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宇航员一天:使用 ESA 进行零重力飞行 – 视频

来自欧洲航天局空中客车公司的报告,在几秒钟内重现了太空的微重力条件

宇航员一天:使用 ESA 进行零重力飞行 – 视频

宇航员一天,每个人都负担得起,可能吗? 这个技巧(不是技巧)被称为 抛物线飞行,一架模拟宇航员发现自己在零大气中所经历的事情的飞机,尽管是在 30 秒的“会议”中,但重复了无数次。 为了进行科学实验或在空中旋转,我们做到了:事情是这样进行的。

重力

引力是物理学的四种基本相互作用之一,也是宇宙中每个人都受其影响的一种现象:从出生到死亡,我们一生都受制于一种力,这种力在某些方面仍然很神秘,它使我们掉落物体一发不可收拾,让我们躺在床上不用飞走,让我们的地球绕太阳公转。

直到 60 年代,还没有人经历过失重,然后随着第一次太空旅行和随后的第一个太空实验室,有可能将人员和设备带到重力被取消或几乎取消的环境中,从而为科学开辟了新的领域。

例如,研究失重对人体的影响对于了解人类是否以及如何在太空中长期生活以及从理论上讲在长时间失重旅行后殖民新行星至关重要。 多年来,很明显 影响 失重对人体的影响是 卓越,即使在太空仅 30 天后,不再受身体重量压力的肌肉和骨骼往往会失去质量和密度,这就是为什么在国际空间站上,宇航员必须进行大量的体育锻炼,他们模拟保持肌肉和骨骼健康的地球条件。

国际空间站内部
美国宇航局

在空间站的实验室中,他们也接受了测试 药品, 材料和 物理现象 只有在微重力存在的情况下才能体验到; 自然,太空任务的高昂成本只允许将少数实验带到国际空间站,但要求很多,因此已经寻求一种方法来在地球上创造与太空条件相似或相等的条件,以便能够无需进行太空旅行即可对事物和人进行实验。

但地球上不存在 反重力机,因此,要体验他们在轨道上发现的条件,宇航员和材料几乎没有可能性:宇航员可以在巨大的水池中训练以重现类似于 空间微重力,但对于实验和物体来说,它更复杂。
它们可以安置在弹射器中,该弹射器可以将物体发射到尽可能高的位置或落入高塔:在辐射阶段,物体(或人)处于与空间相同的条件下,但这种效果会持续几秒钟,并且会持续很长时间。 '仍然是问题 突然减速.

抛物线飞行

抛物线方案
新空间/欧空局

目前最实用的方法是 抛物线飞行 使用特殊飞机,在坠落阶段,里面的一切都漂浮在空中,就像你在太空中一样。 就像从高高的悬崖跳入海中,人会经历片刻的失重感,所以在飞机潜水时,里面的人和东西几乎都在 失重. 实际上,在这些特殊飞行中,飞机从不垂直俯冲,而是执行特定的抛物线,在非常强的上坡加速后,可以从抛物线的峰值开始在零重力状态下漂浮约 30 秒到最后,在飞机恢复水平飞行之前,重新建立重力。 在抛物线飞行期间,可以进行科学实验,并且每次飞行都会执行许多抛物线(三十条),最终可以收集许多分钟的失重状态,这对于进行科学测试非常宝贵。

在抛物线飞行期间上升
FIRSTonline——恩里科·玛丽亚·法拉利

ESA使用的空中客车

ESA使用该公司的改装空中客车 九空间 对于这种类型的飞行,我们能够通过目睹正在进行的实验并像宇航员一样在失重状态下漂浮,参与第 71 次抛物线飞行运动。 以前使用的空客 德国总理默克尔的国机,实际上它只是在内部进行了修改,移除了大部分座椅并将机身的一部分调整为无窗货物区域:外观和航空电子设备没有改变,这意味着理论上, 任何客机 可以进行抛物线飞行机动。

空中客车外观
FIRSTonline——恩里科·玛丽亚·法拉利

即使绝对安全,这些操作也非常极端。 飞机升起速度非常快 几乎垂直 在天空中,约 50 度的倾角导致高达 1,8G 的强大内部加速度,这意味着几乎是在地面上感知到的力的两倍,略小于航天飞机发射期间经历的最大加速度,等于 3G. 恰好在寓言的高潮开始之前到达 零G (虽然说“微重力”更正确,因为仍然有一个小的残余加速度),它会持续整个飞机的下降过程,直到它在水平飞行中起飞。 大约一分半钟后,新的抛物线开始,循环从头开始重复:在所有阶段中,机长通过扬声器宣布倾斜度和零重力下的剩余时间。

飞行过程中进行的实验
FIRSTonline——恩里科·玛丽亚·法拉利

重要的是要注意在大约 30 秒内经历的物理现象与在国际空间站上经历的完全相同,包括流体甚至火焰的行为:在零重力下点燃的火柴实际上表现不同,火焰更小并且几乎呈球形,温度低于陆地。 事实上,即使是国际空间站也处于自由落体状态 说重力不足是不正确的:事实上,这被空间站绕地球的圆周运动抵消了,这种运动可以防止它在地球上坠毁。 在其抛物线飞行中,欧空局还能够重现特定重力条件,例如在月球或火星上发现的条件,以便为这些任务执行特定测试。

乘坐零重力飞机

但是零重力飞行会引起不适吗? 事实上,由于显而易见的原因,这种类型的第一架飞机被称为“呕吐彗星”,但是 今日 感觉不好更难,既可以服用药物(类似于抗晕船药),也可以在寓言期间进行有关最佳姿势的特定培训。 事实上,如果你几乎立即适应了没有重力的阶段,那么之前的强烈加速阶段会更令人讨厌,在这个阶段你会感觉到整个身体和皮肤都被猛烈地向下拉。

零重力飞行
FIRSTonline——恩里科·玛丽亚·法拉利

在这个阶段,建议第一个寓言 躺在地上,但过了一会儿你就可以安全地站立了,重要的是盯着看而不是移动你的头,否则平衡感可能会受到影响,从而导致不适。 然而,适应是相当迅速的,无论如何,从最初的加速到抛物线的结束,只需要 1,15 分钟; 也是出于这个原因,抛物线飞行现在主要用于 科学实验 他们几乎不再是宇航员的特权,宇航员只进行适应性飞行,他们更喜欢游泳池,在那里他们可以进行类似于紧张的太空行走的长时间训练。 该飞机正在飞行 三名飞行员 同时,每一个都与保持一个基本参数(爬升、潜水等)完美对齐以避免机舱内出现问题有关。 好奇心:在任何情况下,ESA 飞机内在零重力下花费的总时间都大于维珍银河等公司目前正在测试的亚轨道飞行对太空游客开放后所经历的时间。 对于那些想立即体验无重力飞行快感的人 九空间 组织向所有人开放的航班,费用约为 ¥6.000万起 每人:部分收益捐赠给科研活动。

零重力试验

Novespace 平面上可能进行的科学研究几乎可以涉及任何科学领域:通常它们是 大学 e 科研院所 谁设计了一个科学项目提交给. 如果获得批准,实验人员和他们的设备将被托管在飞机上,将他们的理论付诸实践,其中一些实验甚至可能在以后被托管在国际空间站上。
在如此极端的条件下进行实验需要仔细规划设备,也因为实验可用的时间有限:所有东西都必须牢固地固定在飞机上或放在特殊的架子上,这些架子又用防震材料和泡沫橡胶覆盖, 以避免在物体和人停止漂浮以迅速恢复正常重力时造成损坏或伤害。

正在进行实验的飞机内部
FIRSTonline——恩里科·玛丽亚·法拉利

在零 G 阶段,实验者通常用胶带固定在地板或墙上,以便能够执行收集数据所需的测量,设备和 PC 在任何情况下都必须校准以承受巨大的加速度抛物线的初始阶段:例如,硬盘磁头可能会出现问题,可能会损坏或自动将自己置于静止位置,从而导致数据丢失,因此它们几乎总是被使用 固态硬盘 没有移动部件。 在此期间 第 71 次战役 已经进行了许多非常不同的实验,从生物学到化学再到物理学。 例如,卢塞恩大学进行了测试以了解软骨在零重力下的表现,而苏黎世大学则设计了一项实验来评估失重对脊柱僵硬的影响:一名志愿者赤裸躯干固定在地面上并在他的背上安装了一个装置,用于在零重力阶段进行测试。另一个在物流方面特别复杂的实验是由 里昂神经科学研究中心 谁想测试重力对 距离知觉 在物体和观察者之间,设置一种雪橇,尝试在微重力条件下与蒙住眼睛的实验者接近物体。

零重力下的意大利

意大利的代表是比萨大学 与麻省理工学院合作,Paolo Di Marco 教授领导的团队对表面的“润湿性”进行了实验,即液体润湿表面的方式:例如,一滴水滴留在钢或黄油上的方式,这个简单的例子有着巨大的工业应用,因为表面的润湿方式对热传递有影响,例如在核反应堆冷却系统中。

然而,除了工作之外,位面中还有一个区域叫做“自由浮动区”,一种被网包围的笼子,在那里你可以简单地享受漂浮在空中的乐趣而没有发生意外的危险:显然没有一个实验者在他没有科学测试的时候抗拒至少尝试一次的诱惑,而且它是可能获得更大胆的体验 走在墙上, 或者只是在空气中旋转 只是为了好玩.

零重力下的“自由浮动”区域
欧空局

La 总持续时间 一次飞行活动,从法国波尔多基地起飞到返回,大约是 三个小时 对于飞行员、实验人员或船上的任何人来说,这是一个需要记住的特定原因的术语:船上没有传统的厕所,比方说,由于重力的原因,只有“紧急装置”来应对真正不可延误的情况. 这 生理需求 他们甚至不看重力。

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