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中性浮力プールまたは中性浮力タンクは、中性浮力を利用して宇宙飛行士の船外活動や手順の開発を訓練する水のプールです。これらのプールは 1960 年代に使用され始め、当初は単なるレクリエーション用のプールでしたが、後に専用の施設が建設されました。
宇宙機関
米航空宇宙局（NASA）
1960年5月より前にNASAは水中での中性浮力シミュレーションの可能性を認識し、その有効性のテストを開始した。NASAはボルチモアに拠点を置くEnvironmental Research Associates社と契約し、ラングレー研究センター近くのプールでまず中性浮力シミュレーションを試みた。訪問者やその他の問題でその作業が妨げられたため、作業はメリーランド州マクドノウ学校のプールに移され、スコット・カーペンターが適した状態で参加した最初の宇宙飛行士となった。その後、1966年9月中旬のジェミニ11号による困難な船外活動の後、有人宇宙船センター（後にジョンソン宇宙センターと改名）は水中での手順のテストの重要性を完全に理解し、ジェミニ12号の乗組員をマクドノウでの訓練に派遣した。[1] [2] [3] [4]
中性浮力シミュレーター (NBS)
アラバマ州のマーシャル宇宙飛行センターにある中性浮力シミュレーターは、1967年から1997年まで稼働していた。 [5]この施設には3つのタンクがあった。最初のタンクは直径2.4メートル（8フィート）、深さ2.4メートル（8フィート）だった。2番目のタンクは1966年に建造され、直径7.6メートル（25フィート）、深さ4.6メートル（15フィート）だった。3番目のタンクは、スカイラブやその他の計画されたプロジェクトのために1968年頃に追加され、直径23メートル（75フィート）、深さ12メートル（40フィート）だった。
ジョンソン宇宙センターが1980年に独自の中性浮力プールを開設すると、NBSでの訓練は減少し、最終的には1997年に閉鎖されました。[5]
水中浸漬施設（WIF）
WIF はジェミニ計画とアポロ計画に使用され、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターの 5 号館にありました。
プールの直径は7.6メートル（25フィート）、深さは4.9メートル（16フィート）でした。
無重力環境トレーニング施設 (WETF)
WETFは1980年から1998年まで稼働し、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターの29号館にありました。[5] [6]プールの大きさは24メートル（78フィート）×10メートル（33フィート）、深さは7.6メートル（25フィート）でした。[6]
中性浮力研究所 (NBL)
1980年代後半、NASAはWETFの置き換えを検討し始めた。WETFはスペースステーションフリーダム（後に国際宇宙ステーションとなる）に計画されていた多くの宇宙ステーションコンポーネントの有用な模型を収容するには小さすぎたためである。NASAは1990年代初頭にマクドネル・ダグラスから当時の処理施設を購入し、1994年に中性浮力訓練センターとして改修を開始し、1995年12月に工事が完了した。NBLは1997年に運用を開始した。[7]
NBLはヒューストンのジョンソン宇宙センター近くのソニー・カーター訓練施設にあります。[8]プールの寸法は62メートル（202フィート）×31メートル（102フィート）、深さは12メートル（40フィート）です。[8]
ロスコスモス
ボスホート2号のミッションの後、ガガーリン宇宙飛行士訓練センター（GCTC）のグループは、プールでの船外活動の訓練を提案した。[9] 1969年9月、GCTCはこのアイデアをさらに研究するための作業グループを設置し、その年の終わり近くにはプールでいくつかの実験が行われた。[9] 1970年、宇宙飛行士のアンドリアン・ニコラエフとヴィタリー・セバスチャノフは、NASAがマーシャルに新しく設置した直径23メートル（75フィート）のプールを訪れた。[9]セバスチャノフはトレーニングスーツを着用してプールに入ることさえ許された。[9]この訪問の後、ソ連の宇宙計画内で同様の施設への関心が高まり始めた。[9] 1973年11月、専用のプールを建設することが正式に決定されたが、それまではセンターのプールが引き続き使用されていた。[9]
ハイドロラボ
ハイドロラボは1980年初頭に完成し、プールの直径は23メートル（75フィート）、深さは12メートル（39フィート）である。[9] [10]
CNSA
中性浮力施設 (NBF)
中国宇宙飛行士基地[11]は北京の中国宇宙飛行士研究訓練センターに位置し、直径23メートル（75フィート）、深さ10メートル（33フィート）である。[12]建設は2005年に始まり、2007年11月に完成した。[13]運用は2008年に開始された。[13]
欧州宇宙機関
中性浮力施設 (NBF)
欧州NBFは、ドイツのケルンにある欧州宇宙飛行士センターにあります。[14]八角形の形状で、大きさは22メートル（72フィート）×17メートル（56フィート）、深さは10メートル（33フィート）です。[15]運用は2002年に始まりました。[16]
宇宙航空研究開発機構
無重力環境試験システム（WETS）
WETSは日本の茨城県にある筑波宇宙センターに位置していた。[5] 1997年にオープンしたが、2011年に大規模な地震被害のため閉鎖された。[5]プールの直径は16メートル（52フィート）、深さは10.5メートル（34フィート）であった。[17]
その他
メリーランド大学中性浮力研究施設 (NBRF)
NBRFは、米国のメリーランド大学にあります。 [18]プールの直径は15メートル（50フィート）、深さは7.6メートル（25フィート）です。[18] 1992年に建設され、大学のキャンパスで唯一の中性浮力施設です。[18] NBRFは、もともとマサチューセッツ工科大学（MIT）にあった宇宙システム研究所（SSL）の一部です。[18] SSLが専用の中性浮力プールを建設するためにNASAから助成金を授与されたときに、NBRFはMITから分離しました。[18] MITにはプールを設置するのに十分なスペースがなかったため、SSLをメリーランド大学に移すことが決定されました。[18]
水中宇宙飛行士トレーナー（UAT）
UATは、アラバマ州ハンツビルにある、スペースキャンプとスペースアカデミーの本拠地である米国宇宙ロケットセンターにあります。幅30フィート、奥行き24フィートのこの宇宙船は、映画『オクトーバー・スカイ』の原作となった『ロケットボーイズ』の著者として有名なNASAのエンジニア、ホーマー・ヒッカムによって設計されました。1986年にオープンし、現在も稼働しています。[19]
中性浮力トレーニング
訓練演習では、宇宙旅行の無重力状態をシミュレートするために中性浮力潜水が使用されます。この効果を得るために、宇宙服を着た宇宙飛行士または機器がオーバーヘッドクレーンを使用してプールに降ろされ、サポートダイバーによって水中で重りが付けられ、最小限の浮力と質量中心の周りの回転モーメントが最小限に抑えられます。[20] NBLの訓練生が着用するスーツは、スペースシャトルや国際宇宙ステーションで使用されているような完全な飛行定格のEMUスーツよりもダウングレードされています。ダイバーはタンク内で作業中にナイトロックスを呼吸します。[21] [22]
トレーニングの課題
微小重力のシミュレーションとして中性浮力ダイビングを行う際の欠点の 1 つは、水によって生じる抵抗が非常に大きいことです。 [23]このため、物体を動かしたり、動かしたままにしたりすることが難しくなります。また、物体を静止させたままにしておくことも容易になります。この効果は、物体を動かすのは簡単ですが、静止させておくのは非常に難しい宇宙での経験とは逆です。一般に、水中でゆっくりと作業を行うことで、抵抗の影響を最小限に抑えることができます。中性浮力シミュレーションのもう 1 つの欠点は、宇宙飛行士はスーツの中で無重力ではないことです。つまり、ダイバーがスーツを傾けると、下を向いている内面に押し付けられることになります。これは、頭を下に向けた場合など、特定の向きでは不快になることがあります。したがって、スーツの正確なサイズ設定が非常に重要です。
画像
参照
- 中性浮力 – 水中に沈んだ物体の浮力と重量の平衡
- 訓練補助としての中性浮力シミュレーション - 中性浮力環境での宇宙飛行士の訓練
参考文献
- ^ Levine, Raphael B.: ヌル重力シミュレーション。1960 年 5 月 9 日から 11 日にかけて開催された航空宇宙医学協会の第 31 回年次総会で発表された論文。
- ^ Trout, Otto F.; Loats, Harry L.; Mattingly, G. Samuel (1966 年 1 月)。「バランスのとれた重力条件下での圧力スーツ着用者の可動性の研究のための水浸漬技術 NASA TN D-3054」(PDF)。NASA契約報告書 NASA CR : 1–32。PMID 5295062。2011年 10 月 25 日の オリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ オットー・F・トラウト・ジュニア、ハリー・L・ローツ・ジュニア、G・サミュエル・マッティングリー [「NASA 契約 NAS1-4059 補足契約書」]、1966 年 1 月
- ^ Roylance, Frank D. (2009年7月19日). 「Historic Mark」. Baltimore Sun. 2012年2月25日閲覧。
- ^ abcde Laughlin, MS; Murray, JD; Lee, LR; Wear, ML; Van Baalen, M. (2016). 「NASA宇宙飛行士のための包括的なEVAトレーニングデータセットのコンパイル」（PDF） NASA 。 2015年11月14日閲覧。
- ^ ab Taylor, Larry (2004). 「One Giant Step」 。 2015年11月19日閲覧。
実際のトレーニングは、現在、深さ25フィートの78フィート x 33フィートのプールで行われています。 プール自体は、他のプールと何ら変わりありません。 水が満たされ、塩素の臭いがします。
- ^ ハッチンソン、リー（2013年3月4日）。「宇宙飛行士と泳ぐ：NASAの巨大プールでの宇宙遊泳の訓練」Ars Technica 。 2015年3月24日閲覧。
- ^ ab 「Neutral Buoyancy Laboratory」（PDF）。NASA。2013年。 2015年11月19日閲覧。
- ^ abcdefg 「TsPK: トレーニングプール」（フランス語）。Kosmonavtika 。 2015年11月19日閲覧。
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- ^ MS Laughlin、JD Murray、LR Lee、ML Wear、M. Van Baalen (2016)。NASA 宇宙飛行士のための包括的な EVA トレーニングデータセットの作成(PDF) (レポート)。NASA。2016年4 月 17 日閲覧。
中国は中国宇宙飛行士センターで中性浮力施設を運営しています。
- ^ “10米水下「太空漫步」 (水深10メートル下の「宇宙散歩」)” (中国語).捜狐.com。 2008 年 9 月 25 日。2015 年9 月 28 日に取得。
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- ^ Laughlin, Mitzi S.; Murray, Jocelyn D.; Lee, Lesley R.; Wear, Mary L.; Van Baalen, Mary (2017年1月)。「NASAの過去の船外活動訓練の追跡：宇宙飛行士の健康の生涯監視（LSAH）船外活動スーツ曝露追跡装置（EVA SET）の開発」NASA JSC 。 2023年1月13日閲覧。
- ^ 「無重力環境試験棟」 JAXA 2006年2015年11月19日閲覧。
- ^ abcdef 「The Neutral Buoyancy Research Facility」メリーランド大学。2015年。 2015年11月19日閲覧。
- ^ ヒッカム、ホーマー（2020年11月17日）。「水中宇宙飛行士トレーナー：思い出」。米国宇宙ロケットセンター。 2023年1月13日閲覧。
- ^ Strauss, S (2008年7月). 「NASA-JSC中性浮力研究所における宇宙医学」.航空宇宙環境医学. 79 (7): 732–3. PMID 18619137.
- ^ Fitzpatrick DT、Conkin J (2003)。「浅い深度でナイトロックスを呼吸する作業ダイバーの肺機能の改善」。Undersea Hyperb Med Abstract。30 ( Supplement): 763–7。PMID 12862332。 2011年8月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年8月27日閲覧。
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- ^ Pendergast D, Mollendorf J, Zamparo P, Termin A, Bushnell D, Paschke D (2005). 「水中での人間の移動に対する抗力の影響」Undersea Hyperb Med . 32 (1): 45–57. PMID 15796314. 2009-07-09 にオリジナルからアーカイブ。2008-08-27に取得。
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