FLIGHT DAY 3
3 dnia lotu, 18 listopada wahadłowiec Atlantis zacumował do ISS. Na początku dnia skonfigurowano system obróbki danych oraz skalibrowano bezwładnościowe jednostki odcienia będące częścią systemu nawigacyjnego. Przeprowadzony został też manewr korygujący orbitę NC-4. Trwał on 90 sekund i spowodował zmianę szybkości o 139 stóp na sekundę. Za ten i kolejne manewry odpowiedzialni byli Charles Hobaugh i Barry Wilmore. O godzinie 12:35 UTC rozpoczęty został kolejny manewr z użyciem silników OMS, który zmienił szybkość pojazdu o 82.5 stopy na sekundę. Trwał on 53 sekundy. Około 13:10 UTC orbita została też skorygowana poprzez pulsacyjne uruchomienie silników systemu RCS. Potem, o godzinie 14:06 UTC uruchomiono silniki prawego systemu OMS w ramach manewru rozpoczynającego procedurę cumowania (Terminal Initiation Burn - TI). Manewr ten, wykonany w odległości 9.2 mili pozwolił na wejście na kurs kolizyjny z ISS i zbliżenie się do stacji podczas następnej orbity. Trwał on 12 sekund i zmienił szybkość wahadłowca o 9.2 stóp na sekundę.
O godzinie 15:00 UTC przeprowadzony został manewr korekcyjny MC-4. Odbył się on w odległości 3 mil od stacji. Kolejna niewielka korekta, w odległości 1 mili od ISS odbyła się o 15:16 UTC. Stacja została ustawiona w orientacji przestrzennej umożliwiającej cumowanie. Silniki modułu Zvezda pozwoliły na ustawienie rosyjskiego kompleksu stacji zgodnie z wektorem ruchu orbitalnego. PMA 2 był natomiast odwrócony od kierunku ruchu. Po zbliżeniu się do stacji rozpoczął się manewr obrotu wahadłowca (Rendezvous Pitch Maneuver - RPM), zastosowany po raz pierwszy podczas lotu ULF1 (misja STS-114 wahadłowca Discovery). W czasie manewru wahadłowcem ręcznie sterował Charlie Hobaugh. Został on wykonany w odległości 600 stóp od ISS. Rozpoczął się o godzinie 15:52 UTC. Przebiegał ponad północno - wschodnim wybrzeżem Ameryki Południowej a następnie nad Oceanem Atlantyckim. Polegał on na wykonaniu pełnego obrotu wokół osi poprzecznej promu, tak aby astronauci znajdujący się na ISS mogli wykonać zdjęcia osłony termicznej przy użyciu aparatów cyfrowych wyposażonych w obiektywy 400 i 800 milimetrów (rozdzielczość odpowiednio 3 i 1 cal). Fotografie wykonali Jeff Williams i Nicole Stott, stojąc przy oknie w module Zvezda. Zdjęcia zostały następnie przesłane na Ziemię i szczegółowo przeanalizowane. Tak jak podczas wcześniejszych lotów do ISS uzyskano około 300 fotografii. Manewr RPM zakończył się około godziny 16 UTC, gdy orbiter ponownie znalazł się w pozycji wyjściowej.
Po zakończeniu obrotu i ustawieniu wahadłowca w odpowiednim punkcie wzdłuż wektora szybkości (+V), załoga promu skierowała wahadłowiec wprost na stację, z obszarem dziobowym w kierunku głębokiej przestrzeni kosmicznej. Wahadłowiec następnie powoli zbliżał się do ISS, a jego orientacja przestrzenna była ręcznie kontrolowana przez Hobaugha w celu odpowiedniego ustawienia mechanizm cumowniczy względem PMA 2. W końcowym etapie wahadłowiec zbliżał się do stacji z szybkością 0.1 stopy na sekundę. Następnie rozpoczęto procedurę ostatecznego cumowania do stacji. Z dolnym węzłem cumowniczym ciśnieniowego łącznika PMA 2 przy przednim węźle cumowniczym modułu Harmony zetknął się pierścień cumowniczy systemu dokowania orbitera ODS. Po fizycznym połączeniu za pomocą rygli mocujących uzyskano połączenie hermetyczne. Cumowanie zostało odnotowane o godzinie 16:51 UTC, kilka minut przed planowanym czasem. Cumowanie przebiegło bez żadnych problemów. Miało miejsce gdy oba statki kosmiczne przelatywały na wysokości 220 mil ponad Ziemią, między Australią i Tasmanią, w czasie nocy orbitalnej. Po cumowaniu załoga przeprowadziła testy szczelności połączenia.
Włazy między wahadłowcem Atlantis na stacją zostały otworzone po około 2 godzinach od cumowania, około godzony 18:28 UTC. Wtedy w module Harmony spotkała się załoga promu Atlantis oraz 21 stała załoga Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, czyli Ekspedycja 21. Ekspedycję 21 stanowili Frank De Winne, Roman Romanenko, Robert Thirsk, Nicole Stott, Jeffrey Williams oraz Maxim Suraev. De Winne, Romanenko i Thirsk przybyli na stację statkiem Soyuz TMA-15 w ramach misji 19S. Stanowili wtedy część Ekspedycji 20. Stott na ISS przybyła podczas lotu STS-128 wahadłowca Endeavour zastępując Timothyego Koprę. Williams i Suraev dołączyli do nich podczas misji 20S statku Soyuz TMA-16 tworząc Ekspedycję 21. W czasie długoterminowej misji Ekspedycji 20 i Ekspedycji 21 ISS odwiedziły dwie misje wahadłowców - STS-127 ( Endeavour) oraz wspomniana STS-128. Z misji bezzałogowych do ISS zacumował pierwszy japoński statek zaopatrzeniowy typu HTV, czyli HTV 1 (misja HTV-1), oraz rosyjski statek Progress M-03M (misja 35P). Do ISS dodany został też rosyjski moduł Poisk (misja 5R). Po otworzeniu włazów Nicole Stott oficjalnie weszła w skład załogi wahadłowca Atlantis. Zakończyło to udział wahadłowców w wymianie astronautów wchodzących w skład stałych załóg ISS. Stott spędziła do tej poru 91 dni w kosmosie.
Po cumowaniu astronauci przenieśli do śluzy Quest skafandry EMU przeznaczone do wykonania 3 spacerów kosmicznych. Następnie rozpoczęli przygotowania do montażu platformy ELC 1 na głównej kratownicy. Instalacja ELC 1 odbyła się po południu. Na początku zwolnione zostały automatyczne mocowania utrzymujące ją w ładowni wahadłowca. Następnie o godzinie 19:52 UTC została ona podniesiona z ładowni za pomocą ramienia wahadłowca RMS i przeniesiona w pozycję parkingową nad prawym skrzydłem promu. Ramieniem RMS sterowali Leland Melvin i Randy Bresnik z pokładu wahadłowca Atlantis. Potem, około godziny 20:25 UTC paleta została pochwycona przez ramię stacji CanadArm2. Było ono obsługiwane przez Barryego Wilmorea i Jeffa Williamsa za pomocą stacji sterowniczej w laboratorium Destiny. Końcówka RMS została następnie odłączona od ELC 1, a ramię to odsunięte. W dalszym etapie montażu wysięgnik CanadArm2 przeniósł ELC 1 w okolice środkowej części prawej połowy głównej kratownicy ISS. Miejscem montażu ELC 1 była sekcja P3 kratownicy ITS P3/P4. Do jego podłączenia do kratownicy służył system przyłączania nieciśnieniwego nosiciela ładunku (Unpressurized Cargo Carrier Attachment System - UCCAS). Znajdował się on na stronie kratownicy ITS P3/P4 skierowanej w stronę nadiru. W celu montażu CanadArm2 zbliżył platformę do UCCAS. Tam została ona automatycznie podłączona za pomocą odpowiedniego interfejsu. Odbyło się to całkowicie zdalnie, nie były wymagane żadne połączenia w trakcie spacerów kosmicznych. Montaż został zakończony o godzinie 21:27 UTC. Tym samym na ISS dostarczono pierwszy zestaw części zamiennych przewidziany na tą misję. Na ELC 1 umieszczono następujące komponenty zapasowe: system zbiornika amoniaku (Ammonia Tank Assembly - ATA); system zbiornika azotu (Nitrogen Tank Assembly - NTA); moduł pompy (Pump Module Assembly - PM); system ładujący i rozładowujący baterie (Battery Charger Discharge Unit - BCDU); żyroskop kontroli momentu (Control Moment Gyroscope - CMG); zakończenie chwytne dla ramienia CanadArm2 (Latching End Effector - LEE); system niwelujący wpływ plazmy (Plasma Contactor Unit - PCU); oraz dwa wolne, pasywne otwieralne w czasie lotu mechanizm montażu ładunku (Passive Flight Releasable Attachment Mechanism - PFRAM).
System zbiornika amoniaku ATA zawiera amoniak używany w zewnętrznym systemie chłodzenia (External Thermal Control System - ETCS). Zawiera on dwa zbiorniki aminku, zawory, sensory ciśnienia i stopnia wypełnienia zbiorników, oraz grzejniki. Zbiorniki takie znajdują się na kratownicach ITS S1 (pętla chłodzenia A) i ITS P1 (pętla chłodzenia B), na ich ścianach skierowanych w stronę zenitu. Zbiorniki te pozwalają na wypełnienie pętli chłodzących i przechowywanie amoniaku używanego do uzupełniania ubytków. Zbiornik tego typu ma wymiary 57 x 80 x 45 cali. Nowy ATA, zawierający 600 funtów amoniaku ma masę 1 702 funtów.
System zbiornika azotu NTA zawiera zapas gazowego azotu pod wysokim ciśnieniem stosowanego do podnoszenia ciśnienia w systemie chłodzącym i kontrolowania strumienia amoniaku z ATA. Azot z NTA jest przekazywany do dwóch elastycznych komór połączonych ze zbiornikami amoniaku wchodzącymi w skład ATA. W miarę usuwania amoniaku przez azot komory te stopniowo rozszerzają się. Systemy ATA zostały wykonane przez należący do Boeinga Huntington Beach Facility w Kalifornii. Na ISS znajdują się dwa tego typu elementy, na kratownicach ITS S1 i ITS P1. NTA zawiera zawór regulujący ciśnienie gazu (Gas Pressure Regulating Valve - GPRV) pełniący funkcje sterownicze; zawory izolacyjne ochraniające dalsze komponenty przez zmianami ciśnienia; oraz grzejniki kontrolujące temperaturę komponentów elektronicznych. Struktura ATA jest wykonana głównie z aluminium, a sam zbiornik azotu z kompozytów węglowych. ATA w pełni wypełniony zawiera około 80 funtów azotu pod ciśnieniem 2 500 psi. Może być ponownie napełniany azotem na orbicie. Masa tego komponentu wynosi około 550 funtów.
Moduł pomp PM jest kluczowym elementem systemy kontroli temperatury ATCS. Pozwala na pompowanie amoniaku w pętli zewnętrznej tego systemu (w pętli wewnętrznej krąży woda). W ten sposób umożliwia odbieranie ciepła z komponentów elektronicznych ISS i jego usuwanie w radiatorach. Pozwala on też na wyrównywanie ciśnienia w pętli zewnętrznej i kontrolę temperatury amoniaku. Do zasadniczych komponentów PM zaliczają się: pakiet pompy i zawory kontrolnego (Pump and Control Valve Package - PCVP); kompresor; zawory izolacyjne i odciążające; oraz sensory temperatury, ciśnienia i przepływu amoniaku. Kompresor współpracuje z ATA i pozwala na niwelowanie zmian objętości i ciśnienia amoniaku spowodowanych zmianami jego temperatury. Jest to wykonywane poprzez pompowanie gazowego azotu. Stacja posiada 2 moduły PM, na kratownicach ITS P1 i ITS S1. Zostały one wyprodukowane przez Boeinga. Jednostka tama ma wymiary 69 x 50 x 36 cali i masę 780 funtów.
System ładujący i rozładowujący baterię BCDU pozwala na ładowanie baterii do 8.4 kW i ciągłe ich rozładowywanie. Zawiera też układy pozwalające na monitorowanie stanu baterii i ochraniające je przed skutkami spięć. System energetyczny stacji zawiera 24 takie jednostki. BCDU ma wymiary około 40 x 28 x 12 cali i masę 235 funtów.
Żyroskop kontroli momentu CMG jest elementem wyposażenia bloku ITS Z1 powalającym na kontrolę orientacji przestrzennej stacji bez użycia silników modułów rosyjskich. ITS Z1 zawiera 4 takie urządzenia. Zostały one wyprodukowane L3 Communications Space and Navigation na mocy kontraktu z Boeingiem. Żyroskopy te pozwalają na znoszenie efektów wpływających na moment obrotowy wywoływanych poprzez pole grawitacyjne, zjawiska aerodynamiczne i inne (np prace z manipulatorami czy odpalenia silników), co pozwala na utrzymanie orientacji stacji w równowadze. CMG mogą też wykonywać manewry zmian orientacji. CMG składa się z koła wykonanego ze stali nierdzewnej o średnicy 25 cali i masie 220 funtów. Obraca się ono ze stałą szybkością 6 600 rpm i osiągający moment kątowy 4 880 N-m-s. Koło to jest ustawione na nachylającym się układzie mechanicznym o 2 stopniach swobody. Może on zmieniać nachylenie osi wirowania koła (wektora pędu) w danym kierunku. Pozwala to na usuwanie zmian momentu obrotowego w danym kierunku. Jednostka CMG ma wymiary około 45 x 48 x 54 cale i masę 600 funtów. CMG ulegały awarii podczas pracy na ISS i były wymieniane. Badania zdemontowanych jednostek pozwoliły na wprowadzenie do zapasowych CMG szeregu modyfikacji. W łożyskach użyto innych materiałów i smarów, a także wprowadzono nowe sposoby ich montażu pozwalające na większą stabilność ich ustawienia w przestrzeni.
Końcówka ramienia CanadArm2 LEE pozwala na przyłączanie manipulatora CanadArm2 do modułów ISS oraz chowanie elementów wyposażenia. Element taki zawiera też system manipulatorów Dextre oraz MBS. W ostatnim przypadku LEE jest nazywany interfejsem przyłączania ładunków użytecznych wymienialnych na orbicie (Payload Orbital Replacement Unit Accommodation Interface - POA) i pozwala na tymczasowe przyłączanie do MBS różnorodnych elementów. Wszystkie systemy tego typu zostały wyprodukowane przez MacDonald Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) pod kierownictwem Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej. Chwytanie ładunków umożliwia mechanizm w postaci cylindra o średnicy 8 cali i głębokości 4 cali. W jego wnętrzu znajduje się układ 3 lin zaciskających się wokół szpili umieszczonej na podnoszonym ładunku. Umożliwia to podniesienie ładunku o masie do 1 100 funtów. LEE pozwala też na dostarczanie zasilania do ładunku. LEE ma wymiary 42 x 35 x 28 cali i masę 415 funtów.
System niwelujący wpływ plazmy PCU pozwala na usuwanie ładunku elektrycznego powstającego na zewnętrzach komponentach ISS. Może on powodować powstawanie wyładowań, co mogłoby uszkodzić systemy elektroniczne i stanowiłoby zagrożenie podczas spacerów kosmicznych. Na ISS znajdują się 2 takie urządzenia, umieszczone na ITS Z1. Podczas spacerów kosmicznych oba są uruchamiane. Każdy PCU zawiera zbiornik ksenonu i katodę wydrążoną (Hollow Cathode Assembly - HCA). W czasie działania urządzenia HCA produkuje elektrony poprzez jonizację ksenonu. Tym samym wprowadza w pewnym sensie uziemienie do środowiska plazmowego wokół ISS. PCU ma wymiary około 28 x 23 x 18 cali i ma masę ok. 350 funtów. Komponenty tego typu zostały dostarczone przez Boienga, a HCA zostały opracowane przez Centrum Badawcze im. Glenna (Glenn Research Center - GRC).
Dwa pasywne otwierane w czasie lotu mechanizm montażu ładunku PFRAM pozwalają na przyłączenie do ELC 1 dodatkowych jednostek wymienialnych na orbicie (Orbital Replacement Units - ORU) w czasie przyszłych misji. PFRAM pozwala na przyłączenie elementu ORU za pośrednictwem aktywnego mechanizmu FRAM (Acitve Flight Releasable Attachment Mechanism - AFRAM) połączonego z przyłączanym elementem. AFRAM zawiera ruchome komponenty (szpile mocujące i zatrzaski) które są przyłączane do PFRAM przez astronautów za pomocą odpowiedniego narzędzia (Pistol Grip Tool) lub działają automatycznie podczas użytkowania ramienia CanadArm2. PFRAM jest połączony z platformą ELC 1 za pośrednictwem płyt mocujących (Passive Flight Releasable Attachment Mechanism Adapter Plate Assemblies - PFAPs). Pozwala na dostarczenie do ładunku zasilania jeśli jest to wymagane.
Oprócz montażu ELC 1 w czasie dnia na pokładzie ISS trwało też rozładowywanie wyposażenia zgromadzanego w nowym module Poisk. Pod koniec dnia astronauci przejrzeli procedury związane z pierwszym spacerem kosmicznym. Mike Foreman i Robert Satcher spędzili noc w śluzie Quest przed spacerem EVA 1 zaplanowanym na następny dzień. Dzięki obniżonemu ciśnieniu powietrza z 14.7 psi do 10.2 psi możliwe było szybkie pozbycie się azotu z krwi przed spacerem kosmicznym wykonywanym w skafandrach w których ciśnienie wynosi 5 psi. Był to protokół przygotowań do EVA stosowany na ISS już od kilku lat.