Самолет с пониженной гравитацией
Самолет, используемый для создания кратковременной невесомости
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, 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 около 45 градусов. Ощущение невесомости достигается путем уменьшения тяги и опускания носа для поддержания нейтральной или «нулевой подъемной силы» конфигурации, так что самолет следует по той же траектории, по которой будет следовать объект в свободном падении без сопротивления воздуха. Тяга двигателя используется для точной компенсации сопротивления. Невесомость начинается в тот момент, когда самолет начинает следовать по этой параболической траектории, то есть во время подъема самолета. Она продолжается в течение оставшейся части подъема и в фазе снижения, пока самолет не должен подняться, обычно когда он достигает угла тангажа вниз около 30 градусов. Затем самолет поднимается обратно, чтобы повторить маневр. Во время этого подъема ощущаемые силы примерно вдвое больше силы тяжести. Этот цикл может повторяться. [9]

Этот самолет используется для обучения астронавтов маневрам в невесомости, давая им около 25 секунд невесомости из 65 секунд полета в 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 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  [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 [обновлять]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 моделирование уровней гравитации Луны и Марса, а также полной невесомости. [26]

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 невесомости 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: Рик и невесомость". 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. ^ "Integrated Spaceflight Services". Integratedspaceflight.com . Архивировано из оригинала 12 декабря 2014 года . Получено 2015-04-06 .
  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

  • Хабер, Фриц и Хабер, Хайнц: «Возможные методы создания состояния невесомости для медицинских исследований», Журнал авиационной медицины XXI (1950).
  • Кармали, Фейсал и Шелхамер, Марк. «Динамика параболического полета: характеристики полета и восприятие пассажира». Acta Astronautica (2008).
  • Истон, Пэм (30 октября 2004 г.). Невесомый самолет НАСА снят с эксплуатации. Associated Press.
  • Голайтли, Глен (15 мая 2000 г.). Рвотная комета находит дом. Бюро Space.com в Хьюстоне.
  • Овербай, Деннис (1 марта 2007 г.), «Стивен Хокинг планирует прелюдию к главному путешествию своей жизни», New York Times .
На Викискладе есть медиафайлы по теме « Самолеты с пониженной гравитацией» .
  • Программа исследований пониженной гравитации
  • Программа возможностей полетов
  • Интервью с Джоном Яниецем
  • Incredible Adventures — компания из Флориды, основанная в 1995 году, предлагающая частное обучение полетам в условиях невесомости в Тампе, Флорида.
  • О программе исследований пониженной гравитации НАСА
  • ООО «Вежитель» — российская компания, предлагающая полеты в условиях невесомости на широкофюзеляжном самолете Ил-76 МДК.
  • Виртуальный тур по Airbus A-300 Zero-G.
  • Варианты C-135 Часть 6 – включает масштабный чертеж NASA 930
  • Эксперимент с пониженной гравитацией в KC-135A НАСА
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Самолеты_с_пониженной_гравитацией&oldid=1270480252"