Самолет с пониженной гравитацией — это тип самолета с фиксированным 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]
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, животные, не являющиеся людьми, 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]
Самолет дает своим пассажирам ощущение невесомости, следуя по параболической траектории полета. [8] При движении по этой траектории самолет и его полезная нагрузка находятся в свободном падении . Таким образом, самолет используется для демонстрации астронавтам, каково это — вращаться вокруг Земли. В это время самолет не оказывает никакой силы реакции земли на свое содержимое, 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».
Параболические траектории используются для части полета с пониженной гравитацией, потому что это траектория, по которой движутся объекты, когда на них действует только гравитация и никакие другие внешние силы, такие как опоры или сопротивление воздуха. Таким образом, объекты внутри самолета могут находиться в свободном падении и испытывать невесомость, оставаясь неподвижными относительно самолета. Объекты, вращающиеся вокруг Земли, следуют по эллиптическим орбитам и находятся в постоянном состоянии свободного падения. Парабола полета представляет собой небольшую часть одной из этих эллиптических орбит, но такую, где перигей (самая низкая точка) находится глубоко внутри Земли. Самолет, конечно, не следует этой части орбиты, поэтому он подтягивается в начале и конце парабол.
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]
Первым самолетом с нулевой гравитацией, введенным в эксплуатацию в Латинской Америке, стал T-39 Sabreliner под названием 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]
С 1984 года ESA 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 также используется для выполнения коммерческих рейсов для пассажиров общественного транспорта в партнерстве между оператором Novespace и компанией Avico 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]
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]
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 [обновлять]у NASA был контракт на предоставление услуг в условиях микрогравитации с Zero Gravity Corporation (ZERO-G) и использовался ее самолет G-FORCE ONE, модифицированный Boeing 727-200 . [25]
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 моделирование 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]
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]
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.
