التدريب على برنامج أبولو

بدأ التدريب الجيولوجي في يناير 1963، عندما قاد يوجين شومايكر من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أول مجموعتين من رواد الفضاء في رحلة استغرقت يومين إلى فوهة نيزكية ومعالم بركانية بالقرب من فلاغستاف، أريزونا . ^{[ 2 ]} تبع ذلك منهج رسمي في عام 1964، صُمم بالاشتراك بين هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ومركز المركبات الفضائية المأهولة التابع لناسا في هيوستن. جمع هذا المنهج بين محاضرات نظرية حول المبادئ الجيولوجية وعلم المعادن وعلم الصخور، وتدريبات ميدانية. شارك 29 رائد فضاء في الدورة الأولى، التي امتدت من فبراير إلى يونيو 1964. ^{[ 3 ]} استمرت المجموعات اللاحقة حتى عام 1967، حيث تلقت الدفعات اللاحقة نسخة مختصرة من المنهج. ^{[ 4 ]}

أدى الاحتكاك التنظيمي بين موظفي هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وعلماء مركز علوم الفضاء إلى تعقيد السنوات الأولى للبرنامج. فقد بدأ كلا الفريقين بشكل مستقل في التخطيط لدورات جيولوجية لرواد الفضاء قبل أن يطلعا على جهود بعضهما البعض. وبعد انسحاب فريق هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية من هيوستن إلى فلاغستاف في منتصف عام 1964، تقاسمت المنظمتان المسؤوليات: تولت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية إلقاء محاضرات الجيولوجيا العامة، بينما غطى مركز علوم الفضاء علم المعادن وعلم الصخور، وتعاون كلاهما في الرحلات الميدانية. ^{[ 5 ]}

تلقى رواد الفضاء تدريباتهم في مواقع متنوعة جيولوجيًا تم اختيارها كمحاكاة لسطح القمر . وشملت هذه المواقع جراند كانيون ، وفوهة النيزك ، والحقول البركانية في هاواي ، وموقع الأمن القومي في نيفادا (حيث تشبه فوهات الانفجارات النووية آثار الاصطدام)، وجبال أوروكوبيا وشوكولاتة في صحراء سونوران ، وتكوينات في نيو مكسيكو ، وأوريغون ، وألاسكا ، وغرب تكساس ، وسودبري في أونتاريو . ^{[ 6 ] [ 7 ]}

شكّلت أيسلندا أحد أهم المواقع التجريبية. فقد قامت بعثتان ميدانيتان - في يوليو 1965 ويوليو 1967 - بنقل مجموعات من رواد الفضاء إلى المرتفعات البركانية المحيطة ببحيرة ميفاتن وفوهة أسكيا البركانية . وقد تشابهت التضاريس البازلتية الجرداء، ذات الغطاء النباتي المحدود، إلى حد كبير مع الظروف المتوقعة على سطح القمر. ^{[ 8 ]} شارك تسعة من رواد الفضاء الاثني عشر الذين ساروا على سطح القمر في إحدى رحلتي أيسلندا. وقد أرجع هاريسون شميت ، الجيولوجي الوحيد الذي وصل إلى سطح القمر، الفضل لاحقًا إلى تدريبات أيسلندا في تحسين قدرة الطواقم على تفسير التكوينات الصخرية المعقدة للتربة القمرية . ^{[ 8 ]}

لمحاكاة تضاريس مواقع الهبوط المخطط لها، أنشأت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ووكالة ناسا حقول فوهات اصطناعية ، سُميت حقول فوهات بحيرة سيندر ، ضمن برنامج بحثي مشترك في علم الجيولوجيا الفلكية . ^{[ 9 ] [ 10 ]} بين شهري يوليو وأكتوبر من عام 1967، استُخدمت المتفجرات لتفجير 47 فوهة في الرماد البازلتي لمنطقة بحيرة سيندر شمال شرق فلاغستاف ، مما أدى إلى محاكاة جزء من بحر الهدوء (Mare Tranquillitatis) بمقياس 1:1. ^{[ 11 ] [ 12 ]} تبع ذلك حقل ثانٍ أكبر في عام 1968: ^{[ 10 ]}

للبدء في إعادة تشكيل فوهات القمر، حفر المهندسون في الرواسب البازلتية، كاشفين عن طبقات متميزة من الرماد والطين، مما يشير إلى فترات بركانية مختلفة. ثم، باستخدام 1153 رطلاً من الديناميت و28650 رطلاً من نيتروكربونات النترات (مزيج من الأسمدة الزراعية وزيت الوقود)، بدأ المهندسون بوضع الشحنات في كل حفرة. تم تفجير 354 شحنة لإنشاء الفوهات "الأقدم"، ثم تم تفجير 61 شحنة لإنشاء فوهات "متوسطة العمر". بعد إنشاء الفوهات المتوسطة، ونثر حطامها على المقذوف الناتج عن المجموعة الأولى من الانفجارات، تم تفجير الشحنات الـ 11 المتبقية لإنشاء الفوهات "الأحدث" وتشتيت الطبقة الأخيرة من الحطام.

حاكت التفجيرات المتتابعة طبقات متداخلة من المقذوفات ذات أعمار مختلفة، مما أتاح لرواد الفضاء التدرب على وصف شكل الفوهات وعمرها النسبي. ^{[ 11 ] [ 13 ] [ 14 ]} أُنشئ حقل ثالث في فبراير 1970 في بلاك ميسا بوادي فيردي ، باستخدام 850 طنًا من مادة تي إن تي و43 طنًا من نترات الأمونيوم لإنشاء 380 فوهة. ^{[ 11 ] [ 15 ]} أُنشئت حقول فوهات بحيرة سيندر قبل مهمة أبولو 11، لكن رواد فضاء أبولو 15 كانوا أول من تدرب عليها؛ وكان طاقم أبولو 17 آخر من تدرب هناك في عام 1972. ^{[ 10 ]}

في مركز ماونتن للفضاء، وفرت "كومة صخرية" خارجية سطحًا محاكاة أصغر. تم استبدال المنشأة الأصلية التي يبلغ قطرها 63 قدمًا، والتي تم تركيبها في الفترة 1964-1965، بحلول عام 1968 بحقل مساحته فدانان يحتوي على 188 فوهة بركانية. احتفظ مركز كينيدي للفضاء بـ"كومة رمل" مماثلة لتدريبات الأدوات والأجهزة، على الرغم من أن ارتفاعها القريب من مستوى سطح البحر تسبب أحيانًا في غمر الفوهات بالمياه. ^{[ 16 ]}

مع تطور عملية اختيار مواقع الهبوط بعد أن أثبتت مهمة أبولو 12 قدرتها على الهبوط الدقيق، أصبحت التدريبات الميدانية مصممة خصيصًا لكل مهمة. كان تخطيط مسارات الهبوط للمهام اللاحقة ( أبولو 15 و 16 و 17 ) عملية متكررة شملت فرق الجيولوجيا، ومراقبي الرحلات، والباحثين الرئيسيين، وأفراد الطاقم. تم تحسين مسارات الهبوط المخططة بشكل متكرر وإدخالها في قوائم مراجعة مثبتة على معصم المركبة لاستخدامها على سطح القمر. ^{[ 17 ]} تدربت الأطقم على استخدام مركبة التجوال القمرية (LRV) باستخدام نموذج اختبار أرضي يُطلق عليه اسم "جروفر" (المركبة الجيولوجية الجوالة) في حقول بحيرة سيندر ومواقع أخرى في أريزونا. ^{[ 13 ] [ 18 ]}

• 
  أبولو 15 LRV إيروين سكوت تدريب جيولوجي في نيو مكسيكو
• 
  أفراد طاقم أبولو 15 يركبون جهاز محاكاة مركبة استكشاف القمر في حقل فوهة سيندر ليك
• 
  تدريب رواد فضاء أبولو 16 على الجيولوجيا

كانت مركبة أبحاث الهبوط على سطح القمر ( LLRV)، التي بنتها شركة بيل إيروسستمز ، مركبةً حرة الطيران تستخدم محركًا توربينيًا مروحيًا مُوجَّهًا لتقليل وزنها بمقدار خمسة أسداس، مُحاكيةً ظروف تسارع الجاذبية الأرضية بمقدار سدس الجاذبية الأرضية . وقد وفرت دافعات بيروكسيد الهيدروجين التحكم في وضعية المركبة ورفعًا إضافيًا، مما منح الطيار ست درجات من الحرية تُضاهي تلك الموجودة في وحدة الهبوط القمرية (LM). تم بناء مركبتين من طراز LLRV واختبارهما في ما يُعرف الآن بمركز أبحاث الطيران التابع لناسا في قاعدة إدواردز الجوية . في 6 مايو 1968، قفز نيل أرمسترونغ من المركبة LLRV-1 قبل ثوانٍ من تحطمها بعد نفاد وقود نظام التحكم في وضعها؛ ولم يُصب بأذى.

تم تسليم ثلاث مركبات تدريب محسّنة للهبوط على سطح القمر (LLTV) إلى قاعدة إلينغتون الجوية بالقرب من هيوستن بدءًا من أواخر عام 1967. لم يقم بقيادة هذه المركبات سوى قادة المهمات ومساعديهم الاحتياطيين، نظرًا لمحدودية توفرها وتكلفتها ومخاوف السلامة. تحطمت اثنتان من المركبات الثلاث في حادثي تحطم (ديسمبر 1968 ويناير 1971)، ونجا الطياران بعد قفزهما بالمظلات. كانت رحلة جين سيرنان في 13 نوفمبر 1972 - قبل ثلاثة أسابيع من إطلاق أبولو 17 - المهمة الأخيرة لمركبة التدريب. ^{[ 19 ]} وصرح أرمسترونغ لاحقًا أن مركبة الهبوط القمرية "كانت تحلق بشكل مشابه جدًا لمركبة التدريب على الهبوط على سطح القمر"، ونسب الفضل إلى مركبة التدريب في منحه الثقة التي احتاج إليها للهبوط على سطح القمر في مهمة أبولو 11. ^{[ 19 ]}

استخدمت وكالة ناسا العديد من مرافق المحاكاة الإضافية:

• استخدم مركز أبحاث الهبوط على سطح القمر في مركز لانغلي للأبحاث جهازًا مثبتًا على رافعة لتوفير بيئة جاذبية جزئية للسماح بالتدريب على الهبوط الكامل لمركبة الهبوط القمرية والهبوط الفعلي.
• في مختبر لانغلي أيضاً، تم استخدام جهاز محاكاة المشي في بيئة منخفضة الجاذبية ، حيث تم تعليق الأشخاص الخاضعين للاختبار بشكل جانبي مقابل جدار مائل بحيث لا تتحمل أرجلهم سوى سدس وزن أجسامهم. استخدم الجهاز أربعة وعشرون رائد فضاء، كما تم عرضه على شاشة التلفزيون من قبل والتر كرونكايت عام ١٩٦٨.
• قام جهاز محاكاة المدار القمري ونهج الهبوط (LOLA) في لانغلي بعرض نموذج عالي الدقة لسطح القمر أسفل كاميرا متحركة لتدريب الطواقم على التعرف البصري على المعالم خلال مرحلة الهبوط النهائية.
• كان جهاز محاكاة مهمة المركبة القمرية (LMMS) في مركز الفضاء الرئيسي (MSC) عبارة عن نموذج داخلي عالي الدقة يحاكي عناصر التحكم وشاشات العرض الخاصة بالمركبة القمرية، ويستخدم على نطاق واسع لإجراءات الهبوط والصعود المدفوعة.
• قام جهاز محاكاة الالتحام والالتقاء في لانغلي بتدريب الطواقم على الميكانيكا المدارية للالتقاء والالتحام بين وحدة القيادة ووحدة الهبوط القمرية .

• 
  محاكاة المشي في بيئة منخفضة الجاذبية
• 
  محاكي وحدة الهبوط القمرية (LEMS)
• 
  مركبة أبحاث الهبوط على سطح القمر
• 
  مركبة التدريب على الهبوط على سطح القمر من بيل (LLTV)
• 
  المدار القمري وطريقة الهبوط
• 
  محاكي الالتحام

بدأت دورات البقاء على قيد الحياة في الصحراء مع رواد برنامج ميركوري 7 عام 1960 في قاعدة ستيد الجوية شمال رينو، نيفادا ، حيث تجاوزت درجات الحرارة نهارًا 45 درجة مئوية (113 درجة فهرنهايت) . بعد تلقيهم دروسًا نظرية، نُقل رواد الفضاء جوًا إلى منخفض كارسون ، حيث تُركوا في مجموعات لمدة ثلاثة أيام. تعلموا خلالها كيفية صنع الملاجئ والملابس الفضفاضة من قماش المظلات، وترشيد استهلاك المياه، واستغلال انخفاض درجات الحرارة تحت سطح الأرض عن طريق الحفر. ^{[ 20 ]} في أغسطس 1964، أكمل أربعة عشر رائد فضاء - من بينهم أرمسترونغ وألدرين وكولينز - الدورة الأخيرة في ستيد قبل أن تنتقل المدرسة إلى قاعدة فيرتشايلد الجوية في ولاية واشنطن. ^{[ 22 ]}  

أُجري تدريب البقاء على قيد الحياة في الغابات في مدرسة البقاء على قيد الحياة الاستوائية التابعة لسلاح الجو الأمريكي في قاعدة ألبوروك الجوية بمنطقة قناة بنما . بعد عدة أيام من التدريب النظري، أمضى رواد الفضاء ليلتين وثلاثة أيام في غابات بنما، حيث تدربوا على إيجاد المياه وتنقيتها، وجمع النباتات الصالحة للأكل، وبناء الملاجئ البسيطة. قام مدربون من السكان الأصليين من قبيلة إمبيرا، بقيادة الزعيم مانويل أنطونيو زاركو، بتدريس تقنيات مستمدة من قرون من العيش في الغابات. وكانت دورة يونيو 1963 هي الأولى التي تضم رواد فضاء من اختيارات برامج ميركوري وجيميني وأبولو. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

لم يكن استخدام الطفو المحايد تحت الماء للتدريب على السير في الفضاء جزءًا من خطة ناسا الأصلية. اعتمدت الاستعدادات الأولية للسير في الفضاء على رحلات الطائرات المكافئة (التي لم تُنتج سوى حوالي 30 ثانية من انعدام الوزن لكل دورة)، والأسطح الحاملة للهواء، وأجهزة التعليق العلوية. ^{[ 28 ]} وقد حفزت أزمة السير في الفضاء في مهمة جيميني عام 1966 تطوير هذه التقنية، عندما عانى رواد الفضاء على متن جيميني 9 و10 و11 من ارتفاع شديد في درجة الحرارة، وتكثف الضباب على واقيات الوجه، والإرهاق أثناء محاولتهم أداء مهام خارج المركبة الفضائية. ^{[ 29 ]}

جاءت الابتكارات الرئيسية من شركة أبحاث البيئة (ERA)، وهي شركة صغيرة بالقرب من بالتيمور أسسها سام ماتينجلي وهاري لوتس. ابتداءً من عام 1964، وبموجب عقد مع مركز لانجلي للأبحاث ، أجرت ERA تجارب في مسبح مستأجر في مدرسة ماكدونو بولاية ماريلاند، مستخدمةً بدلات ضغط مارك IV البحرية المستعارة والمثقلة بالرصاص لتحقيق الطفو المحايد في جميع درجات الحرية الست. ومن خلال التجربة والخطأ، طور فريق ERA بروتوكولات السلامة، وتقنيات تثقيل البدلات، والأساليب الإجرائية التي شكلت ما أطلق عليه نيوفيلد وتشارلز "نظامًا تقنيًا صغيرًا". ^{[ 29 ]} في سبتمبر 1966، أصبح باز ألدرين أول رائد فضاء يستخدم الطفو المحايد للتدريب الخاص بالمهمة، عندما تدرب على مهام السير في الفضاء لمهمة جيميني 12 في مسبح ماكدونو. وأكمل لاحقًا ثلاث عمليات سير في الفضاء، وهو رقم قياسي آنذاك، دون الصعوبات التي واجهتها المهمات السابقة، وعزا نجاحه إلى حد كبير إلى التحضير تحت الماء. ^{[ 28 ]}

في أوائل عام 1967، قامت شركة MSC بتركيب منشأة غمر مائي خاصة بها (WIF) في المبنى رقم 5، وهي عبارة عن حوض دائري فوق سطح الأرض بقطر 7.6 متر (25 قدمًا ) وعمق 4.9 متر (16 قدمًا ) . ^{[ 28 ]} بالنسبة لبرنامج أبولو، استُخدمت منشأة الغمر المائي للتدرب على إجراءات الطوارئ (مثل نقل الطاقم في حالات الطوارئ بين وحدة الهبوط القمرية ووحدة القيادة) ولمحاكاة ظروف سطح القمر التي تعادل سدس الجاذبية الأرضية عن طريق تعديل وزن بدلة الفضاء. تم وزن بدلة نيل أرمسترونغ في منشأة الغمر المائي في أبريل 1969 لمحاكاة جاذبية القمر للتدرب على الأنشطة السطحية. ^{[ 28 ]} استخدم رائد فضاء أبولو 17، رونالد إيفانز، منشأة الغمر المائي للتدرب على السير في الفضاء العميق الذي كان سيؤديه أثناء العودة من القمر، حيث كان يستعيد علب الأفلام من حجرة وحدة الأجهزة العلمية في وحدة الخدمة. ^{[ 28 ]}  

بالتوازي مع ذلك، طوّر مركز مارشال لرحلات الفضاء بشكل مستقل قدرة الطفو المحايد في خزان مُعاد استخدامه لتشكيل المتفجرات بقطر 7.6 متر (25 قدمًا) ، وكان ذلك في البداية لمهام ورشة العمل المدارية ( سكايلاب لاحقًا ). بدأ عمل مارشال في الفترة 1965-1966 مع المهندس تشارلز كوبر وزميله تشارلز ستوكس اللذين أجريا تجارب على بدلات الضغط في خزان أصغر. ^{[ 29 ]} 

استُخدمت غرفة تفريغ كبيرة في مركز التحكم بالمهمة لمحاكاة شدة الإضاءة ودرجة الحرارة في ظروف الفراغ. ^{[ 16 ]} وظلت الرحلات المكافئة للجاذبية في طائرة KC-135 معدلة ("فوميت كوميت") قيد الاستخدام طوال برنامج أبولو، واعتُبرت الأكثر واقعية بين منصات الجاذبية المنخفضة لتقييم الأدوات والإجراءات، على الرغم من أن كل فترة من انخفاض الجاذبية لم تستغرق سوى 30 ثانية تقريبًا. ^{[ 16 ]} ودمجت البروفات الكاملة في الأشهر الأخيرة قبل كل مهمة الجدول الزمني العلمي مع محاكاة مركز التحكم بالمهمة ، ونسقت بين رواد الفضاء ومراقبي الرحلات والباحثين الرئيسيين الذين سيتواجدون في غرف الدعم العلمي أثناء المهمات الفعلية. ^{[ 30 ]}

• 
  التدريب على السير في الفضاء ضمن مهمة أبولو 11
• 
  يقوم المهندس بوب ماسون، مرتدياً بدلة فضاء، بأنشطة مماثلة لتلك المخطط لها لرواد فضاء أبولو 11 نيل أرمسترونغ وإدوين ألدرين خلال رحلتهما على سطح القمر
• 
  يقوم رائد الفضاء تشارلز كونراد جونيور (المواجه للكاميرا) من مهمة أبولو 12 بمحاكاة عملية جمع العينات. ويقوم رائد الفضاء آلان إل. بين بمحاكاة توثيق عينات الصخور القمرية بالصور.
• 
  رائد الفضاء جيمس لوفيل من مهمة أبولو 13 أثناء التدريب على محاكاة سطح القمر
• 
  فريد دبليو هايس جونيور، من مهمة أبولو 13، يجرب جهاز أخذ عينات لبية آلي.
• 
  تدريب رواد فضاء أبولو 14 على السير في الفضاء مع العلم الأمريكي
• 
  رواد الفضاء في مهمة أبولو 14، آلان بي. شيبارد جونيور (على اليمين) وإدغار دي. ميتشل، يتدربون على استخدام التجربة الزلزالية النشطة (ASE) لإحداث انفجارات على سطح القمر وتجهيز مدفع هاون لإطلاق أربع قنابل يدوية بعد مغادرتهم.
• 
  يشارك رائد الفضاء توماس ك. ماتينجلي الثاني، من مهمة أبولو 16، في محاكاة السير في الفضاء داخل حوض المياه.
• 
  يقوم رائد الفضاء هاريسون إتش. شميت (في المقدمة) من مهمة أبولو 17 بمحاكاة عملية جمع عينة من سطح القمر. ويحمل رائد الفضاء يوجين أ. سيرنان (في الخلفية) كيساً للعينة.

• فيني، ويليام سي. (2015). تاريخ التدريب العلمي لرواد فضاء أبولو (ملف PDF) (تقرير). ناسا. NASA/SP-2015-626.{{cite report}}: CS1 maint: ref duplicates default ( link )