เครื่องบินไร้แรงโน้มถ่วง
เครื่องบินไร้แรงโน้มถ่วง เป็น เครื่องบินปีกตรึงประเภทหนึ่งที่ให้สภาพแวดล้อมใกล้ไร้น้ำหนักในช่วงเวลาสั้นๆ สำหรับการฝึกนักบินอวกาศการทำวิจัย และการถ่ายทำภาพยนตร์ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
เครื่องบินรุ่นดังกล่าวถูกใช้งานโดยโครงการวิจัยแรงโน้มถ่วงต่ำของ NASA [ 1 ]และปัจจุบันมีเครื่องบินรุ่นหนึ่งที่ใช้งานโดยโครงการการบินอวกาศของมนุษย์และการสำรวจด้วยหุ่นยนต์ขององค์การอวกาศยุโรป ชื่อเล่นที่ไม่เป็นทางการว่า " ดาวหางอาเจียน " ได้รับความนิยมในหมู่ผู้ที่ได้สัมผัสกับการใช้งาน[ 2 ]
ประวัติศาสตร์
การบินแบบพาราโบลาเพื่อจำลองสภาวะไร้น้ำหนักนั้น เสนอโดยวิศวกรการบินและอวกาศชาวเยอรมัน Fritz Haber และน้องชายของเขา นักฟิสิกส์Heinz Haber เป็นครั้งแรก ในปี 1950 [ 3 ]ทั้งคู่ถูกพาตัวไปยังสหรัฐอเมริกาหลังสงครามโลกครั้งที่สองในฐานะส่วนหนึ่งของปฏิบัติการ Paperclip [ 4 ] นอกจากนี้Shih-Chun Wangยังศึกษาอาการคลื่นไส้ในนักบินอวกาศให้กับNASAซึ่งช่วยนำไปสู่การสร้าง Vomit Comet [ 5 ]
บางครั้งมีการใช้เที่ยวบินพาราโบลาเพื่อตรวจสอบผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อสิ่งมีชีวิต ในขณะที่มนุษย์เป็นผู้โดยสารที่พบได้บ่อยที่สุด แต่สัตว์ก็มีส่วนร่วมในการทดลองบ้างเป็นครั้งคราว รวมถึงการทดลองที่น่าสนใจเกี่ยวกับผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อปฏิกิริยาการทรงตัวของแมวบ้าน[ 6 ]และ ความพยายามของ นกพิราบในการนำทางในสภาวะไร้น้ำหนัก[ 7 ]
หลักการทำงาน
เครื่องบินทำให้ผู้โดยสารรู้สึกไร้น้ำหนักโดยการบินตาม เส้นทาง พาราโบลาซึ่งเป็นเส้นทางที่วัตถุเคลื่อนที่ตามธรรมชาติขณะตกอย่างอิสระ[ 8 ] เครื่องบินถูกใช้ในลักษณะนี้เพื่อแสดงให้นักบินอวกาศเห็นว่าการโคจรรอบโลกเป็นอย่างไร ในระหว่างนี้ เครื่องบินไม่จำเป็นต้องออกแรงปฏิกิริยาต่อพื้นดินเพื่อรักษาสิ่งของให้คงที่เมื่อเทียบกับเครื่องบิน ทำให้เกิดความรู้สึกไร้น้ำหนัก
ในขั้นต้น เครื่องบินจะไต่ระดับด้วยมุมเงยประมาณ 45 องศา ความรู้สึกไร้น้ำหนักเกิดขึ้นจากการลดแรงขับและลดระดับหัวเครื่องลงเพื่อรักษาสภาพที่เป็นกลางหรือ "แรงยกเป็นศูนย์" ซึ่งทำให้เครื่องบินเคลื่อนที่ตามเส้นทางเดียวกับวัตถุที่ตกลงมาอย่างอิสระโดยไม่มีแรงต้านอากาศ แรงขับของเครื่องยนต์ถูกใช้เพื่อชดเชยแรงต้านอย่างแม่นยำ ความรู้สึกไร้น้ำหนักเริ่มต้น ณ จุดที่เครื่องบินเริ่มเคลื่อนที่ตามเส้นทางพาราโบลา ซึ่งก็คือขณะที่เครื่องบินกำลังไต่ระดับขึ้น ความรู้สึกไร้น้ำหนักจะคงอยู่ตลอดช่วงที่เหลือของการไต่ระดับขึ้น และเข้าสู่ช่วงการลง จนกระทั่งเครื่องบินต้องดึงขึ้น โดยปกติเมื่อถึงมุมเงยลงประมาณ 30 องศา จากนั้นเครื่องบินจะดึงขึ้นเพื่อทำซ้ำการเคลื่อนที่ ในระหว่างการดึงขึ้นนี้ แรงที่รู้สึกได้จะมีค่าประมาณสองเท่าของแรงโน้มถ่วง วงจรนี้สามารถทำซ้ำได้[ 9 ]
เครื่องบินลำนี้ใช้สำหรับฝึกนักบินอวกาศในการบินในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง โดยให้เวลาพวกเขาอยู่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงประมาณ 25 วินาที จากเวลาบินทั้งหมด 65 วินาที ในแต่ละรอบการบินแบบพาราโบลาในระหว่างการฝึกดังกล่าว เครื่องบินมักจะบินวนเป็นวงกลมประมาณ 40-60 รอบ ผู้โดยสารประมาณสองในสามคนจะรู้สึกคลื่นไส้เนื่องจากอาการเมาเครื่องบิน [ 10 ] [ 11 ]ทำให้เครื่องบินลำนี้ได้รับฉายาว่า "เครื่องบินอาเจียน"
ผู้ปฏิบัติงาน
แคนาดา
องค์การอวกาศแคนาดาและสภาวิจัยแห่งชาติมีFalcon 20ที่ใช้สำหรับการวิจัยไมโครกราวิตี้[ 12 ]โดยปกติแล้วเครื่องบินขนาดเล็กนี้ไม่ได้ใช้เพื่อให้คนลอยตัวอย่างอิสระและสัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนัก อย่างไรก็ตาม นักแสดงตลกRick Mercerได้ทำเช่นนั้นในส่วนหนึ่งของรายการ ของ เขา[ 13 ]
เอกวาดอร์
เครื่องบินไร้แรงโน้มถ่วงลำแรกที่เข้าประจำการในละตินอเมริกาคือเครื่องบินT-39 Sabrelinerที่มีชื่อเล่นว่าCONDORซึ่งใช้งานโดยหน่วยงานอวกาศพลเรือนของเอกวาดอร์และกองทัพอากาศเอกวาดอร์ตั้งแต่เดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2551 [ 14 ]เมื่อวันที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2551 เครื่องบินลำนี้ได้บรรทุกเด็กชายอายุ 7 ขวบ สร้างสถิติโลกกินเนสส์ในฐานะบุคคลที่อายุน้อยที่สุดที่บินในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง[ 15 ]
ยุโรป
นับตั้งแต่ปี 1984 ESAและCNESได้ทำการบินภารกิจลดแรงโน้มถ่วงโดยใช้เครื่องบินหลากหลายประเภท รวมถึง KC-135 ของ NASA, Caravelle , Ilyushin Il-76MDKและAirbus A300ซึ่งรู้จักกันในชื่อZero-Gในปี 2014 เครื่องบิน A300 ถูกปลดระวางและแทนที่ด้วยAirbus A310 ที่ทันสมัยกว่า ซึ่งก็มีชื่อว่าZero-Gเช่น กัน [ 16 ] เครื่องบินลำนี้ ประจำการอยู่ที่สนามบิน Bordeaux-Mérignacในฝรั่งเศสดำเนินการโดย Novespace และยังเคยบินจากสนามบิน Paris Le Bourgetและฐานทัพอากาศ Dübendorfในสวิตเซอร์แลนด์ด้วย[ 17 ]ตั้งแต่ปี 1997 Novespace ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ CNES ได้รับผิดชอบการจัดการเที่ยวบินเหล่านี้[ 18 ]
เครื่องบิน A310 Zero Gนี้ยังใช้ในการให้บริการเที่ยวบินเชิงพาณิชย์สำหรับผู้โดยสารทั่วไป โดยความร่วมมือระหว่างผู้ให้บริการ Novespace และ บริษัท Avicoภายใต้แบรนด์ Air Zero G [ 19 ]เครื่องบินลำนี้ยังถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางภาพยนตร์ โดยทอม ครูซและแอนนาเบลล์ วอลลิสถ่ายทำภาพยนตร์เรื่องThe Mummyในปี 2017 [ 20 ]
รัสเซีย
ในรัสเซียมีการให้บริการเที่ยวบินเชิงพาณิชย์ด้วย เครื่องบินเจ็ต Ilyushin Il-76MDKบริษัทในสหรัฐอเมริกาหลายแห่งจองเที่ยวบินด้วยเครื่องบินเจ็ตเหล่านี้[ 21 ]
กองทัพอากาศอินเดียยังใช้สิ่งเหล่านี้ในการฝึกนักบินอวกาศชาวอินเดียชุดแรกสำหรับโครงการกากันยานของISROอีก ด้วย [ 22 ]
สหรัฐอเมริกา
นาซ่า
NASA ได้ทำการบินทดสอบสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนเครื่องบินหลายประเภทเป็นเวลาหลายปี ในปี พ.ศ. 2492 นักบินอวกาศ ของโครงการเมอร์คิวรีได้รับการฝึกฝนใน เครื่องบิน C-131 Samaritanซึ่งถูกขนานนามว่า "ดาวหางอาเจียน" [ 23 ]
เครื่องบินเติมเชื้อเพลิงกลางอากาศ KC-135สองลำถูกใช้งานจนถึงเดือนธันวาคม 2004 และปลดประจำการในภายหลัง ลำหนึ่งคือ KC-135A หมายเลขทะเบียน N930NA (หรือที่รู้จักกันในชื่อ NASA 930 เดิมเป็นหมายเลขประจำเครื่องของกองทัพอากาศสหรัฐฯ 59-1481) บินวนเป็นเส้นโค้งพาราโบลามากกว่า 58,000 ครั้งหลังจากที่ NASA ได้มาในปี 1973 ก่อนที่จะปลดประจำการในปี 1995 ปัจจุบันจัดแสดงอยู่ที่สนามบินเอลลิงตันใกล้กับศูนย์อวกาศจอห์นสันส่วนอีกหนึ่งลำ (N931NA หรือ NASA 931 เดิมเป็นหมายเลขประจำเครื่องของกองทัพอากาศสหรัฐฯ 63-7998) ก็ถูกใช้โดยUniversal PicturesและImagine Entertainmentสำหรับถ่ายทำฉากที่เกี่ยวข้องกับสภาวะไร้น้ำหนักในภาพยนตร์เรื่องApollo 13เช่นกัน โดยทำการบินครั้งสุดท้ายเมื่อวันที่ 29 ตุลาคม 2004 และถูกเก็บรักษาไว้ถาวรที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศพิมาในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา
ในปี พ.ศ. 2548 NASA ได้เปลี่ยนเครื่องบินเหล่านี้ด้วยเครื่องบินMcDonnell Douglas C-9B Skytrain II (N932NA) ซึ่งเดิมเป็นของ สายการ บิน KLM Royal Dutch Airlinesและกองทัพเรือสหรัฐฯ [ 24 ]
นาซาได้ยุติโครงการวิจัยในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำและปิดการดำเนินงานในเดือนกรกฎาคม 2557 เนื่องจากปัญหาทางเทคนิคของอากาศยาน และได้เปลี่ยนเป็นการทำสัญญากับบริษัทเอกชนแทน
ข้อมูล ณ ปี 2015NASA มีสัญญาบริการไมโครกราวิตี้กับZero Gravity Corporation (ZERO-G) และใช้เครื่องบิน G-FORCE ONE ซึ่งเป็นเครื่องบิน Boeing 727-200 ที่ ได้รับการดัดแปลง [ 25 ]
ผู้ประกอบการรายอื่น
ในช่วงปลายปี พ.ศ. 2547 บริษัทZero Gravity Corporationได้กลายเป็นบริษัทแรกในสหรัฐอเมริกาที่ให้บริการเที่ยวบินไร้แรงโน้มถ่วงแก่ประชาชนทั่วไป โดยใช้ เครื่องบิน โบอิ้ง 727เที่ยวบินแต่ละเที่ยวประกอบด้วยเส้นทางพาราโบลาประมาณ 15 เส้นทาง รวมถึงการจำลองระดับแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และดาวอังคาร ตลอดจนสภาวะไร้น้ำหนักโดยสมบูรณ์[ 21 ]
ในปี 2558 Integrated Spaceflight Servicesเริ่มทำหน้าที่เป็นผู้บูรณาการด้านการวิจัยและการศึกษาของสภาวิจัยแห่งชาติของแคนาดาสำหรับตลาดสหรัฐอเมริกา โดยนำเสนอบริการลดแรงโน้มถ่วงแบบครบวงจรบนเครื่องบินFalcon 20 ที่ได้รับการดัดแปลง [ 26 ] ISS ได้ดำเนินการวิจัยไมโครกราวิตี้เป็นประจำทุกปีเพื่อประเมินชุดอวกาศและเทคโนโลยีอื่นๆ ด้วยโครงการ PoSSUM [ 27 ]
Aurora AerospaceในOldsmar รัฐฟลอริดาให้บริการเที่ยวบินไร้แรงโน้มถ่วงโดยใช้Fuji/Rockwell Commander 700นอกจากนี้ยังใช้เพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และดาวอังคาร[ 28 ]
อาการเมารถ
ตามที่ John Yaniec อดีตผู้อำนวยการโครงการวิจัยแรงโน้มถ่วงลดลงกล่าวไว้ ความวิตกกังวลเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ผู้โดยสารรู้สึกคลื่นไส้ ความเครียดที่เกิดขึ้นกับร่างกายทำให้เกิดความรู้สึกตื่นตระหนกและส่งผลให้ผู้โดยสารอาเจียน Yaniec ประมาณการคร่าวๆ ว่า "หนึ่งในสามจะป่วยหนัก หนึ่งในสามจะป่วยปานกลาง และอีกหนึ่งในสามจะไม่ป่วยเลย" การอาเจียนถือเป็นอาการ "ป่วย" [ 10 ]
สโคโปลาไมน์มักใช้เป็นยาแก้คลื่นไส้ระหว่างการฝึกบินในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง[ 29 ]
ใช้ในการผลิตสื่อ
ภาพยนตร์เรื่องApollo 13 ปี 1995 ถ่ายทำฉากหลายฉากบนเครื่องบิน KC-135 ของ NASA ซึ่งเป็นเครื่องบินแบบพาราโบลา
ในปี 2016 วงร็อคOK Goได้บันทึกมิวสิกวิดีโอสำหรับซิงเกิล " Upside Down & Inside Out " บนเครื่องบินที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำ ซึ่งมีการออกแบบท่าเต้นกายกรรมที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมไร้แรงโน้มถ่วง[ 30 ]
บริษัทผลิตสื่อบันเทิงสำหรับผู้ใหญ่Private Media Groupได้ถ่ายทำ ภาพยนตร์ โป๊เรื่องThe Uranus Experiment: Part Twoซึ่งมีฉากร่วมเพศในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนเครื่องบินที่มีแรงโน้มถ่วงลดลง กระบวนการถ่ายทำนั้นยากลำบากเป็นพิเศษทั้งในด้านเทคนิคและโลจิสติกส์ ข้อจำกัดด้านงบประมาณทำให้สามารถถ่ายทำได้เพียงช็อตเดียวความยาว20 วินาทีโดยมีนักแสดงคือSylvia Saintและ Nick Lang [ 31 ] Berth Milton, Jrประธานและซีอีโอของ Private Media Group กล่าวในปี 2000 ว่า "คุณคงไม่อยากกลัวการบินหรอก อย่างแน่นอน!" [ 32 ]
บริษัท ZERO-G ปรากฏใน รายการ MythBustersตอน NASA Moon Landing Conspiracy โดยได้ส่งอดัม ซาเวจและเจมี่ ไฮเนแมนบินไปตามเส้นทางบินที่กำหนดเองเพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ทำให้ซาเวจสามารถจำลองภาพวิดีโอของนีล อาร์มสตรองขณะเดินบนดวงจันทร์ได้สำเร็จ ซึ่งเป็นการหักล้างข้อกล่าวอ้างที่ว่าวิดีโอดังกล่าวเป็นของปลอม
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Haber, Fritz และ Haber, Heinz: "วิธีการที่เป็นไปได้ในการสร้างสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงสำหรับการวิจัยทางการแพทย์" วารสารการแพทย์การบิน ฉบับที่ XXI (1950)
- Karmali, Faisal และ Shelhamer, Mark. "พลศาสตร์ของการบินแบบพาราโบลา: ลักษณะการบินและการรับรู้ของผู้โดยสาร" . Acta Astronautica (2008).
- อีสตัน, แพม (30 ตุลาคม 2547). เครื่องบินไร้น้ำหนักของนาซาถูกปลดประจำการ . สำนักข่าวเอพี.
- โกลไลท์ลี, เกล็น (15 พฤษภาคม 2000). ยานสำรวจอวกาศVomit Comet พบที่อยู่ . Space.com สำนักงานฮิวสตัน.
- โอเวอร์บาย, เดนนิส (1 มีนาคม 2550), "สตีเฟน ฮอว์คิงวางแผนเตรียมการก่อนการเดินทางครั้งสำคัญในชีวิต", นิวยอร์กไทมส์
ลิงก์ภายนอก
- โครงการวิจัยแรงโน้มถ่วงลดลง
- โครงการโอกาสทางการบิน
- บทสัมภาษณ์กับจอห์น ยานิเอค
- Incredible Adventures เป็นบริษัทในรัฐฟลอริดา ก่อตั้งขึ้นในปี 1995 ให้บริการฝึกอบรมการบินไร้แรงโน้มถ่วงแบบส่วนตัวในเมืองแทมปา รัฐฟลอริดา
- เกี่ยวกับโครงการวิจัยแรงโน้มถ่วงลดลงของนาซา
- บริษัท Vegitel Ltd. เป็นบริษัทสัญชาติรัสเซียที่ให้บริการเที่ยวบินไร้แรงโน้มถ่วงด้วยเครื่องบินลำตัวกว้างรุ่น IL-76 MDK
- ทัวร์เสมือนจริงของเครื่องบินแอร์บัส A-300 Zero- G
- รุ่นต่างๆ ของ C-135 ตอนที่ 6 – รวมถึงภาพวาดมาตราส่วนของ NASA 930
- การทดลองสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงในเครื่องบิน KC-135A ของนาซา