Neutral buoyancy simulation as a training aid
غیر جانبدار بوئینسی پول میں، پریشر سوٹ میں ڈوبے ہوئے خلابازوں کے ساتھ غیر جانبدار بوئینسی تخروپن، خلابازوں کو بظاہر بے وزن ماحول میں خلائی جہاز کے باہر کام کرنے کے مشکل کام کے لیے تیار کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔ خلائی گاڑی سے باہر کام کرنے والی اضافی گاڑیوں کی سرگرمی (ای وی اے)، 1960 کی دہائی کے دوران جیمنی پروگرام کے اہداف میں سے ایک تھی۔ خلابازوں کو ایک ہوائی جہاز میں پیرابولک ٹریجیکٹوری اڑاتے ہوئے "صفر کشش ثقل" کی حالت میں تربیت دی گئی تھی جس کی وجہ سے تیس سیکنڈ کے وقفوں تک کشش ثقل میں کمی واقع ہوئی۔ کافی تربیت کے بغیر پیش رو روسی خلاباز الیکسی لیونوف زمین کے اوپر مدار میں سفر کرتے ہوئے اپنی گاڑی کو آگے بڑھانے والے پہلے شخص تھے۔ اس کے فورا بعد، ایڈ وائٹ، جیمنی چہارم، خلا میں رہتے ہوئے گاڑی کو آگے بڑھانے والے پہلے امریکی خلاباز تھے۔ یہ گاڑی سے باہر نکلنے اور واپس آنے کی صلاحیت کے مظاہرے تھے لیکن ان میں کوئی ای وی اے کام شامل نہیں تھا۔ ای وی اے کی صلاحیت کا مظاہرہ کرنے والی اگلی تین پروازیں جیمنی IX-A، X، اور XI تھیں۔ ان میں سے ہر ایک پرواز نے ای وی اے کاموں کی کارکردگی کے مسائل کو بے نقاب کیا۔ مداری خلائی پرواز کے مسلسل بے وزن ہونے کے دوران پریشر سوٹ میں کام کرنا توقع سے زیادہ پیچیدہ اور مشکل تھا۔ ناسا نے طے کیا کہ ای وی اے کے کاموں کے لیے تربیت کے لیے مزید ترقی کی ضرورت ہے۔ غیر جانبدار بہاؤ کی تربیت کی ابتداء جولائی 1966 میں جیمنی پروگرام نے جیمنی ای وی اے کے کاموں کی تشخیص کو شامل کرنے کے لیے ناسا لینگلی ریسرچ سینٹر کے معاہدے میں شمولیت اختیار کی۔ ٹھیکیدار، رینڈلسٹاون، ایم ڈی کے انوائرمنٹل ریسرچ ایسوسی ایٹس نے پہلے ہی 1964 میں ایک غیر جانبدار بہاؤ تخروپن صلاحیت تیار کرنا شروع کر دی تھی۔ دباؤ کے مطابق مضامین کے لیے یہ صلاحیت ابتدائی طور پر 1964 میں ایک نجی اسکول (بالٹیمور کے قریب میکڈونوگ اسکول) میں انڈور سوئمنگ پول کا استعمال کرکے تیار کی گئی تھی۔ ابتدائی طور پر، یہ ابتدائی زیر آب تخروپن محض مضامین کی نقل و حرکت کرنے کی صلاحیت کو جانچنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے تھے جو کہ فرضی ایئر لاک کے بارے میں تھے اور وزن مضامین سے منسلک نہیں تھے۔ فوری طور پر، انوائرمنٹل ریسرچ ایسوسی ایٹس کی زیر آب جانچ مناسب غیر جانبدار بہاؤ کے تخروپن میں تیار ہوئی، جس میں دیئے گئے سیشنوں کے دوران وزن والے مضامین اور متعدد حفاظتی غوطہ خور موجود تھے۔ خلابازوں کی طرف سے پہلی تشخیص اسکاٹ کارپینٹر پہلا خلاباز تھا جس نے "ویٹ ورکشاپ" کے تخروپن میں ٹھیکیدار کے آپریشن کا جائزہ لیا۔ یہ کام ڈوبے ہوئے مصنوعی ایئر لاک میں بولٹ کو ہٹانا تھا۔ بولٹ ہٹانے کا کام ایک خرچ شدہ S-IVB گنبد تک رسائی پیدا کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ کارپینٹر کی تخروپن کی تشخیص سازگار تھی اور ناسا نے فوری طور پر جیمنی گاڑیوں اور ڈاکنگ اجزاء کے فرضی اپ فراہم کیے تاکہ غیر جانبدار بہاؤ کی تربیت کے ذریعے ای وی اے کی صلاحیتوں کی مزید ترقی کو آسان بنایا جا سکے۔ خلاباز جین سرنن نے سب سے پہلے میک ڈونوگ اسکول انڈور پول کی سہولت کا دورہ کیا تاکہ مشن کے بعد ان مسائل کی تشخیص کی جا سکے جن کا انہیں اپنے جیمنی IX-A ایوا کے دوران سامنا کرنا پڑا۔ ناسا نے پھر جیمنی XII خلاباز بز آلڈرن کی پری مشن ٹریننگ کو شامل کرنے کے لیے معاہدے میں ترمیم کی۔ خلاباز سرنن نے بھی اس پری مشن ٹریننگ میں حصہ لیا، کیونکہ وہ جیمنی XII کے پائلٹ کے طور پر ایلڈرن کے بیک اپ رول میں تھے۔ جیمنی XII ای وی اے ٹریننگ آلڈرن نے اصل جیمنی XII ای وی اے ورژن کے لیے تربیت حاصل کی جس کے بعد انسان بردار چال چلانے والے یونٹ کو استعمال کرنے کے کام کو ختم کرنے کے لیے نظر ثانی کی گئی۔ آلڈرن میک ڈونوگ کی سہولت پر واپس آئے اور اپنے ای وی اے کے حتمی ورژن کے لیے تربیت حاصل کی۔ ناسا نے فلائٹ ای وی اے کو مکمل کامیابی سمجھا، اور ایلڈرن ای وی اے کے مشن کے بعد کی تشخیص کرنے کے لیے دوبارہ میک ڈونوگ واپس آئے۔ مشن کے بعد کی تشخیص نے پریشر سوٹ پہنے ہوئے اور خلا کے دشمن ماحول میں کام کرتے ہوئے تمام ای وی اے کاموں کی کوشش کرنے سے پہلے غیر جانبدار بہاؤ تخروپن تربیت کے استعمال کی اہمیت کی تصدیق کی۔ آلڈرن نے خود غیر جانبدار بہاؤ کی تربیت کی کچھ معمولی خامیوں کو تسلیم کیا، لیکن اس طریقہ کار کو کیپلرین ٹریجیکٹوری طیارے کے مقابلے میں "کافی فائدہ" ہونے کے طور پر بیان کیا۔ جیمنی بارہویں مشن میں کامیاب ای وی اے کے بعد، ناسا نے غیر جانبدار بہاؤ تخروپن کے لیے ٹینک تعمیر کیے: مینڈ اسپیس کرافٹ سینٹر میں واٹر امرنشن فیسیلٹی اور مارشل اسپیس فلائٹ سینٹر میں غیر جانبدار بوئینسی سمیلیٹر۔ اپولو اور اسکائی لیب پروگراموں کے دوران ان سہولیات کے استعمال کے بعد، ناسا نے بالآخر ہیوسٹن کے مینڈ اسپیس کرافٹ سینٹر اور بعد میں نیوٹرل بوئینسی لیبارٹری میں ویٹ لیس انوائرمنٹ ٹریننگ فیسیلٹی تعمیر کی، جہاں شٹل اور اسپیس اسٹیشن کے خلابازوں کو غیر جانبدار بہاؤ میں تربیت دی جاتی ہے۔ خلاباز اور خلاباز بھی ماسکو کے قریب یوری گیگرین خلاباز تربیتی مرکز میں تربیت حاصل کرتے ہیں۔ ان کامیابیوں کا خلاصہ 2009 میں بالٹیمور سن اخبار کے شائع کردہ ایک مضمون میں کیا گیا تھا۔ ستمبر 2011 میں، جیمنی ایکس ایل وی سمپوزیم میں جی سیموئل میٹنگلی کی ان کامیابیوں کا جائزہ شامل کیا گیا اور خلابازوں رچرڈ گورڈن، ٹام جونز اور بز آلڈرن کے نمایاں تبصرے شامل کیے گئے۔ اسکائی لیب کو بچانا اسکائی لیب 2 مشن کے دوران، خلاباز کونراڈ اور کرون نے کامیابی کے ساتھ ایک سولر پینل کھولا جو لانچ کے بعد خود بخود تعینات نہیں ہوا تھا۔ اس کام کو انجام دینے کے لیے خلابازوں نے مارشل اسپیس فلائٹ سینٹر میں نیوٹرل بوئینسی سمیلیٹر میں پانی کے اندر تربیت حاصل کی۔ تاہم، تربیت کے لیے استعمال ہونے والے ماک اپ کے ڈیزائن اور اسکائی لیب میں ملنے والی چیزوں کے درمیان فرق کی وجہ سے، خلابازوں نے عارضی ٹولز کا استعمال کیا اور بیرونی خلا میں رہتے ہوئے اس کام کو انجام دینے کے طریقے کو دوبارہ ڈیزائن کیا۔ نقالی کی ضرورت خلاباز خلا میں ان کاموں کو کرنے کی کوشش کرنے سے پہلے پانی کے اندر غیر جانبدار بہاؤ میں اضافی گاڑیوں کی سرگرمی کے کاموں کی مشق کرتے ہیں تاکہ یہ سمجھ سکیں کہ وہ اپنے وزن کو قوت فراہم کرنے کے لیے استعمال نہیں کر سکتے اور اگر وہ کسی بھی ویکٹر میں، منصوبہ بند یا نادانستہ طور پر، محرک قوت فراہم کرتے ہیں تو وہ خود حرکت کر سکتے ہیں یا خود کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ غیر جانبدار بوئینسی تخروپن کو بیان کرنے والے مضامین عام طور پر اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ خلاباز کے اسپیس سوٹ کو غیر جانبدار طور پر بوئینٹ بنایا جاتا ہے لیکن یہ کہ خلاباز اب بھی اسپیس سوٹ کے اندر کشش ثقل محسوس کرتا ہے لہذا سوٹ کا فٹ بہت ضروری ہے، اور یہ کہ پانی میں گھومنا، ایک چپچپا سیال، ڈریگ پیدا کرتا ہے جو ای وی اے میں موجود نہیں ہے۔ عام کشش ثقل کا تجربہ ایک خلاباز کے لیے گاڑی کو آگے بڑھانے اور ای وی اے جانے کا بنیادی مقصد اکثر کسی شے کو دھکا دینے، کھینچنے، کرینک کرنے، نچوڑنے یا نقل و حمل کے لیے قوت فراہم کرنا ہوتا ہے۔ زمین کی عام کشش ثقل میں رہتے ہوئے لوگ عام طور پر طاقت فراہم کرنے کے لیے اپنے وزن کے استعمال کو تسلیم نہیں کرتے۔ مثال کے طور پر، دروازہ کھولنے یا بند کرنے کا آسان کام پیچیدہ ہوتا ہے جب کوئی فرد برف کی چپچپا شیٹ پر کھڑا ہوتا ہے، اس لیے فرد کا وزن زمین پر رگڑ کا جوڑا فراہم نہیں کرتا ہے۔ طاقت کا اطلاق ایک ایسا عمل ہے جس میں رد عمل کی ضرورت ہوتی ہے اور اگر فرد کے پاؤں پھسل رہے ہیں تو طاقت کا اطلاق محدود یا غیر موجود ہے۔ فرد کشش ثقل کو برف پر کھڑا محسوس کرتا ہے لیکن وہ اپنے وزن کو کرشن فراہم کرنے کے لیے استعمال نہیں کر سکتے اور وہ اپنا وزن افقی ویکٹر میں قوت فراہم کرنے کے لیے منتقل نہیں کر سکتے تاکہ وہ دروازے کو مجبور نہ کر سکیں۔ دروازے کو اچھالنا اور پیچھے پھسلنا ماس انیرشیا کا استعمال کرنا ہے اور فرد کے وزن کا استعمال نہیں کرنا ہے۔ ماس انیرشیا کو ای وی اے کے دوران بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن پریشر سوٹ میں ایسا کرنے سے غیر ارادی نتائج برآمد ہو سکتے ہیں۔ موازنہ جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے (نیڈ فار سیمولیشن میں)، خلاباز پانی میں ڈوبے ہوئے دباؤ والے سوٹ کے اندر کشش ثقل محسوس کرتا ہے۔ تاہم خلاباز-خلائی سوٹ کا امتزاج، جب غیر جانبدار بہاؤ میں مناسب طریقے سے متوازن ہوتا ہے جیسا کہ ای وی اے میں ہوتا ہے، تو وزن کے بغیر ہوتا ہے لہذا خلاباز، برف پر کھڑے ہونے کی طرح ہوتا ہے، کسی بھی ویکٹر میں قوت فراہم کرنے کے لیے وزن کا استعمال کرنے سے قاصر ہوتا ہے۔ کسی بھی قوت کا ویکٹر ایک جیسا ہوتا ہے، اگر ای وی اے اور غیر جانبدار بہاؤ میں بالکل ایک جیسا نہیں ہوتا ہے۔ قوت کی شدت، اگر جامد ہے، تو بہت مماثل ہے اور اگر متحرک ہے تو پھر بھی مماثل ہے حالانکہ بڑی اشیاء کو منتقل کرنے میں استعمال ہونے والی قوت اور ویکٹر کا احتیاط سے مطالعہ کیا جانا چاہیے اور تخروپن کو حقیقت پسندانہ بنانے کے لیے منصوبہ بندی کی جانی چاہیے۔ ای وی اے میں کسی بھی ویکٹر میں وزن کو استعمال کرنے میں ناکامی کے ساتھ ساتھ پریشر سوٹ کا بوجھ بھی کام کی کارکردگی کو مشکل بنا دیتا ہے۔ ڈریگ ڈریگ دوسری بڑی تشویش ہے جس کی نشاندہی غیر جانبدار بہاؤ تخروپن پر مضامین میں کی گئی ہے۔ پانی میں کوئی بھی حرکت ڈریگ سے مشروط ہے اور ای وی اے میں اسی حرکت کے مقابلے میں ڈریگ کی تلافی کے لیے تھوڑا زیادہ وقت (سیکنڈ) اور تھوڑی زیادہ طاقت (اونس) درکار ہوتی ہے۔ غیر جانبدار بہاؤ تخروپن کی تاریخ کے اوائل میں پانی کے کھینچنے کی تلافی کے لیے ڈوبے ہوئے خلاباز کو چھوٹی موٹروں کے ساتھ فراہم کرنے پر غور کیا گیا تھا، لیکن اسے جلد ہی ایک غیر ضروری پیچیدگی کے طور پر مسترد کر دیا گیا۔ وقت کا صرف ایک چھوٹا سا فیصد کسی نئے مقام پر ترجمہ کرنے میں خرچ ہوتا ہے، عام طور پر کم رفتار پر، عام طور پر 6 انچ فی سیکنڈ سے بھی کم۔ یہاں تک کہ اس طرح کی کم رفتار بھی ڈریگ کے تابع ہوتی ہے لیکن دوسرے خلابازوں، غوطہ خوروں اور پانی کی گردش کے نظام کی وجہ سے پانی میں معمولی دھاروں کے درمیان پیمائش کرنا مشکل ہو جاتا ہے جو ڈریگ میں اضافہ یا گھٹاؤ کرتے ہیں۔ ای وی اے میں، زیادہ تر کام آہستہ، احتیاط سے اور طریقہ کار کے مطابق کیا جاتا ہے نہ کہ غیر جانبدار بہاؤ کی تربیت کی وجہ سے بلکہ اس وجہ سے کہ وزن کی کمی میں دباؤ والے خلاباز کے ذریعہ کسی کام کو اس طرح انجام دیا جانا چاہیے۔ کسی کمیت کو تیز رفتار سے تیز کرنے کے لیے، اور پھر کمیت کو آہستہ آہستہ اپنی منزل کی طرف منتقل کرنے کے بجائے اسے سست کرنے کے لیے زیادہ طاقت درکار ہوتی ہے۔ اگر یہ آہستہ چل رہا ہو تو اس کی حرکت پر قابو پانا بھی آسان ہے۔ اس طرح، غیر جانبدار بہاؤ میں حرکت پر پانی کا کھینچنا محض حرکت کی سست رفتار کی ضرورت ہے جو خلائی پرواز کے لیے بھی موزوں ہے۔ بصری اختلافات دیگر کم واضح لیکن اہم خصوصیات ہیں جن پر پانی کے اندر ای وی اے کی تربیت میں غور کیا جانا چاہیے، جیسے ہیلمٹ کے ویزر پر ایئر واٹر انٹرفیس پر ریفریکشن کی وجہ سے بصری اختلافات اور ٹاسک سے متعلق سوٹ میں پوزیشن یا رویہ۔ ہیوسٹن میں نیوٹرل بوئینسی لیبارٹری کے اہلکار اپنے تخروپن کی منصوبہ بندی کرتے ہیں اور ان کا باریکی سے جائزہ لیتے ہیں۔ تخروپن کا مشاہدہ کرنے والے تجربہ کار ای وی اے خلاباز یہ مشورہ دے سکتے ہیں کہ کام کی کارکردگی کتنی حقیقت پسندانہ ہے اور ترمیم کی سفارش کرتے ہیں۔ ای وی اے خلابازوں کے لیے مفید غیر جانبدار بہاؤ میں ای وی اے ٹاسک سیکھنا اور اس کی ریہرسل کرنا ایک خلاباز یا ای وی اے ماہر کو اعتماد دیتا ہے کہ منصوبہ بند کام پورا کیا جا سکتا ہے۔ ٹاسک کی کارکردگی کے لیے تیار کردہ ٹائم لائن ای وی اے میں درکار وقت سے ملتی جلتی ہے۔ عام طور پر، یہ سمجھا جاتا ہے کہ غیر جانبدار بہاؤ تخروپن میں انجام دیا گیا اور اس پر عمل کیا گیا کام ای وی اے میں بھی انجام دیا جا سکتا ہے۔ غیر جانبدار بہاؤ، مناسب طریقے سے منصوبہ بند اور منظم، کام کرتا ہے کیونکہ یہ ای وی اے میں کسی کام کو انجام دینے کی جسمانی ضروریات کا ایک حقیقت پسندانہ تخروپن ہے۔ کم کشش ثقل والے طیاروں کے ساتھ موازنہ مائکرو گریویٹی کی تقلید کے لیے استعمال ہونے والا دوسرا بڑا طریقہ کم کشش ثقل والے طیارے (ایک نام نہاد "الٹی دمدار ستارہ") میں اڑنا ہے، ایک ایسا طیارہ جو اپنے مکینوں کو صفر کشش ثقل کا احساس دلانے کے لیے متعدد پیرابولک چڑھائی اور نزول انجام دیتا ہے۔ کم کشش ثقل والے ہوائی جہاز کی تربیت غیر جانبدار بوئینسی ٹریننگ کے ڈریگ کے مسئلے سے بچتی ہے (زیر تربیت افراد پانی کے بجائے ہوا سے گھرا ہوا ہوتا ہے)، لیکن اس کے بجائے وقت کی شدید حد کا سامنا کرنا پڑتا ہے: مستقل وزن کی کمی کی مدت تقریبا 25 سیکنڈ تک محدود ہوتی ہے، جس میں تقریبا 2 گرام کی تیز رفتار کی مدت ہوتی ہے جب طیارہ اپنے غوطہ سے باہر نکلتا ہے اور اگلی دوڑ کے لیے تیار ہوتا ہے۔ یہ ای وی اے کی مشق کے لیے نامناسب ہے، جو عام طور پر کئی گھنٹے تک جاری رہتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط جیمنی ایکس ایل وی سمپوزیم بوئینسی ہیومن اسپیس فلائٹ سیمولیشن وزن میں کمی