Expedition 61 è stata la 61ª missione di lunga durata verso la Stazione spaziale internazionale, iniziata il 3 ottobre 2019 con l'undocking della Sojuz MS-12. Luca Parmitano è stato il primo astronauta italiano e il terzo astronauta europeo a comandare la ISS. Nella notte tra il 20 luglio ed il 21 luglio 2019 Parmitano, insieme all'americano Andrew Morgan (primo volo spaziale) ed al russo Aleksandr Skvorcov (terzo volo spaziale), a bordo della navicella Sojuz MS-13, sono partiti dal Cosmodromo di Bajkonur in Kazakistan per raggiungere la ISS ed i tre membri dell'equipaggio facenti parte dell'Expedition 60 a bordo. Alla missione di Parmitano è stato assegnato il nome Beyond (in italiano Oltre). Si è conclusa il 6 febbraio 2020 quando Skvorcov, Parmitano e Koch sono tornati sulla Terra a bordo della Sojuz MS-13.
Equipaggio
RuoloOttobre 2019 – Febbraio 2020Comandante Luca Parmitano, ESASecondo voloIngegnere di volo 1 Aleksandr Skvorcov, RoscosmosTerzo voloIngegnere di volo 2 Andrew Morgan, NASAPrimo voloIngegnere di volo 3 Christina Koch, NASAPrimo voloIngegnere di volo 4 Oleg Skripočka, Roscosmos Terzo volo Ingegnere di volo 5 Jessica Meir, NASA Primo volo
Missione EVA 1 (USOS 56) Il 6 ottobre gli astronauti NASA Christina Koch (EV1, strisce rosse, camera #11) e Andrew Morgan (EV2, bianche, #18) hanno svolto un'attività extraveicolare (EVA) di 7 ore e 1 minuto. L'obiettivo dell'EVA era continuare la manutenzione del sistema elettrico del Segmento americano della ISS, che consisteva nella sostituzione delle 48 batterie vecchie Ni-H2 usate sin dal 2000 con le nuove batterie Li-Ion. In particolare in questa EVA sono state rimosse una batteria vecchia, installata una nuova, rimossa una seconda batteria vecchia e installato un adattatore piastra. Get aheads: rimozione di una terza batteria vecchia e installazione di una seconda batteria nuova. Le batterie della ISS sono posizionate nei segmenti S4, S6, P4, P6 del Truss; nel 2017 sono state sostituite quelle del segmento S4, nel marzo 2019 quelle del segmento P4 e durante il mese di ottobre verranno sostituite quelle del segmento P6, durante cinque EVA. Per questa attività extraveicolare l'IV era Luca Parmitano, IV Ground Stephanie Wilson e Jessica Meir l'operatore robotico.
EVA 2 (USOS 57) La seconda EVA della missione è stata svolta da Morgan (EV1, strisce rosse, camera #18) e Koch (EV2, strisce bianche, camera #11) l'11 ottobre. Durante questa attività extraveicolare della durata di 6 ore e 45 minuti sono state rimosse due batterie vecchie Ni-H2 e installati due adattatori piastra e una batteria nuova Li-Ion. Get Ahaed: preparazione del sito di lavoro della prossima EVA. IV: Jessica Meir; Operatore robotico: Parmitano; Ground IV: Wilson.
EVA 3 (USOS 58)
Il 18 ottobre le astronaute Koch e Meir sono uscite dalla ISS per sostituire un Battery Charge Discharge Unit (BCDU) difettoso, un elemento che controlla la quantità di carica/scarica di ogni batteria durante i 16 cicli di luce/ombra giornalieri della ISS. Get Ahead: rimozione dei MLI di altri BCDU, installazione di hardware sul modulo Columbus a supporto dell'installazione futura della piattaforma esterna Bartolomeo e disconnessione di un cavo ethernet. Per le EVA precedenti erano stati spenti 3 dei 24 BCDU presenti a bordo della ISS; alla conclusione dell'EVA 2 erano stati riattivati ma uno dei tre non si è acceso. Il BCDU difettoso, portato sulla ISS nel 2000 dall'STS-97, tornerà sulla Terra a bordo di una delle prossime navicelle cargo Dragon, dove verrà riparato e poi rimandato sulla ISS. È stata la prima attività extraveicolare svolta da due donne in tutta la storia del volo spaziale umano; era la quarta EVA per Koch e la prima per Meir ed è durata 7 ore e 17 minuti. In origine questa EVA doveva essere svolta da Morgan e Meir per continuare la sostituzione delle batterie ma dopo la scorsa EVA si è presentato il problema al BCDU e le EVA successive sono state rinviate a data da destinarsi. IV: Morgan; Operatore robotico: Parmitano; Ground IV: Wilson.
Unberthing dell'HTV-8
Dopo aver completato la sua missione di 34 giorni agganciata nel boccaporto nadir di Harmony, la navicella HTV-8 carica di rifiuti e batterie esauste è stata separata dalla ISS il 1º novembre dai controllori di volo ROBO a Houston. Questi hanno usato il Canadarm2 per posizionarla nel luogo di rilascio in attesa del comando definitivo dato dalle astronaute NASA Christina Koch e Jessica Meir a bordo del laboratorio orbitale. Al suo arrivo, avvenuto il 28 settembre precedente, aveva consegnato 5300 kg di rifornimenti per l'equipaggio, sia provviste (cibarie, aria, acqua, vestiario, propellente) che hardware (nuove batterie, esperimenti). Due giorni dopo ha eseguito il deorbit burn entrando e disintegrandosi in atmosfera con tutto il suo carico sopra i cieli dell'Oceano pacifico.
Lancio e berthing della Cygnus NG-12 Il 2 novembre è stata lanciata la prima missione di rifornimento dell'Expedition 61, la navicella Cygnus NG-12 ("S.S. Alan Bean"), a bordo di un lanciatore Antares dal Mid-Atlantic Regional Spaceport. Questa missione è stata nominata in onore dell'astronauta americano Alan Bean che aveva partecipato alle missioni spaziali Apollo 12 e Skylab 3 ed è morto il 26 maggio 2018 all'età di 86 anni. Dopo due giorni di viaggio, la navicella è arrivata nelle vicinanze della Stazione dove è stata catturata con il braccio robotico canadese dall'astronauta Jessica Meir e l'assistenza dell'astronauta Christina Koch. Sebbene i controllori a Terra possano svolgere anche la cattura, oltre che al berthing, questa operazione si preferisce farla svolgere agli astronauti a bordo che hanno un punto d'osservazione reale rispetto a quello attraverso le telecamere usato a Terra, proprio come avviene durante l'uso del Canadarm2 per le attività extraveicolari. Nelle ore successive i controllori hanno manovrato il braccio per il berthing della navicella al boccaporto nadir del modulo Unity dove resterà agganciata fino al 13 gennaio 2020. A seguito della cattura sicura data dall'uso dei 16 fermi del Common Berthing Mechanism, l'equipaggio ha controllato la tenuta di pressione tra la navicella e la Stazione, e poi ha iniziato le procedure di apertura del portellone. Poco prima che ciò accadesse, alcuni membri dell'equipaggio, sia astronauti che cosmonauti, hanno indossato mascherine e occhiali protettivi per sicurezza. Una volta aperto il portellone e utilizzati i dispositivi per l'analisi dell'aria presente all'interno della navicella, l'equipaggio ha potuto iniziare lo scarico del carico e lo stoccaggio nella ISS.
Riparazione dell'AMS-02
Durante l'Expedition 61, l'equipaggio è stato impegnato nella riparazione dell'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-2), uno strumento che analizza i raggi cosmici per trovare nuovi tipi di particelle (antimateria, materia oscura, materia strana). Al momento del lancio dello strumento, avvenuto nel 2011 durante la missione STS-134, era previsto che la sua vita utile fosse di tre anni ma, avendo fatto numerose scoperte scientifiche importanti, la NASA su richiesta degli scienziati nel 2015 ha iniziato a studiare le procedure da attuare per svolgere la riparazione dei sistemi che in futuro avrebbero smesso di funzionare in modo da prolungarne la vita operativa. Com'era previsto, i primi malfunzionamenti sono iniziati ad aprile 2017, quando la prima delle quattro pompe del sistema di raffreddamento dell'AMS ha smesso di funzionare. Al 2019, solo una di queste quattro pompe è parzialmente funzionante. L'obiettivo di queste attività extraveicolari è quello di bypassare il vecchio sistema di raffreddamento ormai difettoso, tagliandone i tubi e collegandoli ad uno nuovo sistema posizionato all'esterno dell'AMS, il Upgrated Tracker Thermal Pump System (UTTPS). Non essendo l'AMS stato costruito per essere riparato in orbita, queste EVA sono considerate tra le più complesse e delicate dalla riparazione del telescopio Hubble compiuto durante l'era Shuttle. Tra le difficoltà e i pericoli che gli astronauti EVA corrono ci sono la presenza di bordi affilati dei tubi tagliati che potrebbero danneggiare le tute, l'assenza di corrimani o punti su cui aggrapparsi durante le attività, i bulloni dell'AMS non erano stati progettati per essere rimossi nello spazio e i tubi del sistema di raffreddamento non potevano essere depressurizzati se non con la presenza dell'equipaggio EVA nelle vicinanze. Gli astronauti che svolgeranno le attività extraveicolari sono Luca Parmitano (EV1, strisce rosse, camera #11) e Andrew Morgan (EV2, strisce bianche, camera #18). A Terra negli anni precedenti alla missione si sono addestrati decine di ore alle procedure e agli strumenti usati per la riparazione dell'AMS, sia nell'NBL, sia con il dispositivo ARGOS che con la realtà virtuale. Le altre persone direttamente coinvolte nelle EVA sono gli astronauti Koch come responsabile di vestizione/svestizione dell'equipaggio EV e dell'airlock (IV), Meir come operatore robotico e Jeremy Hansen come IV Ground (CAPCOM per l'EVA).
EVA 4 (USOS 59)
Le attività di riparazione dell'AMS sono iniziate il 15 novembre quando gli astronauti Parmitano e Morgan sono usciti per la prima delle quattro EVA previste. Dopo essere usciti dall'airlock, i due astronauti si sono separati Parmitano usando il Articulating Portable Foot Restraint (APFR) ha volato sul Canadarm2 manovrato dall'astronauta Meir con l'assistenza di Koch dalla Robotic Work Station di Destiny, mentre Morgan ha fatto diversi viaggi lungo i corrimani esterni ai moduli dall'airlock all'ELC2 situato vicino all'AMS per portare le attrezzature che sono state usate durante le EVA di riparazione. Una volta che entrambi gli astronauti sono arrivati al luogo di lavoro, Parmitano ha installato un corrimano sulla copertura anti-detriti dell'AMS per poterla gestire meglio una volta che fosse stata separata dal resto dell'AMS. Ha poi iniziato il lungo lavoro di svitamento degli otto punti di aggancio, composti da 13 viti e bulloni, che tenevano in posizione la copertura anti-detriti. Essendo la copertura troppo grande per entrare nella ISS attraverso l'airlock, una volta sganciata Morgan ha provveduto a gettarla nello spazio, dove nei prossimi mesi rientrerà in atmosfera distruggendosi al rientro. Sono stati poi installati altri tre corrimani nel luogo di lavoro che sarebbero stati d'aiuto durante le attività delle EVA seguenti. Non essendo sorti imprevisti nelle attività principali, gli astronauti hanno avuto il tempo di svolgere delle attività assegnate all'EVA 5 (Get ahead), tra cui la rimozione della copertura termica della trave di supporto degli otto tubi del sistema di raffreddamento, rimozione di alcune fascette, svitamento dei bulloni della trave di supporto e rimozione dei distanziatori tra i tubi. L'EVA è durata 6 ore e 39 minuti ed è stata la terza EVA di Parmitano e la quarta di Morgan. È stata inoltre la prima EVA che ha visto un astronauta europeo ricoprire la posizione EV1 in un'EVA.
EVA 5 (USOS 60)