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Claude Nicollier es el primer astronauta suizo y ha volado en cuatro misiones del transbordador espacial como astronauta de la ESA (Agencia Espacial Europea).
Se licenció en Física por la Universidad de Lausana en 1970 y obtuvo un máster en Astrofísica por la Universidad de Ginebra en 1975. También se graduó como piloto de las Fuerzas Aéreas Suizas en 1966, piloto de líneas aéreas en 1974 y piloto de pruebas en 1988 en la Empire Test Pilot’s School de Boscombe Down (Reino Unido).
Formó parte del primer grupo de astronautas de la ESA seleccionados en 1978. En 1980 se incorporó al Grupo 9 de astronautas de la NASA para recibir formación sobre el transbordador espacial en el Centro Espacial Johnson de Houston (Texas), donde permaneció hasta septiembre de 2005. Sus tareas técnicas en Houston incluyeron la verificación del software de vuelo del Transbordador Espacial en el Laboratorio de Integración de Aviónica del Transbordador, el desarrollo de técnicas de recuperación del Sistema de Satélites Anclados, el Sistema de Manipulación Remota y el apoyo robótico a la Estación Espacial Internacional. De 1996 a 1998, fue jefe de la rama de robótica de la oficina de astronautas. A partir de 2000, fue miembro de la rama EVA (Actividad Extravehicular) de la Oficina de Astronautas, al tiempo que mantenía un puesto como astronauta jefe de la Agencia Espacial Europea en Houston.
Durante su destino en Houston , también mantuvo en servicio activo en las Fuerzas Aéreas suizas con el rango de capitán, pilotando cazas Hawker Hunter y Northrop F-5E «Tiger» hasta finales de 2004. Ha realizado más de 6.500 horas de vuelo, 4.000 de ellas en aviones a reacción.
Claude Nicollier ha formado parte de la tripulación de cuatro vuelos del transbordador espacial. STS-46 (1992), que supuso el despliegue de EURECA y la primera prueba de un sistema de satélites cautivos (Tethered Satellite System); STS-61 (1993), que fue la primera misión de mantenimiento del telescopio espacial Hubble; STS-75 (1996), que fue el segundo vuelo del TSS e incluyó investigaciones de microgravedad USMP-3; y STS-103 (1999), que fue la tercera misión de mantenimiento del telescopio espacial Hubble. Ha realizado más de 1.000 horas en el espacio, incluida una caminata espacial de más de 8 horas de duración para instalar nuevos equipos en el telescopio espacial Hubble durante la misión STS-103. Esta fue la primera caminata espacial de un astronauta en el espacio. Este fue el primer paseo espacial fuera del transbordador espacial para un astronauta de la ESA.
Se jubiló de la Agencia Espacial Europea en 2007 y actualmente es profesor en la Escuela Politécnica Federal de Lausana, donde imparte un curso sobre «Diseño y operaciones de misiones espaciales» y ayuda a los estudiantes en diversos proyectos relacionados con el espacio. También participó en el programa del avión solar «Solar Impulse» como Jefe de Pruebas de Vuelo y Jefe de la Junta de Revisión de Seguridad. Este proyecto fue lanzado por Bertrand Piccard y André Borschberg y tiene como objetivo dar la vuelta al mundo en varias etapas únicamente con energía solar, con un piloto a bordo. La vuelta al mundo se realizó en 2015 y 2016.
Es Doctor Honoris Causa por la Escuela Politécnica Federal de Lausana y las Universidades de Ginebra y Basilea.