Neutral buoyancy simulation as a training aid
একটি নিরপেক্ষ প্লবতা পুলে, প্রেসার স্যুটগুলিতে নিমজ্জিত নভোচারীদের সাথে নিরপেক্ষ প্লবতা সিমুলেশন, আপাতদৃষ্টিতে ওজনহীন পরিবেশে একটি মহাকাশযানের বাইরে কাজ করার কঠিন কাজের জন্য নভোচারীদের প্রস্তুত করতে সহায়তা করতে পারে। মহাকাশ যানের বাইরে কাজ করা এক্সট্রা-ভেহিকুলার অ্যাক্টিভিটি (ই. ভি. এ) 1960-এর দশকে জেমিনি প্রোগ্রামের অন্যতম লক্ষ্য ছিল। নভোচারীদের "শূন্য মাধ্যাকর্ষণ" অবস্থায় প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়েছিল একটি বিমানে একটি প্যারাবোলিক ট্র্যাজেক্টোরি উড়িয়ে যা ত্রিশ সেকেন্ডের ব্যবধানের জন্য মাধ্যাকর্ষণ হ্রাস করে। পর্যাপ্ত প্রশিক্ষণ ছাড়াই অগ্রগামীরা রাশিয়ান মহাকাশচারী অ্যালেক্সেই লিওনভ পৃথিবীর উপরের কক্ষপথে ভ্রমণ করার সময় তাঁর যানটিকে প্রথম অগ্রসর করেছিলেন। এর অল্প কিছুদিন পরেই, এড হোয়াইট, চতুর্থ জেমিনি, প্রথম মার্কিন মহাকাশচারী যিনি মহাকাশে থাকাকালীন একটি যান থেকে বেরিয়ে আসেন। এগুলি গাড়ি থেকে বেরিয়ে আসার এবং ফিরে আসার সক্ষমতার প্রদর্শন ছিল তবে কোনও ইভা কাজ অন্তর্ভুক্ত ছিল না। ইভা ক্ষমতা প্রদর্শনের জন্য পরবর্তী তিনটি উড়ান ছিল মিথুন IX-A, X এবং XI। এই প্রতিটি উড়ান ই. ভি. এ-র কাজ সম্পাদনে সমস্যা প্রকাশ করে। অরবিটাল স্পেসফ্লাইটের ধ্রুবক ওজনহীনতার সময় প্রেসার স্যুটগুলিতে কাজ করা প্রত্যাশার চেয়ে আরও জটিল এবং কঠিন ছিল। নাসা নির্ধারণ করেছে যে ইভা কাজের জন্য প্রশিক্ষণের আরও উন্নয়নের প্রয়োজন। নিরপেক্ষ ভাসমান প্রশিক্ষণের উৎপত্তি 1966 সালের জুলাই মাসে জেমিনি প্রোগ্রামটি জেমিনি ইভা কাজের মূল্যায়ন অন্তর্ভুক্ত করার জন্য নাসা ল্যাংলি রিসার্চ সেন্টারের চুক্তিতে যোগ দেয়। ঠিকাদার, র্যান্ডালস্টাউনের এনভায়রনমেন্টাল রিসার্চ অ্যাসোসিয়েটস, এমডি ইতিমধ্যে 1964 সালে একটি নিরপেক্ষ প্লবতা সিমুলেশন ক্ষমতা বিকাশ শুরু করেছিল। চাপের উপযোগী বিষয়গুলির জন্য এই ক্ষমতা প্রাথমিকভাবে 1964 সালে একটি বেসরকারী বিদ্যালয়ে (বাল্টিমোরের কাছে ম্যাকডোনোগ স্কুল) একটি অভ্যন্তরীণ সুইমিং পুল ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল। প্রাথমিকভাবে, এই প্রাথমিক জলের তলদেশের সিমুলেশনগুলি কেবল বিষয়গুলির মক-আপ এয়ারলকগুলি সরানোর ক্ষমতা পরীক্ষা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল এবং বিষয়গুলির সাথে ওজন সংযুক্ত ছিল না। দ্রুত, এনভায়রনমেন্টাল রিসার্চ অ্যাসোসিয়েটস-এর নিমজ্জিত পরীক্ষা যথাযথ নিরপেক্ষ প্লবতা অনুকরণে বিকশিত হয়েছিল, যা প্রদত্ত অধিবেশনগুলির সময় ওজনযুক্ত বিষয় এবং হাতে থাকা অসংখ্য সুরক্ষা ডাইভারদের বৈশিষ্ট্যযুক্ত। মহাকাশচারী স্কট কার্পেন্টারের প্রথম মূল্যায়ন ছিল প্রথম মহাকাশচারী যিনি একটি "ওয়েট ওয়ার্কশপ" সিমুলেশনে ঠিকাদারের অপারেশন মূল্যায়ন করেছিলেন। কাজটি ছিল একটি নিমজ্জিত সিমুলেটেড এয়ারলকের মধ্যে বোল্টগুলি অপসারণ করা। বোল্ট অপসারণের কাজটি একটি ব্যয়িত এস-আইভিবি গম্বুজে প্রবেশাধিকার তৈরি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল। সিমুলেশন সম্পর্কে কার্পেন্টারের মূল্যায়ন অনুকূল ছিল এবং নাসা দ্রুত জেমিনি যানবাহন এবং ডকিং উপাদানগুলির মকআপ সরবরাহ করেছিল যাতে নিরপেক্ষ প্লবতা প্রশিক্ষণের মাধ্যমে ইভা ক্ষমতার আরও বিকাশ সহজতর হয়। মহাকাশচারী জিন সেরনান তাঁর জেমিনি IX-A ইভা চলাকালীন যে সমস্যাগুলির মুখোমুখি হয়েছিলেন তার মিশন-পরবর্তী মূল্যায়নের জন্য প্রথম ম্যাকডোনোগ স্কুল ইনডোর পুল সুবিধা পরিদর্শন করেছিলেন। নাসা তখন জেমিনি দ্বাদশ মহাকাশচারী বাজ অলড্রিনকে প্রাক-মিশন প্রশিক্ষণ অন্তর্ভুক্ত করার জন্য চুক্তিটি সংশোধন করে। মহাকাশচারী সেরনানও এই প্রাক-মিশন প্রশিক্ষণে অংশ নিয়েছিলেন, কারণ তিনি জেমিনি দ্বাদশ-এর পাইলট হিসাবে অলড্রিন-এর ব্যাকআপ ভূমিকায় ছিলেন। জেমিনি দ্বাদশ ইভা প্রশিক্ষণ অলড্রিন মূল জেমিনি দ্বাদশ ইভা সংস্করণের জন্য প্রশিক্ষিত হয়েছিল যা পরে একটি মানব চালিত ইউনিট ব্যবহারের কাজটি নির্মূল করার জন্য সংশোধন করা হয়েছিল। অ্যালড্রিন ম্যাকডোনোগ সুবিধায় ফিরে আসেন এবং তাঁর ইভা-র চূড়ান্ত সংস্করণের জন্য প্রশিক্ষণ নেন। নাসা উড়ান ইভা-কে সম্পূর্ণ সফল বলে বিবেচনা করে এবং অলড্রিন আবার ইভা-র মিশন-পরবর্তী মূল্যায়ন করার জন্য ম্যাকডোনোগ-এ ফিরে আসেন। মিশন-পরবর্তী মূল্যায়ন প্রেসার স্যুট পরা এবং স্থানের প্রতিকূল পরিবেশে কাজ করার সময় সমস্ত ইভা কাজ করার চেষ্টা করার আগে নিরপেক্ষ প্লবতা সিমুলেশন প্রশিক্ষণ ব্যবহারের মূল্য যাচাই করে। অলড্রিন নিজে নিরপেক্ষ ভাসমান প্রশিক্ষণের কিছু ছোটখাটো ত্রুটি স্বীকার করেছেন, তবে কেপলেরিয়ান ট্র্যাজেক্টোরি বিমানের তুলনায় এই পদ্ধতির "যথেষ্ট সুবিধা" রয়েছে বলে বর্ণনা করেছেন। মিথুন দ্বাদশ মিশনে সফল ই. ভি. এ-র পর, নাসা নিরপেক্ষ প্লবতা অনুকরণের জন্য ট্যাঙ্ক তৈরি করেঃ ম্যানড স্পেসক্রাফট সেন্টারে জল নিমজ্জন সুবিধা এবং মার্শাল স্পেস ফ্লাইট সেন্টারে নিরপেক্ষ বয়ান্সি সিমুলেটর। অ্যাপোলো এবং স্কাইল্যাব প্রোগ্রামের সময় এই সুবিধাগুলি ব্যবহার করার পরে, নাসা অবশেষে হিউস্টনের ম্যানড স্পেসক্রাফট সেন্টারে এবং পরে নিউট্রাল বুয়েন্সি ল্যাবরেটরিতে ওজনহীন পরিবেশ প্রশিক্ষণ সুবিধা তৈরি করে, যেখানে শাটল এবং স্পেস স্টেশন নভোচারীদের নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়। মহাকাশচারী এবং মহাকাশচারীরাও মস্কোর কাছে ইউরি গাগারিন মহাকাশচারী প্রশিক্ষণ কেন্দ্রে প্রশিক্ষণ নেন। এই সাফল্যগুলি 2009 সালে বাল্টিমোর সান সংবাদপত্র দ্বারা প্রকাশিত একটি বৈশিষ্ট্য নিবন্ধে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছিল। 2011 সালের সেপ্টেম্বরে, জেমিনি এক্সএলভি সিম্পোজিয়ামে জি. স্যামুয়েল ম্যাটিংলির এই কৃতিত্বের একটি পর্যালোচনা এবং নভোচারী রিচার্ড গর্ডন, টম জোনস এবং বাজ অলড্রিন-এর মন্তব্য অন্তর্ভুক্ত করা হয়। স্কাইল্যাব 2 মিশনের সময়, নভোচারী কনরাড এবং কারউইন সফলভাবে একটি সৌর প্যানেল খোলেন যা উৎক্ষেপণের পরে স্বয়ংক্রিয়ভাবে মোতায়েন করা হয়নি। এই কাজটি সম্পাদন করার জন্য, নভোচারীরা মার্শাল স্পেস ফ্লাইট সেন্টারের নিউট্রাল বুয়েন্সি সিমুলেটরে জলের নিচে প্রশিক্ষণ নিয়েছিলেন। যাইহোক, প্রশিক্ষণের জন্য ব্যবহৃত মক-আপের নকশা এবং স্কাইল্যাবে যা পাওয়া গেছে তার মধ্যে পার্থক্যের কারণে, নভোচারীরা অস্থায়ী সরঞ্জাম ব্যবহার করেছিলেন এবং বাইরের মহাকাশে থাকাকালীন তারা কীভাবে কাজটি সম্পন্ন করবেন তা নতুন করে ডিজাইন করেছিলেন। অনুকরণের প্রয়োজনীয়তা নভোচারীরা মহাকাশে সেই কাজগুলি করার চেষ্টা করার আগে জলের নীচে নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে অতিরিক্ত-যানবাহন ক্রিয়াকলাপের কাজগুলি মহড়া দেন যাতে তারা বুঝতে পারে যে তারা তাদের ওজনকে একটি শক্তি সরবরাহ করতে ব্যবহার করতে পারে না এবং যদি তারা পরিকল্পিত বা অসাবধানতাবশত কোনও ভেক্টরের মধ্যে একটি প্রণোদক শক্তি সরবরাহ করে তবে তারা নিজেকে সরাতে বা প্রতিস্থাপন করতে পারে। নিরপেক্ষ বয়য়েন্সি সিমুলেশন বর্ণনা করা নিবন্ধগুলি সাধারণত নির্দেশ করে যে মহাকাশচারীর স্পেসসুটকে নিরপেক্ষভাবে বয়য়েন্ট করা হয় তবে মহাকাশচারী এখনও স্পেসসুটের ভিতরে মাধ্যাকর্ষণ অনুভব করে তাই স্যুটটির ফিট খুব গুরুত্বপূর্ণ এবং জলে ঘোরাফেরা করা, একটি সান্দ্র তরল, ড্র্যাগ তৈরি করে যা ইভা-তে উপস্থিত নেই। সাধারণ মাধ্যাকর্ষণ অভিজ্ঞতা একজন নভোচারীর গাড়ির অগ্রগমন এবং ই. ভি. এ-তে যাওয়ার মূল উদ্দেশ্য হল প্রায়শই কোনও বস্তুকে ধাক্কা দেওয়া, টানতে, ক্র্যাঙ্ক করা, চেপে রাখা বা পরিবহনের জন্য একটি শক্তি প্রদান করা। পৃথিবীর স্বাভাবিক মাধ্যাকর্ষণশক্তিতে বসবাস করার সময় মানুষ সাধারণত একটি শক্তি প্রদানের জন্য তাদের ওজনের ব্যবহারকে স্বীকৃতি দেয় না। উদাহরণস্বরূপ, কোনও দরজা খোলার বা বন্ধ করার সহজ কাজটি জটিল হয় যখন কোনও ব্যক্তি বরফের স্লিক শীটে দাঁড়িয়ে থাকে, তাই ব্যক্তির ওজন মাটিতে ঘর্ষণ সংযোগ সরবরাহ করে না। বল প্রয়োগ হল এমন একটি ক্রিয়া যার জন্য প্রতিক্রিয়ার প্রয়োজন হয় এবং যদি ব্যক্তির পা পিছলে যায়, তবে বল প্রয়োগ সীমিত বা অস্তিত্বহীন। ব্যক্তিটি অনুভব করে যে মাধ্যাকর্ষণ বরফের উপর দাঁড়িয়ে আছে কিন্তু তারা তাদের ওজনকে ট্র্যাকশন সরবরাহ করতে ব্যবহার করতে পারে না এবং তারা একটি অনুভূমিক ভেক্টরের মধ্যে বল সরবরাহ করতে তাদের ওজন পরিবর্তন করতে পারে না যাতে তারা দরজাকে জোর করতে না পারে। দরজায় ধাক্কা দেওয়া এবং পিছন দিকে সরে যাওয়া মানে হল ভর জড়তা ব্যবহার করা এবং ব্যক্তির ওজন ব্যবহার না করা। ই. ভি. এ-র সময়ও ভর জড়তা ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে প্রেসার স্যুট-এ এটি করা অনিচ্ছাকৃত ফলাফল তৈরি করতে পারে। তুলনা উপরে যেমন বলা হয়েছে (সিমুলেশনের প্রয়োজন), নভোচারী জলে নিমজ্জিত থাকাকালীন চাপযুক্ত স্যুটের ভিতরে মাধ্যাকর্ষণ অনুভব করেন। তবে মহাকাশচারী-স্পেসসুট সংমিশ্রণ, যখন ই. ভি. এ-র মতো নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে সঠিকভাবে ভারসাম্যপূর্ণ হয়, তখন ওজনহীন হয়, তাই মহাকাশচারী বরফের উপর দাঁড়িয়ে থাকার মতো, কোনও ভেক্টরে শক্তি সরবরাহ করতে ওজন ব্যবহার করতে অক্ষম। যে কোনও বলের ভেক্টর একই রকম, ই. ভি. এ এবং নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে ঠিক একই না হলেও। বলের মাত্রা, যদি স্থির হয়, খুব অনুরূপ এবং যদি গতিশীল হয় তবে এখনও একই রকম, যদিও বড় বস্তু সরাতে ব্যবহৃত বল এবং ভেক্টরকে অবশ্যই যত্ন সহকারে অধ্যয়ন করতে হবে এবং অনুকরণকে বাস্তবসম্মত করার জন্য পরিকল্পনা করতে হবে। ই. ভি. এ-তে কোনও ভেক্টরের ওজন ব্যবহার করার অক্ষমতা এবং প্রেসার স্যুটের জটিলতা কাজের কার্যকারিতা কঠিন করে তোলে। ড্র্যাগ ড্র্যাগ হল নিউট্রাল বয়য়েন্সি সিমুলেশন সম্পর্কিত নিবন্ধগুলিতে চিহ্নিত অন্য প্রধান উদ্বেগ। জলের যে কোনও গতি টান সাপেক্ষে এবং ই. ভি. এ-তে একই গতির তুলনায় টান পূরণ করতে একটু বেশি সময় (সেকেন্ড) এবং একটু বেশি বল (আউন্স) প্রয়োজন। নিরপেক্ষ প্লবতা অনুকরণের ইতিহাসের গোড়ার দিকে নিমজ্জিত মহাকাশচারীকে জলের টান মেটানোর জন্য ছোট মোটর সরবরাহ করার কথা বিবেচনা করা হয়েছিল, তবে এটি শীঘ্রই একটি অপ্রয়োজনীয় জটিলতা হিসাবে খারিজ করা হয়েছিল। শুধুমাত্র একটি ছোট শতাংশ সময় একটি নতুন অবস্থানে অনুবাদ করতে ব্যয় করা হয়, সাধারণত কম গতিতে, সাধারণত প্রতি সেকেন্ডে 6 ইঞ্চিরও কম। এমনকি এই ধরনের কম বেগও টানা যায়, তবে অন্যান্য নভোচারী, ডাইভার এবং জল সঞ্চালন ব্যবস্থার কারণে সৃষ্ট জলের ছোটখাটো স্রোতের মধ্যে পরিমাপ করা কঠিন হয়ে পড়ে যা টানা থেকে যোগ বা বিয়োগ করে। ই. ভি. এ-তে, বেশিরভাগ কাজ ধীরে ধীরে, সাবধানে এবং পদ্ধতিগতভাবে করা হয় নিরপেক্ষ ভাসমান প্রশিক্ষণের কারণে নয়, বরং ওজনহীনতায় একজন চাপযুক্ত মহাকাশচারীর দ্বারা এইভাবে একটি কাজ সম্পাদন করা আবশ্যক। একটি ভরকে ধীরে ধীরে তার গন্তব্যে নিয়ে যাওয়ার চেয়ে উচ্চতর গতিতে ত্বরান্বিত করতে এবং তারপরে ভরটিকে ধীর করে নামাতে আরও বেশি শক্তি লাগে। যদি এটি ধীরে ধীরে এগোয় তবে এর গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করাও সহজ। সুতরাং, নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে চলাচলের উপর জলের টান সহজভাবে চলাচলের একটি ধীর গতির প্রয়োজন যা স্পেসফ্লাইটের জন্যও উপযুক্ত। ভিজ্যুয়াল পার্থক্য অন্যান্য কম সুস্পষ্ট কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা জলের নীচে ইভা প্রশিক্ষণে অবশ্যই বিবেচনা করা উচিত, যেমন হেলমেটের ভিজারের এয়ার-ওয়াটার ইন্টারফেসে প্রতিসরণের কারণে ভিজ্যুয়াল পার্থক্য এবং কাজের সাথে সম্পর্কিত স্যুটের অবস্থান বা মনোভাব। হিউস্টনের নিউট্রাল বুয়েন্সি ল্যাবরেটরির কর্মীরা তাদের সিমুলেশনগুলি নিখুঁতভাবে পরিকল্পনা করে এবং মূল্যায়ন করে। অভিজ্ঞ ইভা নভোচারীরা একটি অনুকরণ পর্যবেক্ষণ করে কাজের কার্যকারিতা কতটা বাস্তবসম্মত সে সম্পর্কে পরামর্শ দিতে পারেন এবং পরিবর্তনের সুপারিশ করতে পারেন। ই. ভি. এ নভোচারীদের উপযোগীতা নিরপেক্ষ উচ্ছ্বাসে একটি ই. ভি. এ কাজ শেখা এবং মহড়া দেওয়া একজন নভোচারী বা ই. ভি. এ বিশেষজ্ঞকে আত্মবিশ্বাস দেয় যে পরিকল্পিত কাজটি সম্পন্ন করা যেতে পারে। কাজ সম্পাদনের জন্য তৈরি সময়সীমা ইভা-তে প্রয়োজনীয় সময়ের অনুরূপ। সাধারণভাবে, এটি বিবেচনা করা হয় যে নিরপেক্ষ প্লবতা সিমুলেশনে সম্পাদিত এবং অনুশীলন করা একটি কাজ ইভা-তেও সম্পাদন করা যেতে পারে। নিরপেক্ষ প্লবতা, সঠিকভাবে পরিকল্পিত এবং পরিচালিত, কাজ করে কারণ এটি ই. ভি. এ-তে একটি কাজ সম্পাদনের শারীরিক প্রয়োজনীয়তার একটি বাস্তবসম্মত অনুকরণ। হ্রাসকৃত মাধ্যাকর্ষণ বিমানের সাথে তুলনা মাইক্রোগ্র্যাভিটি অনুকরণের জন্য ব্যবহৃত অন্য প্রধান পদ্ধতি হল একটি হ্রাসকৃত মাধ্যাকর্ষণ বিমান (একটি তথাকথিত "বমি ধূমকেতু")-এ উড়ান, একটি বিমান যা তার আরোহীদের শূন্য মাধ্যাকর্ষণ অনুভূতি দেওয়ার জন্য বেশ কয়েকটি প্যারাবলিক আরোহণ এবং অবতরণ করে। হ্রাস-মাধ্যাকর্ষণ বিমান প্রশিক্ষণ নিরপেক্ষ-বয়ান্সি প্রশিক্ষণের টান সমস্যা এড়ায় (প্রশিক্ষণার্থীরা জলের পরিবর্তে বায়ু দ্বারা বেষ্টিত), তবে পরিবর্তে একটি গুরুতর সময় সীমাবদ্ধতার মুখোমুখি হয়ঃ টেকসই ওজনহীনতার সময়কাল প্রায় 25 সেকেন্ডের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে, যার মধ্যে প্রায় 2 গ্রাম ত্বরণের সময়কাল থাকে যখন বিমানটি তার ডুব থেকে বেরিয়ে আসে এবং পরবর্তী দৌড়ের জন্য প্রস্তুত হয়। এটি ই. ভি. এ অনুশীলনের জন্য অনুপযুক্ত, যা সাধারণত কয়েক ঘন্টা স্থায়ী হয়। উদ্ধৃতি বাহ্যিক লিঙ্ক জেমিনি এক্সএলভি সিম্পোজিয়াম বুয়েন্সি হিউম্যান স্পেসফ্লাইট সিমুলেশন ওজনহীনতা