Neutral buoyancy simulation as a training aid
एक तटस्थ उत्प्लावन पूल में डूबे अंतरिक्ष यात्रियों के साथ तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण, दबाव सूट में, अंतरिक्ष यात्रियों को एक अंतरिक्ष यान के बाहर स्पष्ट रूप से भार रहित वातावरण में काम करने के कठिन कार्य के लिए तैयार करने में मदद कर सकता है। अंतरिक्ष वाहन के बाहर काम करने वाली अतिरिक्त-वाहन गतिविधि (ई. वी. ए.), 1960 के दशक के दौरान मिथुन कार्यक्रम के लक्ष्यों में से एक थी। अंतरिक्ष यात्रियों को "शून्य गुरुत्वाकर्षण" की स्थिति में एक विमान में एक परवलयिक प्रक्षेपवक्र उड़ाकर प्रशिक्षित किया गया था जो बत्तीस अंतराल के लिए कम गुरुत्वाकर्षण का कारण बना। पर्याप्त प्रशिक्षण के बिना अग्रगामी रूसी अंतरिक्ष यात्री अलेक्सी लियोनोव पृथ्वी के ऊपर की कक्षा में यात्रा करते हुए अपने वाहन को आगे बढ़ाने वाले पहले व्यक्ति थे। इसके कुछ ही समय बाद, एड व्हाइट, जेमिनी IV, अंतरिक्ष में रहते हुए एक वाहन को पार करने वाले पहले अमेरिकी अंतरिक्ष यात्री थे। ये वाहन से बाहर निकलने और वापस आने की क्षमता के प्रदर्शन थे, लेकिन इनमें कोई ई. वी. ए. कार्य शामिल नहीं थे। ई. वी. ए. क्षमता प्रदर्शित करने के लिए अगली तीन उड़ानें मिथुन IX-A, X और XI थीं। इनमें से प्रत्येक उड़ान ने ई. वी. ए. कार्यों के प्रदर्शन के साथ समस्याओं को उजागर किया। कक्षीय अंतरिक्ष उड़ान की निरंतर भारहीनता में दबाव सूट में काम करना अनुमान से अधिक जटिल और कठिन था। नासा ने निर्धारित किया कि ई. वी. ए. कार्यों के लिए प्रशिक्षण के लिए आगे के विकास की आवश्यकता है। तटस्थ उत्प्लावन प्रशिक्षण की उत्पत्ति जुलाई 1966 में मिथुन कार्यक्रम मिथुन ई. वी. ए. कार्यों के मूल्यांकन को शामिल करने के लिए नासा लैंगली रिसर्च सेंटर अनुबंध में शामिल हुआ। ठेकेदार, रैंडलस्टाउन के पर्यावरण अनुसंधान सहयोगी, एम. डी. ने 1964 में पहले से ही एक तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण क्षमता विकसित करना शुरू कर दिया था। दबाव अनुकूल विषयों के लिए इस क्षमता को शुरू में 1964 में एक निजी स्कूल (बाल्टीमोर के पास मैकडोनोग स्कूल) में एक इनडोर स्विमिंग पूल का उपयोग करके विकसित किया गया था। प्रारंभ में, इन प्रारंभिक पानी के नीचे के अनुकरणों को केवल नकली एयरलॉक के बारे में स्थानांतरित करने के लिए विषयों की क्षमता का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था और भार विषयों से जुड़े नहीं थे। जल्दी से, एनवायरनमेंटल रिसर्च एसोसिएट्स का जलमग्न परीक्षण उचित तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण में विकसित हुआ, जिसमें दिए गए सत्रों के दौरान भारित विषय और कई सुरक्षा गोताखोर शामिल थे। अंतरिक्ष यात्री स्कॉट कारपेंटर द्वारा पहला मूल्यांकन एक "वेट वर्कशॉप" अनुकरण में ठेकेदार के संचालन का मूल्यांकन करने वाला पहला अंतरिक्ष यात्री था। एक डूबे हुए नकली एयरलॉक में बोल्ट को हटाने का काम था। बोल्ट हटाने के कार्य को एक खर्च किए गए एस-आई. वी. बी. गुंबद तक पहुंच बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। कारपेंटर का अनुकरण का मूल्यांकन अनुकूल था और नासा ने तटस्थ उत्प्लावन प्रशिक्षण के माध्यम से ई. वी. ए. क्षमताओं के आगे के विकास को सुविधाजनक बनाने के लिए जल्दी से मिथुन वाहनों और डॉकिंग घटकों के मॉकअप प्रदान किए। अंतरिक्ष यात्री जीन सेरनन ने पहली बार अपने जेमिनी IX-A ई. वी. ए. के दौरान आने वाली समस्याओं के मिशन के बाद के मूल्यांकन के लिए मैकडोनोग स्कूल इनडोर पूल सुविधा का दौरा किया। नासा ने फिर मिथुन बारहवें अंतरिक्ष यात्री, बज़ एल्ड्रिन के पूर्व-मिशन प्रशिक्षण को शामिल करने के लिए अनुबंध को संशोधित किया। अंतरिक्ष यात्री सेरनन ने भी इस पूर्व-मिशन प्रशिक्षण में भाग लिया, क्योंकि वह जेमिनी XII के पायलट के रूप में एल्ड्रिन की सहायक भूमिका में थे। जेमिनी XII ई. वी. ए. प्रशिक्षण एल्ड्रिन ने मूल जेमिनी XII ई. वी. ए. संस्करण के लिए प्रशिक्षित किया, जिसे फिर एक मानव चालित युक्ति इकाई का उपयोग करने के कार्य को समाप्त करने के लिए संशोधित किया गया था। एल्ड्रिन मैकडोनोग सुविधा में लौट आए और अपने ई. वी. ए. के अंतिम संस्करण के लिए प्रशिक्षित हुए। नासा ने उड़ान ई. वी. ए. को पूरी तरह से सफल माना, और एल्ड्रिन फिर से ई. वी. ए. के मिशन के बाद के मूल्यांकन के लिए मैकडोनोग लौट आए। मिशन के बाद के मूल्यांकन ने दबाव सूट पहनकर और अंतरिक्ष के प्रतिकूल वातावरण में काम करते हुए सभी ई. वी. ए. कार्यों का प्रयास करने से पहले तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण प्रशिक्षण का उपयोग करने के मूल्य को सत्यापित किया। एल्ड्रिन ने स्वयं तटस्थ उत्प्लावन प्रशिक्षण की कुछ छोटी खामियों को पहचाना, लेकिन केप्लेरियन प्रक्षेपवक्र विमान पर "काफी लाभ" पाने की विधि का वर्णन किया। मिथुन बारहवें मिशन में सफल ई. वी. ए. के बाद, नासा ने तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण के लिए टैंकों का निर्माण कियाः मानवयुक्त अंतरिक्ष यान केंद्र में जल विसर्जन सुविधा और मार्शल अंतरिक्ष उड़ान केंद्र में तटस्थ उत्प्लावन सिम्युलेटर। अपोलो और स्काईलैब कार्यक्रमों के दौरान उन सुविधाओं के उपयोग के बाद, नासा ने अंततः ह्यूस्टन में मानव अंतरिक्ष यान केंद्र में भार रहित पर्यावरण प्रशिक्षण सुविधा और बाद में न्यूट्रल बॉयेंसी प्रयोगशाला का निर्माण किया, जहां शटल और अंतरिक्ष स्टेशन के अंतरिक्ष यात्रियों को तटस्थ उछाल में प्रशिक्षित किया जाता है। अंतरिक्ष यात्री और अंतरिक्ष यात्री भी मास्को के पास यूरी गगारिन अंतरिक्ष यात्री प्रशिक्षण केंद्र में प्रशिक्षण लेते हैं। इन उपलब्धियों को 2009 में बाल्टीमोर सन अखबार द्वारा प्रकाशित एक फीचर लेख में संक्षेपित किया गया था। सितंबर 2011 में, जेमिनी एक्सएलवी सिम्पोजियम में जी. सैमुअल मैटिंगली द्वारा इन उपलब्धियों की समीक्षा और अंतरिक्ष यात्री रिचर्ड गॉर्डन, टॉम जोन्स और बज़ एल्ड्रिन की टिप्पणियों को शामिल किया गया था। स्काईलैब 2 मिशन के दौरान, अंतरिक्ष यात्री कॉनराड और केरविन ने सफलतापूर्वक एक सौर पैनल खोला जो प्रक्षेपण के बाद स्वचालित रूप से तैनात नहीं हुआ था। इस कार्य को करने के लिए, अंतरिक्ष यात्रियों ने मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में न्यूट्रल ब्यूयंसी सिम्युलेटर में पानी के नीचे प्रशिक्षित किया। हालांकि, प्रशिक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले मॉक-अप के डिजाइन और स्काईलैब में उन्हें जो मिला, उसके बीच अंतर के कारण, अंतरिक्ष यात्रियों ने अस्थायी उपकरणों का उपयोग किया और पुनः डिज़ाइन किया कि वे बाहरी अंतरिक्ष में रहते हुए कार्य को कैसे पूरा करेंगे। सिमुलेशन की आवश्यकता अंतरिक्ष यात्री अंतरिक्ष में उन कार्यों का प्रयास करने से पहले पानी के नीचे तटस्थ उत्प्लावन में अतिरिक्त-वाहन गतिविधि कार्यों का पूर्वाभ्यास करते हैं ताकि यह समझ प्राप्त की जा सके कि वे अपने वजन का उपयोग बल प्रदान करने के लिए नहीं कर सकते हैं और यदि वे किसी भी वेक्टर में प्रणोदक बल प्रदान करते हैं तो वे खुद को स्थानांतरित या पुनर्स्थापित कर सकते हैं, या तो नियोजित या अनजाने में। तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण का वर्णन करने वाले लेख आम तौर पर बताते हैं कि अंतरिक्ष यात्री के स्पेससूट को तटस्थ रूप से उत्प्लावन बनाया जाता है, लेकिन अंतरिक्ष यात्री अभी भी स्पेससूट के अंदर गुरुत्वाकर्षण महसूस करता है इसलिए सूट का फिट होना बहुत महत्वपूर्ण है, और पानी में घूमना, एक चिपचिपा तरल पदार्थ, खिंचाव पैदा करता है जो ई. वी. ए. में मौजूद नहीं है। सामान्य गुरुत्वाकर्षण अनुभव एक अंतरिक्ष यात्री के लिए वाहन को आगे बढ़ाने और ई. वी. ए. जाने का मुख्य उद्देश्य अक्सर किसी वस्तु को धक्का देने, खींचने, क्रैंक करने, निचोड़ने या परिवहन करने के लिए एक बल प्रदान करना होता है। पृथ्वी के सामान्य गुरुत्वाकर्षण में रहते हुए लोग आम तौर पर बल प्रदान करने के लिए अपने वजन के उपयोग को नहीं पहचानते हैं। उदाहरण के लिए, एक दरवाजा खोलने या बंद करने का सरल कार्य तब जटिल हो जाता है जब कोई व्यक्ति बर्फ की चिकनी चादर पर खड़ा होता है, इसलिए व्यक्ति का वजन जमीन पर घर्षण युग्मन प्रदान नहीं करता है। बल का प्रयोग एक ऐसी क्रिया है जिसमें प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है और यदि व्यक्ति के पैर फिसल रहे हैं, तो बल का प्रयोग सीमित या अस्तित्व में नहीं है। व्यक्ति बर्फ पर खड़े गुरुत्वाकर्षण को महसूस करता है लेकिन वे कर्षण प्रदान करने के लिए अपने वजन का उपयोग नहीं कर सकते हैं और वे क्षैतिज वेक्टर में बल प्रदान करने के लिए अपने वजन को स्थानांतरित नहीं कर सकते हैं ताकि वे दरवाजे को मजबूर न कर सकें। दरवाजे को धक्का देना और पीछे खिसकना द्रव्यमान जड़ता का उपयोग करना है और व्यक्ति के वजन का उपयोग नहीं करना है। ई. वी. ए. के दौरान द्रव्यमान जड़ता का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन दबाव सूट में ऐसा करने से अनपेक्षित परिणाम मिल सकते हैं। तुलना जैसा कि ऊपर कहा गया है (सिमुलेशन की आवश्यकता में), अंतरिक्ष यात्री पानी में डूबे हुए दबाव वाले सूट के अंदर गुरुत्वाकर्षण महसूस करता है। हालांकि अंतरिक्ष यात्री-स्पेससूट संयोजन, जब ई. वी. ए. में तटस्थ उछाल में ठीक से संतुलित होता है, तो भार रहित होता है, इसलिए अंतरिक्ष यात्री बर्फ पर खड़े होने के समान होता है, किसी भी वेक्टर में बल प्रदान करने के लिए वजन का उपयोग करने में असमर्थ होता है। किसी भी बल का सदिश समान होता है, यदि ई. वी. ए. और तटस्थ उत्प्लावन में बिल्कुल समान नहीं है। बल का परिमाण, यदि स्थिर है, बहुत समान है और यदि गतिशील अभी भी समान है, हालांकि बड़ी वस्तुओं को स्थानांतरित करने में उपयोग किए जाने वाले बल और वेक्टर का सावधानीपूर्वक अध्ययन किया जाना चाहिए और अनुकरण को यथार्थवादी बनाने के लिए योजना बनाई जानी चाहिए। ई. वी. ए. में किसी भी वेक्टर में भार का उपयोग करने में असमर्थता, दबाव सूट के बोझ के साथ मिलकर कार्य प्रदर्शन को कठिन बना देती है। तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण पर लेखों में ड्रैग ड्रैग एक अन्य प्रमुख चिंता है। पानी में कोई भी गति खिंचाव के अधीन है और ई. वी. ए. में समान गति की तुलना में खिंचाव की भरपाई के लिए थोड़ा अधिक समय (सेकंड) और थोड़ा अधिक बल (औंस) की आवश्यकता होती है। तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण के इतिहास की शुरुआत में डूबे हुए अंतरिक्ष यात्री को पानी के खिंचाव की भरपाई के लिए छोटे मोटर प्रदान करने पर विचार किया गया था, लेकिन इसे जल्द ही एक अनावश्यक जटिलता के रूप में खारिज कर दिया गया। समय का केवल एक छोटा प्रतिशत एक नए स्थान पर अनुवाद करने में खर्च किया जाता है, आमतौर पर कम वेग पर, आमतौर पर 6 इंच प्रति सेकंड से कम। यहां तक कि इस तरह के कम वेग भी खिंचाव के अधीन हैं, लेकिन अन्य अंतरिक्ष यात्रियों, गोताखोरों और जल परिसंचरण प्रणाली के कारण पानी में छोटी धाराओं के बीच मापना मुश्किल हो जाता है जो खिंचाव में जोड़ते हैं या घटाते हैं। ई. वी. ए. में, अधिकांश कार्य धीरे-धीरे, सावधानीपूर्वक और व्यवस्थित रूप से तटस्थ उत्प्लावन प्रशिक्षण के कारण नहीं किया जाता है, बल्कि इसलिए कि भारहीनता में एक दबाव वाले अंतरिक्ष यात्री द्वारा इस तरह से कार्य किया जाना चाहिए। यह एक द्रव्यमान को उच्च वेग तक बढ़ाने के लिए और फिर द्रव्यमान को धीरे-धीरे अपने गंतव्य तक ले जाने की तुलना में धीमा करने के लिए अधिक बल लेता है। यदि यह धीरे-धीरे आगे बढ़ रहा है तो इसकी गति को नियंत्रित करना भी आसान है। इस प्रकार, तटस्थ उत्प्लावन में गति पर पानी के खिंचाव के लिए गति की धीमी गति की आवश्यकता होती है जो अंतरिक्ष उड़ान के लिए भी उपयुक्त है। दृश्य अंतर अन्य कम स्पष्ट लेकिन महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं जिन पर पानी के नीचे ई. वी. ए. प्रशिक्षण में विचार किया जाना चाहिए, जैसे कि हेलमेट के विज़र पर वायु-जल इंटरफेस पर अपवर्तन के कारण दृश्य अंतर और कार्य के सापेक्ष सूट में स्थिति या दृष्टिकोण। ह्यूस्टन में न्यूट्रल ब्यूयंसी प्रयोगशाला के कर्मचारी सावधानीपूर्वक अपने अनुकरण की योजना बनाते हैं और उनका मूल्यांकन करते हैं। एक अनुकरण का अवलोकन करने वाले अनुभवी ई. वी. ए. अंतरिक्ष यात्री सलाह दे सकते हैं कि कार्य प्रदर्शन कितना यथार्थवादी है और संशोधनों की सिफारिश कर सकते हैं। ई. वी. ए. अंतरिक्ष यात्रियों के लिए उपयोगीता तटस्थ उछाल में ई. वी. ए. कार्य को सीखने और अभ्यास करने से एक अंतरिक्ष यात्री या ई. वी. ए. विशेषज्ञ को विश्वास होता है कि नियोजित कार्य पूरा किया जा सकता है। कार्य निष्पादन के लिए विकसित समयरेखा ई. वी. ए. में आवश्यक समय के समान है। सामान्य तौर पर, यह माना जाता है कि तटस्थ उत्प्लावन अनुकरण में किया गया और अभ्यास किया गया कार्य भी ई. वी. ए. में किया जा सकता है। तटस्थ उत्प्लावन, ठीक से योजनाबद्ध और संचालित, काम करता है क्योंकि यह ई. वी. ए. में किसी कार्य को करने की भौतिक आवश्यकताओं का एक यथार्थवादी अनुकरण है। कम गुरुत्वाकर्षण वाले विमान के साथ तुलना माइक्रोग्रैविटी का अनुकरण करने के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य प्रमुख विधि कम गुरुत्वाकर्षण वाले विमान (एक तथाकथित "उल्टी धूमकेतु") में उड़ान है, एक विमान जो अपने सवारों को शून्य गुरुत्वाकर्षण की अनुभूति देने के लिए कई परवलयिक चढ़ाई और अवरोहण करता है। कम-गुरुत्वाकर्षण विमान प्रशिक्षण तटस्थ-नौकायन प्रशिक्षण की खींचने की समस्या से बचाता है (प्रशिक्षु पानी के बजाय हवा से घिरे होते हैं), लेकिन इसके बजाय एक गंभीर समय सीमा का सामना करना पड़ता हैः निरंतर भारहीनता की अवधि लगभग 25 सेकंड तक सीमित होती है, जो लगभग 2 ग्राम के त्वरण की अवधि के साथ होती है क्योंकि विमान अपनी गोताखोरी से बाहर निकलता है और अगली दौड़ के लिए तैयार होता है। ई. वी. ए. के अभ्यास के लिए यह अनुपयुक्त है, जो आमतौर पर कई घंटों तक चलता है। संदर्भ बाहरी लिंक जेमिनी एक्स. एल. वी. सिम्पोजियम बूयंसी मानव अंतरिक्ष उड़ान अनुकरण भारहीनता