stringtranslate.com

Самолет с пониженной гравитацией

Траектория для маневра в невесомости
Астронавты проекта «Меркурий» на борту самолета C-131 «Самаритянин», летящего под псевдонимом «рвотная комета», 1959 год.
Самолет KC-135 0-G по прозвищу «Рвотная комета»
Физик Стивен Хокинг на борту самолета с пониженной гравитацией в апреле 2007 года.

Самолет с пониженной гравитацией — это тип самолета с неподвижным крылом , который обеспечивает кратковременное нахождение в условиях, близких к невесомости, для обучения астронавтов , проведения исследований и создания фильмов в условиях невесомости.

Версии таких самолетов эксплуатировались в рамках Программы исследований пониженной гравитации НАСА [1] , а одна в настоящее время эксплуатируется в рамках Программ пилотируемых космических полетов и роботизированных исследовательских программ Европейского космического агентства. Неофициальное прозвище « рвотная комета » стало популярным среди тех, кто испытал их эксплуатацию. [2]

История

Параболический полет как способ имитации невесомости был впервые предложен немецким аэрокосмическим инженером Фрицем Хабером и его братом, физиком Хайнцем Хабером в 1950 году. [3] Оба были доставлены в США после Второй мировой войны в рамках операции «Скрепка» . [4] Кроме того, Ши-Чун Ван изучал тошноту у астронавтов для НАСА , что помогло привести к созданию рвотной кометы. [5]

Параболические полеты иногда используются для изучения влияния невесомости на живой организм. Хотя люди являются наиболее распространенными пассажирами, нечеловеческие животные иногда были вовлечены в эксперименты, включая примечательный эксперимент по влиянию невесомости на рефлекс выпрямления домашней кошки [ 6] и попытки голубя ориентироваться в состоянии невесомости. [7]

Принципы работы

Самолет дает своим пассажирам ощущение невесомости, следуя по параболической траектории полета, которая является траекторией, по которой естественным образом движутся объекты в свободном падении . [8] Самолет используется таким образом, чтобы продемонстрировать астронавтам, каково это — вращаться вокруг Земли. В это время самолету не нужно прилагать никакой силы реакции земли к своему содержимому, чтобы удерживать его неподвижным относительно самолета, вызывая ощущение невесомости.

Первоначально самолет поднимается с углом тангажа 45 градусов, используя тягу двигателя и управление рулем высоты. Ощущение невесомости достигается путем уменьшения тяги и опускания носа для поддержания нейтральной или «нулевой подъемной силы» конфигурации, так что самолет следует по тому же пути, по которому будет следовать объект в свободном падении без сопротивления воздуха. Тяга двигателя используется для точной компенсации сопротивления. Невесомость начинается во время подъема и длится на всем пути «вверх и через горб», пока самолет не достигнет угла тангажа вниз около 30 градусов. В этот момент судно направлено вниз на высокой скорости и должно начать возвращаться в положение носом вверх, чтобы повторить маневр. Затем силы примерно вдвое превышают силу тяжести на пути вниз, внизу и снова вверх. Это продолжается до тех пор, пока самолет снова не окажется на полпути вверх по своей восходящей траектории, и пилот снова уменьшает тягу и опускает нос. [9]

Этот самолет используется для обучения астронавтов маневрам в невесомости, давая им около 25 секунд невесомости из 65 секунд полета по каждой параболе . Во время таких тренировок самолет обычно выполняет около 40–60 параболических маневров. Примерно у двух третей пассажиров эти полеты вызывают тошноту из-за укачивания , [10] [11] дав самолету прозвище «рвотная комета».

Операторы

Канада

Канадское космическое агентство и Национальный исследовательский совет используют Falcon 20 для исследований в области микрогравитации. [12] Обычно этот небольшой самолет не используется для того, чтобы люди могли свободно парить и испытывать невесомость; однако комик Рик Мерсер сделал это в одном из эпизодов своего шоу . [13]

Эквадор

Эквадорский экипаж в невесомости.

Первым самолетом с нулевой гравитацией, введенным в эксплуатацию в Латинской Америке, стал T-39 Sabreliner, получивший прозвище CONDOR , который эксплуатируется Эквадорским гражданским космическим агентством и ВВС Эквадора с мая 2008 года. [14] 19 июня 2008 года на борту этого самолета находился семилетний мальчик, что стало рекордом Гиннесса как самый молодой человек, совершивший полет в условиях микрогравитации. [15]

Европа

С 1984 года ЕКА и CNES выполняли миссии с пониженной гравитацией на различных самолетах, включая KC-135 NASA, Caravelle , Ил-76MDK и Airbus A300 , известный как Zero-G . В 2014 году A300 был снят с эксплуатации в пользу более современного Airbus A310 , также названного Zero-G . [16] Он базируется в аэропорту Бордо-Мериньяк во Франции , эксплуатируется компанией Novespace, а также выполнял полеты из аэропорта Париж-Ле-Бурже и авиабазы ​​Дюбендорф в Швейцарии. [17] С 1997 года дочерняя компания CNES Novespace занимается управлением этими полетами. [18]

Этот самолет A310 Zero G  [fr] также используется для выполнения коммерческих рейсов для пассажиров общественного транспорта в партнерстве между оператором Novespace и компанией Avico  [fr] под брендом Air Zero G. [19] Самолет также использовался в кинематографических целях: Том Круз и Аннабель Уоллис снимались в фильме «Мумия» в 2017 году. [20]

Россия

В России коммерческие рейсы выполняются на самолете Ил-76МДК ; несколько американских компаний бронируют рейсы на этих самолетах. [21]

Военно -воздушные силы Индии также использовали их для подготовки первой группы индийских астронавтов для проекта «Гаганьян» ИСРО . [ 22]

Соединенные Штаты

Питер Диамандис из Zero Gravity Corporation

НАСА

A300-Невесомость.

НАСА много лет совершало полеты в условиях невесомости на различных самолетах. В 1959 году астронавты проекта «Меркурий» тренировались на самолете C-131 Samaritan, который называли «рвотной кометой». [23]

Два самолета KC-135 Stratotanker использовались до декабря 2004 года, а затем были сняты с вооружения. Один из них, KC-135A, зарегистрированный как N930NA (также известный как NASA 930, ранее серийный номер ВВС США 59-1481), совершил более 58 000 парабол после того, как NASA приобрело его в 1973 году, прежде чем был снят с вооружения в 1995 году. Сейчас он выставлен на обозрение в Эллингтон-Филд , недалеко от Космического центра Джонсона . Другой (N931NA или NASA 931, ранее серийный номер ВВС 63-7998) также использовался компаниями Universal Pictures и Imagine Entertainment для съемок сцен, связанных с невесомостью, в фильме «Аполлон-13» ; свой последний полет он совершил 29 октября 2004 года и постоянно хранится в Музее авиации и космонавтики Пима в Тусоне, штат Аризона.

В 2005 году НАСА заменило эти самолеты на McDonnell Douglas C-9B Skytrain II (N932NA), ранее принадлежавший KLM Royal Dutch Airlines и ВМС США . [24]

NASA завершило программу исследований пониженной гравитации и прекратило операции в июле 2014 года из-за технических проблем с самолетом. Она заменена контрактами частных компаний.

По состоянию на 2015 год у НАСА был контракт на предоставление услуг в условиях микрогравитации с корпорацией Zero Gravity Corporation (ZERO-G) и использовался ее самолет G-FORCE ONE, модифицированный Boeing 727-200 . [25]

Другие операторы

В конце 2004 года Zero Gravity Corporation стала первой компанией в США, которая предложила полеты в условиях невесомости для широкой публики, используя самолеты Boeing 727. Каждый полет состоит из примерно 15 парабол, включая имитацию уровней гравитации Луны и Марса, а также полной невесомости. [26] Этот профиль позволяет клиентам ZERO-G наслаждаться невесомостью с минимальным дискомфортом от движения.

В 2015 году компания Integrated Spaceflight Services начала выполнять функции интегратора исследований и образования Национального исследовательского совета Канады для рынка США, предлагая комплексные услуги в условиях пониженной гравитации на модифицированном самолете Falcon 20. [27] МКС ежегодно проводила исследовательские кампании в условиях микрогравитации для оценки скафандров и других технологий в рамках проекта PoSSUM. [28]

Aurora Aerospace в Олдсмаре, Флорида, предлагает полеты в условиях невесомости с использованием Fuji/Rockwell Commander 700. Он также используется для имитации гравитации Луны и Марса. [29]

Воздушная болезнь

По словам бывшего директора Программы исследований пониженной гравитации Джона Яниеца, беспокойство является основной причиной укачивания пассажиров. Стресс, испытываемый их телами, создает чувство паники и, следовательно, вызывает у пассажира рвоту. Яниец дает грубую оценку пассажиров: «одна треть [становится] сильно больной, следующая треть умеренно больной, а последняя треть вообще не чувствует себя плохо». Рвота упоминается как «болезнь». [10]

Скополамин часто используется в качестве противорвотного средства во время тренировок по полетам в условиях пониженной гравитации. [30]

Использование в медиапроизводстве

В фильме 1995 года «Аполлон-13» многие сцены сняты на борту параболического самолета НАСА KC-135.

В 2016 году рок-группа OK Go записала музыкальный клип на свой сингл « Upside Down & Inside Out » на самолете с пониженной гравитацией, в котором использовалась акробатическая хореография, созданная специально для условий невесомости. [31]

Компания Private Media Group , занимающаяся производством развлечений для взрослых , сняла порнографический фильм под названием «Эксперимент на Уране: Часть 2» , в котором сцена полового акта в невесомости снималась на борту самолета с пониженной гравитацией. Съемочный процесс был особенно сложным с технической и логистической точек зрения. Ограничения бюджета позволили снять только один 20-секундный кадр с участием актеров Сильвии Сэйнт и Ника Лэнга. [32] Берт Милтон-младший , президент и генеральный директор Private Media Group, сказал в 2000 году: «Вы бы точно не боялись летать!» [33]

Корпорация ZERO-G была представлена ​​в эпизоде ​​MythBusters NASA Moon Landing Conspiracy, в котором она отправила Адама Сэвиджа и Джейми Хайнемана по специальному маршруту полета, чтобы воспроизвести гравитацию Луны. Это позволило Сэвиджу воспроизвести кадры Нила Армстронга, идущего по Луне, тем самым развенчав утверждения о том, что кадры были поддельными.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Программа исследований пониженной гравитации НАСА". Jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov. 2009-03-17. Архивировано из оригинала 2009-08-25 . Получено 2009-09-14 .
  2. ^ "NASA - Что такое рвотная комета?". Архивировано из оригинала 5 мая 2012 г. Получено 15 мая 2012 г.
  3. ^ Хабер, Фриц; Хабер, Хайнц (1950). «Возможные методы создания состояния отсутствия гравитации для медицинских исследований». Журнал авиационной медицины . 21 (5): 395–400. PMID  14778792.Резюме статьи: Кэмпбелл, Марк Р. (2009). «Классика космической медицины. Возможные методы создания состояния невесомости для медицинских исследований». Авиация, космос и экологическая медицина . 80 (12): 1077. doi :10.3357/ASEM.26010.2009. PMID  20027862.
  4. ^ Буркхард, Форд (1998-08-28). «Фриц Габер, 86, умирает; Имитация невесомости в космосе». New York Times .
  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. стр. 91.
  9. ^ "Траектория полета C-9B". Jsc-aircraft-ops.jsc.nasa.gov. 2009-03-17. Архивировано из оригинала 2009-12-13 . Получено 2009-09-14 .
  10. ^ ab Golightly, Glen (20 октября 1999 г.). "Flying The Vomit Comet Has Its Ups And Downs". space.com. Архивировано из оригинала 2006-03-10.
  11. ^ "Уменьшенная гравитация: блог о рвотной комете". PhysicsCentral . 10 мая 2005 г. Получено 07.11.2007 г.
  12. ^ "Falcon 20 - Facilities - NRC-CNRC". Архивировано из оригинала 11 июня 2011 г. Получено 26 июня 2009 г.
  13. ^ "RMR: Rick and Zero Gravity". YouTube. 2011-06-16 . Получено 2016-02-24 .
  14. ^ "Exa And Fae разрабатывает первый самолет Zero-G в Латинской Америке". Exa.ec. 2008-04-10 . Получено 2009-09-14 .
  15. ^ "Самый молодой человек, испытавший микрогравитацию". Guinnessworldrecords.com . Получено 14 сентября 2009 г.
  16. ^ "Air Zero-G О нас". airzerog.com . Получено 2014-03-11 .
  17. ^ "ESA's A300 Zero-G Program" (на голландском). Spaceflight.esa.int. Архивировано из оригинала 2009-08-28 . Получено 2009-09-14 .
  18. ^ "CNES: PR56-2004 - Новая параболическая полетная кампания". Архивировано из оригинала 27 июня 2009 года . Получено 4 октября 2008 года .
  19. ^ "Французский астронавт выполнил "лунную походку" во время параболического полета - Air & Cosmos - International". Air & Cosmos - International . Получено 29-08-2017 .
  20. ^ "'Мумия': за кулисами трюка в невесомости (эксклюзив)". The Hollywood Reporter . Получено 29-08-2017 .
  21. ^ "Полеты в условиях невесомости становятся мейнстримом - Технологии и наука - Космос". NBC News . 2004-09-16. Архивировано из оригинала 29 августа 2014 года . Получено 2016-02-24 .
  22. ^ Шарма, Риту (2024-03-04). «От летчиков-истребителей до астронавтов — как самолет Ил-76 помог Индии подготовить своих «вьомнавтов» для первой пилотируемой космической миссии». Последние новости Азии, Ближнего Востока, Евразии и Индии . Получено 21 мая 2024 г.
  23. ^ "Астронавты Mercury в невесомом полете на самолете C-131". 2006-08-02. Архивировано из оригинала 2015-02-14 . Получено 2013-05-14 .. На странице размещена фотография НАСА от 01.01.1959.
  24. ^ "История C-9B". NASA . Архивировано из оригинала 2009-12-15 . Получено 2009-09-14 .
  25. ^ "Программа возможностей полетов". NASA . Получено 22.04.2013 .
  26. ^ Бойл, Алан (2004-09-16). «Полеты в невесомости становятся мейнстримом». NBC News. Архивировано из оригинала 29 августа 2014 года . Получено 2009-09-14 .
  27. ^ "Интегрированные космические службы". Integratedspaceflight.com . Получено 2015-04-06 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  28. ^ "Частный космический скафандр проходит испытания в условиях невесомости для подготовки к коммерческому полету". 2017-11-20 . Получено 07.08.2020 .
  29. ^ "Наши программы обучения". Aurora Aerospace . Архивировано из оригинала 2009-01-30.
  30. ^ Phipps, WS; Yin, Z; Bae, C; Sharpe, JZ; Bishara, AM; Nelson, ES; Weaver, AS; Brown, D; McKay, TL; Griffin, D; Chan, EY (2014). «Аппаратные демонстрации прототипа миниатюрного проточного цитометра и сопутствующей технологии микрожидкостного смешивания в условиях пониженной гравитации». J Vis Exp (93): e51743. doi :10.3791/51743. PMC 4354048. PMID 25490614  . 
  31. ^ Аллен, Ретт (12 февраля 2016 г.). «Физика нового эпического видео OK Go о невесомости». Wired . ISSN  1059-1028 . Получено 23 июля 2021 г.
  32. ^ "Zero Gravity Sex Film Up for Award". SPACE.com . 16 мая 2000 г. Архивировано из оригинала 20 июня 2000 г. Получено 25 января 2014 г.
  33. ^ "'To Boldly Go': Star Trek, Sex and Space". SPACE.com . 16 мая 2000 г. Архивировано из оригинала 6 июля 2008 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки