El transbordador espacial Atlantis (designación NASA: OV-104) fue uno de los transbordadores de la flota perteneciente a la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA). Fue el cuarto transbordador operativo en ser construido. Tras la destrucción de los transbordadores Challenger y Columbia, fue uno de los tres transbordadores completamente operativos de la flota.
También se trata del último de los transbordadores en ser retirado, tras su misión STS-135, la última misión de servicio para el telescopio espacial Hubble. El nombre del transbordador proviene de la primera embarcación del Instituto Oceanográfico de Woods Hole (Massachusetts), que realizó investigaciones oceánicas de 1930 a 1966.
El Atlantis realizó su primer vuelo en octubre de 1985, realizando actividades militares clasificadas, uno de los cinco vuelos de ese tipo. En 1989, el transbordador puso en órbita dos sondas planetarias, la Magallanes y la Galileo, y en 1991, desplegó el Observatorio de Rayos Gamma Compton.
A comienzos de 1995, el Atlantis hizo siete vuelos directos a la estación espacial rusa Mir. En su segundo viaje, entregó un módulo de acoplamiento y en los siguientes vuelos, intercambios entre astronautas. Desde noviembre de 1997 a julio de 1999, el transbordador Atlantis estuvo bajo una serie de modificaciones, con un total de 165 cambios, uno de ellos el Sistema de Pantalla Electrónica Multifuncional. A partir de ese momento, realizó seis misiones más, todas relacionadas con actividades de montaje de la Estación Espacial Internacional (ISS).
En octubre de 2002, el Atlantis y su tripulación de seis astronautas completaron una misión de once días en la Estación Espacial Internacional, con tres paseos espaciales incluidos.
La NASA programó la 27ª misión del Atlantis para septiembre de 2005. Sin embargo, se decidió que era inseguro para volar y se perdió ventana de lanzamiento, debido a las complicaciones durante el lanzamiento del Discovery en la misión STS-114 y la suspensión por parte de la NASA de todos los lanzamientos del transbordador. El Atlantis fue designado como orbitador de rescate STS-300 para la misión STS-114. El Atlantis fue programado para volar en la misión STS-121, pero se decidió que fuese el Discovery quien realizase la misión.
Tras una parada de cuatro años y medio, el Atlantis regresó al espacio en la misión STS-115, transportando el segmento P3/P4 y paneles solares para la ISS. Se programó el siguiente vuelo del Atlantis en la misión STS-117, pero debido a una tormenta de granizo del 26 de febrero de 2007, el lanzamiento fue retrasado hasta el 7 de junio de 2007.
A principios del 2006, la NASA anunció su intención de retirar el Atlantis el 14 de mayo de 2010, tras la misión STS-132, y que sería utilizado como suministros de piezas para el Discovery y el Endeavour hasta el fin del programa del Transbordador Espacial en 2010. Su retiro anticipado se justificó por la necesidad de evitar un proceso caro de puesta a punto programado para el 2008.
Su último vuelo se realizó para la misión STS-135,de 13 días de duración, con una tripulación de 4 astronautas, en la cual transportó a la Estación Espacial Internacional (ISS) las reservas provisionales para un año, desde su lanzamiento el 8 de julio hasta su aterrizaje el 21 de julio de 2011, terminando su servicio para ser retirado y puesto en exhibición en el Centro Espacial Kennedy, en Florida.
Con el último vuelo del Atlantis se cierra la era de los Transbordadores Espaciales después de 30 años de funcionamiento del programa, dejando a la NASA dependiente de las naves rusas Soyuz, para lanzamientos espaciales en un futuro inmediato.
El transbordador espacial Atlantis ha completado 33 misiones, permaneciendo en el espacio 293 días, completando 4.648 órbitas y realizando una distancia total de 194.168.813 km, antes de la misión STS-135.
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