Niecodzienna podróż w stronę mikrograwitacji
Wyobraź sobie dźwięk dzwonka i błysk stroboskopowego światła, gdy pilot ostro unosi dziób samolotu DC-9. Krew odpływa z głów badaczy, a ich ciała są dociskane do podłogi kabiny przez siłę dwukrotnie większą niż normalna grawitacja. Następnie, gdy przyspieszenie ustaje, a samolot osiąga szczyt swojego łuku, dyrektor testów lotniczych ogłasza: „Jesteśmy na górze!”. W mgnieniu oka ciśnienie spada, a samolot opada swobodnie. W ciągu kolejnych 20–25 sekund wszyscy na pokładzie, którzy nie są przymocowani, zaczynają unosić się w stanie nieważkości. Dla naukowców oznacza to intensywne działanie na eksperymentach, zanim dzwonek ponownie zabrzmi, a piloci wyprowadzają samolot na poziom lotu z powrotem do ziemskiej grawitacji.
Te niezwykłe loty paraboliczne pozwalają na symulację mikrograwitacji tutaj, na Ziemi. W latach 90., dzięki zaawansowanej flocie NASA Lewis Research Center (obecnie NASA Glenn), naukowcy mieli niespotykane wcześniej możliwości badania zachowań cieczy, spalania i materiałów w środowisku mikrograwitacji – bez konieczności opuszczania atmosfery naszej planety.
Pierwsze eksperymenty z mikrograwitacją
Historia tych badań sięga lat 60., gdy NASA Lewis używało samolotu North American AJ-2 do lotów parabolicznych, aby badać zachowania ciekłych paliw w warunkach niskiej grawitacji. Z czasem zakres badań rozszerzono o eksperymenty związane ze spalaniem oraz testy materiałowe, co położyło fundamenty pod wieloletnią eksplorację mikrograwitacji.
Wprowadzenie wahadłowca kosmicznego na początku lat 80. stworzyło nowe możliwości rozszerzenia badań w tej dziedzinie. Aby ułatwić naukowcom testowanie eksperymentów na Ziemi przed ich wysłaniem na pokład wahadłowca, inżynierowie z NASA Lewis zmodyfikowali samolot Learjet. Umożliwiło to przeprowadzanie wstępnych prób z pojedynczym eksperymentem i badaczem. Jednak już wkrótce okazało się, że potrzeba czegoś większego.
Większy samolot, większe możliwości
W 1990 roku NASA zdecydowała, że większy samolot, taki jak McDonnell Douglas DC-9, byłby bardziej opłacalnym rozwiązaniem, które mogłoby pomieścić więcej sprzętu oraz pozwolić na testy z wykorzystaniem urządzeń w stanie swobodnego unoszenia. Jesienią 1993 roku do centrali NASA Lewis przybyło 50 potencjalnych użytkowników, którzy wspólnie omawiali konieczne modyfikacje samolotu. Rok później zmiany ruszyły pełną parą.
DC-9 trafił do centrum w standardowej konfiguracji pasażerskiej, lecz już w ciągu kolejnych trzech miesięcy przeszedł prawdziwą rewolucję. Technikom udało się usunąć większość siedzeń, wzmocnić podłogę i sufit, a także zainstalować nowe systemy zasilania, komunikacji i sterowania. Duże, 6,5-metrowe drzwi ładunkowe umożliwiły transport dużych urządzeń badawczych, co dodatkowo zwiększyło uniwersalność samolotu.
Realizacja lotów i badania
Dzięki współpracy z przemysłem i środowiskiem akademickim, naukowcy projektowali eksperymenty przeznaczone do badań zarówno w lotach na pokładzie DC-9, jak i na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Na pokładzie DC-9 można było przeprowadzić do ośmiu eksperymentów jednocześnie, z udziałem 20 badaczy. Zakres badań obejmował m.in. pomiary przyspieszenia w przestrzeni kosmicznej, badania pętli pomp kapilarnych, zachowania pęcherzyków, rozrywania cienkich warstw cieczy oraz prób materiałowych i zapłonu.
Loty były organizowane co dwa tygodnie, co pozwalało na przygotowanie eksperymentów oraz przeprowadzanie konserwacji samolotu. Misje startowały z lotniska Cleveland Hopkins International Airport, a przestrzeń powietrzna nad północnym Michigan stała się strefą testową. W jednej misji DC-9 potrafił wykonać aż 40 paraboli, zapewniając naukowcom łącznie kilkadziesiąt minut cennej mikrograwitacji.
Dziedzictwo i kontynuacja
Choć leasing DC-9 zakończył się pod koniec lat 90., jego misja była niezaprzeczalnym sukcesem. W ciągu zaledwie dwóch lat, od 1995 do 1997 roku, samolot przebył ponad 400 godzin w powietrzu, zrealizował ponad 70 trajektorii i pomógł przeprowadzić aż 73 projekty badawcze. Wiele z tych eksperymentów znalazło zastosowanie w kosmosie, a zdobyte dane przyczyniły się do rozwoju nauki o mikrograwitacji.
Prace NASA Glenn w tej dziedzinie trwają do dziś. Centrum wspiera projekty realizowane na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, które mają na celu poprawę zdrowia załogi, bezpieczeństwa przeciwpożarowego statków kosmicznych oraz rozwój technologii napędowych i paliw. Glenn to także siedziba dwóch wież mikrograwitacyjnych, w tym Zero Gravity Research Facility – najważniejszego naziemnego laboratorium mikrograwitacyjnego NASA.
Przyszłość badań mikrograwitacyjnych z pewnością będzie równie ekscytująca, inspirując kolejne pokolenia naukowców do eksploracji tej fascynującej dziedziny wiedzy oraz odkrywania nowych zastosowań w kosmosie i na Ziemi.
