NASA使用DC-9飞机进行微重力研究,显著促进微重力科学发展

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美国国家航空航天局(NASA) 2024-11-27

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当飞行员将 DC-9 飞机的机头猛地拉起时,铃声响起,闪光灯闪烁。研究人员的头部血液迅速流干,因为他们被两倍于正常重力的力量拉向机舱地板。当加速度减慢到所需水平,NASA 飞机越​​过弧线时,飞行测试主管宣布:“我们越过了顶峰!”

随着飞机自由落体,气压下降。在接下来的 20 到 25 秒内,所有未绑住的物体和物品都开始飘浮。在铃声再次响起之前,研究人员迅速开始进行实验,飞行员将飞机带回平飞状态,恢复正常的地球重力。

通过飞行一系列上下抛物线,飞机可以模拟失重状态。20 世纪 90 年代,美国宇航局刘易斯研究中心(现为美国宇航局格伦研究中心)在 DC-9 上进行了类似飞行,为科学家提供了一种独特的方式来研究微重力环境下流体、燃烧和材料的行为。

起源

20 世纪 60 年代,NASA 刘易斯中心使用北美 AJ-2 飞行器进行抛物线飞行,以研究液体推进剂在低重力条件下的行为。该中心随后将其微重力研究范围扩大到燃烧和材料测试。

因此,当 20 世纪 80 年代初航天飞机的投入使用导致微重力研究增加时,NASA 刘易斯研究所有望成为该机构微重力科学研究的领导者。为了帮助科学家在航天飞机上进行长时间飞行之前在地球上测试实验,刘易斯工程师改装了一架 Learjet 飞机,使其能够仅用一台捆绑的实验装置和研究人员进行微重力测试飞行。

更大更好

1990 年,NASA 官员决定,刘易斯需要一架更大的飞机来进行更多实验,包括自由漂浮测试。官员们认为麦克唐纳道格拉斯 DC-9 是最经济的选择,并决定承担美国能源部租用的一架 DC-9 的责任。

1993 年秋,50 名潜在飞机用户访问了该中心,讨论开展研究所需的修改。1994 年 10 月,DC-9 以正常乘客配置抵达刘易斯。在接下来的三个月里,刘易斯技术人员拆除了几乎所有座椅;加固了地板和天花板;安装了新的电源、通信和导航系统。还安装了一个 6.5 乘 11 英尺的货舱门,以便转移大型设备。

DC-9 是 NASA 刘易斯中心成为美国首屈一指的微重力机构的最后一项要素。该中心的空间实验部门最近进行了扩建,2.2 秒降落塔零重力设施已经升级,并且最近建造了空间实验室以集中微重力活动。

执行飞行

刘易斯的研究人员与工业界和大学合作,设计和测试可在航天飞机或未来空间站上飞行的实验。DC-9 每次飞行最多可容纳 8 个实验和 20 名研究人员。

实验涉及空间加速度测量、毛细管泵回路、气泡行为、薄膜液体破裂、材料可燃性和火焰蔓延。这是一次高度互动的体验,研究人员陪同测试,通过直接观察获取更多信息。研究人员通常如此专注于他们的工作,以至于几乎没有注意到他们身体的悬浮。

DC-9 每隔一周飞行一次,以便有时间进行实验安装和飞机维护。这些航班以克利夫兰霍普金斯国际机场为基地,在密歇根州北部的禁区内飞行。飞机有时在一次任务中飞行多达 40 次抛物线。

持久的遗产

20 世纪 90 年代末,飞机租约到期后,NASA 将 DC-9 归还给了它的主人。从 1995 年 5 月 18 日到 1997 年 7 月 11 日,刘易斯微重力飞行团队使用 DC-9 飞行了 400 多个小时,执行了 70 多条航线,开展了 73 个研究项目,帮助科学家在地球上进行实际微重力研究,并测试和准备用于太空飞行的实验。这架飞机是一种独特而重要的工具,总体上为微重力科学知识体系和该中心在这一研究领域的专业知识做出了贡献。

美国宇航局格伦中心的微重力研究工作仍在继续。该中心支持国际空间站的实验,这些实验可以改善机组人员的健康以及航天器的防火安全、推进力和推进剂。格伦中心还拥有两座微重力降落塔,包括零重力研究设施,这是美国宇航局首屈一指的地面微重力研究实验室。

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