حصاة أذن الضفدع الدوارة

كانت وحدة المعدات المستخدمة في الطيران، والمعروفة باسم FOEP ، عبارة عن علبة محكمة الإغلاق تحتوي على جهاز طرد مركزي مملوء بالماء ، ويضم ضفدعين. كان جهاز الطرد المركزي عبارة عن هيكل أسطواني يدور رأسي الضفدعين على فترات زمنية محددة. ^{[ 6 ]} احتوت وحدة FOEP أيضًا على نظام دعم الحياة الذي يحافظ على بيئة منظمة للضفدعين. يتكون هذا النظام من حلقتين مغلقتين، إحداهما تحتوي على سائل والأخرى على غاز. كانت الواجهة بين الحلقتين عبارة عن مطاط سيليكوني شبه منفذ يعمل كرئة اصطناعية. يمر الأكسجين عبر الغشاء من جانب الغاز إلى جانب السائل، وثاني أكسيد الكربون من جانب السائل إلى جانب الغاز. كان الضفدعان مغمورين في حلقة السائل. تقوم مضخة بتدوير الأكسجين عبر حلقة الغاز. يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون الداخل إلى حلقة الغاز بواسطة مادة ماصة، ويعود الأكسجين النقي إلى المضخة لإعادة تدويره. يحافظ مبخر الماء وسخان كهربائي على درجة حرارة الماء عند حوالي 16 درجة مئوية (60 درجة فهرنهايت) . قام نظام مكبر الصوت في جهاز FOEP بزيادة خرج الجهد من الأقطاب الكهربائية الدقيقة المزروعة في الحيوانات إلى المستوى المطلوب بواسطة جهاز القياس عن بعد.  

اكتملت عملية تحضير ضفادع الطيران جراحياً قبل الإطلاق بحوالي 12 ساعة، ووُضعت الحيوانات داخل غلاف حماية ضفادع الطيران (FOEP). كما تم تجهيز غلاف حماية احتياطي يحتوي على عينات مماثلة. وتم تركيب غلاف حماية ضفادع الطيران في القمر الصناعي قبل الإطلاق بحوالي ثلاث ساعات.

تم تشغيل جهاز الطرد المركزي بأسرع وقت ممكن بعد دخول القمر الصناعي مداره واستقراره عند 10⁻³ ^g ( 10  مم/ث²). وقد طبّق الجهاز تأثيرات الجاذبية بشكل دوري. استغرقت كل دورة حوالي 8 دقائق، وتضمنت ما يلي: دقيقة واحدة بدون تسارع، و8 ثوانٍ بدأ خلالها الدوران ببطء، و14 ثانية من تسارع ثابت قدره 0.6 g (6  م/ث²)، و8 ثوانٍ توقف خلالها الدوران ببطء، و6 دقائق لقياس آثار الدوران اللاحقة. ^{[ 6 ]} أُجريت الدورات كل 30 دقيقة خلال الساعات الثلاث الأولى في المدار، وبشكل أقل تكرارًا خلال الفترة المتبقية من الرحلة.

استمرت تجربة OFO حتى اليوم السابع في المدار، حيث تعطلت البطارية الداخلية. لم تكن هناك حاجة لاستعادة مركبة OFO الفضائية أو معدات FOEP. نفق الضفدعان خلال التجربة.

كانت التجربة ناجحة. أظهرت مؤشرات تخطيط كهربية القلب (ECG) أن ضفادع الطيران كانت بصحة جيدة طوال فترة الطيران. وسُجلت بيانات التوازن كما هو متوقع. حدث عطلان في المعدات أثناء الطيران: ارتفع الضغط داخل العلبة إلى 76 كيلو باسكال ، وانخفضت درجة الحرارة إلى 13 درجة مئوية لمدة تسع ساعات. ومع ذلك، أظهرت التجارب الضابطة التي أُجريت على الأرض أن هذين العطلين لم يؤثرا بشكل كبير على نتائج تجربة الطيران.   

لوحظت عدة تغيرات في استجابة الجهاز الدهليزي خلال الفترة المبكرة من انعدام الوزن. وقد عادت جميع التغيرات الملحوظة إلى طبيعتها خلال آخر 10 إلى 20 ساعة من الرحلة، مما يشير إلى التأقلم . ^{[ 6 ]}

أفادت وكالة ناسا أن الضفادع نفقت قبيل ظهر يوم 15 نوفمبر بتوقيت واشنطن، بعد أكثر من ستة أيام في المدار. ^{[ 7 ]}

الغلاف الخارجي لجهاز FOEP عبارة عن علبة محكمة الإغلاق بقطر 459 مم (18 ¾ بوصة ) وطول 470 مم (18 ½ بوصة ) . يتميز كل من الغطاء السفلي والغطاء العلوي القابل للإزالة بتصميم مقبب قليلاً لمنع الانفجار في حال حدوث انعكاسات في الضغط. يتم تثبيت الهيكل الداخلي على حلقة داعمة على بعد 15 سم تقريبًا من أسفل العلبة ، ويتكون من حاجزين علوي وسفلي متصلين بأسطوانة. تسمح الفتحات الموجودة في الأسطوانة بالوصول إلى جهاز الطرد المركزي الذي يحتوي على الضفادع. يوجد بالقرب من أعلى العلبة منفذان كهربائيان لتوصيل مصدر الطاقة وخط البيانات.  

جهاز الطرد المركزي عبارة عن أسطوانة مجوفة قطرها 15 سم وطولها 34 سم، مزودة بغطاءين طرفيين. تُثبّت الأسطوانة عموديًا على الحاوية وتُدعّم بمحامل كروية موجودة في الحاجزين العلوي والسفلي. يتكون محور دوران جهاز الطرد المركزي من عمودين مركزيين في المستوى الرأسي، متعامدين مع الأسطوانة، ومثبتين في مكانهما بواسطة المحامل الكروية. تُثبّت أغطية طرفية رقيقة ذات قبة ضحلة بمسامير في كل طرف من أطراف جهاز الطرد المركزي، مع وجود حشيات مطاطية بينهما لمنع التسرب. يوجد في مركز كل غطاء وصلة تسمح بتجهيز عينات الضفادع بالكامل وتركيبها مباشرة على الأغطية الطرفية قبل إدخالها في جهاز الطرد المركزي وغمرها. يعمل الماء كوسادة لتخفيف التسارعات والاهتزازات العالية أثناء الإطلاق، وكوسيط لتبادل الغازات عبر جلد الضفادع. يُقفل جهاز الطرد المركزي في مكانه ولا يُحرر إلا بعد استقرار مدار المركبة الفضائية تمامًا. يُثبّت المحرك الذي يُشغّل جهاز الطرد المركزي على الحاجز العلوي. تم تركيب مضخمات الإشارة ومقياس التسارع على جهاز الطرد المركزي.

يتكون القطب الكهربائي الدقيق من مسبار مصنوع من سلك التنجستن بقطر 50 ميكرومتر  ، مُسنّن كهربائيًا ليصبح طرفه أقل من 1 ميكرومتر، ومعزول تمامًا حتى طرفه. تُضفي فقاعة هواء محصورة داخل أنبوب البولي إيثيلين الذي يحتوي على المسبار طفوًا، مما يجعل كثافة القطب الكهربائي مماثلة لكثافة العصب الذي يُزرع فيه، وبالتالي يسمح لهما بالتحرك معًا. يُستخدم جزء من البارافين لتوصيل القطب الكهربائي بمقبض يُستخدم فقط أثناء عملية الزرع، ثم يُزال. تُغذّى النبضات العصبية التي ترصدها الأقطاب الكهربائية الدقيقة إلى مُضخّم أولي مُثبّت مباشرةً على فك الضفدع، ثم تُمرّر إلى مُضخّم بيانات لاحق لبيانات القياس عن بُعد للمركبة الفضائية.

يحدث التداخل بين الحلقات عند غشاء نفاذية انتقائية من مطاط السيليكون يفصل بين السائل والغاز. هذا الغشاء، المسمى بالرئة، ينقل الأكسجين من حلقة الغاز إلى حلقة السائل، وثاني أكسيد الكربون _من حلقة السائل إلى حلقة الغاز.

توجد الضفادع، داخل جهاز الطرد المركزي، في حلقة سائلة. تحتوي هذه الحلقة، عند انتقالها من الرئة إلى الضفادع، على الماء والأكسجين المذاب؛ وعند عودتها من الضفادع إلى الرئة، تحتوي على الماء وثاني أكسيد الكربون الحر _. تمنع طبقة مزدوجة من رغوة البولي يوريثان، تبطن الجزء الداخلي من جهاز الطرد المركزي، فضلات الضفادع من تلويث نظام تدوير الماء. يُضخ الماء عبر الحلقة السائلة باستخدام مضخة صغيرة، ويجب أن يمر عبر المرشح قبل مغادرته جهاز الطرد المركزي.

تتكون دائرة الغاز من دارة في الحاجز السفلي، يُضخ الأكسجين عبرها بواسطة مضخة صغيرة. تُوصل المضخة الأكسجين النقي إلى الرئة، حيث يمر جزء منه إلى دائرة السائل، بينما يختلط الباقي بثاني أكسيد الكربون _القادم من دائرة السائل. من الرئة، يمر خليط الأكسجين وثاني أكسيد الكربون _عبر طبقة من الباراليم التي تمتص ثاني أكسيد الكربون _. يُعاد الأكسجين النقي من الباراليم إلى المضخة ويُعاد تدويره. يُجدد إمداد الأكسجين بالغاز من خزان الأكسجين الصغير.

بفضل البيئة الحرارية للمركبة الفضائية، يحافظ مُبخر الماء وسخان كهربائي بقدرة 8 واط على درجة حرارة الماء عند 15.5 ± 3  درجة مئوية (60 ±5  درجة فهرنهايت). يُخزَّن الماء المُغذّي للمُبخر في كيس مطاطي مدعوم بحلقة داخل العلبة الموجودة أعلى القبة السفلية مباشرةً. عندما تتجاوز درجة حرارة الماء 15.5 ± 3 درجة مئوية (60  درجة فهرنهايت)، يُفعِّل أمر أرضي دائرة توقيت تُشغِّل صمامًا. نتيجةً للضغط المحيط داخل العلبة، يُدفع الماء من الكيس المطاطي عبر الصمام إلى المُبخر. تنتقل الأحمال الحرارية الداخلية عبر مبادل حراري إلى المُبخر، وتُبدَّد أثناء تبخير الماء.