Бассейн с нейтральной плавучестью - Neutral buoyancy pool

А бассейн нейтральной плавучести или же бак нейтральной плавучести это бассейн с водой, в котором нейтральная плавучесть используется, чтобы тренировать космонавтов за выход в открытый космос и разработка процедур. Эти бассейны начали использовать в 1960-х годах и изначально были просто развлекательными. бассейны; специализированные объекты будут построены позже.

Космические агентства

НАСА

Базз Олдрин тренируется в школе Макдонога перед выходом в открытый космос

До мая 1960 года НАСА признало возможность моделирования подводной нейтральной плавучести и начало тестирование их эффективности. НАСА привлекло компанию Environmental Research Associates, базирующуюся в Балтимор, чтобы сначала попробовать моделирование нейтральной плавучести в бассейне рядом с Исследовательский центр Лэнгли. Посетители и другие проблемы мешали этим усилиям, поэтому они перенесли операцию в бассейн в McDonogh School, дневная в Мэриленде, где Скотт Карпентер был первым космонавтом, который участвовал подходит. Затем после трудных Выход в открытый космос через Близнецы 11 в середине сентября 1966 года Центр пилотируемых космических аппаратов (впоследствии переименованный в Космический центр Джонсона ) полностью осознал важность процедур тестирования под водой и отправил Близнецы 12 экипаж для тренировки в МакДоног.[1][2][3][4]

Имитатор нейтральной плавучести (NBS)

Дальнейшая информация: Симулятор нейтральной плавучести

Имитатор нейтральной плавучести, расположенный в Центр космических полетов Маршалла в Алабаме, работал с 1967 по 1997 год.[5] На объекте было три бака. Первый имел диаметр 2,4 метра (8 футов) и глубину 2,4 метра (8 футов). Второй танк был построен в 1966 году и имел диаметр 7,6 метра (25 футов) и глубину 4,6 метра (15 футов). Третий танк был добавлен примерно в 1968 году для Skylab и других запланированных проектов; он имел диаметр 23 метра (75 футов) и глубину 12 метров (40 футов).

Обучение в NBS сократилось, когда Космический центр Джонсона открыл свой собственный бассейн нейтральной плавучести в 1980 году, и в конце концов он был закрыт в 1997 году.[5]

Установка для погружения в воду (WIF)

WIF использовался в программах Gemini и Apollo и располагался в здании 5 Космического центра Джонсона в Хьюстоне, штат Техас.

Бассейн имел диаметр 7,6 метра (25 футов) и глубину 4,9 метра (16 футов).

Тренировочный центр в невесомой среде (WETF)

WETF, работавший с 1980 по 1998 год, располагался в здании 29 Космического центра Джонсона в Хьюстоне, штат Техас.[5][6] Размеры бассейна составляли 24 метра (78 футов) на 10 метров (33 фута), а глубина - 7,6 метра (25 футов).[6]

Лаборатория нейтральной плавучести (NBL)

Дальнейшая информация: Лаборатория нейтральной плавучести

В конце 1980-х НАСА начало рассматривать вопрос о замене WETF, который был слишком мал, чтобы содержать полезные макеты многих компонентов космической станции, запланированных для Космическая станция Свобода, который позже превратился в Международная космическая станция. НАСА приобрело обрабатывающий центр у Макдоннелл Дуглас в начале 1990-х, и начал переоборудовать его в учебный центр нейтральной плавучести в 1994 году, строительство которого закончилось в декабре 1995 года. NBL начал работу в 1997 году.[7]

NBL находится по адресу Учебный центр Сонни Картера, недалеко от Космический центр Джонсона в Хьюстоне.[8] Размеры бассейна составляют 62 метра (202 фута) на 31 метр (102 фута), а глубина - 12 метров (40 футов).[8]

Роскосмос

После Восход 2 миссия, группа в Центр подготовки космонавтов имени Гагарина (GCTC) предложили тренировку для выхода в открытый космос в бассейне.[9] В сентябре 1969 года GCTC создал рабочую группу для дальнейшего изучения идеи, и в конце того же года в их бассейне были проведены эксперименты.[9] В 1970 году космонавты Андриян Николаев и Виталий Севастьянов посетил новый бассейн НАСА диаметром 23 метра (75 футов) в Маршалле.[9] Севастьянову даже разрешили надеть тренировочный костюм и войти в бассейн.[9] После визита интерес к аналогичному объекту в рамках советской космической программы начал расти.[9] В ноябре 1973 года было официально принято решение о строительстве специального бассейна; до тех пор бассейн центра продолжал использоваться.[9]

Hydro Lab

Hydro Lab была завершена в начале 1980 г .; бассейн имеет диаметр 23 метра (75 футов) и глубину 12 метров (39 футов).[9][10]

CNSA

Средство нейтральной плавучести (NBF)

Китайский NBF[11] расположен в Китайском центре исследований и подготовки космонавтов в Пекине. Он имеет диаметр 23 метра (75 футов) и глубину 10 метров (33 фута).[12] Строительство началось в 2005 году и было завершено в ноябре 2007 года.[13] Работа началась в 2008 году.[13]

ЕКА

Средство нейтральной плавучести (NBF)

Европейский NBF расположен по адресу: Европейский центр астронавтов в Кельне, Германия.[14] Имеет восьмиугольный форма и размеры 22 метра (72 фута) на 17 метров (56 футов) при глубине 10 метров (33 фута).[15] Работа началась в 2002 году.[16]

JAXA

Система испытаний на невесомость (WETS)

WETS был расположен в Космический центр Цукуба в Ибараки, Япония.[5] Он открылся в 1997 году и закрылся в 2011 году из-за обширного землетрясения.[5] Бассейн имел диаметр 16 метров (52 фута) и глубину 10,5 метра (34 фута).[17]

Другие

Центр исследования нейтральной плавучести Университета Мэриленда (NBRF)

НБРФ расположен по адресу: Университет Мэриленда в США.[18] Бассейн имеет диаметр 15 метров (50 футов) и глубину 7,6 метра (25 футов).[18] Он был построен в 1992 году и является единственным сооружением с нейтральной плавучестью на территории колледжа.[18] НБРФ является частью Лаборатория космических систем (SSL), который изначально находился в Массачусетский Институт Технологий (Массачусетский технологический институт).[18] Он отделился от Массачусетского технологического института, когда SSL получила грант от НАСА на создание специального бассейна нейтральной плавучести.[18] Поскольку в Массачусетском технологическом институте не хватало места для бассейна, было решено перенести SSL в Университет Мэриленда.[18]

Тренажер подводного космонавта (UAT) находится на Космический и ракетный центр США, дом Космический лагерь и космической академии в Хантсвилле, штат Алабама. 30 футов шириной и 24 фута глубиной, он был разработан Гомер Хикэм, инженер НАСА, известный тем, что написал «Мальчишек-ракетчиков» по ​​фильму «Октябрьское небо». Открытый в 1986 году, он действует до сих пор.[нужна цитата ]

Тренировка нейтральной плавучести

Дальнейшая информация: Моделирование нейтральной плавучести в качестве учебного пособия

Во время тренировок погружение с нейтральной плавучестью используется для моделирования невесомость космических путешествий. Для достижения этого эффекта космонавтов в костюмах или оборудования опускают в бассейн с помощью мостовой кран а затем утяжелены в воде водолазами поддержки, чтобы подъемная сила и минимальный вращающий момент о них центр массы.[19] Костюмы, которые носят стажеры в NBL, имеют заниженный рейтинг по сравнению с полностью летными. ЭМУ костюмы, подобные тем, что используются на космических челноках и Международной космической станции. Дайверы дышат найтрокс пока работает в танке.[20][21]

Проблемы обучения

Одним из недостатков погружения с нейтральной плавучестью как имитации микрогравитации является значительное количество тащить созданный водой.[22] Это затрудняет приведение объекта в движение и затрудняет его удержание. Это также упрощает удержание объекта в неподвижном состоянии. Этот эффект противоположен тому, что происходит в космосе, где легко привести объект в движение, но очень трудно удержать его неподвижным. Как правило, эффекты перетаскивания минимизируются за счет медленного выполнения задач в воде. Еще один недостаток моделирования нейтральной плавучести заключается в том, что космонавты не являются невесомыми. в их костюмы, что означает, что когда дайверы наклоняют свои костюмы, они прижимаются к любой внутренней поверхности, обращенной вниз. Это может быть неудобно в определенных положениях, например при опущенной голове. Таким образом, точный размер костюма имеет решающее значение.

Изображений

Масштабное сравнение бассейнов с нейтральной плавучестью (верхние изображения изображают виды сверху; нижние изображения изображают виды сбоку)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Левин, Рафаэль Б .: Моделирование нулевой гравитации. Документ, представленный на 3-м ежегодном собрании Ассоциации аэрокосмической медицины 9-11 мая 1960 г.
  2. ^ Форель, Отто Ф .; Loats, Harry L .; Маттингли, Дж. Самуэль (январь 1966 г.). «Метод погружения в воду для исследования подвижности объекта в скафандре в условиях уравновешенной силы тяжести NASA TN D-3054» (PDF). Представитель НАСА по контракту НАСА CR: 1–32. PMID  5295062. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-10-25.
  3. ^ Отто Ф. Траут-младший, Гарри Л. Лоатс-младший и Дж. Сэмюэл Маттингли [«Контракт NASA NAS1-4059 с дополнительными соглашениями»], январь 1966 г.
  4. ^ Ройланс, Фрэнк Д. (19 июля 2009 г.). «Исторический знак». Балтимор Сан. Получено 25 февраля, 2012.
  5. ^ а б c d е М.С. Лафлин, Дж. Д. Мюррей, L.R. Ли, М. Л. Уир и М. Ван Баален (2016). «Составление комплексного набора данных по обучению в космосе для астронавтов НАСА» (PDF). НАСА. Получено 14 ноября 2015.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  6. ^ а б Тейлор, Ларри (2004). "Один гигантский шаг". Получено 19 ноября 2015. Фактическая тренировка теперь происходит в бассейне размером 78 футов на 33 фута и глубиной 25 футов. Сам бассейн ничем не отличается от любого другого бассейна. Он наполнен водой и пахнет хлором.
  7. ^ Хатчинсон, Ли (4 марта 2013 г.). «Плавание с космонавтами: подготовка к выходу в открытый космос в гигантском бассейне НАСА». Ars Technica. Получено 24 марта 2015.
  8. ^ а б «Лаборатория нейтральной плавучести» (PDF). НАСА. 2013. Получено 19 ноября 2015.
  9. ^ а б c d е ж грамм «ЦПК: Учебный бассейн» (На французском). Космонавтика. Получено 19 ноября 2015.
  10. ^ Рекс Д. Холл, Шейлер Дэвид, Берт Вис (2007). Космонавты России: в учебном центре имени Ю.А. Гагарина. Springer. п. 53. ISBN  9780387739755. Получено 19 ноября 2015.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  11. ^ РС. Лафлин; Дж. Д. Мюррей; L.R. Ли; М.Л. Носить; М. Ван Баален (2016). «Составление комплексного набора данных по обучению в космосе для астронавтов НАСА» (PDF). НАСА. Получено 17 апреля 2016. Китай эксплуатирует установку нейтральной плавучести в Центре астронавтов Китая
  12. ^ «10 米 水下« 太空 漫步 »(« Космическая прогулка »под 10 метров воды)» (на китайском языке). Sohu.com. 25 сентября 2008 г.. Получено 28 сентября 2015.
  13. ^ а б «Самый большой пул Китая». SpaceMore. 2017-02-06. Получено 6 августа 2018.
  14. ^ «Средство нейтральной плавучести ЕКА в EAC». ЕКА. 2015 г.. Получено 19 ноября 2015.
  15. ^ Гэри Э. Масгрейв, доктор философии, Аксель Ларсен, Томмазо Сгобба (2009). Безопасность космических систем. Баттерворт-Хайнеманн. п. 780. ISBN  9780080559223. Получено 19 ноября 2015.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  16. ^ Митци С. Лафлин; Джоселин Д. Мюррей; Лесли Р. Ли; Мэри Л. Уир; Мэри Ван Баален. «Отслеживание исторических тренировок НАСА по выходу в открытый космос: пожизненное наблюдение за здоровьем космонавтов (LSAH). Разработка трекера экспозиции скафандра для выхода в открытый космос (EVA SET)» (PDF). НАСА - ОАО. Получено 6 августа 2018.
  17. ^ «Испытательный корпус в невесомой среде». ДЖАКСА. 2006 г.. Получено 19 ноября 2015.
  18. ^ а б c d е ж «Центр исследования нейтральной плавучести». Университет Мэриленда. 2015 г.. Получено 19 ноября 2015.
  19. ^ Штраус, S (июль 2008 г.). «Космическая медицина в НАСА-АО, лаборатория нейтральной плавучести». Авиация, космос и экологическая медицина. 79 (7): 732–3. PMID  18619137.
  20. ^ Фитцпатрик Д.Т., Конкин Дж. (2003). «Улучшение легочной функции у работающих водолазов, дышащих найтроксом на небольшой глубине». Undersea Hyperb Med Abstract. 30 (Приложение): 763–7. PMID  12862332. Получено 2008-08-27.
  21. ^ Фитцпатрик Д.Т., Конкин Дж. (Июль 2003 г.). «Улучшение легочной функции у работающих водолазов, дышащих найтроксом на небольшой глубине». Aviat Space Environ Med. 74 (7): 763–7. PMID  12862332. Получено 2008-08-27.
  22. ^ Пендергаст Д., Моллендорф Дж., Зампаро П., Термин А, Бушнелл Д., Пашке Д. (2005). «Влияние сопротивления на передвижение человека в воде». Undersea Hyperb Med. 32 (1): 45–57. PMID  15796314. Получено 2008-08-27.