Om astronaut te worden, moet een kandidaat fysiek veeleisende en stressvolle tests doorstaan ​​- verschillende machines en simulators meten de reactie van elke stagiair op de ontberingen van ruimtereizen. Vandaag, een geheel ongerelateerde industrie gebruikt veel van deze simulatoren en andere apparaten voor een ander doel:entertainment.

Foto met dank aan Zero Gravity Corporation
Vangst met een medepassagier in een omgeving met weinig zwaartekracht

Er zijn maar weinig van deze simulatoren die het grote publiek meer aanspreken dan de vlucht zonder zwaartekracht. Bijna iedereen droomt ervan om moeiteloos als astronauten in de ruimte te zweven. Momenteel, NASA gebruikt een gemodificeerde C-9 vliegtuig om simulaties te maken van een gewichtloze omgeving, zowel voor trainingsdoeleinden als om gewichtloosheidsexperimenten uit te voeren (zonder de enorme kosten van ruimtereizen). Tot voor kort, slechts een select aantal had het voorrecht om deze vluchten te ervaren. Vandaag, een bedrijf genaamd Zero Gravity Corporation (ZERO-G) biedt deze ervaring aan het grote publiek.

In dit artikel, we zullen leren over zwaartekracht, vrije val en hoe het is om aan boord te gaan van de zogenaamde 'braakkomeet'. We beginnen met hoe het is om gewichtloosheid te ervaren.

Inhoud

1. Gewichtloosheid simuleren
2. Grootste LMT op aarde
3. Aanpassen
4. De duik nemen
5. In de G-FORCE-ONE

Gewichtloosheid simuleren

Dus hoe kunnen we gewichtloosheid simuleren zonder te ontsnappen aan de zwaartekracht van de aarde? Het eenvoudigste antwoord is dat we een object in vrije val . Vrije val is wanneer een voorwerp uitsluitend onder invloed van de zwaartekracht valt. Vanwege luchtweerstand , een object kan niet echt in een vrije val zijn zonder in een vacuüm .

Foto met dank aan Zero Gravity CorporationZero Gravity Corporation
Parabolische vliegroute

Om passagiers in een vliegtuig veilig een vrije val te laten ervaren, het vliegtuig moet in een steile hoek klimmen, afvlakken, en dan duiken, een pad maken met de naam a parabolische boog , ook wel genoemd Kepleriaanse Traject of vrije val pad . In een echte parabolische boog, de enige versnellingskracht is zwaartekracht die in verticale richting trekt -- horizontaal snelheid blijft constant. Door de luchtweerstand, objecten in de atmosfeer van de aarde reizen alleen in bogen die een echte parabool benaderen.

Typisch, ZERO-G's vliegtuig, genaamd G-FORCE-ONE, vliegt tussen 24, 000 en 32, 000 voet hoogte. Dit geeft de piloot voldoende ruimte om het vliegtuig veilig door zijn vliegbaan te manoeuvreren. De afdaling van het vliegtuig moet op grote hoogte beginnen om voldoende afstand te bieden voor de piloot om veilig uit een duik te stappen. Terwijl het vliegtuig naar de top van zijn boog klimt, de piloot oriënteert het in een hoek van 45 graden. Tijdens de klim, de versnelling van het vliegtuig en de zwaartekracht zorgen voor een trekkracht van 1,8 keer de zwaartekracht alleen - passagiers wegen tijdelijk bijna twee keer zoveel als normaal.

Foto met dank aan Zero Gravity Corporation
Een passagier aan boord van de G-FORCE-ONE

Als het vliegtuig over de bovenkant van de boog gaat, de centrifugale kracht uitgeoefend op het vliegtuig en alles erin heft de zwaartekracht op die naar beneden trekt. Op dit punt, passagiers ervaring microzwaartekracht -- het voelt alsof je gewichtloos bent omdat er slechts verwaarloosbare zwaartekrachten aanwezig zijn. Het gevoel van gewichtloosheid duurt ongeveer 30 seconden. Omdat het vliegtuig de passagiers afschermt van de luchtstroom, ze kunnen een vrije val ervaren zonder inmenging van luchtweerstand.

De piloot trekt het vliegtuig uit de duik zodat de dip tussen de ene boog en de volgende ongeveer 24 is, 000 voet hoogte. Terwijl het vliegtuig zich terugtrekt uit de duik en weer begint te klimmen, passagiers ervaren opnieuw de kracht van 1,8 keer die van de zwaartekracht. De typische ZERO-G-vlucht omvat 15 van deze parabolische bogen, terwijl NASA-vluchten tot 100 kunnen omvatten.

In de volgende sectie, we zullen ontdekken hoe passagiers zich voorbereiden op zwaartekracht - en bewegingsziekte.

Grootste LMT op aarde

De grootste LMT op aarde is de Large Zenith Telescope in British Columbia. De draaiende vloeistofspiegel is bijna 6 meter breed en weegt drie ton, waardoor het de op twee na grootste telescoop in Noord-Amerika is. De schaal die het kwik bevat, is gemaakt van zeshoekige segmenten die aan elkaar zijn gelijmd om een ​​schaal te vormen. Elk stuk heeft een schuimkern met een hoge dichtheid bedekt met glasvezel. Om de schelp een holle vorm te geven, het wordt verwarmd in een grote oven. Een wand aan de rand van de spiegel voorkomt dat er kwik wordt gemorst.

De voordelen van vloeibare spiegeltelescopen

Het grootste voordeel van een LMT zijn de relatief lage kosten. Vloeibare telescopen kosten veel minder om te bouwen dan spiegels van gepolijst aluminium van vergelijkbare grootte. Bijvoorbeeld, de Large Zenith Telescope droeg een prijskaartje van $ 1 miljoen. Een vergelijkbare glazen spiegeltelescoop zou 100 keer zoveel kosten om te bouwen. En LMT's kosten minder in onderhoud, vooral omdat de vloeistofspiegel niet schoongemaakt hoeft te worden, aangepast of gealuminiseerd.

Natuurlijk, er zijn enkele nadelen. Kwik is extreem giftig, dus ermee werken brengt enkele gezondheidsrisico's op de lange termijn met zich mee. Niet alleen dat, de schaal met het kwik kan slechts zo ver worden gekanteld voordat de vloeistof eruit loopt. Dit beperkt het zicht van een LMT, die alleen recht omhoog kan kijken.

De schotel wordt ondersteund door een stalen truss en 19 verstelbare pads. de truss, beurtelings, wordt ondersteund door een roestvrijstalen luchtlager dat speciaal is ontworpen voor de grote Zenith-telescoop. Een luchtlager is een speciaal type lager dat een dunne laag perslucht gebruikt als smeermiddel rond de as die de spiegel laat draaien. Normale lagers die oliesmeermiddelen gebruiken, zijn minder effectief omdat ze trillingen en onstabiele rotaties produceren die de beeldkwaliteit verslechteren. Als een wrijvingsloze oplossing, een luchtlager elimineert deze problemen, leidend tot een perfect gladde, trillingsvrije rotatie. Een ingebouwde borstelloze gelijkstroommotor draait de luchtgelagerde spindel en kan een last tot 10 ton draaien met ongeveer 10 omwentelingen per minuut.

Foto met dank aan Professional Instrument Company
De luchtgelagerde spindel aan de onderkant van een vloeistofspiegeltelescoop

Zes steunpoten bevestigen de hoofdspiegel aan een ring aan de bovenkant van de telescoop. De ring ondersteunt een kleinere brekende lens die helpt bij het scherpstellen van het beeld, evenals de detector. De detector bevat een charge-coupled device (CCD), die fotonen van licht verzamelt en omzet in beeldelementen, of pixels. Deze pixels worden overgebracht naar een computerscherm en samengevoegd om een ​​afbeelding te vormen die kan worden gemanipuleerd en verbeterd om het beelddetail te verbeteren. De computer is niet gehuisvest in de observatoriumstructuur van de telescoop, maar in een gebouw in de buurt

Het enige probleem met de Large Zenith Telescope -- een probleem dat het deelt met alle aardgebonden telescopen -- is de locatie. Zelfs op een hoogte van 1, 295 voet, het zicht op de hemel wordt nog steeds afgeschermd door de atmosfeer. Als een telescoopspiegel met vloeibare spiegel op de maan zou kunnen worden geplaatst, waar geen atmosfeer is om ultraviolet te blokkeren, infrarood en andere vormen van energie, het zou nog meer spectaculaire resultaten kunnen opleveren. Maar, zoals we in het volgende gedeelte zullen zien, het bouwen van een LMT op de maan brengt zijn eigen uitdagingen met zich mee.

Aanpassen

Als u een vlucht zonder zwaartekracht wilt meemaken, u kunt een reis boeken op G-FORCE-ONE -- een aangepaste Boeing 727-200 -- via de ZERO-G-website of bij uw plaatselijke Sharper Image-winkel voor $ 3, 500. Het pakket omvat uw vlucht, unieke merchandise en een feest na de vlucht (of, afhankelijk van uw standpunt, een wake voor uw tijdelijke dramatische gewichtsverlies). Passagiers moeten ten minste 15 jaar oud zijn als ze niet worden begeleid, of 12 als u met een ouder of voogd vliegt.

Reisziekte
ZERO-G heeft een stigma om van zich af te schudden -- dat van de braak komeet , de naam die passagiers gaven aan NASA's zero-gravity vluchtprogramma's. Veel mensen die een reis hebben gemaakt met NASA's zwaartekrachtvluchten, ondervonden ernstige bewegingsziekte. ZERO-G's focus ligt meer op entertainment dan op onderzoek, en dus streven ze ernaar om het ongemak voor passagiers te verminderen.

Volgens het bedrijf, de meeste mensen beginnen bewegingsziekte te krijgen nadat het vliegtuig 25 of meer parabolische bogen heeft gereisd -- het bedrijf beperkt G-FORCE-ONE tot 15 bogen per reis [Bron:Zero Gravity Corporation]. Het bedrijf levert ook Dramamine voor passagiers die vatbaar zijn voor reisziekte.

Nadat u uw vlucht heeft geboekt, het bedrijf stuurt u een pakket met informatie en formulieren om in te vullen. Formulieren bevatten een verklaring van afstand en een verklaring dat u geen aandoeningen of ziektes heeft die tijdens de vlucht kunnen verergeren. Sommige passagiers hebben mogelijk toestemming van een arts nodig voordat het bedrijf hen toestaat om op de ervaring te gaan.

Op de dag van uw vlucht, je reist naar de juiste locatie - normaal gesproken ofwel McCarren International Airport in Las Vegas of het Kennedy Space Center in Florida. Als je eenmaal op de luchthaven bent, u moet inchecken bij het vluchtcentrum waar u uw eigen vluchtpak ontvangt.

Foto met dank aan NASA
NASA's KC-135A in a
45 graden stijgen.

Je zult dan genieten van een lichte maaltijd (je zou niet willen tanken voordat je je gevoel van evenwicht verliest) die door het bedrijf wordt aangeboden voordat je een oriëntatie- en veiligheidsvideo bekijkt. De video is een verplicht onderdeel van de ervaring, en het bedrijf is serieus om het aan elke passagier te laten zien. Als je om wat voor reden dan ook weggaat tijdens de video, je zult de hele video ononderbroken opnieuw moeten bekijken voordat het bedrijf je op de vlucht toestaat. Na het filmpje, passagiers nemen deel aan een vraag-en-antwoordsessie met de cockpitbemanning.

In de volgende sectie, we zullen ontdekken hoe het is om een ​​salto te maken zonder zwaartekracht.

De duik nemen

Als de vraag-en-antwoordsessie voorbij is, het is tijd om aan boord van het vliegtuig te gaan. Passagiers zitten achterin het vliegtuig, die eruitziet als een normale 727, afgezien van het ontbreken van ramen. Je maakt je veiligheidsgordel vast, en de piloot zal het vliegtuig naar de startbaan taxiën en opstijgen net als elke andere vlucht. Zodra u de kruishoogte bereikt, het is tijd om je veiligheidsgordel los te maken en naar de speelruimte van het vliegtuig te gaan, waar je gaat liggen terwijl je je voorbereidt op de eerste steile klim, waarbij de g-krachten toenemen.

Foto met dank aan Zero Gravity Corporation
Elke vlucht bevat 15 parabolen
-- een totaal van zeven tot acht
minuten van verminderde zwaartekracht.

Wanneer het vliegtuig over de top van het hoogste punt gaat, een bemanningslid zal schreeuwen "Martiaanse zwaartekracht, " "Maanzwaartekracht" of "zwaartekracht nul." Op dat punt kun je over het speelveld bewegen, een omgeving met verminderde zwaartekracht ervaren. De bemanning biedt assistentie en maakt foto's en videobeelden van uw ervaring terwijl u zweeft, salto, vlieg en stuiter door de speelruimte. Wanneer het vliegtuig zich begint terug te trekken uit zijn duik, een bemanningslid zal schreeuwen, "voeten naar beneden." Dit is uw cue om uzelf te oriënteren zodat u veilig op de grond kunt landen als de zwaartekracht geleidelijk toeneemt. Je moet weer gaan liggen om je voor te bereiden op de volgende klim.

Elke vlucht bevat 15 parabolen, wat betekent dat je zeven tot acht minuten verminderde zwaartekracht zult ervaren. Zodra het vliegtuig de laatste parabolische boog heeft voltooid, je keert terug naar het zitgedeelte en maakt je vast om te landen. Bij uw terugkeer naar de luchthaven, je verlaat het vliegtuig om naar een feest na de vlucht te gaan, compleet met gratis champagne en souvenirs.

" gezicht ="arial, helvetica" size="3">Martiaanse en maanzwaartekracht
Door de curve van de vliegbaan aan te passen, het vliegtuig kan de zwaartekracht van Mars of de maan simuleren. De vorm van de parabool is langwerpig en niet zo steil als het vrijevalpad. De resulterende middelpuntvliedende kracht is zwakker en compenseert slechts gedeeltelijk de zwaartekracht.

De zwaartekracht van de aarde is ongeveer drie keer sterker dan die van Mars en ongeveer zes keer sterker dan de zwaartekracht van de maan.

In de volgende sectie, we zullen ontdekken hoe de Boeing 727-200 werd aangepast om de kracht van 15 parabolische bogen te weerstaan.

In de G-FORCE-ONE

Artsen Peter Diamandis en Byron Lichtenberg richtten in 1993 ZERO-G op met de bedoeling een ruimtevaart- en toeristisch bedrijf op te richten. NASA voerde vroeger zwaartekrachtvluchten uit met behulp van a Boeing KC-135A Stratotanker , oorspronkelijk ontworpen als een tankvoertuig tijdens de vlucht. Diamandis en Lichtenberg hadden een vliegtuig nodig dat voldeed aan de FAA-voorschriften (Federal Aviation Administration) (NASA is vrijgesteld van FAA-certificering, maar commerciële reizen niet), maar kon de stress weerstaan ​​die gepaard gaat met het simuleren van gewichtloosheid. Het vliegtuig moest ook goedkoper in aanschaf en onderhoud zijn dan de KC-135A. Ze richtten hun aandacht op de Boeing 727-200 .

Foto met dank aan Zero Gravity Corporation
Passagiers kunnen snoep eten in een gewichtloze omgeving en
niet aankomen ... tenminste totdat ze landen.

De 727 heeft veel kwaliteiten die Diamandis en Lichtenberg aanspraken. De meeste grote luchthavens in de Verenigde Staten kunnen het vliegtuig huisvesten. Ook, omdat de 727 nog steeds een groot deel uitmaakt van de vloten van veel luchtvaartmaatschappijen, onderdelen en onderhoud zijn direct beschikbaar. En hoewel ZERO-G enkele kleine wijzigingen aan het vliegtuig heeft aangebracht, de 727 voldeed aan de FAA-voorschriften, inclusief normen voor geluidsbeperking.

In 2004, de FAA verleende ZERO-G de toestemming om vluchten uit te voeren in een 727-200 met behulp van parabolische paden. Het bedrijf vliegt over onbewoonde gebieden die uit de buurt liggen van de meeste commerciële vliegroutes. Elke vlucht vindt plaats binnen een door de FAA aangewezen corridor van ongeveer 100 mijl lang en 10 mijl breed.

Foto met dank aan Zero Gravity Corporation
ZERO-G's Boeing 727-200, G-KRACHT-EEN

ZERO-G heeft de 727-200 aangepast om beter aan de behoeften van het bedrijf te voldoen. Bemanningen verwijderden de meeste stoelen en creëerden een gewatteerde, 90 meter lange gang waar flyers - de term van het bedrijf voor passagiers - gewichtloosheid zouden ervaren. De achterkant van het vliegtuig biedt plaats aan 35 flyers en zes bemanningsleden. Ingenieurs ontwierpen een nieuw hydraulisch systeem dat verhinderde dat lucht en hydraulische vloeistof zich vermengden in een gewichtloze omgeving - een dergelijk mengsel zou kunnen resulteren in een verlies van hydraulische druk, waardoor het erg moeilijk is om het vliegtuig te besturen. Het nieuwe hydraulische systeem is een gesloten systeem, wat betekent dat een reeks kleppen voorkomt dat lucht en hydraulische vloeistof zich vermengen.

Ingenieurs ontwierpen ook een speciale versnellingsmeter voor de kuip. De versnellingsmeter meet de snelheid en het pad van het vliegtuig door een parabolische boog. Vanwege de focus van ZERO-G op het bieden van entertainment aan klanten, het bedrijf was van mening dat het comfort van de klanten een belangrijk punt van zorg was (NASA vertrouwt erop dat haar piloten het parabolische pad zelf volgen en maakt zich minder zorgen over de soepelheid van de vlucht). Piloten kunnen gegevens ontvangen over hun vliegroute, indien nodig kleine aanpassingen maken om ervoor te zorgen dat elke boog zo soepel mogelijk is.

Boeing ontwierp de 727 om krachten van -0,1 G tot 2,5 G te weerstaan. De g-belastingsspanningen tijdens parabolische vlucht op G-FORCE-ONE variëren van 0 G tot 1,8 G, ruim binnen het veiligheidsbereik. ZERO-G inspecteert het vliegtuig regelmatig op tekenen van vermoeidheid van de apparatuur en onderhoudsbehoeften.

Bedankt
Met dank aan Dr. Peter Diamandis van de Zero Gravity Corporation voor zijn bijdrage aan dit artikel.

Het hoofdkantoor van het bedrijf is in Las Vegas, Nev. De meeste vluchten komen uit Las Vegas of het Kennedy Space Center in Florida, maar omdat veel luchthavens plaats bieden aan een 727, het bedrijf nodigt klanten uit voor chartervluchten op basis van hun dichtstbijzijnde grote luchthaven, waardoor het veel gemakkelijker wordt om een ​​levenslange droom te verwezenlijken om de zwaartekracht te trotseren.

Voor meer informatie over zwaartekrachtvluchten, bekijk de links op de volgende pagina.

Wetenschappelijk zwaartekrachtonderzoek WetenschapGeofysicaHoe kunnen delen van Canada zwaartekracht 'ontbreken'?WetenschapGeofysicaWat is zwaartekracht?WetenschapGeofysicaWelke geheimen van zwaartekracht zijn de afgelopen 50 jaar ontdekt? Wetenschap WetenschapsvragenWat heeft zwaartekracht te maken met de oerknal? WetenschapDuurzame technologieën thuisHoe door zwaartekracht aangedreven vloerlampen zullen werkenWetenschapGeofysicaWat als er geen zwaartekracht op aarde zou zijn?WetenschapWat alsWat als de aarde vijf seconden lang de zwaartekracht verloor?WetenschapCellulaire en microscopische biologieCheerleaders helpen bij het ontdekken van bacteriën die beter groeien in nul-zwaartekrachtWetenschapRuimtevluchtlightHoe zwaartekrachtvluchten werkenWetenschap werk? Wetenschap Wetenschap VragenWat is anti-zwaartekracht? Lifestyle Zwaartekracht Onderzoek LifestyleWetenschappelijke projectenWetenschapsprojecten voor kinderen:wetten van zwaartekracht en beweging

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

• Hoe vliegtuigen werken
• Hoe luchthavens werken
• Hoe draaien satellieten om de aarde?
• Hoe werkt de snelheidsmeter in een vliegtuig?
• Hoe Mars werkt
• Hoe NASA werkt
• Hoe ruimtevliegtuigen werken
• Hoe Space Shuttles werken
• Hoe ruimtetoerisme werkt
• Hoe gewichtloosheid werkt

Meer geweldige links

• Zero Gravity Corporation
  
• NASA
• Stichting X Prize

bronnen

• "Een kort intermezzo in nul-G." Nieuwe wetenschapper. Vol. 194, Uitgave 2602, 5/5/2007.
• Dempsey, Robert, et al. "Bedankt voor het vliegen met de braakselkomeet." De natuurkundeleraar. Vol. 45, februari 2007.
• Goud, Schot. "Drijvend vrij en misselijk." Los Angeles Times. 15 september 2004.
• Persoonlijk interview met Dr. Peter Diamandis op 20 juli, 2007.
• Spangenberg, Ray en Moser, Diane. "De hoogste achtbaan ter wereld." Laatste grens, sept./okt. 1988.
• Amerikaans octrooi # 5, 971, 319. Systeem voor het ombouwen van straalvliegtuigen naar parabolische vluchtuitvoering.
• ZERO-G Corporation
  http://www.gozerog.com