Кіріспе
Салмақсыздық эксперименттері үшін қолданылатын құрылым, көңіл көтеру жаттығуы. Физика және материалтану ғылымдарында құлату мұнарасы немесе құлату түтігі – зерттелетін нысан үшін бақыланатын салмақсыздық кезеңін жасауға арналған құрылым. Эксперименттік жүк құлауын тоқтату үшін кейде ауа қаптары, полистирол кешірлері және магниттік немесе механикалық тежегіштер қолданылады. Басқа жағдайларда, мұнараның төменгі жағындағы негізге жоғары жылдамдықпен соқтығысу эксперименттік процедураның қасақана бөлігі болуы мүмкін. Мұндай құрылымдардың барлығы мұнаралар емес: NASA Glenn ғарыш зерттеу орталығы жер астында 510 футқа (155 метрге) дейін созылатын тік шахтаға негізделген.
the amusement ride
In physics and materials science, a drop tower or drop tube is a structure used to produce a controlled period of weightlessness for an object under study. Air bags, polystyrene pellets, and magnetic or mechanical brakes are sometimes used to arrest the fall of the experimental payload. In other cases, high speed impact with a substrate at the bottom of the tower is an intentional part of the experimental protocol. Not all such facilities are towers: NASA Glenn's Zero Gravity Research Facility is based on a vertical shaft, extending to 510 feet (155 m) below ground level.
Үлгілік жұмыс
Типик материалдар ғылымы эксперименті үшін зерттелуі тиіс материалдың үлгісі, төмен қысымды ортаны жасау үшін инерт газбен толтырылған немесе вакуумдалған құбырдың жоғарғы жағына салынады. Кез келген қажетті алдын ала өңдеуден кейін (мысалы, металл қорытпасын балқыту үшін индукциялық қыздыру), үлгі құбырдың түбіне түсу үшін босатылады. Ұшу барысында немесе соқтығысқанда үлгі камералар және пирометрлер сияқты құралдармен сипатталуы мүмкін. Құлау мұнаралары жану зерттеулерінде де жиі қолданылады. Бұл жұмыста оттегі болуы міндетті, ал жүк жоғары жылдамдықтағы "желден" оқшаулау үшін, аппарат мұнараның түбіне қарай үдеген кезде, соққы қалқанына орналастырылуы мүмкін. NASA Glenn Five Second Drop Facility-дегі микрогравитациядағы жану экспериментінің бейнесін қараңыз. Сұйық физикасы эксперименттері және ғарышқа негізделген жабдықтарды әзірлеу мен сынау да құлау мұнарасын пайдалану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Кейде құлау мұнарасымен жүргізілген жердегі зерттеулер, ұшудағы зерттеулерге дайындық болып табылады; салмақсыздықтың ұзақ мерзімдері параболалық траекториядағы ұшақтармен немесе ғарыш кеңістігіндегі зертханалармен, мысалы, ғарыш шаттлында немесе Халықаралық ғарыш станциясында қол жеткізілуі мүмкін. Құбырдағы еркін құлаудың ұзақтығы құбырдың ұзындығына және оның ішкі вакуумдалу дәрежесіне байланысты. Маршалл ғарыш ұшу орталығындағы 105 метрлік құлау құбыры толық вакуумдалғанда 4,6 секунд салмақсыздық жағдайын тудырады. Бремен университетіндегі Fallturm Bremen құлау қондырғысында экспериментті жоғары лақтыру үшін катапульта қолданылуы мүмкін, бұл салмақсыздық уақытын 4,74 секундтан шамамен 9,3 секундқа дейін ұзартады. Бастапқы үдеуге қажетті физикалық кеңістікті ескермегенде, бұл техника салмақсыздықтың тиімді мерзімін екі есеге арттырады. NASA Glenn Research Center-де 5 секундтық құлау мұнарасы (Zero Gravity Facility) және 2,2 секундтық құлау мұнарасы (The 2.2 Second Drop Tower) бар. Құлау мұнарасын пайдаланудың көп бөлігі, аэродинамикалық кедергінің әсерін жою үшін құлау құбырын вакуумдау қажеттілігіне байланысты. Балама ретінде эксперимент сыртқы қораптың (соққы қалқаны) ішіне орналастырылады, оның салмағына байланысты, құлау кезінде ауа кедергісінен туындайтын үдеудің төмендеуі азаяды.
Fluid physics experiments and development and testing of space based hardware can also be conducted using a drop tower. Sometimes, the ground based research performed with a drop tower serves as a prelude to more ambitious, in flight investigation; much longer periods of weightlessness can be achieved with parabolic flight path aircraft or with space based laboratories aboard the Space Shuttle or the International Space Station. The duration of free fall produced in a drop tube depends on the length of the tube and its degree of internal evacuation. The 105 meter drop tube at Marshall Space Flight Center produces 4.6 seconds of weightlessness when it is fully evacuated. In the drop facility Fallturm Bremen at University of Bremen a catapult can be used to throw the experiment upwards to prolong the weightlessness from 4.74 to nearly 9.3 seconds. Negating the physical space needed for the initial acceleration, this technique doubles the effective period of weightlessness. The NASA Glenn Research Center has a 5 second drop tower (The Zero Gravity Facility) and a 2.2 second drop tower (The 2.2 Second Drop Tower). Much of the operating cost of a drop tower is due to the need for evacuation of the drop tube, to eliminate the effect of aerodynamic drag. Alternatively the experiment is placed inside an outer box (the drag shield) for which, due to its weight, during its fall the reduction of acceleration due to air drag is less.
Тарихи қолданысы
Бұл оқиға шындыққа жатса да, Галилейдің Пиза мұнарасын нысан ретінде пайдаланып, дененің құлау жылдамдығы массасына қарамастан, бірдей және тұрақты екенін көрсеткені жиі айтылады. Бұрынғыда қорғасын шартты жасау үшін "ату мұнаралары" қолданылған. Ғарышкерлік салмақсыздық кезеңінде ерітілген қорғасын мұнараның төменгі қабатына жеткенше дерлік толық шарға айналады.