Самолет с пониженной гравитацией - Reduced-gravity aircraft

Траектория маневра в невесомости
Проект Меркурий космонавты на борту C-131 Самаритянин полет как "блевотная комета", ноябрь 1958 г.
KC-135 0-G Самолет по прозвищу Рвотная комета
Физик Стивен Хокинг на борту самолета пониженной гравитации в апреле 2007 г.

А самолет пониженной гравитации это тип самолет который обеспечивает кратковременную почти невесомую среду для тренировки космонавты, проводит исследования и снимает фильмы без гравитации.

Версии таких самолетов эксплуатировались Программа НАСА по исследованию пониженной гравитации.[1], и один в настоящее время управляется программами пилотируемых космических полетов и робототехнических исследований Европейского космического агентства. Неофициальный ник "рвота кометы«стал популярным среди тех, кто испытал их операцию.[2]

История

Параболический полет как способ моделирования невесомости был впервые предложен немецким аэрокосмическим инженером Фрицем Габером и немецким физиком. Хайнц Габер в 1950 г.[3] Оба были доставлены в США после Вторая Мировая Война как часть Операция Скрепка.[4] Также, Ши-Чун Ван изучал тошноту у космонавтов для НАСА, что привело к созданию рвотной кометы.[5]

Параболические полеты иногда используются для изучения воздействия невесомости на живой организм. В то время как люди являются наиболее распространенными пассажирами, животные, не являющиеся людьми, время от времени участвовали в экспериментах, в том числе в известных экспериментах о том, как невесомость влияет на Домашняя кошка с восстанавливающий рефлекс[6] и голубь пытается ориентироваться в невесомости.[7]

Принципы работы

Самолет создает ощущение невесомости, следуя за параболический траектория полета относительно центра Земли.[8] Следуя по этому пути, самолет и его полезная нагрузка находятся в свободное падение в определенных точках траектории полета. Самолет используется таким образом, чтобы продемонстрировать космонавтам, каково это орбита Земля. За это время самолет не проявляет никаких сила реакции земли на его содержимое, вызывая ощущение невесомости.

Первоначально самолет набирает высоту с углом тангажа 45 градусов с помощью тяги двигателя и руля высоты. Ощущение невесомости достигается за счет уменьшения тяги и опускания носовой части для поддержания нейтральной или "нулевой подъемной силы" конфигурации, при которой самолет следует по баллистической траектории, а тяга двигателя точно компенсирует сопротивление. Невесомость начинается при подъеме и продолжается до тех пор, пока аппарат не достигнет угла наклона вниз около 30 градусов. В этот момент аппарат направлен вниз на высокой скорости и должен начать возвращаться в положение «нос вверх», чтобы повторить маневр. Тогда силы примерно в два раза больше силы тяжести на пути вниз, внизу и снова вверх. Это длится до тех пор, пока самолет снова не достигнет середины своей восходящей траектории, и пилот снова не уменьшит тягу и не опустит нос.[9]

Этот самолет используется для обучения космонавтов маневрам в условиях невесомости, что дает им около 25 секунд невесомости из 65 секунд полета в каждом. парабола. Во время такой подготовки самолет обычно выполняет около 40–60 параболических маневров. Примерно две трети пассажиров на этих рейсах производят тошнота из-за воздушная болезнь,[10][11] дал самолету прозвище «блевотная комета».

Операторы

Канада

В Канадское космическое агентство и Национальный исследовательский совет есть Сокол 20 используется для исследований в условиях микрогравитации.[12] Маленький самолет обычно не используется для того, чтобы люди могли свободно плавать и испытывать невесомость; однако комик Рик Мерсер сделал это для части его Показать.[13]

Эквадор

Эквадорский экипаж в невесомости.

Первый самолет нулевого G, поступивший на вооружение в Латинской Америке, - это Т-39 Sabreliner по прозвищу КОНДОР, работал на Эквадорское гражданское космическое агентство и Эквадорские ВВС с мая 2008 года.[14] 19 июня 2008 года на борту этого самолета находился семилетний мальчик, установивший мировой рекорд Гиннеса для самого молодого человека, летавшего в условиях микрогравитации.[15]

Европа

С 1984 г. ЕКА и CNES летали в условиях пониженной гравитации на различных самолетах, включая НАСА KC-135, Каравелла, Ильюшин Ил-76 МДК и Airbus A300 известный как Zero-G. В 2014 году производство A300 было прекращено в пользу более современного Airbus A310, также названный Zero-G.[16] Он основан на Аэропорт Бордо-Мериньяк в Франция, которым управляет Novespace, а также летал из Аэропорт Париж Ле Бурже и Авиабаза Дюбендорф в Швейцарии.[17] С 1997 года компания Novespace, дочерняя компания CNES, осуществляет управление этими рейсами.[18]

Этот A310 Самолет Zero-G также используется для выполнения коммерческих рейсов для пассажиров общего пользования в партнерстве между оператором Novespace и Avico под брендом Air Zero G.[19] Самолет также использовался в кино, с Том Круз и Аннабель Уоллис съемки для Мамочка в 2017 году.[20]

Россия

В России коммерческие рейсы предлагаются на Ильюшин Ил-76 струя; несколько американских компаний бронируют полеты на этих самолетах.[21]

Соединенные Штаты

Питер Диамандис из Zero Gravity Corporation

НАСА

A300-Zero-G.

НАСА много лет выполняло полеты в невесомости на различных самолетах. В 1959 г. Проект Меркурий космонавты тренировались в C-131 Самаритянин самолет окрестили «блевотной кометой».[22]

Близнец Стратотанкеры KC-135 использовались до декабря 2004 года, но позже были сняты с производства. Один из них, KC-135A N930NA (также известный как NASA 930, бывший серийный номер USAF 59-1481), пролетел более 58000 парабол после того, как его приобрело НАСА в 1973 году, прежде чем он был выведен из эксплуатации в 1995 году. Эллингтон Филд, недалеко от Космический центр Джонсона. Другой (N931NA или NASA 931, ранее серийный номер AF 63-7998) также использовался Универсальные картинки и Представьте себе развлечения для съемок сцен с участием невесомости в кино Аполлон-13; он совершил свой последний полет 29 октября 2004 г. и постоянно хранится в Музей авиации и космонавтики Пима в Тусоне, Аризона.

В 2005 году НАСА заменило самолет на Макдоннелл Дуглас C-9B Skytrain II (N932NA) ранее принадлежал KLM Royal Dutch Airlines и ВМС США.[23]

НАСА завершило Программу исследований пониженной гравитации и прекратило работу в июле 2014 года из-за технических проблем с самолетом. Его заменяют контракты с частными компаниями.

По состоянию на 2015 год НАСА заключило контракт на оказание услуг по микрогравитации с Zero Gravity Corporation (ZERO-G) и использовал свой самолет G-FORCE ONE, модифицированный Boeing 727-200.[24]

Другие операторы

В конце 2004 г. Zero Gravity Corporation стала первой компанией в Соединенных Штатах, которая предложила широкой публике полеты в условиях невесомости, используя Боинг 727 струи. Каждый полет состоит из примерно 15 парабол, включая моделирование уровней гравитации Луны и Марса, а также полную невесомость.[25] Этот профиль позволяет клиентам ZERO-G наслаждаться невесомостью с минимальным дискомфортом от движения.

В 2015 г. Комплексные услуги космических полетов, начал работу в качестве интегратора исследований и образования Национальный исследовательский совет Канады для рынка США, предлагая комплексные услуги пониженной плотности на модифицированном Сокол 20 самолет.[26] ISS ежегодно проводит кампании по исследованию микрогравитации с целью оценки космических костюмов и других технологий. Проект PoSSUM.[27]

Аврора Аэроспейс в Олдсмар, Флорида предлагает полеты в невесомости с использованием Fuji / Rockwell Commander 700. Он также используется для моделирования гравитации Луны и Марса.[28]

Воздушная болезнь

По словам бывшего директора программы исследований пониженной гравитации Джона Яниека, тревога больше всего способствует воздушной болезни пассажиров. Напряжение на их телах вызывает чувство паники и, следовательно, вызывает рвоту у пассажира. Янец дает приблизительную оценку пассажиров, что «одна треть [становится] тяжело больна, следующая треть - умеренно больна, а последняя треть - нет». Рвота называется «плохой».[10]

Скополамин часто используется как противорвотное средство во время обучения летательным аппаратам с пониженной гравитацией.[29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Программа исследования пониженной гравитации НАСА». Jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov. 2009-03-17. Архивировано из оригинал на 2009-08-25. Получено 2009-09-14.
  2. ^ "НАСА - Что это за рвотная комета?". Архивировано из оригинал 5 мая 2012 г.. Получено 15 мая, 2012.
  3. ^ Габер, Фриц; Габер, Хайнц (1950). «Возможные методы создания свободного от гравитации состояния для медицинских исследований». Журнал авиационной медицины. 21 (5): 395–400. PMID  14778792. Резюме статьи: Кэмпбелл, Марк Р. (2009). «Классика космической медицины. Возможные методы создания невесомого состояния для медицинских исследований». Авиация, космос и экологическая медицина. 80 (12): 1077. Дои:10.3357 / ASEM.26010.2009. PMID  20027862.
  4. ^ Буркхард, Форд (1998-08-28). «Фриц Хабер, 86 лет, умирает. Имитация невесомости космоса». Нью-Йорк Таймс.
  5. ^ «Новый канцлер пошла своим путем | Новости». news-gazette.com. 2011-10-16. Получено 2020-02-16.
  6. ^ "Невесомые кошки. Космические кошки приземляются на ноги?". YouTube. 2011-01-11. Получено 2020-02-16.
  7. ^ "Голуби в космосе". YouTube. 2011-02-04. Получено 2020-02-16.
  8. ^ Уильям Тиррелл Томсон, Введение в космическую динамику, Довер, 1986 г. с. 91.
  9. ^ «Траектория полета C-9B». Jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov. 2009-03-17. Архивировано из оригинал на 2009-12-13. Получено 2009-09-14.
  10. ^ а б Голайтли, Глен (20 октября 1999 г.). «Полет Кометы Рвоты имеет свои взлеты и падения». space.com. Архивировано из оригинал 10 марта 2006 г.
  11. ^ "Пониженная гравитация: блог блевотины". ФизикаЦентральный. 10 мая 2005 г.. Получено 2007-11-07.
  12. ^ «Falcon 20 - Объекты - NRC-CNRC». Архивировано из оригинал 11 июня 2011 г.. Получено 26 июня, 2009.
  13. ^ "RMR: Рик и невесомость". YouTube. 2011-06-16. Получено 2016-02-24.
  14. ^ «Exa And Fae разрабатывает первый самолет с нулевым ускорением в Латинской Америке». Exa.ec. 2008-04-10. Получено 2009-09-14.
  15. ^ «Самый молодой человек, испытавший микрогравитацию». Guinnessworldrecords.com. Получено 2009-09-14.
  16. ^ "Air Zero-G о нас". airzerog.com. Получено 2014-03-11.
  17. ^ "Программа ЕКА A300 Zero-G" (на голландском). Spaceflight.esa.int. Архивировано из оригинал на 2009-08-28. Получено 2009-09-14.
  18. ^ "CNES: PR56-2004 - Кампания по новому параболическому полету". Архивировано из оригинал 27 июня 2009 г.. Получено 4 октября, 2008.
  19. ^ «Французский астронавт выполняет« Лунную походку »в параболическом полете - Air & Cosmos - International». Air & Cosmos - Международный. Получено 2017-08-29.
  20. ^ "'The Mummy ': За кулисами этого трюка в невесомости (эксклюзив) ". Голливудский репортер. Получено 2017-08-29.
  21. ^ «Полеты в невесомости становятся мейнстримом - Технологии и наука - Космос | NBC News». Новости NBC. 2004-09-16. Получено 2016-02-24.
  22. ^ "Меркурийские космонавты в полете в невесомости на самолете C-131". 2006-08-02. Получено 2013-05-14.. На странице размещена фотография НАСА от 01.01.1959.
  23. ^ "История C-9B". НАСА. Архивировано из оригинал на 2009-12-15. Получено 2009-09-14.
  24. ^ «Программа возможностей полетов». НАСА. Получено 2013-04-22.
  25. ^ Бойл, Алан (2004-09-16). «Полеты в невесомости становятся мейнстримом». Новости NBC. Получено 2009-09-14.
  26. ^ «Комплексные космические услуги». Integratedspaceflight.com. Получено 2015-04-06.
  27. ^ «Частный скафандр проходит испытания невесомости для подготовки к коммерческому полету». 2017-11-20. Получено 2020-08-07.
  28. ^ «Наши программы обучения». Аврора Аэроспейс. Архивировано из оригинал на 30.01.2009.
  29. ^ Фиппс, WS; Инь, Z; Bae, C; Шарп, JZ; Бишара, AM; Нельсон, ES; Weaver, AS; Браун, D; Маккей, TL; Гриффин, Д; Чан, EY (2014). «Аппаратные демонстрации в условиях пониженной гравитации прототипа миниатюрного проточного цитометра и сопутствующей технологии микрожидкостного смешения». J Vis Exp (93): e51743. Дои:10.3791/51743. ЧВК  4354048. PMID  25490614.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка