Neutrální vztlak - Neutral buoyancy pool

A neutrální vztlak bazén nebo neutrální vztlak nádrže je kaluž vody, ve které neutrální vztlak je zvyklý trénovat astronauty pro extravehiculární aktivita a vývoj postupů. Tyto bazény se začaly používat v šedesátých letech a původně byly pouze rekreační bazény; později bude vybudováno vyhrazené zařízení.

Vesmírné agentury

NASA

Buzz Aldrin trénuje ve škole McDonogh pro svůj výstup do vesmíru Gemini 12

Před květnem 1960 NASA uznala možnost podvodních simulací neutrálního vztlaku a začala testovat jejich účinnost. NASA angažovala společnost Environmental Research Associates, společnost se sídlem v Baltimore, nejprve vyzkoušet neutrální simulace vztlaku v blízkosti bazénu Langley Research Center. Návštěvníci a další záležitosti toto úsilí narušily, a tak přesunuli operaci do bazénu v hotelu McDonogh School v Marylandu, kde Scott Carpenter byl prvním astronautem, který se zúčastnil vhodný. Pak, po obtížném EVA přes Blíženci 11 v polovině září 1966 bylo Středisko s posádkou (později přejmenováno na Johnsonovo vesmírné středisko ) plně pochopil význam zkušebních postupů pod vodou a zaslal Blíženci 12 posádka trénovat v McDonogh.[1][2][3][4]

Neutral Buoyancy Simulator (NBS)

Další informace: Simulátor neutrálního vztlaku

Neutrální vztlak simulátor, který se nachází v Marshall Spaceflight Center v Alabamě, provozovaný od roku 1967 do roku 1997.[5] Zařízení mělo tři tanky. První měl průměr 2,4 metru (8 stop) a hloubku 2,4 metru (8 stop). Druhá nádrž byla postavena v roce 1966 a měla průměr 7,6 m (25 ft) a hloubku 4,6 m (15 ft). Třetí tank byl přidán kolem roku 1968 pro Skylab a další plánované projekty; měl průměr 23 metrů a byl hluboký 12 metrů.

Výcvik v NBS poklesl, když Johnsonovo vesmírné středisko otevřelo v roce 1980 vlastní neutrální vztlak, v roce 1997 bylo nakonec uzavřeno.[5]

Water Immersion Facility (WIF)

WIF byl použit pro programy Gemini a Apollo a byl umístěn v budově 5 v Johnsonově vesmírném středisku v Houstonu v Texasu.

Bazén měl průměr 7,6 m (25 ft) a hloubku 4,9 m (16 ft).

Weightless Environment Training Facility (WETF)

WETF, fungující v letech 1980 až 1998, sídlila v budově 29 v Johnsonově vesmírném středisku v Houstonu v Texasu.[5][6] Rozměry bazénu byly 24 metrů (78 stop) o 10 metrů (33 stop), s hloubkou 7,6 metrů (25 stop).[6]

Laboratoř neutrálního vztlaku (NBL)

Další informace: Laboratoř neutrálního vztlaku

Na konci 80. let začala NASA uvažovat o nahrazení WETF, který byl příliš malý na to, aby pojal užitečné makety mnoha komponent vesmírné stanice plánovaných pro Vesmírná stanice Svoboda, který se později proměnil v Mezinárodní vesmírná stanice. NASA zakoupila v té době zpracovatelské zařízení McDonnell Douglas počátkem 90. let a v roce 1994 jej začal obnovovat jako výcvikové středisko pro neutrální vztlak. Stavba skončila v prosinci 1995. NBL zahájila činnost v roce 1997.[7]

NBL se nachází na Sonny Carter Training Facility, blízko Johnsonovo vesmírné středisko v Houstonu.[8] Rozměry bazénu jsou 62 metrů (202 stop) o 31 metrů (102 stop), s hloubkou 12 metrů (40 stop).[8]

Roscosmos

V návaznosti na Voskhod 2 mise, skupina u Výcvikové středisko kosmonautů Gagarin (GCTC) navrhla školení pro EVA ve skupině.[9] V září 1969 vytvořila GCTC pracovní skupinu, která tuto myšlenku dále studovala, a některé experimenty byly provedeny v jejich bazénu těsně před koncem téhož roku.[9] V roce 1970 kosmonauti Andriyan Nikolajev a Vitaly Sevastyanov navštívil nový bazén NASA o průměru 23 metrů u Marshalla.[9] Sevastyanovovi bylo dokonce dovoleno obléknout si cvičný oblek a vstoupit do bazénu.[9] Po návštěvě začal v sovětském vesmírném programu růst další zájem o podobné zařízení.[9] V listopadu 1973 bylo oficiálně rozhodnuto o vybudování vyhrazeného fondu; do té doby se bazén centra nadále používal.[9]

Hydro Lab

Hydro Lab byla dokončena počátkem roku 1980; bazén tam má průměr 23 metrů (75 ft) a hloubku 12 metrů (39 ft).[9][10]

CNSA

Neutrální vztlak (NBF)

Čínský NBF[11] se nachází ve výzkumném a výcvikovém středisku astronautů v Číně v Pekingu. Má průměr 23 metrů (75 ft) a hloubku 10 metrů (33 ft).[12] Stavba začala v roce 2005 a byla dokončena v listopadu 2007.[13] Provoz byl zahájen v roce 2008.[13]

ESA

Neutrální vztlak (NBF)

Evropský NBF se nachází na Evropské středisko astronautů v německém Kolíně nad Rýnem.[14] Má osmiúhelníkový tvar a rozměry 22 metrů (72 stop) krát 17 metrů (56 stop), s hloubkou 10 metrů (33 stop).[15] Provoz byl zahájen v roce 2002.[16]

JAXA

Testovací systém prostředí beztíže (WETS)

WETS byla umístěna na Vesmírné centrum Tsukuba v Ibaraki v Japonsku.[5] To se otevřelo v roce 1997 a uzavřeno v roce 2011 kvůli rozsáhlému poškození zemětřesením.[5] Bazén měl průměr 16 metrů (52 ft) a hloubku 10,5 m (34 ft).[17]

Ostatní

University of Maryland Neutral Buoyancy Research Facility (NBRF)

NBRF se nachází na University of Maryland ve Spojených státech.[18] Bazén má průměr 15 metrů (50 stop) a hloubku 7,6 metrů (25 stop).[18] Byl postaven v roce 1992 a je jediným neutrálním vztlakovým zařízením na univerzitním kampusu.[18] NBRF je součástí Laboratoř vesmírných systémů (SSL), který byl původně umístěn na Massachusetts Institute of Technology (MIT).[18] To se rozdělilo od MIT, když SSL získal grant od NASA na vybudování vyhrazeného neutrálního vztlakového bazénu.[18] Vzhledem k tomu, že na MIT nebyl dostatek místa pro bazén, bylo rozhodnuto přesunout SSL na University of Maryland.[18]

Underwater Astronaut Trainer (UAT) je umístěn na Americké vesmírné a raketové centrum, domov Vesmírný tábor and Space Academy, v Huntsville, AL. 30 stop široký a 24 stop hluboký, to navrhl Homer Hickam, inženýr NASA známý psaním Rocket Boys adaptovaný do filmu Říjnová obloha. Byl otevřen v roce 1986 a je stále aktivní.[Citace je zapotřebí ]

Neutrální vztlak

Další informace: Simulace neutrálního vztlaku jako výcviková pomůcka

Během tréninkových cvičení se k simulaci potápění používá neutrální vztlak beztíže cestování vesmírem. K dosažení tohoto efektu jsou vhodní astronauti nebo kusy vybavení spuštěni do bazénu pomocí mostový jeřáb a poté zvážení ve vodě podpůrnými potápěči tak, aby zažili minimum vztlaková síla a minimální rotační moment o jejich těžiště.[19] Obleky, které nosí účastníci v NBL, mají nižší hodnocení než letové hodnocení EMU obleky jako ty, které se používají na raketoplánu a na mezinárodní vesmírné stanici. Potápěči dýchají nitrox při práci v nádrži.[20][21]

Výcvikové výzvy

Jednou z nevýhod potápění s neutrálním vztlakem jako simulace mikrogravitace je značné množství táhnout vytvořený vodou.[22] To ztěžuje uvedení objektu do pohybu a je obtížné jej udržet v pohybu. Také usnadňuje udržování objektu v klidu. Tento efekt je opakem toho, co se odehrává ve vesmíru, kde je snadné uvést předmět do pohybu, ale velmi obtížně ho udržet v klidu. Obecně jsou účinky tažení minimalizovány pomalým prováděním úkolů ve vodě. Další nevýhodou simulace neutrálního vztlaku je, že astronauti nejsou beztíže v rámci jejich obleky, což znamená, že když potápěči nakloní své obleky, jsou přitlačeni na jakýkoli vnitřní povrch směřující dolů. To může být nepříjemné v určitých orientacích, jako je například heads-down. Přesné dimenzování obleku je tedy zásadní.

snímky

Škálové srovnání neutrálních vztlakových bazénů (horní obrázky znázorňují pohledy nad hlavou; spodní obrázky znázorňují boční pohledy)

Viz také

Reference

  1. ^ Levine, Raphael B .: Simulace nulové gravitace. Příspěvek představený na 3. výročním zasedání Aerospace Medical Association, 9. – 11. Května 1960.
  2. ^ Trout, Otto F .; Loats, Harry L .; Mattingly, G. Samuel (leden 1966). „Technika ponoření do vody pro studium mobility subjektu vyhovujícího tlaku za podmínek vyvážené gravitace NASA TN D-3054“ (PDF). Smlouva NASA Rep NASA CR: 1–32. PMID  5295062. Archivovány od originál (PDF) dne 25.10.2011.
  3. ^ Otto F. Trout, Jr., Harry L. Loats, Jr. a G. Samuel Mattingly [„Smlouva NASA NAS1-4059 s doplňkovými dohodami“], leden 1966
  4. ^ Roylance, Frank D. (19. července 2009). „Historická značka“. Baltimore Sun. Citováno 25. února 2012.
  5. ^ A b C d E La S. Laughlin, J. D. Murray, L.R. Lee, M. L. Wear a M. Van Baalen (2016). „Sestavení komplexního souboru výcvikových dat EVA pro astronauty NASA“ (PDF). NASA. Citováno 14. listopadu 2015.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  6. ^ A b Taylor, Larry (2004). „One Giant Step“. Citováno 19. listopadu 2015. skutečný trénink nyní probíhá v bazénu o rozměrech 78 x 33 palců, který je hluboký 25 stop. Samotný bazén se neliší od žádného jiného bazénu. Je naplněn vodou a páchne chlórem.
  7. ^ Hutchinson, Lee (4. března 2013). „Plavání s kosmonauty: trénink vesmírných procházek u obřího bazénu NASA“. Ars Technica. Citováno 24. března 2015.
  8. ^ A b „Laboratoř neutrálního vztlaku“ (PDF). NASA. 2013. Citováno 19. listopadu 2015.
  9. ^ A b C d E F G „TsPK: Training pool“ (francouzsky). Kosmonavtika. Citováno 19. listopadu 2015.
  10. ^ Rex D. Hall, Shayler David, Bert Vis (2007). Ruskí kosmonauti: Uvnitř výcvikového střediska Jurije Gagarina. Springer. p. 53. ISBN  9780387739755. Citováno 19. listopadu 2015.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  11. ^ SLEČNA. Laughlin; J. D. Murray; L.R. Závětří; M.L. Mít na sobě; M. Van Baalen (2016). „Sestavení komplexního souboru výcvikových dat EVA pro astronauty NASA“ (PDF). NASA. Citováno 17. dubna 2016. Čína provozuje zařízení pro neutrální vztlak v čínském středisku astronautů
  12. ^ „10 米 水下“ 太空 漫步 “(„ vesmírná procházka “pod 10 metrů vody)“ (v čínštině). Sohu.com. 25. září 2008. Citováno 28. září 2015.
  13. ^ A b „Největší čínská skupina“. SpaceMore. 06.02.2017. Citováno 6. srpna 2018.
  14. ^ „Zařízení ESA pro neutrální vztlak na EAC“. ESA. 2015. Citováno 19. listopadu 2015.
  15. ^ Gary E. Musgrave Ph.D, Axel Larsen, Tommaso Sgobba (2009). Bezpečnostní design pro vesmírné systémy. Butterworth-Heinemann. p. 780. ISBN  9780080559223. Citováno 19. listopadu 2015.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  16. ^ Mitzi S. Laughlin; Jocelyn D. Murray; Lesley R. Lee; Mary L. Wear; Mary Van Baalen. „Sledování historického výcviku NASA EVA: Celoživotní dohled nad zdravím astronautů (LSAH) Vývoj nástroje EVA Suit Exposure Tracker (EVA SET)“ (PDF). NASA - JSC. Citováno 6. srpna 2018.
  17. ^ „Stavba beztížného prostředí“. JAXA. 2006. Citováno 19. listopadu 2015.
  18. ^ A b C d E F „Zařízení pro výzkum neutrálního vztlaku“. University of Maryland. 2015. Citováno 19. listopadu 2015.
  19. ^ Strauss, S (červenec 2008). „Kosmická medicína v NASA-JSC, laboratoř neutrálního vztlaku“. Letecká, kosmická a environmentální medicína. 79 (7): 732–3. PMID  18619137.
  20. ^ Fitzpatrick DT, Conkin J (2003). „Vylepšená funkce plic při práci potápěčů dýchajících nitrox v mělkých hloubkách“. Podmořský Hyperb Med Abstract. 30 (Dodatek): 763–7. PMID  12862332. Citováno 2008-08-27.
  21. ^ Fitzpatrick DT, Conkin J (červenec 2003). „Vylepšená funkce plic při práci potápěčů dýchajících nitrox v mělkých hloubkách“. Aviat Space Environ Med. 74 (7): 763–7. PMID  12862332. Citováno 2008-08-27.
  22. ^ Pendergast D, Mollendorf J, Zamparo P, Termin A, Bushnell D, Paschke D (2005). „Vliv odporu na pohyb člověka ve vodě“. Podmořský Hyperb Med. 32 (1): 45–57. PMID  15796314. Citováno 2008-08-27.