Shuttle-Mir (n.đ.Tàu con thoi – Trạm vũ trụ Hòa Bình) là chương trình không gian bao gồm 11 sứ mệnh hợp tác giữa Nga và Hoa Kỳ với các hoạt động như tàu con thoi Mỹ ghé thăm Trạm vũ trụ Hòa Bình của Nga, phi hành gia Nga bay trên tàu con thoi Mỹ, và một phi hành gia Mỹ bay trên tàu Soyuz để tham gia vào các chuyến thám hiểm dài ngày trên Trạm Hòa Bình.
Dự án, đôi lúc còn gọi là "Phase One", được triển khai nhằm mục đích cho phép Hoa Kỳ học hỏi kinh nghiệm của Nga về các chuyến bay không gian dài hạn, đồng thời thúc đẩy tinh thần hợp tác giữa hai nước cũng như cơ quan vũ trụ mỗi bên là NASA của Mỹ và Roskosmos của Nga. Shuttle-Mir đã giúp vạch ra phương hướng cho các chương trình hợp tác không gian tiếp theo; cụ thể là Phase Two của dự án chung: xây dựng Trạm vũ trụ Quốc tế (ISS). Chương trình Shuttle-Mir được khởi động vào năm 1993, với sứ mệnh đầu tiên bắt đầu một năm sau đó. Dự án vẫn tiếp tục cho đến khi hoàn thành theo kế hoạch vào năm 1998. Mười một sứ mệnh tàu con thoi, một chuyến bay chung trên Soyuz và lũy tích gần 1.000 ngày trong không gian của các phi hành gia Mỹ đã diễn ra trong suốt bảy chuyến thám hiểm thời gian dài. Ngoài việc phóng tàu con thoi tới Hòa Bình, Hoa Kỳ còn tài trợ và trang bị dụng cụ khoa học đầy đủ cho mô-đun Spektr (phóng năm 1995) và mô-đun Priroda (phóng năm 1996), biến chúng thành các mô-đun de facto của Hoa Kỳ trong suốt những năm tồn tại chương trình Shuttle-Mir.
Trong quãng thời gian 4 năm diễn ra chương trình, hai quốc gia đã đạt được nhiều thành tựu trong lĩnh vực du hành không gian, bao gồm việc đưa phi hành gia người Mỹ đầu tiên phóng cùng tàu vũ trụ Soyuz, phi thuyền lớn nhất từng được chế tạo vào thời điểm đó, và chuyến đi bộ ngoài không gian đầu tiên của Hoa Kỳ sử dụng bộ đồ du hành Orlan của Nga.
Có nhiều mối lo ngại đã ảnh hưởng đến Shuttle-Mir, đặc biệt là sự an toàn của Trạm Hòa Bình sau một vụ hỏa hoạn và va chạm, các vấn đề tài chính đối với chương trình không gian đang thiếu hụt ngân sách của Nga, và nỗi lo lắng từ các phi hành gia về thái độ của những người quản lý chương trình. Tuy nhiên, các hoạt động phối hợp đã giúp gặt hái một lượng lớn chuyên môn và kỹ thuật phục vụ xây trạm vũ trụ, cũng như đem lại sự hiểu biết về cách thức hợp tác trong một nhiệm vụ không gian chung, cho phép việc xây dựng ISS diễn ra một cách suôn sẻ.
Bối cảnh
Nguồn gốc của chương trình có thể truy ngược về Dự án thử nghiệm Apollo-Soyuz năm 1975. Dự án này đã dẫn đến một sứ mệnh chung giữa hai siêu cường trong thời kỳ détente của Chiến tranh Lạnh, đánh dấu lần ghép nối đầu tiên giữa các tàu vũ trụ Apollo của Hoa Kỳ và Soyuz của Liên Xô. Tiếp đó là những cuộc đàm phán giữa NASA và Interkosmos trong thập niên 1970 về chương trình "Shuttle-Salyut" nhằm thực hiện các sứ mệnh phóng tàu con thoi đến Trạm vũ trụ Salyut. Nhiều cuộc thảo luận sau đó vào những năm 1980 thậm chí còn xem xét khả năng đưa tàu con thoi Liên Xô tương lai thuộc chương trình Buran đến trạm vũ trụ tương lai của Hoa Kỳ. Tuy nhiên, ý tưởng "Shuttle-Salyut" này chưa bao giờ trở thành hiện thực trong thời gian tồn tại chương trình Interkosmos của Liên Xô.
Mọi thứ đã thay đổi sau khi Liên Xô tan rã: Chiến tranh Lạnh và Cuộc chạy đua vào không gian kết thúc dẫn đến việc cắt giảm tài trợ cho trạm vũ trụ mô-đun của Hoa Kỳ (ban đầu có tên là Freedom), vốn đã được lên kế hoạch từ đầu những năm 1980. Những khó khăn tương tự về ngân sách cũng đang xảy ra ở nhiều quốc gia khác với dự án trạm không gian, khiến quan chức chính phủ Mỹ phải tiến hành đàm phán với các đối tác ở châu Âu, Nga, Nhật Bản và Canada vào đầu thập niên 1990 để triển khai một dự án trạm vũ trụ hợp tác đa quốc gia. Ở Liên bang Nga, quốc gia kế thừa phần lớn Liên Xô và chương trình không gian của nước này, tình hình xấu đi trong thời kỳ khủng hoảng kinh tế hậu Xô Viết đã dẫn đến các vấn đề tài chính ngày càng gia tăng đối với chương trình trạm vũ trụ. Việc xây dựng Mir-2 để thay thế cho Trạm Hòa Bình cũ kỹ đã trở thành ảo vọng dù cho khối cơ sở của nó là DOS-8 vừa được chế tạo. Những bước phát triển này dẫn đến việc tập hợp các đối thủ cũ lại với nhau bằng chương trình Shuttle-Mir, mở đường cho Trạm vũ trụ Quốc tế, một dự án chung tập hợp nhiều đối tác trên thế giới.
Tháng 6 năm 1992, Tổng thống Mỹ George H. W. Bush và Tổng thống Nga Boris Yeltsin đã đồng ý cùng chung sức khám phá không gian bằng việc ký Thỏa thuận giữa Hợp Chúng quốc Hoa Kỳ và Liên bang Nga về hợp tác thăm dò và sử dụng khoảng không vũ trụ vì mục đích hòa bình. Thỏa thuận này kêu gọi thiết lập một dự án không gian chung ngắn hạn, trong đó một phi hành gia người Mỹ sẽ lên Trạm vũ trụ Hòa Bình của Nga, và hai phi hành gia người Nga sẽ lên tàu con thoi của Mỹ.
Tháng 9 năm 1993, Phó Tổng thống Mỹ Al Gore Jr. và Thủ tướng Nga Viktor Chernomyrdin đã công bố kế hoạch xây dựng một trạm vũ trụ mới mà sau này trở thành Trạm vũ trụ Quốc tế. Nhằm chuẩn bị cho chương trình này, họ còn đồng thuận rằng Hoa Kỳ sẽ tham gia sâu vào dự án Trạm Hoà Bình trong những năm tới dưới tên mã Phase One (với việc xây dựng ISS là Phase Two).
Chuyến bay tàu con thoi đầu tiên đến Hoà Bình chỉ đơn thuần là một sứ mệnh dạng gặp gỡ mang tên STS-63, nhưng tiếp theo đó, từ STS-71 đến STS-91 là chín nhiệm vụ ghép nối Shuttle-Mir. Tàu con thoi đảm nhiệm việc luân chuyển phi hành đoàn và cung cấp hàng tiếp tế, trong đó ở một nhiệm vụ là STS-74, nó đã mang theo một cặp mảng quang điện và mô-đun ghép nối tới Trạm Hoà Bình. Nhiều thí nghiệm khoa học khác nhau cũng đã được tiến hành, cả trên các chuyến bay tàu con thoi lẫn thời gian dài ở trạm vũ trụ. Dự án cũng chứng kiến phi vụ phóng của hai mô-đun mới là Spektr và Priroda tới Hòa Bình, nơi chúng sẽ được các phi hành gia Mỹ sử dụng làm chỗ ở và phòng thí nghiệm để tiến hành phần lớn hoạt động khoa học của họ trên trạm. Những sứ mệnh này đã giúp NASA lẫn Roskosmos học được rất nhiều điều về cách thức làm việc hiệu quả nhất trong không gian với các đối tác quốc tế, cũng như phương pháp nhằm giảm thiểu rủi ro liên quan đến việc lắp ráp một trạm vũ trụ lớn trên quỹ đạo, như sẽ phải làm với ISS.
Dự án này cũng đóng vai trò là một mưu kế chính trị của chính phủ Mỹ nhằm cung cấp một kênh ngoại giao để NASA tham gia tài trợ cho chương trình không gian đang thiếu kinh phí của Nga. Điều này lại cho phép chính phủ Nga mới thành lập tiếp tục hoạt động của Trạm Hòa Bình, bên cạnh toàn bộ chương trình không gian của Nga, đảm bảo sự thân thiện của chính phủ Nga đối với Hoa Kỳ.
Các chuyến bay Increment
Ngoài phi vụ tàu con thoi đến trạm vũ trụ, Phase One còn bao gồm bảy "Increment", hay những chuyến bay dài ngày trên Hòa Bình của các phi hành gia người Mỹ. Bảy nhà du hành vũ trụ tham gia Increment là Norman Thagard, Shannon Lucid, John Blaha, Jerry Linenger, Michael Foale, David Wolf và Andrew Thomas lần lượt được đưa tới Star City, Nga để tham gia khóa đào tạo các khía cạnh khác nhau về hoạt động của Hòa Bình và tàu vũ trụ Soyuz, phương tiện được sử dụng để vận chuyển đến và đi từ trạm. Phi hành gia còn được thực hành những chuyến đi bộ trong không gian bên ngoài Hòa Bình cũng như học tiếng Nga, ngôn ngữ sẽ được sử dụng trong suốt sứ mệnh của họ để nói chuyện với các phi hành gia Nga trên trạm và Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh ở tỉnh Moskva là TsUP.
Trong những chuyến thám hiểm trên Hòa Bình, các phi hành gia đã thực hiện nhiều thí nghiệm khác nhau, bao gồm sự phát triển của cây trồng và tinh thể, đồng thời chụp hàng trăm bức ảnh về Trái Đất. Họ cũng hỗ trợ bảo trì và sửa chữa trạm sau nhiều sự cố khác nhau như hỏa hoạn, va chạm, mất điện, quay không kiểm soát và rò rỉ độc hại. Tổng cộng, các phi hành gia người Mỹ đã dành gần một nghìn ngày trên Hòa Bình, cho phép NASA tìm hiểu rất nhiều điều về các chuyến bay vũ trụ dài hạn, đặc biệt là trong lĩnh vực tâm lý phi hành gia và cách sắp xếp lịch trình thí nghiệm tốt nhất cho các phi hành đoàn trên trạm vũ trụ.
Trạm vũ trụ Hòa Bình
Trạm Hòa Bình được xây dựng từ năm 1986 đến năm 1996, và là trạm vũ trụ mô-đun đầu tiên trên thế giới. Đây là trạm nghiên cứu dài hạn có người ở thường xuyên đầu tiên trong không gian, và trước đó đã giữ kỷ lục về sự hiện diện liên tục lâu nhất của con người trong vũ trụ, chỉ còn 8 ngày là đủ 10 năm. Mục đích của Hòa Bình là cung cấp một phòng thí nghiệm khoa học lớn có thể ở được trong không gian, và thông qua một số sự hợp tác bao gồm Interkosmos và Shuttle-Mir, trạm đã mở rộng cửa trên phạm vi quốc tế cho các phi hành gia của nhiều nước khác nhau. Trạm tồn tại cho đến ngày 23 tháng 3 năm 2001, tại thời điểm đó nó đã bị phá hủy một cách có chủ ý và vỡ tung trong quá trình tái thâm nhập khí quyển.
Hòa Bình được dựa trên loạt Trạm vũ trụ Salyut mà Liên Xô từng phóng trước đây (bảy Trạm vũ trụ Salyut đã được phóng từ năm 1971), chủ yếu nhận tiếp tế từ tàu vũ trụ Soyuz và tàu vận tải Tiến bộ của phi hành đoàn Nga. Tàu con thoi Buran được lên kế hoạch sẽ đến thăm Hòa Bình, nhưng chương trình của nó đã bị hủy bỏ sau chuyến bay vũ trụ không người lái đầu tiên. Các tàu con thoi Hoa Kỳ đến thăm trạm đã sử dụng docking collar Androgynous Peripheral Attach System vốn được thiết kế cho Buran, gắn trên một giá đỡ mà mục đích ban đầu là để sử dụng với Trạm vũ trụ Freedom của Hoa Kỳ.
Với việc tàu con thoi cập bến Hòa Bình, sự mở rộng tạm thời các khu vực sinh hoạt và làm việc đã tạo thành khu phức hợp tàu vũ trụ lớn nhất thế giới vào thời điểm đó, với tổng khối lượng 250 tấn (250 tấn Anh; 280 tấn Mỹ).
Tàu con thoi
Tàu con thoi là một hệ thống tàu vũ trụ bay quanh quỹ đạo Trái Đất tầm thấp có thể tái sử dụng một phần, được vận hành từ năm 1981 đến năm 2011 bởi Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) như một phần của dự án tàu con thoi. Tên chương trình chính thức của nó là Hệ thống Vận tải Vũ trụ (STS), bắt nguồn từ kế hoạch năm 1969 về một hệ thống tàu vũ trụ có thể tái sử dụng, trong đó nó là hạng mục duy nhất được tài trợ để phát triển. Ngoài nguyên mẫu bị hủy bỏ, năm hệ thống tàu con thoi hoàn chỉnh đã được chế tạo và sử dụng trong tổng số 135 phi vụ từ năm 1981 đến năm 2011, với địa điểm phóng là Trung tâm vũ trụ Kennedy (KSC) ở Florida. Tổng thời gian thực hiện nhiệm vụ của đội tàu con thoi là 1322 ngày, 19 giờ, 21 phút và 23 giây.
Tàu con thoi có thể mang tải trọng lớn đến các quỹ đạo khác nhau, và trong các chương trình Shuttle-Mir và ISS, nó đã cung cấp sự luân chuyển phi hành đoàn cũng như mang theo nhiều hàng tiếp tế, mô-đun và thiết bị khác nhau đến các trạm. Mỗi tàu con thoi được thiết kế với tuổi thọ dự kiến là 100 lần phóng hoặc 10 năm hoạt động.
Chín nhiệm vụ ghép nối đã được gửi tới Hòa Bình từ năm 1995 đến năm 1997 trong Phase One: Tàu con thoi Atlantis đã cập bến Hòa Bình bảy lần, với Discovery và Endeavour mỗi tàu thực hiện một nhiệm vụ ghép nối với Hòa Bình. Vì tàu con thoi Columbia là chiếc lâu đời nhất và nặng nhất trong hạm đội, nó không phù hợp để hoạt động hiệu quả ở độ nghiêng 51,6 độ của Hòa Bình (và sau này là của ISS). Do đó, Columbia đã không được trang bị thêm chốt gió bên ngoài cũng như Orbital Docking System (tạm dịch: Hệ thống Ghép nối Quỹ đạo) cần thiết, và chưa bao giờ bay tới một trạm vũ trụ nào.
Dòng thời gian
Bắt đầu một sự hợp tác mới (1994)
Phase One của chương trình Shuttle-Mir bắt đầu vào ngày 3 tháng 2 năm 1994 với phi vụ phóng tàu con thoi Discovery trong sứ mệnh thứ 18 của nó là STS-60. Nhiệm vụ kéo dài 8 ngày này vừa là phi vụ tàu con thoi đầu tiên trong năm đó, vừa là chuyến bay đầu tiên của một nhà du hành vũ trụ người Nga, Sergey Krikalyov, trên tàu con thoi của Mỹ. Ngoài ra, sứ mệnh này cũng đánh dấu bước khởi đầu sự tăng cường hợp tác trong lĩnh vực không gian giữa hai quốc gia sau 37 năm kể từ khi Cuộc đua vào vũ trụ bắt đầu. Là một phần của thỏa thuận quốc tế về chuyến bay đưa con người vào không gian, STS-60 là phi vụ thứ hai của mô-đun điều áp Spacehab và đánh dấu trọng tải thứ một trăm thuộc chương trình "Getaway Special" bay vào vũ trụ. Trọng tải chính của nhiệm vụ là Wake Shield Facility (hay WSF), một thiết bị nhằm tạo ra màng bán dẫn mới cho các bộ phận điện tử tiên tiến. WSF đã được gắn ở cuối cánh tay robot của Discovery trong suốt chuyến bay. Trong thời gian diễn ra sứ mệnh, phi hành đoàn Discovery cũng đã tiến hành nhiều thí nghiệm khác nhau trên mô-đun Spacehab trong khoang tải trọng của tàu quỹ đạo, và tham gia kết nối video âm thanh hai chiều downlink trực tiếp giữa họ và ba nhà du hành vũ trụ người Nga trên Trạm Hòa Bình, Valery Polyakov, Viktor Afanasyev và Yury Usachov (đang thực hiện các chuyến bay thám hiểm LD-4 và EO-15 trên trạm).
Người Mỹ đặt chân lên Trạm Hòa Bình (1995)
Phi vụ phóng tàu con thoi Discovery vào ngày 3 tháng 2 đã mở đầu cho năm 1995. Sứ mệnh STS-63 này của Discovery là phi vụ tàu con thoi thứ hai trong chương trình, đồng thời là chuyến bay đầu tiên của tàu con thoi với một nữ phi công (mang tên Eileen Collins). Được xem là sứ mệnh "cận Hòa Bình", chuyến bay kéo dài 8 ngày này đã chứng kiến cuộc hẹn đầu tiên của tàu con thoi với Hòa Bình khi nhà du hành vũ trụ người Nga Vladimir Titov và phần còn lại của phi hành đoàn Discovery tiếp cận trạm trong phạm vi 11 m. Sau cuộc gặp gỡ, Collins đã thực hiện một chuyến bay vòng quanh trạm. Sứ mệnh này đóng vai trò như một buổi diễn tập trước cho nhiệm vụ cập bến đầu tiên trong chương trình là STS-71, đồng thời cũng tiến hành thử nghiệm các kỹ thuật và thiết bị sẽ được sử dụng trong những nhiệm vụ ghép nối tiếp theo.
Năm tuần sau chuyến bay của Discovery, phi vụ phóng Soyuz TM-21 vào ngày 14 tháng 3 đã đưa đoàn thám hiểm EO-18 tới Hòa Bình. Phi hành đoàn bao gồm các nhà du hành vũ trụ người Nga Vladimir Dezhurov và Gennady Strekalov, cùng với phi hành gia NASA Norman Thagard, người Mỹ đầu tiên bay vào vũ trụ trên tàu Soyuz. Trong chuyến thám hiểm kéo dài 115 ngày của họ, mô-đun khoa học Spektr (đóng vai trò là không gian sinh sống và làm việc cho các phi hành gia Mỹ) đã được phóng trên một tên lửa Proton và cập bến Hòa Bình. Spektr mang theo hơn 1.500 pound (680 kg) thiết bị nghiên cứu từ Mỹ và các quốc gia khác. Thành viên của đoàn thám hiểm đã quay trở lại Trái Đất trên tàu con thoi Atlantis sau lần ghép nối đầu tiên với trạm vũ trụ trong sứ mệnh STS-71.