Běžecký pás se stabilizací izolace proti vibracím - Treadmill with Vibration Isolation Stabilization

Astronaut Sunita "Suni" Williams na běžeckém pásu TVIS na palubě Mezinárodní vesmírná stanice.

The Běžecký pás se systémem stabilizace izolace proti vibracím, běžně zkráceně jako TVIS, je běžecký pás pro použití na palubě Mezinárodní vesmírná stanice a je navržen tak, aby umožnil astronautům běžet bez vibrací choulostivých vědeckých experimentů s mikrogravitací v sousedních laboratořích. Běžecké pásy Mezinárodní vesmírné stanice, které zde nemusí být nutně popsány, zahrnovaly původní běžecký pás, původní TVIS, БД-2, Kombinovaný běžecký pás s vnějším odporem nesoucí provozní zatížení (COLBERT) a Běžecký pás 2 (ve zkratce T2). Někdo sdílí jméno, někdo design, někdo funkci, někdo používá jiné (pasivní) systémy potlačení vibrací, někdo není jasný, jak se liší.

Název běžeckého pásu (COLBERT) vznikl kvůli soutěži o pojmenování, kterou NASA uspořádala pro to, čím se stala Klidný modul. Komik a televizní osobnost Stephen Colbert využil svou show Colbertova zpráva povzbudit své diváky, aby během soutěže psali hlasy, aby použili „Colberta“. Po vyhlášení výsledků soutěže se NASA rozhodla použít místo nového běžeckého pásu název Colbert. Klidný modul po něm.[1]

Cvičení

Hlavní článek: Vesmírná medicína - cvičení

Po příchodu vesmírné stanice které lze obývat po dlouhou dobu, bylo prokázáno, že vystavení stavu beztíže má některé škodlivé účinky na lidské zdraví. Lidé jsou dobře přizpůsobeni fyzickým podmínkám na povrchu Země. V reakci na delší období beztíže se různé fyziologické systémy začínají měnit a atrofovat. I když jsou tyto změny obvykle dočasné, mohou vyústit v dlouhodobé zdravotní problémy.

Nejběžnější problém, s nímž se lidé setkávají v počátečních hodinách beztíže, je známý jako syndrom adaptace na prostor nebo SAS, běžně označované jako vesmírná nemoc. Mezi příznaky SAS patří nevolnost a zvracení, závrať, bolesti hlavy, letargie a celková malátnost. První případ SAS ohlásil kosmonaut Gherman Titov v roce 1961. Od té doby zhruba 45%[Citace je zapotřebí ] tímto stavem trpělo 75% všech lidí, kteří letěli ve vesmíru.[2] Doba trvání vesmírné nemoci se liší, ale v žádném případě netrvala déle než 72 hodin, poté se tělo přizpůsobilo novému prostředí.

Nejvýznamnější nepříznivé účinky dlouhodobé beztíže jsou svalová atrofie a zhoršení kostra nebo osteopenie vesmírných letů. Tyto účinky lze minimalizovat režimem cvičení. Mezi další významné účinky patří přerozdělování tekutin, zpomalení kardiovaskulární systém, snížená výroba červené krvinky, poruchy rovnováhy a oslabení imunitní systém. Mezi menší příznaky patří ztráta tělesné hmotnosti, ucpání nosu, poruchy spánku, přebytek nadýmání a otoky obličeje. Po návratu na Zemi se tyto efekty začnou rychle měnit.

Aby se zabránilo některým z účinků spojených s beztíží, byl během roku poprvé hodnocen běžecký pás s izolací a stabilizací vibrací navržený pro Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). STS-81. Tři členové posádky běhali a kráčeli po zařízení, které volně plavalo v mikro-gravitace zkušenosti na oběžné dráze. Po většinu studovaných více než 2 hodin lokomoce běžecký pás fungoval dobře a vibrace přenášené na vozidlo byly v mezích alokace mikrogravitace, které jsou definovány pro ISS. Po tomto prvním letu byla studována vylepšení systému běžeckého pásu a postroje, která nakonec vedla k vývoji modelu COLBERT. Jedním z cílů běžeckého pásu je nabídnout možnost generování 1 g zatížení podobné dolním končetinám při zachování mikro-gravitačního prostředí ISS pro konstrukční bezpečnost a bezvibrační experimentální podmínky.[3]

Běžecké pásy mají pomoci astronautům zůstat fit a bojovat proti úbytku kostní hmoty (osteopenie vesmírných letů ) a svalový úpadek, který jinak přichází s cestováním vesmírem. Astronauti používají bungee šňůry k připoutání k běžeckému pásu, aby zůstali v kontaktu s vybavením, zatímco jsou v mikro-gravitace.[4] Vědci se domnívají, že cvičení je dobrým protiopatřením pro ztrátu kostní a svalové hustoty, ke které dochází, když lidé žijí po dlouhou dobu bez gravitace.[5]

Údržba

Originální běžecký pás se stabilizací vibrací (TVIS), který byl zapuštěn do podlahy Servisní modul Zvezda byl vyřazen z provozu v červnu 2013, zlikvidován na Ruský pokrok (50P) v červenci 2013 a nahrazen ruským БД-2.

Expedice 20 palubní inženýři Michael Barratt a Koichi Wakata provedli úplnou opravu tohoto běžeckého pásu, aby prodloužili jeho životnost. Oba běžecké pásy se budou nadále používat, což téměř zdvojnásobí dostupnost těchto kritických cvičebních zařízení pro posádky vesmírných stanic.

Běžecký pás se systémem stabilizace vibrací (TVIS) také vyžadoval opravu v roce 2002, během roku Expedice 5 zatímco STS-112 byl ukotven. Valery Korzun strávil celý den prováděním údržby jednotky.[6]

Vážná designová chyba s COLBERTEM systém napájení byl objeven v září 2010, do 10 měsíců od doby, kdy byl do provozu. V říjnu bylo zapotřebí několikadenní IFM, aby se COLBERT vyjmul ze stojanu a vyměnily se klíčové napájecí komponenty.

Pojmenování COLBERT

Oficiální nášivka pro COLBERTA
Hlavní článek: Soutěž o pojmenování NASA ISS

Na začátku roku 2009 NASA uspořádal online hlasování, aby pojmenoval, co se stalo Klidný modul. Dne 3. Března 2009, epizoda Colbertova zpráva, hostitel Stephen Colbert nařídil svým divákům, aby v online anketě navrhli „Colberta“ jako název pro Uzel 3.[7] Dne 23. března 2009 bylo oznámeno, že „Colbert“ získal nejvíce hlasů, ale NASA se okamžitě nezavázala používat tento název.

Kongresman Chaka Fattah se zavázali využít sílu Kongresu k zajištění demokratického hlasování ve vesmíru i na planetě Zemi v reakci na možnost, že NASA hlasování převáží.[8] Dne 14. Dubna 2009, epizoda Colbertova zpráva, astronaut Sunita Williamsová se objevil v pořadu, aby oznámil, že NASA se rozhodla pojmenovat uzel 3 „Tranquility“, osmou nejpopulárnější odpověď při sčítání lidu, a oznámila, že pojmenuje nový běžecký pás na stanici po komikovi - Běžecký pás s kombinovaným provozním zatížením s vnějším odporem (COLBERT). Colbert byl pozván do Houstonu, aby otestoval běžecký pás, a později na jeho spuštění na Floridu.[9] Běžecký pás byl na palubu ISS převezen v srpnu 2009 STS-128[10] a byl nainstalován do modulu Tranquility poté, co uzel dorazil na stanici v únoru 2010.[11]

NASA si udělala legraci ve vtipné tiskové zprávě obsažené v STS-128 letový den 6 provést zprávu o balíčku, která to tvrdila Jon Stewart požadoval, aby byl oceněn podobně, ale odmítl nabídku agentury pojmenovat ISS Urine Processor „Space Toilet Environmental Waste Accumulator / Recycling Thingy“ (STEWART).[12]

Rozvoj

Nálepka COLBERT umístěná během stavby

Inženýři NASA zahájili vývoj s designem běžeckého trenažéru Woodway, který je k dispozici komukoli na Zemi, a požádali Woodway, aby ponikloval díly a provedl další úpravy, ale je to v zásadě stejné zařízení pro běh na místě jako komerčně dostupný model . Struktury podporující běžecký pás byly upraveny pro použití ve vesmíru. Bez gravitace, která držela běžec na povrchu běžeckého trenažéru, návrháři přidali elastické pásky, které se přizpůsobily kolem ramen a pasu, aby zabránily běžci v raketovém pohybu po vesmírné stanici s prvním tvrdým krokem. Designéři také museli vypracovat způsob, jak zabránit tomu, aby běžecký pás každým krokem otřásl celou stanicí. Zabránění vibracím je na Zemi relativně snadné, ale stanice se vznáší stejně jako astronauti a chce reagovat na jakýkoli pohyb, který se v ní děje. I malé akce mohou otřást choulostivými experimenty s mikrogravitací probíhajícími uvnitř laboratoří stanice. Vývoj systému pro zastavení vibrací byl největší výzvou, uvedl Wiederhoeft.[13]

První běžecký pás, který byl přinesen na vesmírnou stanici na palubu STS-98,[14] spoléhal na poháněný systém gyroskopů a mechanismů ke snížení vibrací. Systém izolace vibrací COLBERT byl navržen tak, aby pracoval bez napájení a také aby byl spolehlivější než jeho předchůdce. COLBERT spočívá na pružinách, které jsou zavěšeny na tlumičích, které jsou poté připojeny ke stojanu standardní velikosti, který byl značně vyztužen, aby zvládl sílu produkovanou uživateli COLBERT. Samotný stojan váží 2 200 liber, což je jeho smluvní designový limit, a je také hlasitější než první běžecký pás, který je podle Wiederhoefta nutný ke zvýšení jeho spolehlivosti. „Hluk a spolehlivost zde bojují proti sobě,“ řekl Wiederhoeft. „S mnohem více času jsme mohli mít klid a spolehlivost. Šli jsme po spolehlivosti a dělali jsme, co jsme mohli, s hlukem.“[13]

Vývoj běžeckých pásů byl také využit k dalšímu vývoji komerčních produktů. Možné sekundární účinky vývoje zahrnují vylepšené aplikace vibrací a akustické izolace v citlivých zařízeních, jako je zařízení používané v optický, mikroelektronické a přesná výroba.[15]

Dodání COLBERT

Hlavní článek: STS-128: Užitečné zatížení mise
Pete Gauthier, technik balení pro United Space Alliance, připravuje COLBERT a jeho části pro naložení do Víceúčelový logistický modul Leonardo v rámci přípravy na spuštění do Mezinárodní vesmírná stanice.

K přípravě COLBERTA, aby přežil přísné vibrace startovacího procesu, byl zapotřebí tým inženýrů. COLBERT musel být rozebrán na desítky částí, rozdělen na více než šest pytlů a připoután ke stojanům uvnitř Leonardo nákladní modul, který přiletěl k Mezinárodní vesmírná stanice na palubě STS-128.[13] COLBERT byl dodán na vesmírnou stanici v roce 2010 a nejprve pobýval uvnitř Harmonický modul, než bude později přesunut do Klidný modul.

Obalový tým se vydal zajistit, aby vše, co je spuštěno, dorazilo na stanici v dobrém provozním stavu. „Pokud je to COLBERT, nebo je to něco jiného, ​​stále to nebude užitečné na oběžné dráze, pokud bude rozbité,“ řekl Pete Gauthier, technik balení pro United Space Alliance. „Rozdíl v něčem takovém je ten, že je velký a těžký, takže musíme použít naši největší tašku,“ řekl. „Pro posádku je to jednodušší, pokud máte všechny kusy v jednom sáčku, ale když máte šest sáčků, prostě to nemůžete udělat.“ Očekává se, že astronauti na stanici stráví dohromady asi 20 hodin, včetně vibračního systému. Po montáži by měl COLBERT potřebovat pouze péči a občasné namazání ložisek.[13]

Reference

  1. ^ „Colbert zvítězil v anketě o název vesmírného modulu NASA“. CNN. 24. března 2009. Citováno 15. září 2009.
  2. ^ Roach, Mary (2010). „Kapitola 6: Házení nahoru a dolů“. Balení na Mars. p. 94. ISBN  978-1-85168-780-0.
  3. ^ McCrory JL; Lemmon DR; Sommer HJ; Prout B; Smith D; Korth DW; Lucero J; Greenisen M; Moore J; Kozlovskaya, I; Cavanagh PR; et al. (Srpen 1999). "Hodnocení běžeckého pásu s izolací a stabilizací vibrací (TVIS) pro použití na Mezinárodní vesmírné stanici". Journal of Applied Biomechanics. Pennsylvania State University. 15 (3): 292–302. PMID  11541844.
  4. ^ Foster, Andrea (16. června 2009). „Bungee Cords Keep Astronauts Grounded While Running“. NASA. Citováno 23. srpna 2009.
  5. ^ Kauderer, Amiko (19. srpna 2009). „Dělej se na mě. NASA. Citováno 23. srpna 2009.
  6. ^ Harwood, William (26. září 2002). „Rozmístění chladiče, oprava běžeckého pásu a finální výstup do vesmíru“. Vesmírný let teď. Citováno 29. srpna 2009.
  7. ^ „Pojmenujte modul NASA po Stephenovi“. colbertnation.com. 3. března 2008. Citováno 4. března 2008.
  8. ^ Mark, Roy (26. března 2009). „Zákonodárce podporuje vítězství NASA Stephena Colberta“. ETýden. Citováno 23. srpna 2009.
  9. ^ Coyle, Jake (14 dubna 2009). „NASA pojmenovala běžecký pás po Colbertovi“. San Francisco Chronicle. Archivovány od originál dne 18. dubna 2009. Citováno 23. srpna 2009.
  10. ^ Malik, Tariq (19. srpna 2009). „Raketoplán Discovery zahájí 25. srpna“. ProfoundSpace.org. Citováno 23. srpna 2009.
  11. ^ Atkinson, Nancy (14. dubna 2009). „COLBERT na ISS“. Vesmír dnes. Archivovány od originál dne 18. dubna 2009. Citováno 23. srpna 2009.
  12. ^ „Colbert Elated, Stewart Miffed“ (PDF). Provedení balíčku STS-128 / 17A FD 06. NASA. Citováno 4. září 2009.
  13. ^ A b C d Ryba, Jeanne (5. května 2009). „COLBERT připraven na vážné cvičení“. NASA. Citováno 29. srpna 2009.
  14. ^ „Systém izolace a stabilizace vibrací běžeckého pásu - RME 1318“ (Tisková zpráva). NASA. 7. července 1999. Citováno 29. srpna 2009.
  15. ^ "Izolace vibrací běžeckého pásu v mikrogravitaci". SIBR. NASA. 12. ledna 2005. Citováno 29. srpna 2009.

externí odkazy