Самолет с пониженной гравитацией — это тип летательного аппарата с неподвижным крылом , который обеспечивает кратковременную среду, близкую к невесомости, для обучения космонавтов , проведения исследований и создания фильмов в условиях невесомости.
Версии таких самолетов эксплуатировались в рамках программы НАСА по исследованию пониженной гравитации [1] , а один в настоящее время эксплуатируется программами пилотируемых космических полетов и роботизированных исследований Европейского космического агентства. Неофициальное прозвище « рвотная комета » стало популярным среди тех, кто пережил их операцию. [2]
Параболический полет как способ моделирования невесомости был впервые предложен немецким аэрокосмическим инженером Фрицем Хабером и его братом, физиком Хайнцем Хабером в 1950 году. [3] Оба были привезены в США после Второй мировой войны в рамках операции «Скрепка» . [4] Кроме того, Ши-Чун Ван изучал тошноту у астронавтов по заказу НАСА , что помогло привести к созданию рвотной кометы. [5]
Параболические полеты иногда используются для изучения воздействия невесомости на живой организм. Хотя люди, безусловно, являются наиболее частыми пассажирами, животные, кроме человека, время от времени участвовали в экспериментах, включая примечательный эксперимент о том, как невесомость влияет на рефлекс выпрямления домашней кошки [ 6] и попытки голубя ориентироваться в невесомости. состояние. [7]
Самолет дает пассажирам ощущение невесомости, следуя по параболической траектории полета относительно центра Земли. [8] При движении по этому пути самолет и его полезная нагрузка находятся в свободном падении в определенных точках траектории полета. Таким образом, самолет используется, чтобы продемонстрировать астронавтам, что значит находиться на орбите Земли. В это время самолет не оказывает на свое содержимое никакой силы реакции земли , вызывая ощущение невесомости.
Первоначально самолет набирает высоту с углом тангажа 45 градусов с помощью тяги двигателей и органов управления рулем высоты. Ощущение невесомости достигается за счет уменьшения тяги и опускания носовой части для поддержания нейтральной конфигурации, или «нулевой подъемной силы», так что самолет следует по баллистической траектории, при этом тяга двигателя точно компенсирует сопротивление. Невесомость начинается при подъеме и продолжается на протяжении всего пути «вверх-за горб», пока корабль не достигнет угла тангажа вниз около 30 градусов. В этот момент корабль на высокой скорости направлен вниз и должен начать возвращаться в положение носа вверх, чтобы повторить маневр. Тогда на пути вниз, внизу и снова вверх силы примерно вдвое превышают силу тяжести. Это продолжается до тех пор, пока самолет снова не пройдет половину восходящей траектории, и пилот снова не уменьшит тягу и не опустит 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 такой тренировки самолет обычно совершает около 40–60 параболических маневров. Примерно у двух третей пассажиров эти рейсы вызывают тошноту из-за воздушной болезни , [10] [11] что дало самолету прозвище «рвотная комета».
Канадское космическое агентство и Национальный исследовательский совет используют Falcon 20 для исследований в области микрогравитации. [12] Маленький самолет обычно не используется для того, чтобы люди могли свободно парить и испытывать невесомость; однако комик Рик Мерсер сделал это в отрывке из своего шоу . [13]
Первым самолетом с нулевой гравитацией, поступившим на вооружение в Латинской Америке, стал Т -39 Sabreliner по прозвищу КОНДОР , эксплуатируемый Эквадорским гражданским космическим агентством и ВВС Эквадора с мая 2008 года . Двухлетний мальчик, установивший мировой рекорд Гиннеса как самый молодой человек, летавший в условиях микрогравитации. [15]
С 1984 года ЕКА и КНЕС выполняли миссии с пониженной гравитацией на различных самолетах, включая НАСА КС-135, Каравеллу , Ил -76МДК и Airbus A300, известный как Zero-G . В 2014 году производство A300 было прекращено в пользу более современного Airbus A310 , также получившего название Zero-G . [16] Он базируется в аэропорту Бордо-Мериньяк во Франции , которым управляет Novespace, а также летал из парижского аэропорта 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 также используется для реализации коммерческих рейсов для пассажиров общественного транспорта в партнерстве между оператором Novespace и компанией Avico под брендом Air Zero G. [19] Самолет также использовался в кино: Том Круз и Аннабель Уоллис снимались в фильме «Мумия» в 2017 году. [20]
В России коммерческие рейсы выполняются на самолете Ил-76МДК ; несколько американских компаний заказывают полеты на этих самолетах. [21]
Индийские ВВС также использовали их для подготовки первой партии индийских астронавтов для проекта Гаганьян ISRO . [22]
НАСА в течение многих лет выполняло полеты в невесомости на различных самолетах. В 1959 году астронавты проекта «Меркурий» тренировались на самолете «Самаритянин» C-131, получившем название «рвотная комета». [23]
Сдвоенные стратотанкеры КС-135 использовались до декабря 2004 года, а затем были сняты с вооружения. Один из них, KC-135A, зарегистрированный N930NA (также известный как NASA 930, ранее серийный номер ВВС США 59-1481), совершил более 58 000 парабол после того, как НАСА приобрело его в 1973 году, а затем был снят с эксплуатации в 1995 году. Сейчас он выставлен в Эллингтоне. Поле , недалеко от Космического центра Джонсона . Другой (N931NA или NASA 931, ранее серийный номер AF 63-7998) также использовался 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 McDonnell Douglas C-9B Skytrain II (N932NA), ранее принадлежавшие KLM Royal Dutch Airlines и ВМС США . [24]
НАСА завершило программу исследований пониженной гравитации и прекратило работу в июле 2014 года из-за технических проблем самолета. Его заменяют контракты с частными компаниями.
По состоянию на 2015 год [обновлять]НАСА заключило контракт на обслуживание микрогравитации с Zero Gravity Corporation (ZERO-G) и использовало ее самолет G-FORCE ONE, модифицированный Боинг 727-200 . [25]
В конце 2004 года корпорация Zero Gravity стала первой компанией в США, предложившей широкой публике полеты в невесомости на самолетах Boeing 727 . Каждый полет состоит примерно из 15 парабол, включая симуляцию уровней гравитации Луны и Марса, а также полную невесомость. [26] Этот профиль позволяет клиентам ZERO-G наслаждаться невесомостью с минимальным дискомфортом при движении.
В 2015 году компания Integrated Spaceflight Services начала выступать в качестве интегратора исследований и образования Национального исследовательского совета Канады на рынке США, предлагая комплексные услуги в условиях пониженной гравитации на модифицированном самолете Falcon 20 . [27] В рамках проекта PoSSUM МКС проводила ежегодные кампании по исследованию микрогравитации для оценки скафандров и других технологий. [28]
Aurora Aerospace в Олдсмаре, Флорида, предлагает полеты в невесомости на самолете Fuji/Rockwell Commander 700 . Он также используется для моделирования гравитации Луны и Марса. [29]
По словам бывшего директора программы исследований пониженной гравитации Джона Яниека, тревога больше всего способствует воздушной болезни пассажиров. Стресс в их организме вызывает чувство паники и, следовательно, вызывает у пассажира рвоту. Янец дает приблизительную оценку количества пассажиров: «одна треть [становится] тяжело больной, следующая треть — умеренно больной, а последняя треть — нет вообще». Рвоту называют «болезнью». [10]
Скополамин часто используется в качестве противорвотного средства во время тренировок в условиях пониженной гравитации. [30]
В фильме 1995 года «Аполлон-13» многие сцены были сняты на борту параболического самолета НАСА KC-135.
В 2016 году рок-группа OK Go записала видеоклип на свой сингл « Upside Down & Inside Out » на самолете с пониженной гравитацией, в котором использовалась акробатическая хореография, созданная специально для условий невесомости. [31]
Компания по производству развлечений для взрослых Private Media Group сняла порнографический фильм под названием «Эксперимент на Уране: Часть вторая», в котором сцена полового акта в невесомости была снята на борту самолета с пониженной гравитацией. Процесс съемок был особенно сложным с технической и логистической точки зрения. Бюджетные ограничения 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 не захотите бояться летать, это точно!» [33]
Корпорация ZERO-G была показана в эпизоде сериала «Разрушители мифов» НАСА «Заговор посадки на Луну», в котором она управляла Адамом Сэвиджем и Джейми Хайнеманом по специальной траектории полета, имитирующей гравитацию Луны. Это позволило Сэвиджу воспроизвести кадры прогулки Нила Армстронга по Луне, опровергнув утверждения о том, что кадры были подделаны.
