حوض ذو طفو محايد

حوض الطفو المحايد هو حوض مائي يُستخدم فيه الطفو المحايد لتدريب رواد الفضاء على الأنشطة خارج المركبة الفضائية وتطوير الإجراءات. بدأ استخدام هذه الأحواض في ستينيات القرن الماضي، وكانت في البداية مجرد أحواض سباحة ترفيهية ، ثم بُنيت مرافق مخصصة لها لاحقًا.
وكالات الفضاء
ناسا

قبل مايو 1960، أدركت وكالة ناسا إمكانية إجراء محاكاة الطفو المحايد تحت الماء، وبدأت باختبار فعاليتها. استعانت ناسا بشركة "أسوشيتس للأبحاث البيئية" (Environmental Research Associates)، ومقرها بالتيمور ، لتجربة محاكاة الطفو المحايد أولًا في حوض سباحة بالقرب من مركز لانغلي للأبحاث . إلا أن الزوار ومشاكل أخرى عرقلت هذه الجهود، فنُقلت العملية إلى حوض سباحة في مدرسة ماكدونو بولاية ماريلاند، حيث كان سكوت كاربنتر أول رائد فضاء يشارك مرتديًا بدلة المحاكاة . بعد ذلك، وبعد عمليات سير صعبة في الفضاء خلال مهمة جيميني 11 في منتصف سبتمبر 1966، أدرك مركز المركبات الفضائية المأهولة (الذي سُمي لاحقًا مركز جونسون للفضاء ) أهمية اختبار الإجراءات تحت الماء، فأرسل طاقم جيميني 12 للتدريب في ماكدونو. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
جهاز محاكاة الطفو المحايد (NBS)
كان جهاز محاكاة الطفو المحايد، الموجود في مركز مارشال لرحلات الفضاء في ألاباما، يعمل من عام 1967 حتى عام 1997. [ 5 ] احتوى الجهاز على ثلاثة خزانات. كان قطر الخزان الأول 2.4 متر (8 أقدام) وعمقه 2.4 متر (8 أقدام) . بُني الخزان الثاني عام 1966 وكان قطره 7.6 متر (25 قدمًا) وعمقه 4.6 متر (15 قدمًا) . أُضيف خزان ثالث حوالي عام 1968 لمشروع سكايلاب ومشاريع أخرى مُخطط لها؛ وكان قطره 23 مترًا (75 قدمًا) وعمقه 12 مترًا (40 قدمًا) .
انخفض التدريب في NBS عندما افتتح مركز جونسون للفضاء حوض الطفو المحايد الخاص به في عام 1980، وتم إغلاقه في النهاية في عام 1997. [ 5 ]
مرفق الغمر المائي (WIF)
تم استخدام WIF لبرنامجي Gemini و Apollo وكان موجودًا في المبنى 5 في مركز جونسون للفضاء في هيوستن، تكساس.
كان قطر حوض السباحة 7.6 متر (25 قدم) وعمقه 4.9 متر (16 قدم) .
مرفق التدريب في بيئة انعدام الوزن (WETF)
كان مركز WETF، الذي عمل من عام 1980 حتى عام 1998، يقع في المبنى رقم 29 بمركز جونسون للفضاء في هيوستن، تكساس. [ 5 ] [ 6 ] وكانت أبعاد حوض السباحة 24 مترًا (78 قدمًا) في 10 أمتار (33 قدمًا) ، بعمق 7.6 متر (25 قدمًا) . [ 6 ]
مختبر الطفو المحايد (NBL)
في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، بدأت وكالة ناسا بدراسة استبدال مركز تدريب الطفو المحايد (WETF)، الذي كان صغيرًا جدًا بحيث لا يتسع لنماذج تجريبية مفيدة للعديد من مكونات محطة الفضاء المخطط لها لمحطة الفضاء فريدوم ، والتي تحولت لاحقًا إلى محطة الفضاء الدولية . اشترت ناسا منشأة المعالجة آنذاك من شركة ماكدونيل دوغلاس في أوائل تسعينيات القرن العشرين، وبدأت إعادة تجهيزها كمركز تدريب على الطفو المحايد في عام 1994، وانتهى البناء في ديسمبر 1995. وبدأ مركز تدريب الطفو المحايد (NBL) العمل في عام 1997. [ 7 ]
يقع مركز التدريب الوطني لكرة السلة (NBL) في منشأة سوني كارتر التدريبية ، بالقرب من مركز جونسون للفضاء في هيوستن. [ 8 ] تبلغ أبعاد حوض السباحة 62 مترًا (202 قدمًا) في 31 مترًا (102 قدمًا) ، وعمقه 12 مترًا (40 قدمًا) . [ 8 ]
روسكوزموس
عقب مهمة فوخود 2 ، اقترح فريق في مركز غاغارين لتدريب رواد الفضاء (GCTC) تدريب رواد الفضاء على السير في الفضاء في حوض سباحة. [ 9 ] في سبتمبر 1969، شكّل المركز فريق عمل لدراسة الفكرة بشكل أعمق، وأُجريت بعض التجارب في حوض السباحة التابع له قرب نهاية ذلك العام. [ 9 ] في عام 1970، زار رائدا الفضاء أندريان نيكولاييف وفيتالي سيفاستيانوف حوض السباحة الجديد التابع لناسا في مركز مارشال، والذي يبلغ قطره 23 مترًا (75 قدمًا) . [ 9 ] حتى أن سيفاستيانوف سُمح له بارتداء بدلة تدريب ودخول حوض السباحة. [ 9 ] بعد الزيارة، ازداد الاهتمام بإنشاء منشأة مماثلة ضمن برنامج الفضاء السوفيتي. [ 9 ] في نوفمبر 1973، تقرر رسميًا بناء حوض سباحة مخصص؛ وحتى ذلك الحين، استمر استخدام حوض السباحة التابع للمركز. [ 9 ]
مختبر الهيدرو
تم الانتهاء من بناء مختبر هيدرو في أوائل عام 1980؛ ويبلغ قطر حوض السباحة هناك 23 متراً (75 قدماً) وعمقه 12 متراً (39 قدماً) . [ 9 ] [ 10 ]
وكالة الأمن القومي
مرفق الطفو المحايد (NBF)
يقع مفاعل NBF الصيني [ 11 ] في مركز أبحاث وتدريب رواد الفضاء الصيني في بكين. يبلغ قطره 23 مترًا (75 قدمًا) وعمقه 10 أمتار (33 قدمًا) . [ 12 ] بدأ بناؤه عام 2005 واكتمل في نوفمبر 2007. [ 13 ] وبدأ تشغيله عام 2008. [ 13 ]
وكالة الفضاء الأوروبية
مرفق الطفو المحايد (NBF)
يقع مركز الأبحاث الأوروبي للفيزياء النووية في المركز الأوروبي لرواد الفضاء في كولونيا، ألمانيا. [ 14 ] وهو ذو شكل ثماني الأضلاع ، بأبعاد 22 مترًا (72 قدمًا) × 17 مترًا (56 قدمًا) ، وعمق 10 أمتار (33 قدمًا) . [ 15 ] بدأ تشغيله في عام 2002. [ 16 ]
جاكسا
نظام اختبار بيئة انعدام الوزن (WETS)
كان مركز WETS يقع في مركز تسوكوبا الفضائي في إيباراكي، اليابان. [ 5 ] افتُتح عام 1997 وأُغلق عام 2011 بسبب أضرار جسيمة ناجمة عن زلزال. [ 5 ] كان قطر حوض السباحة 16 مترًا (52 قدمًا) ، وعمقه 10.5 مترًا (34 قدمًا) . [ 17 ]
آحرون

مرفق أبحاث الطفو المحايد بجامعة ميريلاند (NBRF)
يقع مرفق الطفو المحايد (NBRF) في جامعة ميريلاند بالولايات المتحدة الأمريكية. [ 18 ] يبلغ قطر حوض السباحة 15 مترًا (50 قدمًا) وعمقه 7.6 مترًا (25 قدمًا) . [ 18 ] بُني عام 1992، وهو المرفق الوحيد للطفو المحايد في حرم جامعي. [ 18 ] يُعدّ مرفق الطفو المحايد جزءًا من مختبر أنظمة الفضاء (SSL) الذي كان يقع في الأصل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). [ 18 ] انفصل المرفق عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عندما حصل مختبر أنظمة الفضاء على منحة من وكالة ناسا لبناء حوض مخصص للطفو المحايد. [ 18 ] ولعدم وجود مساحة كافية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للحوض، تقرر نقل مختبر أنظمة الفضاء إلى جامعة ميريلاند. [ 18 ]
جهاز تدريب رواد الفضاء تحت الماء (UAT)
يقع مختبر UAT في مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي ، موطن معسكر الفضاء وأكاديمية الفضاء، في هانتسفيل، ألاباما. يبلغ عرضه 30 قدمًا وعمقه 24 قدمًا، وقد صممه هومر هيكام ، مهندس ناسا الشهير بكتابته رواية "أولاد الصواريخ" التي اقتُبست منها فيلم " سماء أكتوبر" . افتُتح المختبر عام 1986، ولا يزال يعمل حتى اليوم. [ 19 ]
التدريب على الطفو المحايد
خلال التدريبات، يُستخدم الغوص في حالة الطفو المحايد لمحاكاة انعدام الوزن في رحلات الفضاء. ولتحقيق هذا التأثير، يُنزل رواد الفضاء أو المعدات، وهم يرتدون بدلاتهم، إلى حوض الغوص باستخدام رافعة علوية ، ثم يُثقلون في الماء بواسطة غواصين متخصصين بحيث يتعرضون لأقل قوة طفو وأقل عزم دوران حول مركز ثقلهم . [ 20 ] بدلات الغوص التي يرتديها المتدربون في مختبر الغوص المحايد أقل قوة من بدلات الغوص المخصصة للرحلات الفضائية، كتلك المستخدمة في مكوك الفضاء ومحطة الفضاء الدولية. ويتنفس الغواصون غاز النيتروكس أثناء عملهم في الخزان. [ 21 ] [ 22 ]
تحديات التدريب
من عيوب الغوص في حالة الطفو المحايد، كمحاكاة لانعدام الجاذبية، مقاومة الماء الكبيرة. [ 23 ] هذا يجعل تحريك الجسم والحفاظ على حركته أمرًا صعبًا، بينما يسهل تثبيته. وهذا التأثير معاكس لما يحدث في الفضاء، حيث يسهل تحريك الجسم، لكن يصعب تثبيته. عمومًا، يمكن تقليل تأثيرات مقاومة الماء بأداء المهام ببطء. من سلبيات محاكاة الطفو المحايد أيضًا أن رواد الفضاء لا يكونون بلا وزن داخل بدلاتهم، ما يعني أنه عند إمالة البدلة، يضغط الجسم على السطح الداخلي المواجه للأسفل. قد يكون هذا غير مريح في بعض الوضعيات، مثل وضعية الرأس للأسفل. لذا، يُعد اختيار المقاس المناسب للبدلة أمرًا بالغ الأهمية.
صور

انظر أيضاً
- الطفو المحايد – التوازن بين قوة الطفو ووزن الجسم المغمور
- محاكاة الطفو المحايد كوسيلة تدريبية – تدريب رواد الفضاء في بيئة ذات طفو محايد
مراجع
- ↑ ليفين، رافائيل ب.: محاكاة انعدام الجاذبية. ورقة بحثية قُدِّمت في الاجتماع السنوي الحادي والثلاثين لجمعية طب الفضاء، 9-11 مايو 1960.
- ↑ تراوت، أوتو ف.؛ لوتس، هاري ل.؛ ماتينجلي، جي. صموئيل (يناير 1966). "تقنية غمر في الماء لدراسة حركة جسم يرتدي بدلة ضغط في ظل ظروف جاذبية متوازنة" (NASA TN D-3054) (ملف PDF) . تقرير عقد ناسا (NASA CR) : 1-32 . PMID 5295062. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 أكتوبر 2011.
- ↑ أوتو إف. تراوت الابن، وهاري إل. لوتس الابن، وجي. صموئيل ماتينجلي ["عقد ناسا NAS1-4059 مع اتفاقيات تكميلية"]، يناير 1966
- ↑ رويلانس، فرانك د. (19 يوليو 2009). "معلم تاريخي" . صحيفة بالتيمور صن . تم الاطلاع عليه في 25 فبراير 2012 .
- 1 2 3 4 5 لافلين، ماجستير العلوم؛ موراي، دكتوراه في القانون؛ لي، إل آر؛ وير، إم إل؛ فان بالين، إم. (2016). "تجميع مجموعة بيانات تدريبية شاملة للأنشطة خارج المركبة لرواد فضاء ناسا" (ملف PDF) . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 نوفمبر 2015 .
- 1 2 تايلور، لاري (2004). "خطوة عملاقة" . مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاسترجاع في 19 نوفمبر 2015.
يتم التدريب الفعلي الآن في مسبح أبعاده 78 × 33 قدمًا وعمقه 25 قدمًا. لا يبدو المسبح نفسه مختلفًا عن أي مسبح آخر. إنه مليء بالماء وتفوح منه رائحة الكلور.
- ↑ هاتشينسون، لي (4 مارس 2013). "السباحة مع رواد الفضاء: التدريب على السير في الفضاء في حوض السباحة العملاق التابع لناسا" . آرس تكنيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 مارس 2015 .
- 1 2 "مختبر الطفو المحايد" (ملف PDF) . ناسا. 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- 1 2 3 4 5 6 7 "TsPK: The training pool" (بالفرنسية). Kosmonavtika . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- ↑ هول، ريكس د.؛ ديفيد، شايلر؛ فيس، بيرت (2007). رواد الفضاء الروس: داخل مركز تدريب يوري غاغارين . سبرينغر. ص 53. ISBN 9780387739755تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- ↑ إم إس لافلين؛ جيه دي موراي؛ إل آر لي؛ إم إل وير؛ إم فان بالين (2016). تجميع مجموعة بيانات تدريبية شاملة للأنشطة خارج المركبة لرواد فضاء ناسا (ملف PDF) (تقرير). ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2016.
تُشغّل الصين مرفق الطفو المحايد في مركز رواد الفضاء الصيني
. - ↑ "10米水下"太空漫步"("نزهة في الفضاء" تحت 10 أمتار من الماء)" (بالصينية). سوهو.كوم . 25 سبتمبر 2008 . تم الاسترجاع 28 سبتمبر 2015 .
- 1 2 "أكبر مسبح في الصين" . سبيس مور. 2017-02-06 . تم الاطلاع عليه في 6 أغسطس 2018 .
- ↑ "مرفق الطفو المحايد التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في مركز إيست أديس أبابا" . وكالة الفضاء الأوروبية. 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- ↑ موسغريف، دكتوراه، غاري إي؛ لارسن، أكسل؛ سغوبا، توماسو (2009). تصميم السلامة لأنظمة الفضاء . باتروورث-هاينمان. ص 780. ISBN 9780080559223تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- ↑ لافلين، ميتزي س.؛ موراي، جوسلين د.؛ لي، ليزلي ر.؛ وير، ماري ل.؛ فان بالين، ماري (يناير 2017). "تتبع تدريب ناسا التاريخي على السير في الفضاء: المراقبة مدى الحياة لصحة رواد الفضاء (LSAH) وتطوير جهاز تتبع التعرض لبدلة السير في الفضاء (EVA SET)" . مركز جونسون للفضاء التابع لناسا . تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2023 .
- ↑ "مبنى اختبار بيئة انعدام الوزن" . جاكسا. 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- 1 2 3 4 5 6 "مرفق أبحاث الطفو المحايد" . جامعة ميريلاند. 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 نوفمبر 2015 .
- ↑ هيكام، هومر (17 نوفمبر 2020). "جهاز تدريب رواد الفضاء تحت الماء: ذكرى" . مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي . تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2023 .
- ↑ شتراوس، س (يوليو 2008). "طب الفضاء في مختبر الطفو المحايد التابع لوكالة ناسا ومركز جونسون للفضاء". طب الطيران والفضاء والبيئة . 79 (7): 732-3 . PMID 18619137 .
- ↑ فيتزباتريك دي تي، كونكين جيه (2003). "تحسن وظائف الرئة لدى الغواصين العاملين الذين يتنفسون النيتروكس في أعماق ضحلة" . ملخصات طب الضغط العالي تحت الماء . 30 (ملحق): 763-767 . PMID 12862332. مؤرشف من الأصل في 11 أغسطس 2011. تم الاسترجاع في 27 أغسطس 2008 .
- ↑ فيتزباتريك دي تي، كونكين جيه (يوليو 2003). "تحسن وظائف الرئة لدى الغواصين العاملين الذين يتنفسون النيتروكس في أعماق ضحلة" . طب الطيران والفضاء والبيئة . 74 (7): 763-767 . PMID 12862332. تاريخ الاسترجاع : 27 أغسطس 2008 .
- ↑ بيندرغاست د، مولندورف ج، زامبارو ب، تيرمين أ، بوشنيل د، باشكه د (2005). "تأثير مقاومة الماء على حركة الإنسان في الماء" . مجلة طب الأعماق والضغط العالي . 32 (1): 45-57 . PMID 15796314. مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 يوليو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2008 .
- أحواض الطفو المحايد
- حمامات السباحة
