o n t i n u i t y a n d a c t i v a t e t h e G A S e x p e r i m e n t .T h e s e c o n d p r o b l e m w a s a f a i l e d h e a t e r " B " c o n t r o l c i r c u i t o n t h e h y d r o g e n t a n k 2 , o n - o r b i t( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 6 ) .

2 . 3 A V I O N I C S S U B S Y S T E M S2 . 3 . 1 O n - O r b i t F l i g h t C o n t r o l P e r f o r m a n c e

P e r f o r m a n c e o f t h e f l i g h t c o n t r o l s y s t e m u s i n g t h e p r i m a r y R C S w a s n o r m a l w i t h t h ee x c e p t i o n o f h i g h e r - t h a n - e x p e c t e d p r o p e l l a n t u s a g e d u r i n g t h e p r i m a r y R C S n a r r o w d e a d b a n dt e s t ( F T O 4 7 7 - 0 1 ) . F T O 4 7 7 - 0 1 w a s p e r f o r m e d a s p l a n n e d a n d t h e c a p a b i l i t y t o m a i n t a i n a O . l d e g / a x i s a t t i t u d e d e a d b a n d w a s d e m o n s t r a t e d . H o w e v e r , p r o p e l l a n t u s a g e d u r i n g t h et e s t w a s m o r e t h a n d o u b l e t h e p r e f l i g h t p r e d i c t i o n s .P e r f o r m a n c e o f t h e f l i g h t c o n t r o l s y s t e m u s i n g t h e v e r n i e r R C S w a s e s s e n t i a l l y a s e x p e c t e db a s e d u p o n t h e a c t u a l u s a g e o f t h e s y s t e m . H o w e v e r , t h e v e r n i e r R C S w a s c a l l e d u p o n t oo p e r a t e o u t s i d e t h e d e s i g n e n v e l o p e i n d a m p i n g l a r g e r e s i d u a l a n g u l a r r a t e s ( > 0 . 4 d e g / s e c )f r o m p r i m a r y R C S f i r i n g s a n d m a n e u v e r i n g a t r a t e s g r e a t e r t h a n 0 . 2 d e g / s e c . T h e e f f e c t sw e r e r e a d i l y a p p a r e n t f r o m v i s u a l i n s p e c t i o n s o f t h e O r b i t e r a f t e r t h e f l i g h t . F i r s t ,e x t e n s i v e d a m a g e o f t h e t h e r m a l t i l e s o n t h e t o p o f t h e b o d y f l a p d i r e c t l y b e n e a t h v e r n i e rt h r u s t e r s L 5 D a n d R 5 D w a s o b s e r v e d ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 9 ) . T h ed a m a g e a p p e a r s t o h a v e b e e n c a u s e d b y e r o s i o n o f t h e t i l e s b e c a u s e o f e x h a u s t p l u m ei m p i n g e m e n t f r o m t h e s e t w o t h r u s t e r s . F u r t h e r , v i s u a l i n s p e c t i o n o f t h e v e r n i e r t h r u s t e r sr e v e a l e d t h a t t h e t h e r m a l c o a t i n g i n t h e t h r o a t s o f t w o o f t h e m ( F 5 L a n d R 5 R ) h a d e r o d e dd o w n t o t h e m e t a l b e n e a t h t h e c o a t i n g i n a t l e a s t o n e p l a c e ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m r e p o r t 3 3 ) .F l i g h t c o n t r o l s y s t e m t e s t o b j e c t i v e ( F T O 4 7 7 - 0 2 - P a s s i v e G r a v i t y G r a d i e n t A t t i t u d e H o l d )w a s p e r f o r m e d i n t w o p a r t s , a s p l a n n e d . H o w e v e r , t h e f i r s t p a r t ( o n f l i g h t d a y 1 ) w a su n s u c c e s s f u l b e c a u s e o f a n e g a t i v e r o l l t o r q u e h a v i n g a m a g n i t u d e o f 4 t o 6 f t - l b d u r i n gt h e s u n l i g h t p o r t i o n o f e a c h o r b i t a n d d r o p p i n g t o l e s s t h a n 0 . 5 f t - l b d u r i n g t h e d a r k n e s sp o r t i o n s . O n e p o s s i b l e s o u r c e w a s w a t e r s u b l i m a t i o n f r o m t h e t h e r m a l t i l e s o n t h eu n d e r s i d e o f t h e w i n g s s u c h t h a t t h e i n t e g r a t e d e f f e c t w a s a n e g a t i v e r o l l t o r q u e .( S e c t i o n 7 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 9 . ) I n a n y e v e n t , t h e d i s t u r b a n c e a p p e a r e d t oh a v e d i s a p p e a r e d b y t h e t i m e t h e t e s t w a s r e p e a t e d o n f l i g h t d a y 2 . A l t h o u g h t h e t e s tt i m e w a s s h o r t e n e d f r o m 1 2 h o u r s t o 6 h o u r s , t h e t e s t w a s r e a s o n a b l y s u c c e s s f u l . T h ev e h i c l e r e s p o n s e w a s b o u n d e d b y o s c i l l a t i o n s i n e a c h a x i s w i t h p e a k a m p l i t u d e s r e a s o n a b l yc l o s e t o p r e f l i g h t p r e d i c t i o n s . T h e p e a k a m p l i t u d e s c o u l d p r o b a b l y h a v e b e e n r e d u c e d b yr e i n i t i a l i z i n g v e h i c l e a t t i t u d e , b u t i t w a s d e c i d e d n o t t o d o s o a n d o b t a i n l o n g - t e r mt r e n d d a t a i n s t e a d .

2 . 3 . 2 E n t r y / L an d i n gT h e g u i d a n c e , n a v i g a t i o n a n d c o n t r o l s u b s y s t e m p e r f o r m a n c e d u r i n g e n t r y a n d T A E M ( t e r m i n a la r e a e n e r g y m a n a g e m e n t ) w a s n o r m a l a n d g e n e r a l l y a s p r e d i c t e d . L i k e w i s e , t h e a u t o l a n dp e r f o r m a n c e w a s s a t i s f a c t o r y . T h e a u t o l a n d e n g a g e d , a c q u i r e d a n d f l e w t h e o u t e r g l i d es l o p e v e r y w e l l . T h e v e h i c l e w a s o n t h e n a v i g a t e d r e f e r e n c e s t a t e w h e n t h e c o m m a n d e r t o o ko v e r n e a r 2 0 0 0 f e e t f o r t h e m a n u a l p r e f l a r e a n d l a n d i n g .

18


20/108

2 . 3 . 2 . 1 A u t o l a n d E n g a g e a n d T r a c k i n g . - T h e e n g a g e m e n t t r a n s i e n t w a s v e r y m i l dr e d a t a b o u t 9 6 0 0 - f t a l t i t u d e . T h e v e h i c l e w a s d a m p i n g a l o w - a m p l i t u d e p i t c ho n p r e f i n a l , a n d t h e b o d y f l a p w e n t t o t r a i l . A t e n g a g e , a u t o l a n d p i t c h e d t h es l i g h t l y a n d t h e g l i d e s l o p e w a s a c q u i r e d . T A E M h a d s e t - u p a g o o d t r a n s i t i o n .v e h i c l e w a s r i g h t o f c e n t e r l i n e a n d r o l l e d l e f t t o _ 4 . T h e w i n g s s l o w l y c a m ea l O - s e c o n d p e r i o d a n d r e m a i n e d t h e r e ( w i t h i n 1 ) u n t i l m a n u a l t a k e o v e r .

a n d o c c u r -o s c i l l a t i o nv e h i c l e u pT h el e v e l o v e r

J u d g i n g f r o m t h e a b s e n c e o f s i g n i f i c a n t v e h i c l e a n d s u r f a c e m o t i o n s , t r a c k i n g d o w n t h eo u t e r g l i d e s l o p e w a s v e r y p r e c i s e a n d u n e v e n t f u l . T h e a u t o l a n d w a s i n c o n t r o l f o r 5 0s e c o n d s .2 . 3 . 2 . 2 S p e e d C o n t r o l . - T h e s p e e d b r a k e c h a n n e l r e m a i n e d o n m a n u a l t h r o u g h o u t t h e e n t r y a n dl a n d i n g p h a s e . T h e s p e e d b r a k e w a s g e n e r a l l y n e a r t h e 5 5 p o s i t i o n w i t h m a x i m u m e x c u r s i o n st o 6 5 a n d 2 7 . T h e s p e e d b r a k e w a s i n t h e p r o c e s s o f r e g a i n i n g 5 5 f r o m t h e e x c u r s i o n t o2 7 a s t h e v e h i c l e d e s c e n d e d t h r o u g h 4 5 0 0 f e e t a l t i t u d e . T h e s p e e d b r a k e w a s r e t r a c t e dm a n u a l l y f r o m 5 0 a t 2 5 0 0 f e e t w i t h t h e v e l o c i t y v e r y n e a r 2 8 5 K E A S . T h e v e l o c i t yi n c r e a s e d t o a m a x i m u m o f 2 9 2 K E A S 1 4 s e c o n d s l a t e r d u r i n g t h e p r e f l a r e . T h e l a n d i n g v e l -o c i t y a n d d i s t a n c e s p a s t t h e t h r e s h o l d a r e d i s c u s s e d i n S e c t i o n 2 . 9 .

2 . 3 . 3 G u i d a n c e N a v i g a t i o n a n d C o n t r o l H a r d w a r e P e r f o r m a n c e2 . 3 . 3 . 1 S t a r T r a c k e r / C r e w m a n O p t i c a l A l i g n m e n t S i g h t / N a v i g a t i o n B a s e . - T h e s t a r t r a c k e r ,C O A S ( c r e w m a n o p t i c a l a l i g n m e n t s i g h t ) , a n d n a v i g a t i o n b a s e h a r d w a r e f u n c t i o n e d n o r m a l l yt h r o u g h o u t t h e f l i g h t . A l l I M U ( i n e r t i a l m e a s u r e m e n t u n i t ) a l i g n m e n t s w e r e c o m p l e t e ds u c c e s s f u l l y . T h e t h r e e F T O ' s p l a n n e d f o r t h i s f l i g h t w e r e s u c c e s s f u l l y c o m p l e t e d . T w oF T O ' s w e r e o n t h e s h o p p i n g l i s t a n d h a v e n o w b e e n s c h e d u l e d f o r S T S - 5 .F T O 4 7 4 - 0 1 ( N a v i g a t i o n B a s e S t a b i l i t y ) w a s s u c c e s s f u l l y a c c o m p l i s h e d . T w o t e s t s e q u e n c e sw e r e p e r f o r m e d , o n e a f t e r e a c h p e r i o d o f x - a x i s p e r p e n d i c u l a r t o o r b i t p l a n e i n p a s s i v et h e r m a l c o n t r o l a n d t a i l - t o - s u n t h e r m a l a t t i t u d e . T h e t e s t , w h i c h c o n s i s t e d o f b a c k - t o -b a c k I M U a l i g n m e n t s i g h t i n g s w i t h s t a r - p a i r r e v e r s a l i n b e t w e e n , s h o w e d t h a t t h e n a v i g a -t i o n b a s e i s i n s e n s i t i v e t o t h e r m a l c o l d s o a k i n g , w i t h n o a n g u l a r d e v i a t i o n s g r e a t e r t h a nt h e e x p e c t e d d a t a n o i s e . T h e - Y s t a r t r a c k e r r e q u i r e d 1 4 m i n u t e s t o a c q u i r e i t s s t a r ( n o .5 7 ) d u r i n g t h e f i r s t p h a s e o f t h e n a v i g a t i o n b a s e s t a b i l i t y t e s t . A t f i r s t , i t s e e m e dt h a t t h e s t a r t r a c k e r w a s a t t e m p t i n g t o a c q u i r e p a r t i c l e s o r b a c k g r o u n d n o i s e i n t h ef i e l d - o f - v i e w . T h e - Y s t a r t r a c k e r h a s a k n o w n s e n s i t i v i t y p r o b l e m w h i c h w a s w a i v e r e d f o rt h e f i r s t f o u r f l i g h t s . T h e s t a r w a s f i n a l l y a c q u i r e d a n d t h e t e s t c o m p l e t e d w h e n t h ec r e w m a n e u v e r e d t h e O r b i t e r t o p l a c e t h e s t a r i n a d i f f e r e n t a r e a o f t h e f i e l d - o f - v i e w .F T O 4 7 3 - 0 1 ( S t a r T r a c k e r O p e r a t i o n s d u r i n g W a t e r D u m p s ) w a s s u c c e s s f u l . R e s u l t s c o n f i r m e dp r e d i c t i o n s t h a t t h e s t a r t r a c k e r s w o u l d e x p e r i e n c e d i f f i c u l t y w i t h s t a r a c q u i s i t i o n d u r i n gw a t e r d u m p s . T h e - Y s t a r t r a c k e r w a s u n a b l e t o a c q u i r e i t s s t a r a t a l l , a n d t h e - Z s t a rt r a c k e r d i d a c q u i r e i t s s t a r a t l e a s t t w i c e . T i m e - c r i t i c a l I M U a l i g n m e n t s s h o u l d n o t b es c h e d u l e d d u r i n g d a y l i g h t w a t e r d u m p s .F T O 4 7 3 - 0 3 ( F o r w a r d S t a t i o n C O A S C a l i b r a t i o n ) w a s c a r r i e d o u t s u c c e s s f u l l y w i t h t h e d a t aa g r e e i n g w e l l w i t h p r e v i o u s f l i g h t s . T h e c r e w e x p e r i e n c e d s o m e d i f f i c u l t y w i t h p o i n t i n gt h e C O A S a t t h e s t a r d u e t o a n u n k n o w n c o n t r o l d i s t u r b a n c e ( v e n t i n g ) i n p r o g r e s s a t t h et i m e ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 9 ) .F T O 4 7 3 - 0 2 ( S t a r T r a c k e r T h r e s h o l d L e v e l V e r i f i c a t i o n ) w a s a " s h o p p i n g l i s t " i t e m a n dw a s n o t p e r f o r m e d o n t h i s f l i g h t . I t i s c u r r e n t l y s c h e d u l e d o n S T S - 5 a s a p r i o r i t y " C "t e s t .F T O 4 7 3 - 0 4 ( A f t S t a t i o n C O A S C a l i b r a t i o n ) w a s a " s h o p p i n g l i s t " i t e m a n d w a s n o tp e r f o r m e d . I t i s c u r r e n t l y s c h e d u l e d f o r S T S - 5 .

1 9


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2 . 3 . 3 . 2 I M U P e r f o r m a n c e . - A l l t h r e e I M U ' s p e r f o r m e d n o r m a l l y t h r o u g h o u t t h e f l i g h t . T h ep r e f l i g h t c a l i b r a t i o n p a r a m e t e r s w e r e a l l l e s s t h a n 0 . 7 s i g m a . P r e f l i g h t a l i g n m e n t w a sg o o d . T h e r e w e r e f i v e g y r o b i a s u p d a t e s m a d e d u r i n g t h e f l i g h t . T h e l a r g e s t u p d a t e w a s+ 0 . 0 3 2 f o r t h e I M U 2 X a x i s a n d t h i s w a s a s e x p e c t e d b e c a u s e o f t o t h e w a r m - u p c h a r a c t e r -i s t i c s o f t h e g y r o . N o u p d a t e s w e r e r e q u i r e d t h e l a s t d a y a n d a h a l f o f f l i g h t . T h r e ea c c e l e r o m e t e r b i a s u p d a t e s w e r e m a d e ; t h e l a r g e s t w a s 5 0 ~ g ( 1 s i g m a ) f o r I M U 3 Z - a x i s t h ef i r st d a y .2 . 3 . 4 C o m m u n i c a t i o n s a n d T r a c k i n g

T h e c o m m u n i c a t i o n s a n d t r a c k i n g s y s t e m p r o v i d e d s a t i s f a c t o r y c o m m a n d , d a t a a n d v o i c et r a n s m i s s i o n s f o r t h e c o m p l e t e m i s s i o n . T h e t e l e p r i n t e r o p e r a t i o n w a s f l a w l e s s a n d t h e R FN a v a i d s p r o v i d e d g o o d d a t a t h r o u g h o u t t h e l a n d i n g p h a s e .2 . 3 . 4 . 1 S - B a n d N e t w o r k E q u i p m e n t . - T h e O r b i t e r p h a s e m o d u l a t i o n e q u i p m e n t o p e r a t e d w i t h i ni t s d e s i g n l i m i t s f o r a l l o f t h e m i s s i o n . T h e s t r i n g 2 n e t w o r k s i g n a l p r o c e s s o r , t r a n s -p o n d e r , a n d p o w e r a m p l i f i e r w e r e c o n f i g u r e d i n t h e S T D N ( S p a c e f l i g h t T r a c k i n g a n d D a t aN e t w o r k ) h i g h - p o w e r , h i g h - f r e q u e n c y m o d e f o r t h e e n t i r e m i s s i o n w i t h n o p r o b l e m s . M a i ne n g i n e d a t a w e r e t r a n s m i t t e d i n r e a l - t i m e o v e r t h e f r e q u e n c y m o d u l a t i o n e q u i p m e n t a n dl a t e r t e l e v i s i o n ( r e a l - t i m e a n d p l a y b a c k ) , a n d 0 1 ( o p e r a t i o n a l i n s t r u m e n t a t i o n ) r e c o r d e rd u m p s w e r e t r a n s m i t t e d w i t h n o p r o b l e m s .2 . 3. 4 . 2 U H F T r a n s ce i v e r s. - T h e E VA / A T C ( e x t ra v e h ic u l a r a c t i vi t y / ai r t r a f f ic c o n t r ol l e r )U H F ( u l t r a h i g h f r e q u e n c y ) t r a n s c e i v e r p r o v i d e d g o o d v o i c e c o m m u n i c a t i o n s w i t h t h e O r b i t e ri n c o n j u n c t i o n w i t h t h e S - b a n d P M s y s t e m . T h e U H F f r e q u e n c y w a s c h a n g e d f o r t h e f i r s tt i m e o n - o r b i t f r o m 2 9 6 . 8 M H z t o 2 5 9 . 7 M H z t o t a k e a d v a n t a g e o f t h e h i g h e r g r o u n d a n t e n n ag a i n . T h i s f r e q u e n c y c h a n g e l e d t o a n o u t - o f - c o n f i g u r a t i o n s i t u a t i o n f o r t h e f i r s tp o r t i o n o f t h e E M U ( e x t r a v e h i c u l a r m o b i l i t y u n i t ) d e m o n s t r a t i o n . T h i s w a s l a t e r c o r r e c -t e d . T h e c r e w r e p o r t e d n o i s y v o i c e c o m m u n i c a t i o n s d u r i n g t h e f i r s t p a r t o f t h e E M U d e m o n -s t r a t i o n , h o w e v e r t h i s n o i s e d i s a p p e a r e d l a t e r . T h i s p r o b l e m h a s b e e n a t t r i b u t e d t o al o o s e f i t b e t w e e n t h e a i r l o c k a d a p t e r p l a t e a n d t h e E M U ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e mr e p o r t 3 4 ) . T h e p l a t e r e s t r a i n s t h e E M U w h e n n o t i n u s e a s w e l l a s d u r i n g d o n n i n g a n dd o f f i n g , a n d t h e l o o s e f i t i s a s d e s i g n e d t o e n a b l e e a s y r e m o v a l a n d r e p l a c e m e n t .D u r i n g t h e l a n d i n g p h a s e , e r r o r s i n c o o r d i n a t i o n b e t w e e n D F R F ( D r y d e n F l i g h t R e s e a r c hF a c i l i t y ) a n d G D S ( G o l d s t o n e ) l e d t o m o r e t h a n 7 m i n u t e s o f g a r b l e d u p l i n k v o i c e . W h e nB U C ( B u c k h o r n ) h a n d e d t h e S - b a n d t o G D S , D F R F d i d n o t r e l e a s e t h e U H F . T h i s r e s u l t e d i nt w o s i m u l t a n e o u s u p l i n k U H F t r a n s m i t t e r s . T h e p r o b l e m c o n t i n u e d t h r o u g h o u t t h e G D S p a s su n t i l 3 m i n u t e s a f t e r t h e S - b a n d h a n d o v e r . W h e n t h e m i s c o n f i g u r a t i o n s w e r e c o r r e c t e d ,a n d t h e D F R F U H F u p l i n k w a s d o m i n a n t , t h e v o i c e c o m m u n i c a t i o n s i m p r o v e d f o r t h e f i n a ll a n d i n g p h a s e s .2 . 3 . 4 . 3 A u d i o D i s t r i b u t i o n . - T h e c r e w u s e d t h e W C C U ( W i r e l e s s C r e w C o m m u n i c a t i o n U n i t )w i t h t h e M H S ( M i n i - H e a d s e t ) f o r m o s t o f t h e m i s s i o n . T h e c o m m a n d e r r e p o r t e d s o m e t r o u b l ek e e p i n g t h e M H S o n d u e t o c a b l e s t i f f n e s s . I n g e n e r a l , t h e a u d i o q u a l i t y w a s v e r y g o o da n d t h e r e w e r e n o A D S ( A u d i o D i s t r i b u t i o n S y s t e m ) h a r d w a r e p r o b l e m s .T h e W C C U s y s t e m p r o v i d e d g o o d o n - o r b i t v o i c e c o m m u n i c a t i o n s . D u r i n g a l i v e T V p a s s , t h ep i l o t r e p o r t e d t h a t h i s a u d i o w a s i n t e r m i t t e n t a n d t h a t h e h a d e x c h a n g e d u n i t " C " f o ru n i t " B " . P r i o r t o e x c h a n g i n g t h e u n i t s , t h e u n i t " B " b a t t e r i e s w e r e c h e c k e d a n d w e r et o b e g o o d ( s e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 7 ) .2 . 3 . 4 . 4 T e l e p r i n t e r . - T h e t e l e p r i n t e r p r o v i d e d c l e a r m e s s a g e s t h r o u g h o u t t h e m i s s i o n w i t hn o a n o m a l i e s o r f a i l u r e s .

20


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2 . 3 . 4 . 5 T e l e v i s i o n . - T h e C C T V ( c l o s e d c i r c u i t t e l e v i s i o n ) s y s t e m w a s u s e d e x t e n s i v e l yd u r i n g t h e S T S - 4 m i s s i o n . T h e r e w e r e c a m e r a s m o u n t e d a t t h e f o u r p a y l o a d b a y l o c a t i o n s( A , B , C , a n d D ) , a t t h e w r i s t a n d e l b o w l o c a t i o n s o n t h e R M S , a n d t w o w e r e i n t h e c a b i n .T h e r e w e r e t h r e e C C T V - r e l a t e d p r o b l e m s r e p o r t e d d u r i n g S T S - 4 . A d e s c r i p t i o n o f e a c h o f t h ep r o b l e m s f o l l o w s .T h e o n b o a r d - r e c o r d e d v i d e o t a p e s c o u l d n o t b e p r o p e r l y s y n c h r o n i z e d w i t h t h e c o n s o l em o n i t o r 2 w h e n p l a y b a c k i n t h e " d i r e c t " s o u r c e m o d e w a s a t t e m p t e d ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h tt e s t p r o b l e m r e p o r t 8 ) .T h e r e w i n d f u n c t i o n o f t h e V T R f a i l e d . T h i s f a i l u r e w a s v e r i f i e d d u r i n g p o s t m i s s i o n K S Ct e s t i n g a n d a t J S C a f t e r r e t u r n o f t h e V T R f o r a n a l y s i s a n d r e p a i r . H o w e v e r , d u r i n gi n s p e c t i o n o f t h e u n i t a t J S C t h e f u n c t i o n h a d b e c o m e o p e r a t i v e ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m r e p o r t 1 2 ) .T h e v i d e o f r o m t h e m i d - d e c k T V i n p u t l o c a t i o n w a s i n t e r m i t t e n t l y d e g r a d e d - i . e . , r e d u c e dh i g h - f r e q u e n c y r e s p o n s e a n d " s m e a r i n g " o f t h e s c e n e c o n t e n t ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m r e p o r t 2 6 ) .2 . 3 . 4 . 6 R F N a v i g a t i o n A i d s . - A d i s c u s s i o n o f t h e p e r f o r m a n c e o f t h e n a v i g a t i o n a i d s i sc o nt a i n e d i n t h e f o l l o w i n g s u b p a r a g r a p h s .2 . 3 . 4 . 6 . 1 T A C A N : P r i o r t o l i f t - o f f , t h e T A C A N u n i t s w e r e t u r n e d o n a n d t h e u n i t 2 b e a r i n gw e n t i n t o a n - D $ c i l l a t i o n o f a b o u t 2 0 d e g r e e s . T h i s w a s f i r s t b e l i e v e d t o b e c a u s e d b yt h e g a n t r y s u r r o u n d i n g t h e s p a c e c r a f t , b u t t h i s c o n d i t i o n p e r s i s t e d a f t e r l i f t - o f f . O n -o r b i t t e s t s a n d e n t r y d a t a d i d n o t s h o w t h i s c o n d i t i o n , a n d 1 3 T A C A N o n - o r b i t t e s t s w e r es u c c e s s f u l l y m a d e i n s u p p o r t o f D T O ' s ( d e t a i l e d t e s t o b j e c t i v e s ) o v e r s i t e s i n A f r i c a ,A u s t r a l i a , M e x i c o , H a w a i i , C e n t r a l A m e r i c a , W a k e I s l a n d , a n d t h e U n i t e d S t a t e s . T h e m o s ts u c c e s s f u l l o c k - o n w i t h r e s p e c t t o r a n g e w a s W a k e I s l a n d o n r e v o l u t i o n 9 7 w h e n a l l t h r e eu n i t s w e r e t u n e d t o t h e s a m e c h a n n e l . A c q u i s i t i o n o c c u r r e d a t a r a n g e r a t e o f 7 9 2 0k n o t s , a n d w a s l o s t a t a b o u t 1 0 , 2 3 4 k n o t s .T h e T A C A N u n i t s w e r e t u r n e d o n f o r e n t r y a n d s o l i d r a n g e l o c k - o n f o r u n i t 1 o c c u r r e d a ta p p r o x i m a t e l y 1 8 5 : 1 5 : 5 7 : 4 2 G . m . t . o n t h e l o w e r a n t e n n a a t 3 6 8 . 1 5 n m i . A s u b s e q u e n tc o n t i n u o u s l o s s - o f - l o c k s t a r t i n g a t 1 8 5 : 1 5 : 5 8 : 2 4 G . m . t . c a u s e d t h e a n t e n n a t o s w i t c h t ot h e u p p e r a n t e n n a a t 1 8 5 : 1 5 : 5 8 : 3 6 G . m . t . b a c k t o l o w e r a n t e n n a a t 1 8 5 : 1 5 : 5 8 : 4 8 G . m . t . , a n df i n a l l y t o t h e u p p e r a n t e n n a a t 1 8 5 : 1 5 : 5 8 : 5 9 G . m . t . a t a r a n g e o f 2 5 0 . 5 n m i . T h i s l o c k - o nw a s m a i n t a i n e d t h r o u g h o u t t h e r e m a i n d e r o f t h e m i s s i o n . U n i t 2 a c q u i r e d s o l i d r a n g el o c k - o n a t a p p r o x i m a t e l y 1 8 5 : 1 5 : 5 8 : 1 1 G . m . t . o r 3 2 1 . 0 0 n m i . o n t h e l o w e r a n t e n n a . Ac o n t i n u o u s u n l o c k c o n d i t i o n o c c u r r e d o n u n i t 2 r a n g e a t 1 8 5 : 1 6 : 0 1 : 4 7 G . m . t . a n d t h ea n t e n n a w a s s w i t c h e d f r o m l o w e r t o u p p e r a t 1 8 5 : 1 6 : 0 1 : 5 8 G . m . t . a t a b o u t 8 3 . 2 5 n m i . L o c kw a s r e a c q u i r e d o n t h e u n i t 2 l o w e r a n t e n n a p o s i t i o n a n d w a s m a i n t a i n e d t h r o u g h o u t t h er e m a i n d e r o f t h e m i s s i o n . U n i t 3 l o c k e d o n i n r a n g e a t a p p r o x i m a t e l y 1 8 5 : 1 5 : 5 7 : 5 3 G . m . t .( 3 4 9 . 8 n m i . ) w i t h t h e l o w e r a n t e n n a a n d m a i n t a i n e d t h i s a n t e n n a p o s i t i o n f o r t h e r e m a i n d e ro f t h e f l i g h t . A l l r a n g e a n d b e a r i n g d a t a w e r e l o c k e d o n a n d t r a c k i n g p r i o r t o t h ei n c o r p o r a t i o n i n t o t h e n a v i g a t i o n s t a t e a t a p p r o x i m a t e l y 1 8 5 : 1 5 : 5 9 : 2 6 G . m . t .( a p p r o x i m a t e l y 1 3 3 , 0 0 0 f t ) .U n i t 2 b e a r i n g h a d s e v e r a l i n t e r m i t t e n t 4 0 - d e g r e e s e c t o r e r r o r s s t a r t i n g a t 1 8 5 : 1 6 : 0 0 : 3 6G . m . t . a n d e n d i n g a t 1 8 5 : 1 6 : 0 1 : 2 9 G . m . t . N o n e o f t h e s e e r r o r s w e r e c o n s e c u t i v e f o r u pt o 1 0 s o f t w a r e p a s s e s a n d t h e r e f o r e u n i t 2 b e a r i n g w a s n o t f a i l e d a s h a s o c c u r r e d o n p r e -v i o u s f l i g h t s . T h e i n - c o n e f l a g w a s s e t a t 1 8 5 : 1 6 : 0 4 : 5 6 G . m . t . a n d b e a r i n g d a t a w a si n h i b i t e d f r o m b e i n g i n c o r p o r a t e d i n t o t h e n a v i g a t i o n M L S ( M i c r o w a v e L a n d i n g S y s t e m ) d a t aw h e n i t c a m e o n - l i n e a t 1 8 5 : 1 6 : 0 7 : 4 1 G . m . t . p r i o r t o t h e s p a c e c r a f t c o m i n g o u t o f t h ei n - c o n e f l a g a t 1 8 5 : 1 6 : 0 8 : 2 7 G . m . t . S o m e 4 0 - d e g r e e s e c t o r e r r o r s d i d o c c u r i n u n i t s 1 a n d2 a f t e r M L S i n c o r p o r a t i o n , b u t w e r e o b v i o u s l y n o t p a s s e d o n t o n a v i g a t i o n .

2 1


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T h e p e r f o r m a n c e o f t h e M S B L S ( m i c r o -w a s s a t i s f a c t o r y a n d t h e i r d a t a o u t p u te l e v a t i o nw a v e s c a n n i n gs u p p o r t e d t h ea n d d i s t a n c e )T im e , G . m . t . A v e r a g e d a t a

A z i m u t hE l e v a t i o nD i s t a n c e1 8 5 : 1 6 : 0 7 : 0 41 8 5 : 1 6 : 0 6 : 4 11 8 5 : 1 6 : 0 6 : 5 7

1 4 . 7 d e g r e e1 5 . 2 d e g r e e1 4 . 1 n m i .T h e t h r e e f u n c t i o n s m e t t h e s e l e c t e d c r i t e r i a a s f o l l o w s :

T i m e , G . m . t, S e l e c t e d V a l u eA z i m u t h 1 8 5 : 1 6 : 0 7 : 4 0 3 .5 d e g r e eE l e v a t i o n 1 8 5 : 1 6 : 0 7 : 4 0 1 5 . 3 d e g r e eD i s t a n c e 1 8 5 : 1 6 : 0 7 : 0 0 1 3 . 9 n m i .

A s e x p e c t e d , a z i m u t h - a n g l e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t h r e e u n i t s w e r e n o t e d , w i t h t h e m o s tp r o b a b l e c a u s e b e i n g t h e e r r o r s i n t r o d u c e d b y t h e M S B L S g r o u n d - s t a t i o n a z i m u t h - a n t e n n ac r o s s - p o l a r i z a t i o n r a d i a t i o n ( a c h a n g e t o t h e M S B L S g r o u n d - s t a t i o n a z i m u t h a n t e n n a t or e d u c e t h i s c r o s s - p o l a r i z e d r a d i a t i o n h a s b e e n a p p r o v e d f o r S T S - 6 ) .2 . 3 . 4 . 6 . 3 R a d a r A l t i m e t e r : R a d a r a l t i m e t e r 1 l o c k e d o n a t a n a l t i t u d e o f 5 5 1 5 f e e t a n du n i t 2 a t 5 1 7 3 f e e t a n d b o t h t r a c k e d v e r y w e l l t h r o u g h t o u c h d o w n . T h e r e w e r e n o i n d i c a -t i o n s i n t h e d a t a o f a n y i n f l u e n c e o f t h e l a n d i n g g e a r o n t h e a l t i t u d e r e a d i n g s . C o n s e -q u e n t l y , t h e m o d i f i c a t i o n t o s t o p l a n d i n g g e a r i n t e r f e r e n c e w i l l b e i n c o r p o r a t e d i n t ot h e r e m a i n i n g a l t i m e t e r s f o r s u b s e q u e n t v e h i c l e s .2 . 3 . 4 . 7 F l i g h t T e s t O b j e c t i v e s . - A l l t e s t o b j e c t i v e s w e r e a c c o m p l i s h e d e x c e p t f o r m e a s -u r i n g i n f l i g h t a n t e n n a p a t t e r n s f o r S - b a n d a n d U H F . T h i s i t e m w a s s c h e d u l e d f o r S T S - 2 ;h o w e v e r , o n l y a p o r t i o n o f t h e r e q u i r e m e n t w a s c o m p l e t e d a n d t h e t e s t w a s r e s c h e d u l e d f o rS T S - 4 . T h e t e s t w a s p a r t i a l l y c o m p l e t e d , b u t i t w i l l r e q u i r e s o m e t e s t s o n S T S - 5 t o c o m -p l e t e t h e t e s t o b j e c t i v e .

2 . 3 . 5 D a t a P r o c e s s i n g S u b s y s t e mD a t a p r o c e s s i n g s u b s y s t e m h a r d w a r e p e r f o r m a n c e w a s e s s e n t i a l l y n o r m a l d u r i n g t h e f l i g h tw i t h o n l y p r o c e d u r a l l y i n d u c e d a n o m a l i e s . A p o s t l a n d i n g p r o b l e m w a s n o t e d w i t h a s t u c kk e y b o a r d s w i t c h o n t h e C D R k e y b o a r d . T h i s i s n o t a n u n a n t i c i p a t e d f a i l u r e i n l o n g - l i f es w i t c h a s s e m b l i e s ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 0 ) .

2 . 3 . 6 B a c k u p F l i g h t S y s t e mT h e B F S ( b a c k u p f l i g h t s y s t e m ) p e r f o r m e d a s e x p e c t e d d u r i n g a l l p h a s e s o f t h e S T S - 4m i s s i o n . P o s t f l i g h t d a t a s h o w e d t h e B F S t r a c k e d P A S S n o m i n a l l y d u r i n g a l l m i s s i o n m a j o rm o d e s .D u r i n g d e o r b i t p r e p a r a t i o n s , t h e c r e w o b s e r v e d t h e p a y l o a d b a y d o o r t a l k b a c k c h a n g e f r o mc l o s e d t o b a r b e r p o l e w h i l e i n i t i a l i z i n g t h e B F S ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e -p o r t 1 8 d i s c u s s e s t h i s o c c u r r e n c e ) .

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2 . 3 . 7 D i s p l a y s a n d C o n t r o l sT h e p e r f o r m a n c e o f t h e 0 a n d C ( d i s p l a y s a n d c o n t r o l s ) s y s t e m o n S T S - 4 w a s s a t i s f a c t o r y .T h e r e q u i r e m e n t s o f F T R 7 1 V V 0 0 2 ( I n e r t i a l M e a s u r e m e n t U n i t P e r f o r m a n c e a n d A l i g n m e n t V e r i -f i c a t i o n ) w e r e s u c c e s s f u l l y c o m p l e t e d d u r i n g S T S - 4 .T h e c a b i n i n t e r i o r l i g h t i n g a n d p a y l o a d b a y l i g h t i n g w e r e a d e q u a t e f o r a l l m i s s i o n p h a s e s .H o w e v e r , t h e c r e w r e p o r t e d t h a t t h e s t a r b o a r d , f o r w a r d p o r t a n d f o r w a r d b u l k h e a d f l o o d -l i g h t s w e r e i n o p e r a t i v e . S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 1 d i s c u s s e s t h i sa n o m a l y .T h e f l i g h t d i s p l a y s a n d c o n t r o l s w o r k e d p r o p e r l y d u r i n g a l l m i s s i o n p h a s e s , e x c e p t s w i t c h5 3 ( O r b i t D A P C o n t r o l A u t o S e l e c t S w i t c h ) o n p a n e l C 3 A 6 e x p e r i e n c e d a f a i l u r e o f c o n t a c t A .S u b s e q u e n t a c t i v a t i o n d u r i n g t h e f l i g h t i n d i c a t e d t h a t t h e c o n t a c t f a i l u r e h a d c l e a r e d ;h o w e v e r , t h e R M f l a g r e m a i n e d l a t c h e d ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 4 ) .

2 . 3 . 8 I n s t r u m e n t a t i o n a n d R e c o r d e r s2 . 3 . 8 . 1 O p e r a t i o n a l 1 n s t r u m e n ta t i o n . - T h e 0 1 ( o p e r a t i o n al i n s t r u m e n ta t i o n ) s u b s y s t e mp e r f o r m e d s a t i s f a c t o r i l y f o r S T S - 4 . T h e r e a r e n o F T O ' s f o r t h e 0 1 s u b s y t e m . T h r e em e a s u r e m e n t s f a i l e d d u r i n g S T S - 4 . T h e f o l l o w i n g s u b p a r a g r a p h s l i s t e a c h f a i l u r e .P R S D m e a s u r e m e n t V 4 5 Q 2 2 0 5 A d r o p p e d f r o m a 9 4 . 4 p e r c e n t t o a 4 2 . 2 p e r c e n t r e a d i n g a t1 7 8 : 2 2 : 0 3 : 2 1 G . m . t . T h e P R S O s u b s y s t e m s i g n a l c o n d i t i o n e r w a s r e p l a c e d f o r S T S - 4 a n dw i l l b e r e p l a c e d f o r S T S - 5 ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 6 A ) .M P S m e a s u r e m e n t V 4 1 T 1 3 0 1 C r e a d o f f - s c a l e h i g h f o r 2 m i n u t e s s t a r t i n g a t 1 7 8 : 1 5 : 0 6 : 3 3 G . m . t .b e f o r e r e t u r n i n g t o n o r m a l , ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 6 B ) .M P S m e a s u r e m e n t V 4 1 T 1 2 6 1 A w a s r e a d i n g 6 0 t o 1 0 00 F h i g h f o r 3 m i n u t e s s t a r t i n g a t1 7 8 : 1 5 : 0 5 G . m . t . O n e a c h o f t h e p r e v i o u s f l i g h t s , i t f a i l e d o f f - s c a l e h i g h f o r s e v e r a lm i n u t e s ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 6 C ) .2 . 3 . 8. 2 D e v e l o p m e n t F l i g h t 1 n s tr u m e n t a t i on . - T h e O F 1 ( d e v e l o p m e n t f l i g h t i n s t r u m e n t a t i o n )s y s t e m p e r f o r m e d s a t i s f a c t o r i l y e x c e p t f o r t h e l o s s o f P C M r e c o r d e r d a t a o n t r a c k s 1t h r o u g h 7 . T h e w i d e b a n d a s c e n t r e c o r d e r o p e r a t e d s a t i s f a c t o r i l y d u r i n g a s c e n t a n d t h eO M S - 1 a n d - 2 m a n e u v e r s . T h e w i d e b a n d m i s s i o n r e c o r d e r o p e r a t e d s a t i s f a c t o r i l y d u r i n ga s c e n t , t h e O M S - 1 t h r o u g h - 5 m a n e u v e r s , s e l e c t e d R C S f i r i n g s , a n d d u r i n g t h e d e o r b i t m a -n e u v e r , e n t r y a n d l a n d i n g . T h e P C M r e c o r d e r o p e r a t e d d u r i n g a s c e n t , t h e O M S - 1 t h r o u g h - 5m a n e u v e r s , a n d d u r i n g t h e d e o r b i t m a n e u v e r , e n t r y a n d l a n d i n g .O n - o r b i t , t h e P C M r e c o r d e r g e n e r a l l y r e m a i n e d i n t h e l o w - o r h i g h - s a m p l e r a t e m o d e e x c e p tf o r s e l e c t e d O T O ' s . H o w e v e r , d u e t o a n a p p a r e n t s h o r t c i r c u i t i n t h e r e c o r d e r / r e p r o d u c ee l e c t r o n i c s , t h e p l a y b a c k t a p e h e a d s f o r t r a c k s 1 t h r o u g h 7 w e r e d c m a g n e t i z e d a n d t h i sc a u s e d d a t a e r a s u r e ( S e e s e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 2 8 ) . U n f o r t u n a t e l y ,t r a c k s 1 t h r o u g h 7 c o n t a i n e d t h e a s c e n t a n d e n t r y d a t a a s w e l l a s a p o r t i o n o f t h e o n - o r b i td a t a . G o o d o n - o r b i t d a t a w e r e o b t a i n e d o n t r a c k s 8 t h r o u g h 1 4 f r o m 1 8 1 : 1 5 : 6 0 : 0 0 G . m . t . t o1 8 5 : 1 1 : 3 8 : 4 8 G . m . t . , w i t h r e s e t t i n g t o t r a c k 1 p r i o r t o t h e d e o r b i t m a n e u v e r .A p p r o x i m a t e l y o n e p e r c e n t o f t h e 3 5 0 0 O F I m e a s u r e m e n t s h a d n e w l y d i s c r e p a n t c o n d i t i o n sd u r i n g t h i s f l i g h t . T h e s e w i l l b e r e p a i r e d w h e r e a c c e s s i b l e p r i o r t o S T S - 5 . T h ee x t e n d e d O F 1 / D A T A s y s t e m ( 3 8 p a y l o a d v i b r a t i o n a n d a c o u s t i c m e a s u r e m e n t s ) o p e r a t e ds a t i s f a c t o r i l y v i a t h e O E X r e c o r d e r d u r i n g a s c e n t a n d e n t r y .2 . 3 . 8 . 3 R e c o r d e r s . - T h e A F ( A i r F o r c e ) p a y l o a d c o n t r a c t o r r e p o r t e d t h a t o n l y 4 m i n u t e s o fg o o d d a t a w e r e o b t a i n e d f r o m t h e p a y l o a d r e c o r d e r . P o s t f l i g h t t e s t i n g v e r i f i e d t h a t o n l y4 m i n u t e s o f d a t a e x i s t e d o n t h e t a p e . S u b s e q u e n t t e s t s o f t h e r e c o r d e r a n d a s s o c i a t e dw i r i n g v e r i f i e d t h a t t h e r e c o r d e r w a s f u n c t i o n i n g p r o p e r l y , i n d i c a t i n g t h a t t h e d a t a d i dn o t r e a c h t h e r e c o r d e r . T h e A F p a y l o a d h a d a l r e a d y b e e n r e m o v e d f r o m O V - I 0 2 p r i o r t o t h ed i s c o v e r y o f t h i s d a t a l o s s ; c o n s e q u e n t l y n o f u r t h e r t e s t i n g c o u l d b e p e r f o r m e d .

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2 . 3 .9 R e du n d a n c y M a n a g e m en tT h e R M ( r e d u n d a n c y m a n a g e m e n t ) p e r f o r m a n c e w a s s a t i s f a c t o r y , w i t h s i g n i f i c a n t e v e n t so c c u r r i n g w i t h i n t h e R C S a n d G N a n d C R M a r e a s . I n a l l c a s e s , R M s u c c e s s f u l l y p r o v i d e dt h e b e s t s o u r c e d a t a t o a l l u s e r s ( s e l e c t i o n f i l t e r i n g ) w h i l e m a i n t a i n i n g a c o m f o r t a b l em a r g i n o f c o m p o n e n t p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n w h e n c o m p a r e d t o t h e R M f a u l t d e t e c t i o nt h r e s h o l d s .A n R C S l e a k a l e r t a n d t h r u s t e r d e s e l e c t w a s e x p e r i e n c e d e a r l y i n t h e m i s s i o n ( 1 7 8 : 1 5 : 1 6 : 3 8G . m . t . ) a s a r e s u l t o f R M d e t e c t i o n o f t h e t h r u s t e r ( F I L ) o x i d i z e r t e m p e r a t u r e g o i n g b e l o wt h e R M t h r e s h o l d . S u b s e q u e n t o n - o r b i t t r o u b l e s h o o t i n g p r o c e d u r e s i n d i c a t e d t h e l e a kc o n d i t i o n h a d c l e a r e d , a n d t h e t h r u s t e r w a s r e s e l e c t e d f o r u s e w i t h n o f u r t h e r f l i g h tp r o b l e m s ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 4 ) .I t w a s a l s o n o t e d t h a t v e r n i e r R C S t h r u s t e r F 5 L r e p e a t e d t h e a n o m a l o u s c h a r a c t e r i s t i co b s e r v e d o n S T S - 3 i n t h a t t h e o x i d i z e r t e m p e r a t u r e u s e d f o r R M l e a k d e t e c t i o n a p p e a r e dt o h a v e a t h e r m a l l a g i n r e s p o n s e c o m p a r e d t o t h e f u e l m e a s u r e m e n t o n t h a t s a m e t h r u s t e r .A s i m i l a r c h a r a c t e r i s t i c w a s a l s o n o t e d o n t h i s f l i g h t o n v e r n i e r t h r u s t e r R 5 0 , e x c e p tt h a t f u e l m e a s u r e m e n t a p p e a r e d t o e x p e r i e n c e t h e s l o w r e s p o n s e ( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s tp r o b l e m r e p o r t 6 0 ) .D u r i n g o n - o r b i t o p e r a t i o n s ( 1 8 2 : 1 2 : 1 2 G . m . t . ) t h e G N a n d C s w i t c h R M d e s e l e c t e d t h e " A "c o n t a c t o f t h e f o r w a r d o r b i t a l O A P c o n t r o l a u t o p u s h b u t t o n s w i t c h . S u b s e q u e n t o n - o r b i tt r o u b l e s h o o t i n g d e t e r m i n e d a l l c o n t a c t s ( 3 ) i n t h a t s w i t c h w e r e p e r f o r m i n g p r o p e r l y( S e c t i o n 5 . 0 , f l i g h t t e s t p r o b l e m r e p o r t 1 4 ) .

2 4


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2 . 4 E N T R Y A E R OD Y N A M I C S2 . 4 . 1 P e r f o r m a n c e a n d T r i m

P r e l i m i n a r y a n a l y s i s o f t h e e n t r y a e r o d y n a m i c p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s s h o w s i m i l a rr e s u l t s a s m e a s u r e d o n t h e f i r s t t h r e e f l i g h t s . T h e h y p e r s o n i c l i f t - t o - d r a g r a t i o w a sc l o s e t o p r e d i c t i o n s a n d c o n s i s t e n t w i t h p r e v i o u s f l i g h t s . T r i m a n a l y s i s , a s e v i d e n c e db y t h e b o d y f l a p p o s i t i o n a t t h e h i g h e r M a c h n u m b e r s , c o n f i r m e d t h e p i t c h i n g m o m e n td i f f e r e n c e n o t e d o n a l l e a r l i e r f l i g h t s . T h i s d i f f e r e n c e i s n o w a t t r i b u t e d t o r e a l g a se f f e c t s n o t p r o p e r l y a c c o u n t e d f o r i n t h e o r i g i n a l p r e d i c t i o n s .

2 . 4 . 2 F l i g h t T e s t R e q u i r e m e n t s A c c o m p l i s h e dD u r i n g e n t r y o n S T S - 4 , f i v e p r o g r a m m e d t e s t i n p u t ( P T I ) m a n e u v e r s a n d t w o p u s h - o v e r /p u l l - u p ( P O P U ) m a n e u v e r s w e r e p l a n n e d . A l l m a n e u v e r s w e r e c o m p l e t e d w i t h P T I ' s e x e c u t e da t M a c h 2 4 . 9 , 2 1 . 8 , 1 7 . 2 , 1 5 . 4 , a n d 2 . 9 , a n d P O P U ' s e x e c u t e d a s s c h e d u l e d a t M a c h 1 4 a n d8 . P r e l i m i n a r y a e r o d y n a m i c d a t a e x t r a c t l o n r e s u l t s s h o w e x c e l l e n t r e s u l t s f r o m t h e s em a n e u v e r s w i t h a l l S T S - 4 f l i g h t t e s t r e q u i r e m e n t s m e t .

2 . 4 . 3 S t a b i l i t y a n d C o n t r o lR e s u l t s h a v e b e e n o b t a i n e d f o r l a t e r a l - d i r e c t i o n a l a e r o d y n a m i c d a t a e x t r a c t i o n f o r S T S - 4e n t r y . I n a d d i t i o n t o P T I a n d b a n k r e v e r s a l d a t a t h a t w e r e a n a l y z e d , s e v e r a l c a s e s o ft r a n s i e n t i n c i d e n t a l m o t i o n w e r e a l s o i d e n t i f i e d a n d a n a l y z e d . F i g u r e s 2 - 7 t h r o u g h 2 - 1 1s h o w e x a m p l e s o f t h e r e s u l t s o b t a i n e d .F i g u r e 2 - 7 s h o w s t h e s i d e f o r c e ( Y ) p r o d u c e d b y t h e R C S e n g i n e s v e r s u s M a c h n u m b e r . T h ev a l u e s d e t e r m i n e d a r e c l o s e t o t h e d a t a b o o k v a l u e s , i n d i c a t i n g r e l i a b l e d a t a b o o k v a l u e sf o r t h e s i d e f o r c e d u e t o R C S ( r e a c t i o n c o n t r o l s y s t e m ) e n g i n e s .F i g u r e 2 - 8 p r e s e n t s t h e c o r r e s p o n d i n g r o l l i n g m o m e n t f r o m t h e s i d e - f i r i n g e n g i n e s . A so n S T S 1 t h r o u g h 3 , t h e f l i g h t r e s u l t s a r e c o n s i s t e n t , r e l i a b l e a n d d i f f e r e n t f r o m t h ep r e d i c t i o n s . T h i s d i f f e r e n c e h a s b e e n i d e n t i f i e d a s a w i n d t u n n e l s c a l i n g p r o b l e m a n d t h ea e r o d y n a m i c d a t a b a s e h a s b e e n c h a n g e d a c c o r d i n g l y .F i g u r e 2 - 9 s h o w s t h e c o e f f i c i e n t o f r o l l d u e t o a i l e r o n d e f l e c t i o n v e r s u s M a c h n u m b e r .A b o v e M a c h 1 0 , t h e d e r i v e d d a t a a r e m o r e p o s i t i v e t h a n t h e d a t a b o o k v a l u e s , i n d i c a t i n ga g r e a t e r a m o u n t o f a i l e r o n e f f e c t i v e n e s s f o r r o l l a b o v e M a c h 1 0 . H o w e v e r , b e l o w M a c h 5 ,t h e d e r i v e d d a t a a r e l e s s p o s i t i v e t h a n t h e d a t a b o o k v a l u e s , i n d i c a t i n g l e s s c o n t r o le f f e c t i v e n e s s . T h e s e r e s u l t s d o n o t c o n c u r w i t h S T S - 3 r e s u l t s ( s e e f i g u r e 2 - 1 0 ) . T h i s i sa p p a r e n t l y d u e t o a n e l e v o

sts-4 orbiter mission report

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