STS-87

STS-87
USMP-4ペイロードの1つであるAERCam Sprintがコロンビアペイロードベイ上空を飛行中
名前宇宙輸送システム-87
ミッションタイプ微小重力研究
技術開発
オペレーター米航空宇宙局(NASA)
コスパーID1997-073A
SATCAT番号25061
ミッション期間15日16時間35分01秒
移動距離10,500,000 キロメートル (6,500,000 マイル)
宇宙船の特性
宇宙船スペースシャトル コロンビア
着陸質量102,717キログラム(226,452ポンド)
ペイロード質量4,451キログラム(9,813ポンド)
クルー
乗組員数6
メンバー
ミッション開始
発売日1997年11月19日 19:46  UTC ( 1997-11-19UTC19:46Z )
発射場ケネディLC-39B
ミッション終了
着陸日1997年12月5日 12:20  UTC ( 1997-12-05UTC12:21Z )
着陸地点ケネディ、SLF滑走路33
軌道パラメータ
参照システム地心説
政権低地
近地点高度273キロメートル(170マイル)
遠地点高度279キロメートル(173マイル)
傾斜28.45度
期間90.0分

左から右へ - オレンジ色:チャウラ、リンジー、クレゲル、カデニュク;白色:スコット、ドイ

STS-87は、1997年11月19日にケネディ宇宙センターの発射施設39Bから打ち上げられたスペースシャトルのミッションである。これはスペースシャトルの88回目の飛行であり、コロンビアの24回目の飛行であった。ミッションの目的は、米国微小重力ペイロード(USMP-4)を使用した実験の実施、2回の船外活動の実施、およびSPARTAN-201実験の展開であった。このミッションは、コロンビアからEVAが実施された初めてのケースとなったコロンビアからのEVAは、当初1982年のSTS-5と1996年のSTS-80で計画されていたが、それぞれ宇宙服とエアロックの問題により中止された。[1] [2]また、これは日本人宇宙飛行士の土井隆雄が実施した初のEVAでもあった

クルー

位置宇宙飛行士
司令官アメリカ合衆国 ケビン・R・クレーゲル
3回目の宇宙飛行
パイロットアメリカ合衆国 スティーブン・W・リンゼイ
初の宇宙飛行
ミッションスペシャリスト1インド/アメリカ合衆国 カルパナ・チャウラ
初の宇宙飛行
ミッションスペシャリスト2
フライトエンジニア
アメリカ合衆国 ウィンストン・E・スコット
2度目で最後の宇宙飛行
ミッションスペシャリスト3日本 土井隆雄JAXA
初の宇宙飛行
ペイロードスペシャリスト1ウクライナ レオニード・カデニウクNSAU
宇宙飛行のみ

バックアップクルー

位置宇宙飛行士
ペイロードスペシャリスト1ウクライナ ヤロスラフ・プストヴィ[3]
最初の宇宙飛行士になるはずだった

宇宙遊泳

  • スコットとドイ– EVA 1
  • エヴァ 1 開始: 1997 年 11 月 25 日 – 00:02 UTC
  • エヴァ 1 終了: 1997 年 11 月 25 日 – 07:45 UTC
  • 所要時間:7時間43分
  • スコットとドイ– EVA 2
  • EVA 2 開始: 1997年12月3日 9:09 UTC
  • EVA 2終了: 1997年12月3日 14:09 UTC
  • 所要時間:4時間59分

乗務員の座席割り当て

座席[4]打ち上げ着陸
1~4番席は操縦席、
5~7番席は中段にあります。
1クレーゲル
2リンジー
3チャウラ土井
4スコット
5土井チャウラ
6カデニウク
7未使用


ミッションのハイライト

STS-87の打ち上げ

STS-87では、米国微小重力ペイロード(USMP-4)、スパルタン-201、軌道加速研究実験(OARE)、TEVA実証飛行試験5(EDFT-05)、シャトルオゾンリムセンディング実験(SOLSE)、ループヒートパイプ(LHP)、ナトリウム硫黄電池実験(NaSBE)、乱流ガスジェット拡散(G-744)、自律船外活動ロボットカメラ/スプリント(AERCam Sprint)実験が行われた。ミッドデッキ実験には、ミッドデッキグローブボックスペイロード(MGBX)と共同ウクライナ実験(CUE)が含まれていた。[5]

STS-87飛行中の乗務員のポートレート

米国の微小重力ペイロード

米国微小重力ペイロード(USMP-4)は、アラバマ州ハンツビルマーシャル宇宙飛行センターが管理するスペースラボ・プロジェクトでした。微小重力研究実験は、ペイロードベイ内の2つのミッション固有実験支持構造物(MPESS)に分割されました。延長滞在オービタ(EDO)キットによって提供される拡張ミッション能力により、追加の科学収集時間を確保できます。[5]

スパルタン-201

SPARTANの展開

スパルタン 201-04 は、太陽の大気圏の高温の外層、すなわち太陽コロナのリモートセンシングを行うように設計された太陽物理宇宙船であった。軌道 18 に展開され、軌道 52 で回収される予定であった。観測の目的は、太陽コロナの加熱とコロナで発生する太陽風の加速を引き起こすメカニズムを調査することであった。2 つの主要な実験は、スミソニアン天体物理観測所の紫外線コロナ分光計と高高度観測所の白色光コロナグラフ (WLC)であった。スパルタン 201 には 3 つの副次的な実験があった。技術実験増強スパルタン (TEXAS) は、将来のスパルタン ミッションのベースラインとなるコンポーネントの飛行経験と、主要なスパルタン 201 実験とのリアルタイムの通信および制御リンクを提供する無線周波数 (RF) 通信実験であった。このリンクは、リアルタイムでダウンリンクされた太陽画像に基づいて、WLCの微調整を行うために使用されました。ビデオ誘導センサー(VGS)飛行実験は、自動ランデブー・キャプチャ(AR&C)システムの主要コンポーネントをテストするためのレーザー誘導システムでした。スパルタン補助マウントプレート(SPAM)は、スパルタン飛行支援構造(SFSS)の小型実験や補助機器の取り付け場所を提供する小型機器マウントプレートでした。これは、アルミニウムコアを備えた実験用シリコンカーバイドアルミニウム表面シート材を使用したハニカムプレートでした。[5]

高度自動方向性凝固炉

高度自動方向性凝固炉(AADSF)は、半導体結晶の一般的な処理方法である方向性凝固の研究に用いられた高度な材料科学施設でした。凝固とは、材料を凍結させるプロセスです。AADSFで用いられる方向性凝固では、石英アンプルに封入された液体試料が長軸に沿ってゆっくりと凝固します。試料は炉内の様々な温度帯を通過する機構によって移動します。処理を開始するには、炉は試料の一端を除くすべての部分を他端に向かって溶かします。結晶化後、試料は炉内に留まり、飛行後の検査が行われます。液体材料に見られる流れは、固体の最終的な組成と構造、そしてその特性に影響を与えるため、凝固前線は科学者にとって特に興味深いものでした。[5]

閉じ込められたヘリウム実験

閉じ込めヘリウム実験(CHeX)は、2次元に閉じ込められたヘリウムの熱容量を測定することで、境界が物質に与える影響についての理論を検証しました。 [5]

等温樹枝状成長実験

樹状突起形成のアニメーションGIF – NASA

等温デンドライト成長実験(IDGE)は、研究者がデンドライト成長と呼ばれる特定の凝固形態を調査するために用いた材料科学の凝固実験でした。デンドライト凝固は、金属および合金の凝固において最も一般的な形態の一つです。材料が特定の条件下で結晶化または凝固すると、不安定な状態で凍結し、デンドライトと呼ばれる微小な樹状結晶構造が形成されます。科学者は特に、デンドライトのサイズ、形状、そしてデンドライトの枝が互いにどのように相互作用するかに興味を持っています。これらの特性は、材料の特性を大きく左右します。[5]

金属合金の方向性凝固に関する研究を目的として設計されたMEPHISTO( Material pour l'Étude des Phénomènes Intéressant la Solidification sur Terre et en Orbite)実験は、主に凝固前面(凝固中に固体と液体が接触する点)の温度、速度、および形状の測定を目的としていました。MEPHISTOは、ビスマススズ 合金の同一の円筒形サンプルを3つ同時に処理しました。最初のサンプルでは、​​移動する凝固の温度変動が電気的に測定され、サンプルが揺らされました。2番目のサンプルでは、​​電気抵抗法によって固体と液体の境界の位置が決定されました。3番目のサンプルでは、​​ファセット状の凝固前面に、所定の間隔で電流パルスが印が付けられました。サンプルは分析のために地球に持ち帰られました。ミッション中、MEPHISTOのデータは宇宙加速度測定システム(SAMS)のデータと相関付けられました。データを比較することで、科学者たちはシャトル機内での加速が固体と液体の界面をどのように揺らしたかを解明しました。[5]

宇宙加速度測定システム

NASAルイス研究センター(現NASAグレン研究センター)が後援した宇宙加速度計測システム(SAMS)は、マイクロプロセッサ駆動型のデータ収集システムで、USMPキャリアの微小重力加速度環境を計測・記録するために設計されました。SAMSは、遠隔測位用の電子機器パッケージとは別に、3つの3軸センサーヘッドを備えていました。動作中、3軸センサーヘッドは加速度入力に応答して出力信号を生成します。信号は増幅、フィルタリングされ、デジタルデータに変換されます。デジタル加速度データは地上分析用に光ディスクメモリに転送され、地上にダウンリンクされて準リアルタイム分析が行われます。各加速度計は、水晶素子によって吊り下げられた質量体を備えており、1軸方向のみに動きます。質量体にはコイルが取り付けられ、そのアセンブリは2つの永久磁石の間に配置されています。加速度が加わると、質量体は静止位置から変位します。この動きは検出器によって感知され、SAMSの電子機器がコイルに電圧を送り、質量体を元の位置に戻すために必要な磁場を正確に生成します。印加電圧は印加加速度に比例し、加速度データとしてSAMS電子機器に出力された。[5]

軌道加速研究実験

貨物室で別々に飛行中、NASAルイス研究センター(現グレン研究センター)が後援する軌道加速研究実験(OARE)は、USMP-04の不可欠な部分でした。これは、軌道高度での自由分子流状態と再突入中の遷移状態における、オービターの主軸に沿った低レベルの空力加速度を測定するように設計された高感度機器でした。OAREデータは、USMPの科学実験をサポートするために、ミッション中にダウンリンクされ、準リアルタイムの分析も行われました。OAREデータは、さまざまな微小重力実験に影響を与える低レベル、低周波の擾乱環境の測定値を提供することで、宇宙材料処理の進歩をサポートしました。OAREデータはまた、上層大気の基本的な流れ現象の理解を深めることで、軌道抵抗予測技術の進歩をサポートしました。[5]

シャトルオゾン周縁探査実験

シャトル・オゾン・リム・サウンディング実験(SOLSE)の目的は、オゾンの高度分布を測定してその挙動を理解し、大気組成の量的な変化を予測することであった。SOLSEは、天底観測機器で測定可能なオゾン分布の測定を行うことが意図されていた。これは、可動部品をなくし、よりシンプルで低コストなオゾン・マッピング機器を実現するために、電荷結合素子(CCD)技術を使用して実施された。実験は、キャニスター延長リングを備え、ヒッチハイカー・モーター付きドア・アセンブリ(HMDA)を装備したヒッチハイカー(HH/GAS)キャニスターに収納された。機器には、CCDアレイ検出器を備えた紫外線(UV)分光器、CCDアレイおよび可視光カメラ、較正ランプ、光学系、バッフルが含まれていた。軌道に乗ると、乗組員がSOLSEを起動し、縁および地球の観測を行った。周縁観測は、地表の地平線から高度20キロメートル(12マイル)から50キロメートル(31マイル)の領域に焦点を当てています。地球観測により、SOLSEは他の天底観測オゾン観測機器とデータを相関させることができました。[5]

ループヒートパイプ

ループヒートパイプ(LHP)試験は、熱エネルギー管理技術を進歩させ、将来の商用宇宙船への応用に向けた技術準備状況を検証するものでした。LHPは無水アンモニアを作動流体として動作させ、無重力状態で高い有効伝導率で熱エネルギーを輸送しました。LHPは受動的な二相流熱伝達装置で、半フレキシブルな小径チューブを通して最大400ワットを5メートルの距離まで輸送することができました。毛細管力を利用して二相作動流体を循環させました。このシステムは自己プライミング式で、完全に受動的な動作でした。LHP蒸発器に熱が加えられると、作動流体の一部が蒸発します。蒸気は蒸気輸送ラインを通って凝縮し、熱を放出します。凝縮液は毛細管現象によって液体輸送ラインを通って蒸発器に戻ります。[5]

ナトリウム硫黄電池の実験

ナトリウム硫黄電池実験(NaSBE)は、40アンペア時のナトリウム硫黄電池セル4個の性能を特性評価し、宇宙におけるナトリウム硫黄電池技術の初の試験となりました。各セルは、ナトリウム陽極、硫黄陰極、固体セラミックナトリウムイオン伝導電解質、およびセパレーターで構成されていました。セルは350℃に加熱され、ナトリウムと硫黄が液化しました。陽極と陰極が液化すると、セルは電力を生成し始めました。軌道上では、乗組員がNaSBEを起動し、その後、実験はGSFCペイロード運用管制センター(POCC)によって制御されました。[5]

乱流ガスジェット拡散炎

乱流ガスジェット拡散炎(TGDF)ペイロードは、標準的なGet Away Specialキャリアを用いた二次ペイロードであった。その目的は、微小重力環境下における遷移的および乱流ガスジェット拡散炎の基本特性を理解し、通常および微小重力環境下における遷移的および乱流ガスジェット拡散炎の挙動予測に役立つデータを取得することであった。TGDFは、明確に定義された層流微小重力拡散炎に、大規模な制御された擾乱を負荷した。これは、層流炎に対する軸対称の擾乱であった。提案された試験の変数は、擾乱メカニズムの周波数であり、2.5 Hz、5 Hz、または7.5 Hzであった。[5]

ゲットアウェイスペシャル

ゲットアウェイ・スペシャル(GAS G-036)ペイロードキャニスターには、セメントサンプルの水和、流体サンプルの構成安定性の記録、そしてコンピュータディスク、コンパクトディスク、アスファルトサンプルを軌道船貨物室の外気条件に曝露する4つの独立した実験が含まれていた。実験は、セメント混合実験(CME)、流体構成安定性実験(CSFE)、コンピュータコンパクトディスク評価実験(CDEE)、アスファルト評価実験(AEE)であった。[5]

延長持続オービター

延長滞在オービタEDO)パレットは、直径15フィート(4.6メートル)のクライオキットウェーハ構造であった。重量352キログラム(776ポンド)のこのパレットは、タンク、関連する制御パネル、航空電子機器を支えていた。タンクには、-250℃の液体水素167キログラム(368ポンド)と-176℃の液体酸素1,417キログラム(3,124ポンド)が貯蔵された。システム全体の空の質量は1,620キログラム(3,570ポンド)であった。極低温物質を充填すると、システムの質量は約3,200キログラム(7,100ポンド)であった。酸素と水素はオービタの3つの電力生成燃料電池に供給され、そこで平均的な4人家族の家を約6か月間供給するのに十分な電気エネルギーに変換された。燃料電池によって約1,360キログラム(3,000ポンド)の純飲料水も生産されました。EDOパレットを使用することで、オービターは最大18日間の飛行をサポートできます。軌道上での長期ミッションは、微小重力研究、生命科学研究、地球および天体観測、無重力環境への人間の適応、そして宇宙ステーションへの支援に役立ちます。[5]

ミッドデッキグローブボックス

ミッドデッキ・グローブボックス(MGBX)は、材料科学および生物科学の実験を取り扱うために設計された設備です。インターフェースフレーム(IF)とグローブボックス(GB)という2つの主要システムで構成されていました。MGBX設備(関連電子機器を含む)は、シャトルのミッドデッキ上で実験操作と観察のための密閉された作業エリアを提供しました。この飛行におけるMGBX実験は、WCI(非混和性物質の濡れ特性)でした。この実験の目的は、合金/アンプルの濡れ特性が微小重力処理中の非混和性液体の分離に及ぼす影響を調査することでした。密閉層流炎(ELF)実験の目的は、無重力バーク・シューマンモデルと重力依存型ヘグデ・バハドリ拡張モデルの検証、酸化剤流の影響を受ける浮力依存流れ場が炎の安定化に及ぼす重要性の調査、浮力条件(重力対圧力)の影響下における並流拡散炎の状態関係の検討、そして流れ渦と拡散炎の相互作用の研究であった。固化界面による粒子の巻き込みと押し出し(PEP)実験の目的は、対流のない環境における臨界速度の正確な値の生成、既存の理論モデルの検証、液体/固体界面における不溶性粒子のダイナミクスに関する基礎的理解の深化、そして液体金属-セラミック粒子混合物の固化に関連する物理現象の理解の向上であった。[5]

ペイロード スペシャリストのレオニード カデニュークが、ミッドデッキで共同ウクライナ実験 (CUE) のBrassica rapaを掲げています。

ウクライナ共同実験

カデニューク氏が率いるウクライナ共同実験(CUE)は、微小重力が植物の成長に与える影響を研究するために設計されたミッドデッキペイロードでした。CUEは、植物成長施設(PGF)とキャニスター生物学研究施設(BRIC)で飛行した実験グループで構成されていました。実験では、気体窒素(GN2)フリーザーと固定ハードウェアの使用も必要でした。ウクライナと米国(カンザス州立大学とルイジアナ州立大学)の研究者は、2国間の科学協力のモデルとしてこの実験を選択しました。PGFは、通常の植物成長に許容される環境条件を提供することにより、最大30日間植物の成長をサポートしました。PGFは、制御およびデータ管理サブシステム(CDMS)、蛍光灯モジュール(FLM)、雰囲気制御モジュール(ACM)、植物成長チャンバー(PGC)、サポート構造アセンブリ(SSA)、汎用外部シェル(GES)の各サブシステムで構成されていました。 PGF全体はミッドデッキロッカー1台を置き換え、28Vの直流(DC)電源で稼働しました。PGFで研究された植物標本は、Brassica rapa(カブ)でした。[5]

船外活動

船外活動開発飛行試験-05(EDFT-05)は、詳細試験目標(DTO)671「将来の船外活動ミッションのためのEVAハードウェア」のペイロードベイハードウェア要素で構成されていました。EDFT-05の主な目的は、国際宇宙ステーション(ISS)の軌道上における、エンドツーエンドのEVA組立および保守作業を実証することでした。この試験には、DTO 672「船外活動ユニット(EMU)電気カフチェックリスト」とDTO 833「EMUの温熱快適性およびEVA作業現場の温熱環境」が含まれていました。もう一つの目的は、地上クルーと飛行クルーのEVA経験基盤を拡大することでした。これらのDTOを達成するために、このミッションでは2回のEVAが実施されました。[5]

自律型船外活動ロボットカメラ

ウィンストン・スコットがAERCam Sprintを発売
ウィンストン・スコットがスプリントを奪還

自律型 EVA ロボット カメラ/スプリント (AERCam/Sprint) は、宇宙船の外部で使用する小型で目立たない自由飛行カメラ プラットフォームでした。このフリーフライヤーには、自己完結型のコールド ガス推進システムがあり、6 自由度制御システムで推進することができました。フリーフライヤーには、自動姿勢保持機能のデータを提供するレート センサーが搭載されていました。AERCam/Sprint は球形の乗り物でゆっくりと移動し、衝突の際に損傷を防ぐために柔らかいクッション材で覆われていました。設計理念は、速度と質量を低く抑えてエネルギーを低く抑えながら、衝突によるエネルギーを吸収するメカニズムを備えることでした。フリーフライヤー プラットフォームは、小さな制御ステーションを使用してオービター内部から制御されました。オペレーターは、単一の EVA 救助支援 (SAFER) デバイス コントローラーから動作コマンドを入力しました。コマンドは、超高周波(UHF)範囲で動作する無線周波数(RF)モデムリンクを介して制御ステーションからフリーフライヤーに送信されました。[5]

宇宙の漫画キャラクター

このミッションは、宇宙へ行くミッションのために漫画のキャラクターが作られたという、あまり知られていない初の試みであり、実際に宇宙に飛び立った初のキャラクターであり、地球に無事帰還した初のキャラクターであった。Enclosed Laminar Flames実験のスポンサー兼マネージャーであるルイス・ストッカーは、実験の略称がELFであることに気づき、漫画シリーズ「エルフクエスト」の愛読者でもあったことから、シリーズのクリエイターであるリチャードとウェンディ・ピニにロゴの作成を依頼した。当初、彼はシリーズに登場する天文学者スカイワイズの使用を希望していたが、著作権の問題を避けるため、実験の記章に添える独自のキャラクターが作られ、「スターファイア」と名付けられた。[6] [7]

目覚めの呼びかけ

眠っているシャトルの宇宙飛行士は、しばしば短い音楽で目覚めさせられました。これはジェミニ計画アポロ計画の頃から始まった伝統です。[8]それぞれの曲は、時には家族によって特別に選ばれ、乗組員一人ひとりにとって特別な意味を持つか、日々の活動に関係するものでした。ビル・マッカーサーエレン・オチョアクリス・ハドフィールド、そしてマーク・ガルノーの宇宙飛行士が、このミッションのCAPCOM(宇宙船通信司令官)を務め、毎日コロンビア号の宇宙飛行士に電話をかけました。 [8] [9]

飛行日アーティスト/作曲家プレーしたリンク[9]
2日目ヒッチン・ア・ライドヴァニティ・フェアWAV
3日目ニューヨーク、ニューヨークフランク・シナトラケビン・クレーゲルWAV
4日目『銀河少年隊』 (銀河少年隊)土井隆雄WAV
5日目空軍の歌アメリカ空軍士官学校士官候補生合唱団スティーブ・リンジーWAV
6日目人生の歩みダイアー・ストレイツウィンストン・スコットWAV
7日目「ミシュラ・ピルー」ラヴィ・シャンカールカルパナ・チャウラWAV
8日目ウクライナ国歌レオニード・カデニュークWAV
9日目美しいアメリカアメリカ空軍士官学校士官候補生合唱団ケビン・クレーゲルWAV
10日目フロリダ州立大学セミノールズのファイトソング」ウィンストン・スコットWAV
11日目カリフォルニア・ドリーミンママス&パパスケビン・クレーゲルWAV
12日目「この島地球」ナイロンWAV
13日目ウルトラマンのテーマ土井隆雄WAV
14日目センターフィールド(歌)ジョン・フォガティケビン・クレーゲルWAV
15日目熊蜂の飛行ニコライ・リムスキー=コルサコフレオニード・カデニュークWAV
16日目留まるべきか、去るべきかザ・クラッシュケビン・クレーゲルWAV
STS 87から取得した終端線

参照

参考文献

  1. ^ 「シャトルの『配達能力』を持つクルーを厳しく追及」フォートローダーデール・ニュース、フロリダ州フォートローダーデール、1982年11月17日、3ページ – Newspapers.comより。
  2. ^ “STS-80 ミッションコントロールセンターステータスレポート #27”. www.nasa.gov . NASA. 1996年11月30日. 2022年1月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年1月20日閲覧
  3. ^ Ramsay, Janis (2015年2月21日). 「バリーの宇宙飛行士、引き続き空を見守る」. Barrie Advance . 2019年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年1月10日閲覧
  4. ^ “STS-87”. Spacefacts. 2018年5月20日時点のオリジナルよりアーカイブ2018年1月3日閲覧。
  5. ^ abcdefghijklmnopqrs Dumoulin, Jim (2001年6月29日). "STS-87".ケネディ宇宙センター科学技術工学部. NASA/KSC情報技術局. 2021年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年6月7日閲覧パブリックドメインこの記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています
  6. ^ “Elfquest takes a ride on the space shuttle!”. 1997年10月. 2019年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年8月20日閲覧
  7. ^ 「ELF ロゴ」 . 2022年11月30日閲覧
  8. ^ ab Fries, Colin (2015年3月13日). 「Chronology of Wakeup Calls」(PDF) . NASA History Division. pp. 4, 37. 2024年3月13日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2024年6月7日閲覧
  9. ^ ab Enticknap, Sarah; Eddy, Bob (1997年12月4日). "STS-87 Wakeup Calls". The NASA Shuttle Web . NASA. 2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年6月8日閲覧
  • STS-87 飛行後プレゼンテーション

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