Il conto alla rovescia sulla rampa di lancio del Kennedy Space Center corre senza esitazioni verso il momento del decollo. I tre motori principali della navetta Discovery si accendono in una sequenza automatizzata perfettamente sincronizzata, seguiti dall'innesco immediato dei due propulsori ausiliari a propellente solido. Il veicolo si stacca dalla struttura di supporto e si solleva nel cielo della Florida il 8 novembre 1984. A bordo, l'equipaggio composto da cinque astronauti affronta le forti sollecitazioni dinamiche e le vibrazioni della fase di salita verso l'orbita bassa terrestre. La telemetria trasmessa al centro di controllo di Houston conferma che tutti i parametri operativi dei sistemi di bordo, dalla pressione nei serbatoi fino al funzionamento delle celle a combustibile e del sistema di supporto vitale, rientrano con margine nei valori nominali prestabiliti.
Raggiunta la quota orbitale prevista, il comandante e il pilota eseguono le manovre di inserimento necessarie per stabilizzare la traiettoria e autorizzano la sequenza di apertura dei portelloni del vano carico. La prima fase della sequenza di missione prevede il rilascio di due nuovi satelliti di telecomunicazioni commerciali. La procedura di espulsione e separazione di entrambi i carichi si svolge con estrema regolarità, permettendo ai tecnici a terra di verificare l'avvenuto orientamento e la successiva accensione dei motori di trasferimento destinati a spingere i vettori verso l'orbita geostazionaria.
Conclusa la prima fase, l'attenzione del centro di controllo e dell'equipaggio si sposta sulla manovra più complessa dell'intera missione: il recupero di due satelliti per telecomunicazioni rimasti bloccati su orbite inutilizzabili nei mesi precedenti a causa del malfunzionamento dei rispettivi stadi di propulsione ausiliaria. Il pilota guida l'orbiter mediante una serie di accensioni graduali dei motori di manovra di reazione, riducendo progressivamente la distanza dal primo bersaglio nello spazio, la piattaforma indonesiana Palapa.
La fase di cattura richiede una articolata e delicata operazione in attività extraveicolare. Due specialisti di missione indossano le tute spaziali, aprono il portello di chiusura dell'involucro abitabile ed entrano nella stiva per configurare le attrezzature meccaniche d'ancoraggio. Uno degli astronauti si sgancia dai cavi di vincolo e attiva la propria unità di manovra individuale ad azoto, volando liberamente nel vuoto senza alcun collegamento fisico con la navetta. Con piccoli impulsi calibrati sui comandi manuali, l'astronauta raggiunge il satellite in lenta rotazione, inserisce un'asta d'aggancio nell'ugello dello stadio propulsivo inerte e blocca la rotazione del corpo celato.
Successivamente, la navetta esegue un avvicinamento di precisione e gli astronauti collegano la struttura del satellite ai supporti metallici posizionati sul fondo della stiva. Nei giorni immediatamente successivi, la medesima sequenza procedurale viene ripetuta con successo per intercettare, immobilizzare e stivare il secondo veicolo inerte, il satellite Westar. La telemetria di bordo conferma la stabilità strutturale dei carichi recuperati, permettendo di chiudere i portelloni in vista del rientro.
Il successo della missione STS-51-A ha rappresentato una svolta storica nelle capacità operative dell'esplorazione spaziale, dimostrando per la prima volta la fattibilità tecnica del recupero di infrastrutture orbitali private e il loro ritorno sicuro sulla Terra. Fino a quel momento, un malfunzionamento dello stadio di sovralimentazione durante la fase di inserimento in orbita geostazionaria significava la perdita totale del satellite, con ingenti danni economici per le compagnie proprietarie e per il settore assicurativo aerospaziale. L'operazione ha dimostrato che una navetta riutilizzabile era in grado non solo di portare carichi nello spazio, ma anche di condurre complesse manovre di rendezvous, catturare oggetti orbitali privi di meccanismi di attracco standardizzati e riportarli intatti al suolo.
Dal punto di vista ingegneristico e procedurale, la missione ha fornito dati fondamentali sulle prestazioni reali dell'unità di manovra individuale a propulsione autonoma caricata ad azoto. I voli effettuati dagli astronauti in completa assenza di cavi di vincolo fisico hanno confermato la precisione dei sistemi di controllo di assetto e la capacità dell'operatore umano di stabilizzare manualmente corpi rigidi dotati di massa considerevole in condizioni di microgravità. Le misurazioni di telemetria e le registrazioni visive hanno evidenziato come l'interazione dinamica tra l'astronauta in volo libero, la struttura del satellite e la posizione relativa della navetta potesse essere gestita con margini di sicurezza elevati, superando le perplessità teoriche sollevate prima del volo dagli analisti di missione.
I risultati tecnologici e industriali derivati dal recupero dei due vettori per telecomunicazioni hanno avuto un impatto duraturo sull'ingegneria dei sistemi aerospaziali. Dopo l'atterraggio della navetta e la successiva estrazione dalla stiva di carico, entrambi i satelliti sono stati analizzati dettagliatamente nei laboratori a terra per verificare lo stato di conservazione dei componenti elettronici, delle celle solari e dei serbatoi esposti al vuoto e alle radiazioni. Le analisi strumentali hanno confermato che i sistemi di bordo avevano mantenuto la loro integrità strutturale e funzionale nonostante la prolungata permanenza in un ambiente ostile e non controllato.
Questa evidenza tecnica ha consentito il successivo ripristino, la revisione completa e la rivendita delle due piattaforme. Entrambi i satelliti sono stati revisionati, equipaggiati con nuovi motori di apogeo e lanciati nuovamente verso lo spazio negli anni successivi, raggiungendo con successo le rispettive orbite geostazionarie operative per svolgere il proprio ciclo di vita commerciale. Tale risultato ha costituito il primo e più celebre esempio di riutilizzo ed economia circolare applicata direttamente alle infrastrutture spaziali.
L'eredità metodologica di questo volo ha influenzato in modo decisivo la progettazione delle successive missioni di manutenzione e riparazione in orbita, in particolare quelle dedicate al telescopio spaziale e all'assemblaggio dei moduli della Stazione Spaziale Internazionale. Le procedure sviluppate per la gestione dei carichi utili mediante il braccio robotico e le tecniche operative in attività extraveicolare sono diventate lo standard di riferimento per la moderna robotica spaziale.
