Симулятор нейтральной плавучести
Симулятор нейтральной плавучести | |
 | |
  | |
| Расположение | Хантсвилл , Алабама |
|---|---|
| Координаты | 34 ° 39'11 "с.ш. 86 ° 40'39" з.д. / 34,65306 ° с.ш. 86,67750 ° з.д. |
| Построен | 1968 |
| Архитектор | НАСА |
| Номер ссылки NRHP . | 85002807 |
| Значимые даты | |
| Добавлено в НРХП | 3 октября 1985 г. [1] |
| Назначен НХЛ | 3 октября 1985 г. [2] |
Симулятор нейтральной плавучести представлял собой бассейн нейтральной плавучести, НАСА расположенный в Центре космических полетов имени Джорджа К. Маршалла (MSFC). Инженеры и астронавты разрабатывали оборудование и отрабатывали процедуры в этом резервуаре с момента его завершения в 1968 году до вывода из эксплуатации в 1997 году. Маршалл осознал необходимость подводного моделирования деятельности в открытом космосе (EVA) и разработал для этой цели три последовательно более крупных резервуара. Симулятор нейтральной плавучести внес значительный вклад в американскую пилотируемую космическую программу. «Скайлэб» , «Шаттл» , космический телескоп «Хаббл» и Международная космическая станция получили пользу от симулятора нейтральной плавучести. До тех пор, пока Космический центр Джонсона не построил испытательный стенд в невесомой среде в середине 1970-х годов, MSFC был единственным испытательным центром, принадлежащим НАСА, который позволял инженерам и астронавтам ознакомиться с динамикой движения тел в условиях невесомости. [2] [3] : 1968-03 с.39 [4]
Вода в симуляторе контролировалась по температуре , постоянно рециркулировалась и фильтровалась. В танк были интегрированы специальные системы подводной аудио- и видеосвязи, скафандрового экологического контроля, а также экстренного спасения и лечения. Эти системы одновременно обеспечивали жизнеобеспечение до четырех субъектов в скафандрах. Дополнительные системы включали сбор и запись данных, подводное освещение, специальные подводные пневматические и электрические приводы двигателя, клапанов, органов управления и индикаторов, необходимые для высокоточных и функциональных инженерных макетов и тренажеров.
Принципы работы [ править ]
Нейтральная плавучесть имитирует невесомость космического пространства. [5] Сначала оборудование опускается в бассейн с помощью мостового крана . Затем астронавты в соответствующих костюмах садятся в бак, а водолазы-поддержки увеличивают вес астронавтов, так что они не испытывают ни подъемной силы, ни вращательного момента вокруг своего центра масс . [5]
Одним из недостатков использования нейтральной плавучести для имитации микрогравитации является значительное сопротивление воды . [6] Как правило, эффект сопротивления сводится к минимуму при медленном выполнении задач в воде. Еще одним недостатком моделирования нейтральной плавучести является то, что космонавты не являются невесомыми в своих скафандрах, поэтому точный размер скафандров имеет решающее значение.
Истоки и первый танк [ править ]
НАСА уже много лет выполняет полеты в невесомости на различных самолетах. В 1959 году астронавты проекта «Меркурий» тренировались на самолете C-131 «Самаритянин» , получившем название « Рвотная комета ». Невесомость самолета ограничена 25 секундами за раз, что затрудняет попытки отработать выходы в открытый космос, которые могут длиться часами. [7] [8]
До мая 1960 года НАСА признало возможность моделирования подводной нейтральной плавучести и начало тестирование ее эффективности. НАСА привлекло Ассоциацию экологических исследований в Балтиморе, чтобы попробовать смоделировать нейтральную плавучесть сначала в бассейне возле исследовательского центра Лэнгли . Посетители и другие проблемы помешали этим усилиям, и операцию перенесли в школу МакДоноха, где Скотт Карпентер был первым астронавтом, принявшим участие. Затем, после трудных выходов в открытый космос через «Джемини-11» в середине сентября 1966 года, Центр пилотируемых космических кораблей полностью осознал важность процедур испытаний под водой и отправил экипаж «Джемини-12» на обучение в МакДоноге. [9] [10] [11] [12]
Тем временем MSFC планировала программу приложений «Аполлон» , в рамках которой будут задействованы выходы в открытый космос для преобразования практически пустой ступени ракеты S-IVB в космическую станцию, а людям, разрабатывающим оборудование, необходимо было глубоко понимать проблемы невесомости. Чарли Купер из MSFC предположил, что упражнения на нейтральную плавучесть могут помочь в планировании выхода в открытый космос, когда он просматривал фильм о выходе в открытый космос «Джемини-4 ». Он и Чарльз Д. Стокс реализовали эту идею, используя пару костюмов для подводного плавания НАСА и бассейн диаметром 8 футов (2,4 м) и глубиной 8 футов (2,4 м), который ранее использовался для взрывного формования металлических деталей . Испытания в ноябре 1965 года включали снятие ST-124 и клапана утилизации топлива двигателя J-2 - первые шаги в зарождающейся миссии Skylab , которая тогда называлась орбитальной мастерской S-IVB. [3] : 1965-11 с. 18 [13] : с. 189
Второй танк [ править ]
После того, как полезность этого метода была продемонстрирована, в январе 1966 года рабочие перепрофилировали более крупный резервуар для формирования взрывчатого вещества для испытаний на нейтральную плавучесть. Большой бассейн имел диаметр 25 футов (7,6 м) и глубину 15 футов (4,6 м). высотой 10 футов (3,0 м) и диаметром 35 футов (11 м) Поврежденная гофрированная секция Saturn V с конической крышей наверху окружала теперь отапливаемый объект с достаточным освещением и большим количеством места для более крупного оборудования, чем первоначальный резервуар.
Бюджет на второй танк был особенно ограничен. Он включал в себя фильтр для бассейна от Sears и кран к соседнему паропроводу для нагрева воды. Водоросли привлекали химиков , чтобы найти подходящий баланс химикатов для уникального устройства. почти год [13] : с. 190
Первоначальные испытания снова были сосредоточены на мастерской S-IVB: вход и выход из шлюзовой камеры, а также снятие крышки люка S-IVB. [3] : 1966-01 с. 35 [13] : стр. 189–90.
На втором танке тренировались космонавты в скафандрах, начиная с Navy Mark IV . Лаборатория MSFC Manufacturing Engineering (ME) разработала клапан постоянного давления, который «позволяет поддерживать нейтральную плавучесть на любой глубине». Дайверы впервые опробовали Mark IV в резервуаре в июле 1966 года, а Алан Бин провел два часа, «выполняя типичные действия космонавта» в резервуаре 6 сентября 1966 года. Бин «с большим энтузиазмом и откровенно говорил о нейтральной плавучести как об одном из обязательных методов». моделирования для всех экспериментов S-IVB Workshop», — сказал директор по производству В. Р. Куерс. Стокс, контролер этих учений, сообщил, что погружение Бина началось с протекающей перчатки, после чего его костюм Mark IV порвался под мышкой и потребовалась эвакуация с помощью дайвера. Бин приступил к упражнениям в обычном акваланге. [3] : 1966-07 с. 79 [13] : с. 190
К началу 1967 года график работы симулятора был заполнен. Хотя Алан Бин посетил проект и консультировал его, цель симулятора заключалась не в обучении астронавтов, а в проверке того, что «разработанное MSFC оборудование безопасно, просто в использовании, доступно и безотказно», — писал Ф. Белью в своей работе. 13 марта доклад фон Брауну. В то время основное внимание уделялось ранней разработке процедур для программы приложений Apollo . Во многом благодаря энтузиазму Бина по поводу проекта, Центр пилотируемых космических кораблей координировал свои действия с MSFC, чтобы предоставить двух астронавтов по мере необходимости, медицинскую поддержку, помещения для экипажа и консультации по безопасности для моделирования. [3] : 1967-03 с. 26
В том же отчете Белью сказал, что люди считают необходимым использовать обе руки для большинства задач: одну, чтобы выполнять работу, а другую, чтобы обеспечить рычаг для работы. Он также изложил планы установки третьего резервуара в здании 4706. [3] : 1967-03 с. 26
Фундамент для третьего резервуара [ править ]
необходим более крупный симулятор С самого начала было ясно, что для процедур тестирования Skylab (диаметр 21,67 фута (6,61 м) и высота 24,3 фута (7,4 м)) и другого оборудования, находящегося в стадии разработки, . Было также ясно, что его строительство потребует творческого финансирования и политического маневрирования. В своей записке Вернеру фон Брауну от 12 сентября 1966 года Куерс сообщил: «[Бину], очевидно, сообщили о наших планах относительно нового большого имитатора нейтральной плавучести, и в ответ на его прямые вопросы по этому поводу ему откровенно показали проектные чертежи, подготовленные ответственным персоналом медицинской службы, теперь Хьюстон в курсе ». [3] : 1966-07 с. 79
Бюджета на дополнительные объекты не было, поэтому менеджеры решили модифицировать существующий объект, построив внутри него резервуар, используя инструментальные средства и собственных производителей. Стокс объяснил: «Все, что у нас было, это дискреционные фонды директоров, доступные в то время. Нам не разрешили построить новое здание для резервуара, поэтому под зданием модели и прототипа была обнаружена утечка. Для этой утечки потребовалось около [8 футов ( 2,4 м)] бетона под полом под ремонт». Таким образом, в июле 1967 года был подготовлен фундамент здания 4706 для поддержки резервуара, вмещающего 1 300 000 галлонов США (4 900 000 л) воды. [3] : 1967-01 с. 107, 1967-07 с. 56 [13] : стр. 55, 190.
Эд Бакби писал, что нарушения в финансировании «побудили провести проверку и выговор GAO (Счетной палаты правительства) , но способствовали укреплению знаний Маршалла о творческом подходе и прагматизме в выполнении работы». [13] : с. 55
Третий танк [ править ]
Сварка нового резервуара состоялась в октябре и ноябре 1967 года, после чего бассейн глубиной 40 футов (12 м) и диаметром 75 футов (23 м) был почти готов. Оставшиеся работы, согласно отчету Куерса от 20 ноября, включали установку «двухтонного подъемника, системы подачи воздуха для дыхания, системы наполнения баллонов для подводного плавания, новой рекомпрессионной камеры, установку приборов в трейлере, который будет расположен между зданиями». 4706 и 4705, закупка и установка водолазного колокола и шлюзовой камеры, а также проектирование, закупка и установка лифта для работы между первым этажом и верхней платформой и использования для перемещения людей и оборудования». [3] : 1967-11 с. 72
Окончательная подготовка к испытаниям заняла еще несколько месяцев. Инженеры решили наполнять резервуар медленно, чтобы иметь возможность устранить любые утечки, обнаруженные по пути, и они заполнили его, обнаружив и устранив несколько утечек, в период с 29 февраля по 11 марта 1968 года. Подготовившись таким образом, рабочие приступили к установке испытательного оборудования. Рабочим пришлось разработать новые методы сборки деталей под водой из-за небольшого зазора между верхом резервуара и крышей окружающего здания.
Учитывая перспективу погружения астронавтов в скафандрах, Центр пилотируемых космических кораблей (ныне Космический центр Джонсона) представил MSFC новый уровень безопасности в виде комитета по проверке эксплуатационной готовности (ORI), который оценивал объект на предмет безопасности. Комитет был сформирован в декабре 1967 года. Они проводили проверки и наблюдали за учениями, чтобы продемонстрировать готовность к различным непредвиденным обстоятельствам. После почти года полного бака процедуры для космонавтов в костюмах были готовы. [3] : 1967-12 с. 37, 1968-03 стр. 15, 39, 1968-04 стр. 82, 1968-07 с. 91, 1969-03 с. 69
Первое погружение космонавта в новом резервуаре было упражнением по отработке методов извлечения пленки с телескопической установки Аполлона . Пол Вайц и Джозеф Кервин надели скафандры Apollo A5L (предшественник Apollo/Skylab A7L ) и практиковались в извлечении пленки как по параллельным рельсам, так и по тележке, в то время как Эдвард Гибсон наблюдал в аквалангах 4 марта 1969 года. Их опыт привел к использованию привязного ремня. система, теплообменник в системе подачи воздуха в скафандр, регулировка шлангокабеля так, чтобы он имел нейтральную плавучесть, изменения в системе утяжеления скафандра A5L и новая конструкция подножек. [3] : 1969-03, стр. 69, 91.
С добавлением трейлеров для диспетчерских и раздевалок между зданиями 4705 и 4706 комплекс стал называться зданием 4705.
1969 по 1997 год [ править ]
Инженеры использовали симулятор нейтральной плавучести для устранения недостатков конструкции, а астронавты делились отзывами о своем опыте работы на симуляторе. Например, 6 и 7 августа 1969 года астронавты Оуэн Гэрриот , Уолтер Каннингем и Расти Швейкарт оценили систему поиска пленки в открытом космосе на телескопе Аполлон. [3] : 1969-08 с. 27
Гипербарическая камера симулятора впервые была использована по прямому назначению в ночь с 24 на 25 сентября 1969 года, когда работник TVA, страдавший декомпрессионной болезнью недалеко от Ноксвилла, был доставлен по воздуху в MSFC для лечения, прибыв около полуночи. Лечение посещали врачи НАСА и TVA. Первый курс лечения дал дайверу некоторое улучшение, но по состоянию на 20 октября выздоровление шло медленно. У пациента было повреждение позвоночника и последующий паралич ниже пояса. Чувственное восприятие возвращалось, но не двигательные функции. [3] : 1969-09 с. 125, 1969-10 с. 71
Астронавты проводили тренировки Skylab на тренажере нейтральной плавучести в начале 1970-х годов. [14] Астронавты Конрад и Кервин готовились к своим Skylab 2 миссиям в открытый космос , моделируя свои требования в симуляторе нейтральной плавучести, прежде чем приступить к ремонту в космическом пространстве. [15]
Экипаж космического корабля "Шаттл" STS-41-C несколько месяцев тренировался по захвату, ремонту и запуску спутника Solar Max , включая отработку использования пилотируемого маневрового аппарата . [16]
Симулятор нейтральной плавучести был объявлен национальным историческим памятником в 1985 году. [2] [17]
Инженеры продолжали разрабатывать процедуры, а астронавты продолжали тренироваться на тренажере для миссий космического телескопа «Хаббл» и сборки Международной космической станции , вплоть до вывода бака из эксплуатации в 1997 году.
Галерея [ править ]
Астронавты тренируются устанавливать защитное экранирование на Скайлэбе на симуляторе, 1972 год.
Астронавты тренируются в сборке Международной космической станции , 1985 год.
Ученые отрабатывают действия на симуляторе, чтобы понять сложности работы в космосе, 1974 год.
Тренируются ученые Кэролин Грайнер , которая позже станет директором MSFC, и Энн Уитакер.
Выделены основные компоненты.
Астронавты тренируются на космическом телескопе Хаббл
Астронавты тренируются менять широкоугольную планетарную камеру космического телескопа Хаббл.
См. также [ править ]
- Лаборатория нейтральной плавучести , недавно используемый бассейн, Космический центр Джонсона.
Ссылки [ править ]
- ^ «Национальная регистрационная информационная система» . Национальный реестр исторических мест . Служба национальных парков . 23 января 2007 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «Космический тренажер нейтральной плавучести» . Сводный список национальных исторических достопримечательностей . Служба национальных парков. Архивировано из оригинала 11 января 2008 года . Проверено 28 октября 2007 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н фон Браун, Вернер (2010), Бакби, Эд (редактор), Человек-ракета: Вернер фон Браун: Человек, который взял Америку на Луну: его еженедельные заметки: 1961–1969 (DVD) , Steward & Wise Music Publishing, ISBN 978-1-935001-27-0
- ^ «По США: новости из каждого штата» . США сегодня . 10 июля 1997 года . Проверено 19 февраля 2012 г.
...для астронавтов в Центре космических полетов Маршалла объявлен недействующим. Танк, построенный в 1968 году, стал первым симулятором нейтральной плавучести НАСА.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Штраус С. (июль 2008 г.). «Космическая медицина в АО «НАСА», лаборатория нейтральной плавучести». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 79 (7): 732–33. ПМИД 18619137 .
- ^ Пендергаст Д., Моллендорф Дж., Зампаро П., Термин А., Бушнелл Д., Пашке Д. (2005). «Влияние сопротивления на передвижение человека в воде» . Подводный Гиперб Мед . 32 (1): 45–57. ПМИД 15796314 . Архивировано из оригинала 9 июля 2009 года . Проверено 27 августа 2008 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «Астронавты Меркурия в полете в невесомости на самолете С-131» . Архивировано из оригинала 13 ноября 2011 года . Проверено 20 февраля 2012 г.
- ^ Голайтли, Глен (20 октября 1999 г.). «Полет рвотной кометы имеет свои взлеты и падения» . space.com . Архивировано из оригинала 10 марта 2006 года.
- ^ Левин, Рафаэль Б.: Моделирование невесомости. Доклад, представленный на 3-м ежегодном собрании Ассоциации аэрокосмической медицины, 9–11 мая 1960 г.
- ^ Траут, Отто Ф.; Лоутс, Гарри Л.; Мэттингли, Дж. Сэмюэл (январь 1966 г.). «Метод погружения в воду для исследования подвижности субъекта в скафандре в условиях сбалансированной гравитации NASA TN D-3054» (PDF) . Представитель НАСА по контракту НАСА CR . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2011 г.
- ^ Отто Ф. Траут-младший, Гарри Л. Лоутс-младший и Дж. Сэмюэл Мэттингли ["Контракт НАСА NAS1-4059 с дополнительными соглашениями"], январь 1966 г.
- ^ Ройланс, Фрэнк Д. (19 июля 2009 г.). «Исторический знак» . Балтимор Сан . Проверено 25 февраля 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж Бакби, Эд (2009). 50 лет ракет и космических кораблей . Морли, Миссури: Acclaim Press. п. 224. ИСБН 978-1-935001-17-1 .
- ^ «Тренажер нейтральной плавучести – обучение в Скайлэбе» . НАСА. Архивировано из оригинала 16 августа 2016 года . Проверено 26 февраля 2012 г.
- ^ Дэвид Дж. Шейлер, FBIS , Прогулка в космосе , 2004, стр. 213, ООО «Праксис Паблишинг».
- ^ «Симулятор нейтральной плавучести – тестирование солнечного максимума» . НАСА. Архивировано из оригинала 14 марта 2016 года . Проверено 26 февраля 2012 г.
- ^ Бутовски, Гарри А. (15 мая 1984 г.). «Номинация Национального реестра исторических мест: космический симулятор нейтральной плавучести» (pdf) . Служба национальных парков. и сопровождающие 7 фотографий 1984 и 1980 годов (1,42 МБ).
достопримечательности Национальные исторические |
|---|
