ГЛАВА IV Імітація космічного польоту
Всі ми в тій чи іншій мірі відчули коли-небудь в своєму житті короткочасний стан невагомості. Наприклад, на атракціонах в парках, коли перевалювали через вершину підйому, або під час спуску в швидкісному ліфті, коли наші ноги на якусь мить відривалися від підлоги. В поле земного тяжіння відчуття невагомості можна випробувати тільки під час вільного падіння або створивши на дуже короткий проміжок часу силу, протидіє силі земного тяжіння. Ще в 1935 році в Німеччині Дірінгсхофен випробував протягом 8 сек стан невагомості в літаку, пікіруючому з великої висоти, коли двигун використовувався тільки для подолання лобового опору. У 1950 році Гейнц і Хабер в Школі авіаційно-космічної медицини ВПС США запропонували інший варіант цього методу імітації невагомості. Як показано на вміщеному нижче малюнку, літак швидко пікірує, а потім вирівнюється і летить вгору по параболі: на першій половині кривої він відчуває постійне вертикальне гальмування 1 g, а на другий відбувається його вільне падіння. В відповідним чином переобладнаному для таких експериментів літаку КС-135 протягом приблизно 25 сек можна створювати умови невагомості з точністю близько ± 0,01 g, що залежить від кваліфікації пілота і метеорологічних умов. У Радянському Союзі для цих же цілей використовують літак ТУ-104. Такий спосіб імітації умов невагомості можна використовувати для тренування космонавтів, і його справді широко застосовували для цієї мети в перших радянських і американських програмах пілотованих космічних польотів, а іноді його використовують і зараз. Всередину великого літака поміщають макет космічного корабля, і космонавт вчиться входити і виходити з нього, їсти і пити в умовах невагомості, а також виконувати спеціальні роботи, що прийдуть під час перебування за межами космічного корабля, як це показано на знімку (рис. 43 ). Однак така обстановка не зовсім відповідає умовам космосу внаслідок порівняльної короткочасність періоду невагомості, а також через те, що до і після стану короткочасної невагомості космонавт відчуває дію прискорення від 1 до 3 g. При тренуваннях американських космонавтів на адаптацію до умов невагомості кожен виліт відбувався по сорока таким парабола. В цілому вони знаходилися в умовах невагомості протягом 10 год.
Мал. 42. Імітація умов невагомості під час польоту літака по балістичної траєкторії. Вільне падіння відбувається на ділянці кривої, де g дорівнює нулю, і триває 25-35 сек
З 1966 року американські космонавти почали тренуватися в спеціальних «басейнах невагомості». Незважаючи на опір, яке виникає при русі тіла в рідині, методи нейтральної плавучості, створюваної зануренням у воду, дозволяють ознайомити космонавтів з динамікою людського тіла, що має три ступені свободи (рис. 44). Космонавти, які тренувалися до польотів в космос в таких басейнах невагомості, дають цього виду тренувань високу оцінку. Космонавт Е. Олдрін, порівнюючи завдання, що виконувалися їм під час тренувань в басейні, з завданнями, які йому довелося виконувати пізніше в космосі, стверджує, що «підводний імітація невагомості має значні переваги перед імітацією невагомості в літаку, так як в умовах басейну ми можемо послідовно здійснювати всі операції, які потім виробляємо при виконанні завдань в космосі, і можемо перевірити весь план польоту або принаймні ту його частину, яка пов'язана з виходом з космічного корабля ».
Мал. 43. Радянський космонавт під час тренування на адаптацію до умов невагомості в літаку, що летить по траєкторії, зображеної на попередньому малюнку
При тренуваннях в «басейнах невагомості» необхідно, щоб космонавт був в тому ж скафандрі і використовував той же обладнання, з якими він буде працювати під час космічного польоту. Для правильного відтворення динаміки рухів важливо також, щоб космонавт був відповідним чином навантажений баластом. Експерименти, проведені в Науково-дослідному центрі ВМС США в Джонсвілль, штат Пенсільванія, показали, що якщо воду в басейні замінити рідиною на основі полидиметилсилоксана (кремнійорганічні з'єднання, що входить до складу кремів для шкіри і косметичних засобів), то космонавти можуть залишатися в стані нейтральної плавучості протягом декількох днів або, може бути, навіть тижнів. Такий басейн невагомості буде особливо корисний для тренувань космонавтів перед польотами на космічних станціях без штучної гравітації.
Мал. 44. Космонавт Е.Олдрін під час тренування на адаптацію до умов невагомості, що проводиться в басейні з водою
В якійсь мірі невагомість можна імітувати і ширянням в повітрі. В цьому випадку космонавт може стати невагомим «в одному вимірі». На знімку, вміщеному на рис. 45, показано, як космонавт М. Коллінз, закріплений в рамі, опори якої знаходяться на повітряній подушці, навчається діяти ручної маневрової установкою (пістолетом). Так як завдяки повітряній подушці тертя між підлогою та рамою практично відсутня, характер рухів космонавта, правда, тільки в горизонтальній площині, в якійсь мірі відповідає особливостям пересування в космосі.
Мал. 45. Імітація невагомості в горизонтальній площині. Космонавт М.Коллінз тренується в користуванні ручної маневрової установкою для пересування в космосі. Тренажер являє собою підвіску в рамі в трьома опорами на повітряній подушці