Введение
Самолет с фиксированным крылом, обеспечивающий кратковременную почти невесомую среду.
Самолет с пониженной гравитацией – это тип самолета с фиксированным крылом, который создает кратковременные условия, близкие к невесомости, для тренировки астронавтов, проведения научных исследований и съемок киносцен без гравитации. Различные модели таких самолетов использовались в программе исследований NASA с пониженной гравитацией, и один из них в настоящее время эксплуатируется программами Европейского космического агентства по пилотируемым космическим полетам и роботизированным исследованиям. Неофициальное прозвище "рвотная комета" получило распространение среди тех, кто испытал на себе работу этих самолетов.
История
Параболический полет как способ имитации невесомости был впервые предложен немецким аэрокосмическим инженером Фрицем Хабером и его братом, физиком Хайнцем Хабером в 1950 году. Хайнц Хабер был доставлен в США после Второй мировой войны в рамках операции «Карточная скобка». Помимо этого, Ши Чун Ванг изучал тошноту у астронавтов для NASA, что способствовало созданию «рвотной кометы». Параболические полеты иногда используются для изучения воздействия невесомости на живые организмы. Хотя люди являются наиболее частыми пассажирами, в экспериментах иногда участвуют и животные, в том числе примечательный эксперимент, изучавший влияние невесомости на рефлекс выпрямления у домашней кошки и попытки голубя ориентироваться в состоянии невесомости.
Принципы работы
Самолет создает у находящихся на борту ощущение невесомости, следуя параболической траектории полета относительно центра Земли. При движении по этой траектории самолет и его полезная нагрузка находятся в свободном падении в определенных точках траектории. Самолет используется таким образом, чтобы продемонстрировать астронавтам, что значит находиться на орбите Земли. В течение этого времени самолет не оказывает никакой реакции опоры на находящееся внутри, что и вызывает ощущение невесомости. Сначала самолет набирает высоту с углом тангажа 45 градусов, используя тягу двигателя и рули высоты. Ощущение невесомости достигается путем снижения тяги и опускания носа для поддержания нейтральной, или конфигурации с нулевой подъемной силой, при которой самолет следует по баллистической траектории, а тяга двигателя точно компенсирует сопротивление воздуха. Невесомость начинается при наборе высоты и продолжается до момента, когда самолет достигнет угла тангажа вниз около 30 градусов, – то есть, "поднимется и перевалит через гребень". В этот момент самолет направлен вниз на большой скорости и должен начать поднимать нос, чтобы повторить маневр. На обратном пути, в нижней точке и снова при подъеме, перегрузки примерно в два раза превышают силу тяжести. Это продолжается до тех пор, пока самолет не достигнет середины своего восходящего участка траектории, и пилот снова снизит тягу и опустит нос. Этот самолет используется для тренировки астронавтов в маневрах в условиях невесомости, предоставляя им около 25 секунд невесомости из 65 секунд полета в каждой параболе. Во время таких тренировок самолет обычно выполняет около 40–60 параболических маневров. У примерно двух третей пассажиров эти полеты вызывают тошноту из-за воздушной болезни, что и принесло самолету прозвище "рвотная комета".
Канада
Канадское космическое агентство и Национальный исследовательский совет используют самолет Falcon 20 для исследований в условиях микрогравитации. Обычно этот небольшой самолет не предназначен для того, чтобы люди свободно парили и испытывали невесомость, однако комик Рик Мерсер совершил это для одного из эпизодов своего шоу.
Эквадор
Первым самолетом, способным создавать невесомость, поступившим в эксплуатацию в Латинской Америке, является T-39 Sabreliner с позывным CONDOR, который с мая 2008 года используется Эквадорским гражданским космическим агентством и Эквадорскими военно-воздушными силами. 19 июня 2008 года на этом самолете летел семилетний мальчик, установивший мировой рекорд Гиннеса как самый молодой человек, совершивший полет в условиях микрогравитации.
Европа
С 1984 года ESA и CNES выполняли полеты в условиях пониженной гравитации на различных самолетах, включая KC-135 NASA, Caravelle, Ilyushin Il-76MDK и Airbus A300, известный как Zero G. В 2014 году A300 был выведен из эксплуатации и заменен на более современный Airbus A310, также названный Zero G. Он базируется в аэропорту Бордо-Мериньяк во Франции, где его эксплуатирует Novespace, и также использовался для вылетов из аэропорта Париж-Ле-Бурже и авиабазы Дюбендорф в Швейцарии. С 1997 года дочерняя компания CNES Novespace осуществляет управление этими полетами. Этот самолет также используется для коммерческих полетов для широкой публики в партнерстве между оператором Novespace и французской компанией, под брендом Air Zero G. В 2017 году самолет был использован для съемок фильма «Мумия», в которых приняли участие Том Круз и Аннабель Уоллис.
Россия
В России коммерческие рейсы выполняются на самолетах Ил-76МДК; несколько американских компаний заказывают рейсы на этих самолетах.
НАСА
NASA на протяжении многих лет выполняла полёты в невесомости на различных самолетах. В 1959 году астронавты проекта "Меркурий" проходили подготовку на самолете C-131 Samaritan, получившем прозвище "рвотная комета". Два KC-135 Stratotanker использовались до декабря 2004 года, после чего были выведены из эксплуатации. Один из них, KC-135A с регистрационным номером N930NA (также известный как NASA 930, ранее серийный номер ВВС США 59-1481), совершил более 58 000 парабол после приобретения NASA в 1973 году, прежде чем был выведен из эксплуатации в 1995 году. В настоящее время он экспонируется на аэродроме Эллингтон-Филд, недалеко от Космического центра имени Джонсона. Другой (N931NA или NASA 931, ранее серийный номер ВВС США 63-7998) также использовался компаниями Universal Pictures и Imagine Entertainment для съемок сцен с невесомостью в фильме "Аполлон-13". Он совершил свой последний полёт 29 октября 2004 года и в настоящее время постоянно хранится в Музее авиации и космонавтики Пима в Тусоне, штат Аризона. В 2005 году NASA заменила эти самолёты на McDonnell Douglas C-9B Skytrain II (N932NA), ранее принадлежавший авиакомпании KLM Royal Dutch Airlines и ВМС США. NASA завершила программу исследований в условиях пониженной гравитации и прекратила операции в июле 2014 года из-за технических проблем с самолётами. Программа была заменена контрактами с частными компаниями. По состоянию на 2015 год NASA имела контракт на услуги по обеспечению микрогравитации с корпорацией Zero Gravity Corporation (ZERO G) и использовала её самолёт G FORCE ONE – модифицированный Boeing 727-200.
Другие операторы
В конце 2004 года корпорация Zero Gravity стала первой компанией в Соединенных Штатах, предложившей полеты в невесомости широкой публике, используя самолеты Boeing 727. Каждый полет состоит примерно из 15 парабол, включая имитацию гравитации Луны и Марса, а также состояние полной невесомости. Такая траектория полета позволяет клиентам ZERO G наслаждаться невесомостью с минимальным ощущением дискомфорта. В 2015 году Integrated Spaceflight Services начала выступать в качестве интегратора научно-исследовательских и образовательных программ Национального исследовательского совета Канады для рынка США, предлагая комплексные услуги по проведению экспериментов в условиях пониженной гравитации на модифицированном самолете Falcon 20. ISS организует ежегодные исследовательские кампании в условиях микрогравитации для оценки космических скафандров и других технологий в рамках проекта PoSSUM. Aurora Aerospace в Олдсмаре, штат Флорида, предлагает полеты в невесомости, используя самолет Fuji/Rockwell Commander 700. Он также применяется для имитации гравитации Луны и Марса.
Воздушная болезнь
По словам бывшего директора программы исследований в условиях пониженной гравитации Джона Яника, тревога является основной причиной возникновения воздушной болезни у пассажиров. Стресс, испытываемый организмом, вызывает панику и, как следствие, рвоту. Янич оценивает, что примерно "одна треть пассажиров испытывает сильное недомогание, следующая треть – умеренное, а последняя треть – не испытывает никаких симптомов". Рвоту называют "недомоганием".
Использование в медиапроизводстве
В фильме 1995 года "Аполлон-13" было снято множество сцен на борту параболического самолета KC-135 NASA. В 2016 году рок-группа OK Go записала музыкальное видео на свой сингл "Upside Down & Inside Out" на борту самолета с пониженной гравитацией, в котором была использована акробатическая хореография, разработанная специально для условий невесомости. Производственная компания для взрослых Private Media Group сняла порнографический фильм под названием "Эксперимент с Ураном: Часть вторая", в котором сцена секса в условиях невесомости была снята на борту самолета с пониженной гравитацией. Процесс съемок был особенно сложным с технической и логистической точек зрения. Ограниченный бюджет позволил снять только один 20-секундный дубль с участием актёров Сильвии Сент и Ника Лэнга. Берт Милтон-младший, президент и генеральный директор Private Media Group, заявил в 2000 году: "Уверен, вам не хотелось бы бояться летать!" Корпорация ZERO G была показана в эпизоде "Разрушители мифов" о заговоре вокруг высадки на Луну NASA, в котором Адам Сэвидж и Джейми Хайнеман совершили полет по специально разработанной траектории, чтобы воссоздать лунную гравитацию. Это позволило Сэвиджу воссоздать кадры с Нилом Армстронгом, идущим по Луне, и опровергнуть утверждения о подделке этих кадров.