Simulador de flotabilidad neutra - Neutral Buoyancy Simulator
Simulador de flotabilidad neutra | |
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| Localización | Huntsville , Alabama |
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| Coordenadas | 34 ° 39′11 ″ N 86 ° 40′39 ″ W / 34,65306 ° N 86,67750 ° W Coordenadas: 34 ° 39′11 ″ N 86 ° 40′39 ″ W / 34,65306 ° N 86,67750 ° W |
| Construido | 1968 |
| Arquitecto | NASA |
| NRHP referencia No. | 85002807 |
| Fechas significativas | |
| Agregado a NRHP | 3 de octubre de 1985 |
| NHL designado | 3 de octubre de 1985 |
El simulador de flotabilidad neutral era una piscina de flotabilidad neutral ubicada en el Centro de Vuelo Espacial George C. Marshall (MSFC) de la NASA . Los ingenieros y astronautas desarrollaron hardware y practicaron procedimientos en este tanque desde su finalización en 1968 hasta su desmantelamiento en 1997. Marshall reconoció la necesidad de simulaciones submarinas de actividades extravehiculares (EVA) y desarrolló tres tanques sucesivamente más grandes para este propósito. El simulador de flotabilidad neutral contribuyó significativamente al programa espacial tripulado estadounidense. Skylab , el transbordador espacial , el telescopio espacial Hubble y la estación espacial internacional se han beneficiado del simulador de flotabilidad neutral. Hasta que el Centro Espacial Johnson construyó la Instalación de Pruebas del Ambiente ingrávido a mediados de la década de 1970, MSFC tenía la única instalación de prueba propiedad de la NASA que permitió a los ingenieros y astronautas familiarizarse con la dinámica del movimiento corporal en condiciones de ingravidez.
Se controló la temperatura del agua dentro del simulador , se recirculó y se filtró continuamente. Se integraron sistemas especiales en el tanque para audio y video subacuáticos, control ambiental con traje de presión y rescate y tratamiento de emergencia. Estos sistemas proporcionaron simultáneamente soporte vital para hasta cuatro sujetos con traje de presión. Los sistemas adicionales incluyeron adquisición y registro de datos, iluminación subacuática, operaciones especiales de energía eléctrica y neumática subacuática del motor, válvulas, controles e indicadores que se requieren para maquetas y entrenadores de ingeniería funcional y de alta fidelidad.
Principios de Operación
La flotabilidad neutra simula el entorno ingrávido del espacio. El primer equipo se baja a la piscina mediante un puente grúa . Luego, los astronautas equipados se suben al tanque y los buzos de apoyo agregan peso a los astronautas para que no experimenten fuerza de flotación ni momento de rotación alrededor de su centro de masa .
Una desventaja de usar la flotabilidad neutra para simular la microgravedad es la cantidad significativa de resistencia que presenta el agua. Generalmente, los efectos de arrastre se minimizan al realizar tareas lentamente en el agua. Otra desventaja de la simulación de flotabilidad neutra es que los astronautas no son ingrávidos dentro de sus trajes, por lo que el tamaño preciso del traje es fundamental.
Orígenes y primer tanque
La NASA ha realizado vuelos de gravedad cero en varios aviones durante muchos años. En 1959, los astronautas del Proyecto Mercury se entrenaron en un avión C-131 Samaritan , que fue apodado el " Cometa Vomit ". La ingravidez del avión se limita a 25 segundos a la vez, lo que dificulta los esfuerzos para practicar EVA que pueden durar horas.
Antes de mayo de 1960, la NASA reconoció la posibilidad de simulaciones de flotabilidad neutra bajo el agua y comenzó a probar su eficacia. La NASA contrató a Environmental Research Associates de Baltimore para probar primero simulaciones de flotabilidad neutra en una piscina cerca del Langley Research Center . Los visitantes y otros problemas perturbaron esos esfuerzos, y trasladaron la operación a la Escuela McDonogh, donde Scott Carpenter fue el primer astronauta en participar con traje. Luego, después de difíciles EVA a través de Gemini 11 a mediados de septiembre de 1966, el Centro de Naves Espaciales Tripuladas comprendió completamente la importancia de los procedimientos de prueba bajo el agua y envió a la tripulación de Gemini 12 a entrenar en McDonogh.
Mientras tanto, MSFC estaba mirando hacia el Programa de Aplicaciones Apolo que involucraría EVA para convertir una etapa de cohete S-IVB casi vacía en una estación espacial, y las personas que diseñan el hardware necesitaban una comprensión profunda de los desafíos de la ingravidez. Charlie Cooper en MSFC teorizó que los ejercicios de flotabilidad neutral podrían ayudar con la planificación de EVA mientras revisaba la película del Gemini 4 EVA. Él y Charles D. Stocks siguieron la idea con un par de trajes de buceo de la NASA y una piscina de 8 pies (2,4 m) de diámetro y 8 pies (2,4 m) de profundidad que se había utilizado anteriormente para formar piezas metálicas de forma explosiva . Las pruebas de noviembre de 1965 incluyeron la eliminación del ST-124 y una válvula de utilización de propulsor del motor J-2 , los primeros pasos en una misión naciente Skylab , entonces llamada taller orbital S-IVB.
Segundo tanque
Después de que se demostró la utilidad de la técnica, en enero de 1966, los trabajadores reutilizaron un tanque de formación de explosivos más grande para realizar pruebas de flotabilidad neutra. La piscina más grande tenía 25 pies (7,6 m) de diámetro y 15 pies (4,6 m) de profundidad. Una sección corrugada Saturn V dañada de 10 pies (3,0 m) de alto y 35 pies (11 m) de diámetro con un techo cónico en la parte superior encerró la instalación ahora calentada con iluminación adecuada y más espacio para hardware más grande que el tanque inicial.
El presupuesto para el segundo tanque fue especialmente ajustado. Incluía un filtro de piscina de Sears y un grifo en una línea de vapor adyacente para calentar el agua. Las algas involucraron a los químicos durante casi un año para encontrar un equilibrio apropiado de sustancias químicas para este arreglo único.
Las pruebas iniciales nuevamente se enfocaron en el taller S-IVB: entrada y salida de la esclusa de aire, y remoción de la tapa de la escotilla S-IVB.
El segundo tanque vio a los astronautas entrenándose con trajes de presión comenzando con el Navy Mark IV . El laboratorio de Ingeniería de Fabricación (ME) de MSFC desarrolló una válvula de presión constante que "hizo posible mantener una flotabilidad neutra a cualquier profundidad". Los buzos probaron por primera vez el Mark IV en el tanque en julio de 1966, y Alan Bean pasó dos horas "ejecutando actividades típicas de astronautas" en el tanque el 6 de septiembre de 1966. Bean fue "bastante entusiasta y franco acerca de la flotabilidad neutral como uno de los métodos obligatorios. de simulación para todos los experimentos del Taller S-IVB ", según el director de Ingeniería de Fabricación WR Kuers. Stocks, el controlador de ese ejercicio, informó que la inmersión de Bean comenzó con un guante con fugas, seguido de su traje Mark IV rasgándose debajo del brazo y requiriendo una evacuación asistida por buzos. Bean procedió con los ejercicios con el equipo de buceo normal.
A principios de 1967, el calendario del simulador estaba completo. Aunque Alan Bean había visitado y consultado sobre el proyecto, la intención del simulador no era el entrenamiento de astronautas, sino verificar que "el hardware desarrollado por MSFC es seguro, fácil de manejar, accesible y sin problemas", escribió F. Belew en su Informe del 13 de marzo a von Braun. En este momento, la atención se centró principalmente en el desarrollo temprano de procedimientos para el Programa de aplicaciones Apollo . Debido en gran parte al entusiasmo de Bean por el proyecto, el Centro de Naves Espaciales Tripuladas se coordinó con MSFC para proporcionar dos astronautas según sea necesario, apoyo médico, alojamiento para la tripulación y consultas de seguridad para simulaciones.
En el mismo informe, Belew dijo que las personas consideraban necesario usar ambas manos para la mayoría de las tareas: una para hacer el trabajo y la otra para proporcionar palanca para el trabajo. También describió los planes para instalar un tercer tanque en el edificio 4706.
Cimientos para un tercer tanque
Desde el principio quedó claro que se necesitaba un simulador más grande para los procedimientos de prueba con Skylab (21,67 pies (6,61 m) de diámetro por 24,3 pies (7,4 m) de altura) y otro hardware en la tubería. También estaba claro que su construcción requeriría un financiamiento creativo y maniobras políticas. En su memorando del 12 de septiembre de 1966 a Wernher von Braun , Kuers reveló: "A Bean se le había informado aparentemente de nuestros planes con respecto al nuevo gran simulador de flotabilidad neutra, y en respuesta a sus preguntas en blanco al respecto, se le mostró con franqueza los planos de diseño por el personal de ME responsable. En consecuencia, Houston ahora está al tanto ".
No había presupuesto para instalaciones adicionales, por lo que los gerentes decidieron modificar una instalación existente construyendo un tanque dentro de ella utilizando fondos para herramientas y fabricantes internos. Stocks explicó: "Todo lo que teníamos eran los fondos Discrecionales del Director disponibles en ese momento. No se nos permitió construir un nuevo edificio para el tanque, por lo que se descubrió una fuga debajo del edificio modelo y prototipo. Esta fuga requirió aproximadamente [8 pies ( 2,4 m)] de hormigón debajo del suelo para reparar ". Así, se prepararon los cimientos del edificio 4706 en julio de 1967, para soportar un tanque que contenía 1.300.000 galones estadounidenses (4.900.000 l) de agua.
Ed Buckbee escribió que las irregularidades en la financiación "provocaron una auditoría y una reprimenda de la GAO (Oficina de Responsabilidad del Gobierno) , pero contribuyeron a la tradición de Marshall de la creatividad y el pragmatismo para hacer el trabajo".
Tercer tanque
La soldadura del nuevo tanque se llevó a cabo en octubre y noviembre de 1967, después de lo cual una piscina de 40 pies (12 m) de profundidad y 75 pies (23 m) de diámetro estaba casi lista. El trabajo restante, según el informe de Kuers del 20 de noviembre, incluyó la instalación de un "polipasto de dos toneladas, un sistema de aire respirable, un sistema de llenado de cilindros de buceo, una nueva cámara de recompresión, la instalación de la instrumentación en un remolque que se ubicará entre edificios 4706 y 4705, la adquisición e instalación de una campana de buceo y una esclusa de aire y el diseño, adquisición e instalación de un ascensor para operar entre la planta baja y la plataforma superior y para ser utilizado para el movimiento de personas y equipos ".
Los preparativos finales para las pruebas tardaron varios meses más. Los ingenieros optaron por llenar el tanque lentamente para poder reparar cualquier fuga encontrada en el camino, y lo llenaron, encontrando y arreglando algunas fugas, entre el 29 de febrero y el 11 de marzo de 1968. Así preparados, los trabajadores comenzaron a instalar equipos de prueba. Los trabajadores tuvieron que desarrollar nuevas técnicas para ensamblar piezas bajo el agua debido al escaso espacio libre entre la parte superior del tanque y el techo del edificio circundante.
Con la perspectiva de que los astronautas se zambullen con trajes presurizados, el Centro de naves espaciales tripuladas (ahora Centro Espacial Johnson), introdujo un nuevo nivel de seguridad para MSFC en la forma de un comité de Inspección de Preparación Operativa (ORI) que evaluó la instalación por cuestiones de seguridad. El comité se formó en diciembre de 1967. Llevaron a cabo inspecciones y supervisó ejercicios para demostrar la preparación para una variedad de contingencias. Después de casi un año con el tanque lleno, los procedimientos estaban listos para los astronautas equipados.
La primera inmersión de un astronauta en el nuevo tanque fue un ejercicio para desarrollar técnicas de recuperación de películas de montaje en telescopio Apollo . Paul Weitz y Joseph Kerwin se pusieron los trajes Apollo A5L (predecesor del Apollo / Skylab A7L ) y practicaron la recuperación de películas tanto por rieles paralelos como por el sistema de carro mientras Edward Gibson observaba con equipo de buceo el 4 de marzo de 1969. Sus experiencias llevaron a una sujeción con correa. sistema, intercambiador de calor en el suministro de aire del traje espacial, ajuste del umbilical para que flotara de manera neutra, ajustes en el sistema de ponderación del traje A5L y un nuevo diseño de sujeción para los pies.
Con la adición de remolques para control y vestidores entre los edificios 4705 y 4706, la combinación pasó a denominarse edificio 4705.
1969 hasta 1997
Los ingenieros utilizaron el simulador de flotabilidad neutral para resolver problemas en los diseños, y los astronautas proporcionaron comentarios sobre sus experiencias en el simulador. Por ejemplo, el 6 y 7 de agosto de 1969, los astronautas Owen Garriott , Walter Cunningham y Rusty Schweickart evaluaron el sistema de recuperación de películas Apollo Telescope Mount EVA.
La cámara hiperbárica del simulador vio su primer uso para su propósito previsto la noche del 24 al 25 de septiembre de 1969, cuando un trabajador de TVA que sufría una enfermedad por descompresión cerca de Knoxville fue trasladado en avión a MSFC para recibir tratamiento, llegando alrededor de la medianoche. Los médicos de la NASA y la TVA asistieron a los tratamientos. La primera ronda de tratamiento proporcionó cierta mejoría para el buceador, pero la recuperación fue lenta a partir del 20 de octubre. El paciente había sufrido una lesión en la columna y la posterior parálisis de la cintura para abajo. Volvía la percepción sensorial, pero no la función motora.
Los astronautas realizaron un entrenamiento Skylab en el Neutral Buoyancy Simulator a principios de la década de 1970. Los astronautas Conrad y Kerwin se prepararon para sus misiones Skylab 2 EVA simulando sus requisitos en el Neutral Buoyancy Simulator antes de proceder con las reparaciones en el espacio exterior.
La tripulación de la misión del transbordador espacial STS-41-C pasó meses entrenando para la captura, reparación y liberación del satélite Solar Max , incluida la práctica del uso de la Unidad de maniobras tripuladas .
El simulador de flotabilidad neutral fue declarado Monumento Histórico Nacional en 1985.
Los ingenieros continuaron desarrollando procedimientos y los astronautas continuaron entrenando en el simulador para las misiones del Telescopio Espacial Hubble y el ensamblaje de la Estación Espacial Internacional hasta el desmantelamiento del tanque en 1997.
Galería
Los astronautas practican el aparejo del blindaje protector en el Skylab en el simulador, 1972
Los astronautas practican el montaje de la Estación Espacial Internacional , 1985
Los científicos practican actividades en el simulador para comprender las complicaciones de trabajar en el espacio, 1974
Los científicos Carolyn Griner , que más tarde se convertiría en directora de MSFC, y Ann Whitaker entrenan.
Componentes principales resaltados.
Los astronautas entrenan en el telescopio espacial Hubble
Los astronautas practican cómo cambiar la cámara planetaria de campo amplio del telescopio espacial Hubble.
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