رواد الفضاء ليوم واحد ، وبأسعار معقولة للجميع ، ممكن؟ الحيلة (التي ليست حيلة) تسمى رحلة مكافئ، طائرة تحاكي ، وإن كان ذلك في "جلسات" مدتها 30 ثانية ، والتي تتكرر عدة مرات ، بالضبط ما يجد رواد الفضاء أنفسهم يختبرونه مع انعدام الغلاف الجوي. للقيام بتجارب علمية أو الدوران في الهواء ، قمنا بذلك: إليكم كيف سارت الأمور.
الجاذبية
الجاذبية هي أحد التفاعلات الأساسية الأربعة للفيزياء ، وهي ظاهرة يخضع لها كل فرد في الكون: منذ الولادة وحتى الموت ، نقضي حياتنا كلها تحت تأثير قوة ، في بعض النواحي لا تزال غامضة ، مما يجعلنا نسقط الأشياء. خارج عن السيطرة ، يسمح لنا بالاستلقاء في السرير دون الطيران ، ويسمح لأرضنا بالدوران حول الشمس.
حتى الستينيات من القرن الماضي ، لم يختبر أي إنسانانعدام الوزن، ثم مع السفر الفضائي الأول وبعد ذلك مع المختبرات الأولى في الفضاء ، كان من الممكن إحضار الرجال والمعدات إلى بيئة يتم فيها إلغاء الجاذبية أو إلغائها تقريبًا ، مما يفتح آفاقًا جديدة للعلم.
دراسة آثار انعدام الوزن على جسم الإنسان ، على سبيل المثال ، ضرورية لفهم ما إذا كان يمكن للإنسان أن يعيش لفترات طويلة في الفضاء وكيف يمكن لذلك ، من الناحية النظرية ، استعمار كواكب جديدة بعد رحلات طويلة في حالة انعدام الوزن. على مر السنين أصبح من الواضح أن الآثار من انعدام الوزن على جسم الإنسان رائعتميل العضلات والعظام التي لم تعد متوترة بسبب وزن الجسم إلى فقدان الكتلة والكثافة حتى بعد 30 يومًا فقط في الفضاء ، ولهذا السبب يجب على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية اتباع نظام مكثف من التمارين البدنية حيث يقومون بمحاكاة ظروف الأرض للحفاظ على شكل العضلات والعظام.
في مختبرات المحطة الفضائية يتم اختبارها أيضًا الأدويةوالمواد و الظواهر الفيزيائية التي لا يمكن تجربتها إلا في وجود الجاذبية الصغرى ؛ بطبيعة الحال ، تسمح التكلفة العالية جدًا للمهمات الفضائية بإجراء عدد قليل من التجارب على محطة الفضاء الدولية ، ولكن الطلبات كثيرة ، وبالتالي تم البحث عن طريقة لتهيئة ظروف على الأرض مماثلة أو مساوية لظروف الفضاء ، من أجل التمكن لإجراء تجارب على الأشياء والأشخاص دون الحاجة إلى القيام برحلة فضائية.
لكن لا شيء موجود على الأرض آلة مضادة للجاذبيةلذلك ، لتجربة الظروف التي سيجدونها في المدار ، فإن رواد الفضاء والمواد لديهم القليل من الاحتمالات: يمكن لرواد الفضاء التدرب في برك ضخمة لإعادة إنشاء تأثيرات مشابهة لتلك الموجودة في الجاذبية المكانية الصغرىولكن الأمر أكثر تعقيدًا بالنسبة للتجارب والأشياء.
يمكن وضعها في المقاليع التي تطلق جسمًا على أعلى ارتفاع ممكن أو تسقط في أبراج عالية: خلال مرحلة السقوط يكون الكائن (أو الشخص) في نفس ظروف المساحة ، لكن هذا التأثير يستمر لبضع ثوانٍ جدًا. لا تزال مشكلة تباطؤ مفاجئ.
رحلة القطع المكافئ
الطريقة الأكثر عملية المستخدمة حاليًا هي طريقة رحلات مكافئ مع طائرات خاصة ، حيث ، خلال مرحلة الخريف ، يطفو كل شيء بداخلها تمامًا كما لو كنت في الفضاء. تمامًا كما يحدث عند القفز من جرف مرتفع إلى البحر ، يشعر المرء بانعدام الوزن لبضع لحظات ، لذلك أثناء الغوص بالطائرة ، يكون الأشخاص والأشياء بالداخل تقريبًا في انعدام الوزن. في الواقع ، خلال هذه الرحلات الخاصة ، لا تسقط الطائرة أبدًا في غوص رأسي ، ولكنها تقوم بعمل مكافئ محدد حيث ، بعد تسارع قوي جدًا صعودًا ، من الممكن أن تطفو في الجاذبية الصفرية لمدة 30 ثانية تقريبًا ، من قمة القطع المكافئ حتى نهايتها النهائية ، قبل أن تستأنف الطائرة الطيران المستوي ، مما يعيد تأسيس الجاذبية. أثناء رحلة الطيران المكافئ ، يمكن إجراء تجارب علمية ، وبالنظر إلى إجراء العديد من القطع المكافئة (ثلاثين) لكل رحلة ، في النهاية يمكن جمع عدة دقائق من انعدام الوزن ، وهي لا تقدر بثمن لإجراء الاختبارات العلمية.
طائرة إيرباص التي تستخدمها وكالة الفضاء الأوروبية
تستخدم وكالة الفضاء الأوروبية طائرة إيرباص معدلة للشركة Ninespace بالنسبة لهذا النوع من الرحلات ، وكنا قادرين على المشاركة في حملة الطيران المكافئ 71 من خلال مشاهدة التجارب التي تجري وتطفو في انعدام الوزن مثل رواد الفضاء. طائرة ايرباص المستخدمة سابقا الطائرات الحكومية للمستشارة ميركل، في الواقع ، تم تعديله داخليًا فقط ، وإزالة معظم المقاعد وتكييف جزء من جسم الطائرة مع منطقة شحن بدون نوافذ: لم يتم تغيير الهيكل الخارجي وإلكترونيات الطيران ، وهذا يعني ، من الناحية النظرية ، أي طائرة يمكن إجراء مناورات طيران مكافئ.
هذه المناورات شديدة للغاية حتى لو كانت آمنة تمامًا. تستيقظ الطائرة بسرعة كبيرة و عموديا تقريبا في السماء ، مع ميل يبلغ حوالي 50 درجة مما يتسبب في تسارع داخلي قوي يصل إلى 1,8G ، مما يعني ضعف القوة المحسوسة على الأرض وأقل قليلاً من التسارع الأقصى الذي حدث أثناء إطلاق مكوك الفضاء ، أي ما يعادل 3G. وصل قبل ذروته مباشرة تبدأ المرحلة صفر ز (على الرغم من أنه من الأصح قول "الجاذبية الصغرى" حيث لا يزال هناك تسارع صغير متبقي) ، والذي يستمر طوال هبوط الطائرة ، حتى تقلع في رحلة مستوية. بعد حوالي دقيقة ونصف ، يبدأ قطع مكافئ جديد وتعيد الدورة نفسها من البداية: خلال جميع المراحل ، يعلن القبطان درجات الميل والوقت المتبقي عند صفر G من خلال مكبر الصوت.
من المهم أن نلاحظ كيف أن الظواهر الفيزيائية التي حدثت في حوالي 30 ثانية هي نفسها تمامًا كما حدث في محطة الفضاء الدولية ، بما في ذلك سلوك السوائل وحتى اللهب: تتصرف المباراة المضاءة عند صفر G في الواقع بشكل مختلف ، واللهب أصغر و شبه كروية ، مع درجات حرارة أقل من على الأرض. في الواقع ، حتى محطة الفضاء الدولية في حالة سقوط حر من الخطأ الحديث عن نقص الجاذبية: في الواقع يتم إلغاء هذا بالحركة الدائرية للمحطة حول الأرض ، وهي حركة تمنعها من الاصطدام بالأرض. في رحلاتها المكافئة ، تستطيع وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا إعادة خلق ظروف جاذبية معينة ، مثل تلك الموجودة على القمر أو المريخ ، لإجراء اختبارات محددة لتلك المهمات.
تحلق في طائرة تنعدم فيها الجاذبية
لكن هل الطيران عند نقطة الصفر G يسبب الانزعاج؟ في الحقيقة أول طائرة من هذا النوع كانت تسمى "Vomit Comet" لأسباب واضحة ولكن اليوم من الصعب أن تشعر بالسوء، سواء بالنسبة للأدوية التي يمكن تناولها (مثل الأدوية المضادة لدوار البحر) وللتدريب المحدد على أفضل وضع يمكن الاحتفاظ به أثناء الأمثال. في الواقع ، إذا تكيفت على الفور تقريبًا مع مرحلة غياب الجاذبية ، فإن المرحلة السابقة من التسارع القوي تكون أكثر إزعاجًا ، حيث تشعر بالجسم كله والجلد ، يسحبان بعنف إلى الأسفل.
في هذه المرحلة يوصى باستخدام الأمثال الأولى من استلق على الأرض، ولكن بعد فترة من الوقت يمكنك الوقوف بأمان ، فالشيء المهم هو التحديق وعدم تحريك رأسك ، وإلا فإن الشعور بالتوازن قد يتأثر بالضيق الناتج عن ذلك. ومع ذلك ، فإن التكيف سريع للغاية ، وعلى أي حال ، فإن كل شيء ، من التسارع الأولي إلى نهاية القطع المكافئ ، يستغرق 1,15 دقيقة فقط ؛ أيضًا لهذا السبب تُستخدم الآن الرحلات الجوية المكافئة بشكل أساسي ل التجارب العلمية ولم تعد تقريبًا من صلاحيات رواد الفضاء ، الذين يقومون فقط برحلات التأقلم ، مفضلين حمام السباحة حيث يمكنهم الحصول على جلسات طويلة مماثلة للمشي في الفضاء المجهد. يتم تشغيل الطائرة من قبل ثلاثة طيارين في نفس الوقت ، كل منها معني بالحفاظ على أحد المعايير الأساسية (التسلق ، الغوص ، إلخ) متناسقة تمامًا لتجنب المشاكل في المقصورة. الفضول: إجمالي الوقت الذي يقضيه عند صفر G داخل طائرة ESA هو على أي حال أكبر مما سيتم تجربته بمجرد أن تكون الرحلات الجوية شبه المدارية التي يتم اختبارها حاليًا من قبل بعض الشركات ، مثل Virgin Galactic ، مفتوحة لسائحي الفضاء. لأولئك الذين يريدون تجربة إثارة الطيران بدون جاذبية على الفور Ninespace ينظم رحلات مفتوحة للجميع بتكلفة تقريبية 6.000€ لكل شخص: يتم التبرع بجزء من العائدات لأنشطة البحث العلمي.
التجربة مع صفر G
يمكن أن يتعلق البحث العلمي المحتمل على مستوى Novespace عمليًا بأي مجال من مجالات العلوم: بشكل عام هم كذلك جامعة e معاهد البحوث الذين يبتكرون مشروعًا علميًا لتقديمه إلىأن. إذا تمت الموافقة على ذلك ، فسيتم استضافة المجربين ومعداتهم على متن الطائرة لوضع نظرياتهم موضع التنفيذ ، وقد يتم استضافة بعض هذه التجارب لاحقًا على محطة الفضاء الدولية.
يتطلب إجراء التجارب في مثل هذه الظروف القاسية تخطيطًا دقيقًا للمعدات ، ويرجع ذلك أيضًا إلى الوقت المحدود المتاح للتجربة: يجب تأمين كل شيء بإحكام بالطائرة أو احتوائه في رفوف خاصة ، والتي بدورها مغطاة بمادة مقاومة للصدمات ومطاط رغوي ، لتجنب الضرر أو الإصابة عندما تتوقف الأشياء والأشخاص عن الطفو ليعودوا بسرعة إلى الجاذبية الطبيعية.
يتم تثبيت المجربين بشكل عام بأشرطة على الأرض أو على الجدران خلال مرحلة الصفر G ، حتى يتمكنوا من إجراء القياسات اللازمة لجمع البيانات ، يجب معايرة المعدات وأجهزة الكمبيوتر في أي حال لتحمل التسارع الكبير من المرحلة الأولية للقطع المكافئ: على سبيل المثال ، قد تكون هناك مشاكل مع رؤوس الأقراص الصلبة ، والتي يمكن أن تتلف أو تضع نفسها في وضع الراحة تلقائيًا ، مما يتسبب في فقدان البيانات ، ولهذا السبب يتم استخدامها دائمًا تقريبًا محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة. أثناء ال الحملة 71 تم إجراء العديد من التجارب المختلفة جدًا ، بدءًا من علم الأحياء إلى الكيمياء إلى الفيزياء. على سبيل المثال ، أجرت جامعة لوسيرن اختبارات لمعرفة كيف يتصرف الغضروف في حالة انعدام الجاذبية ، بينما ابتكرت جامعة زيورخ تجربة لتقييم آثار انعدام الوزن على تصلب العمود الفقري: متطوع راسخ على الأرض بجذع عاري. وبجهاز متصل بظهره ، حيث يتم إجراء الاختبارات في مراحل الصفر G. تجربة أخرى معقدة بشكل خاص من حيث الخدمات اللوجستية كانت تلك التي تم اختبارها بواسطة مركز أبحاث علوم الأعصاب في ليون الذين أرادوا اختبار تأثير الجاذبية تصور المسافة بين الأشياء والمراقب ، نصب نوعًا من الزلاجات لمحاولة الاقتراب من كائن مع مجرب معصوب العينين في ظروف الجاذبية الصغرى.
إيطاليا في حالة انعدام الجاذبية
كانت إيطاليا ممثلة بـجامعة بيزا بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا حيث قام الفريق بقيادة البروفيسور باولو دي ماركو بتجربة "قابلية البلل" للأسطح ، أي الطريقة التي يبلل بها السائل سطحًا: على سبيل المثال ، الطريقة التي تظل بها القطرة على الفولاذ أو الزبدة ، وهذا المثال البسيط له تطبيقات صناعية ضخمة ، لأن الطريقة التي يكون بها السطح قابلة للبلل لها آثار على عمليات نقل الحرارة ، على سبيل المثال في أنظمة تبريد المفاعلات النووية.
بصرف النظر عن العمل ، هناك منطقة في الطائرة تسمى "منطقة عائمة حرة"، نوع من القفص المحاط بالشبكات حيث يمكنك ببساطة الاستمتاع بالطفو في الهواء دون التعرض لخطر الحوادث: من الواضح أنه لا أحد من المجربين يقاوم إغراء تجربته مرة واحدة على الأقل عندما يكون خاليًا من الاختبارات العلمية ، وهو كذلك ممكن لتجربة أكثر جرأة امشي على الجدران، أو مجرد الدوران في عمود الهواء فقط للمتعة.
La المدة الإجمالية لحملة الطيران ، من الإقلاع من قاعدة بوردو في فرنسا إلى عودتها ، تقريبًا ثلاث ساعات وبالنسبة للطيارين أو المجربين أو أي شخص على متن الطائرة ، فإنه مصطلح يجب أخذه في الاعتبار لسبب محدد: لا توجد مراحيض تقليدية على متن الطائرة ، لنقل ، لأسباب تتعلق بالجاذبية ، لا يوجد سوى "أجهزة طوارئ" للحالات التي لا يمكن تأخيرها حقًا . ال الاحتياجات الفسيولوجية إنهم لا ينظرون حتى في مواجهة الجاذبية.
