Defying Gravity: Eye-Opening Science Adventures On a Weightless Flight (Fotos)

I april 2014 skyggede demokratija.eu en gruppe studerende fra University of California, San Diego, der blev udvalgt af NASA til at teste et eksperiment ombord på en flyvning med nul tyngdekraft. (Billedkredit: NASA)



Inden jeg rejste til Houston for at tage på en vægtløs flyvning, forklarede jeg min mor, hvordan flugten fra tyngdekraften fungerer: Flyet flyver en række paraboler. Fra en højde på omkring 20.000 fod (6.100 meter) stiger flyet hurtigt måske yderligere 20.000 fod ind i himlen og styrter derefter. Den klatrer og falder igen og igen - 30 gange - hvilket skaber korte perioder med vægtløshed ved toppen.



'Hvad hvis du virkelig, virkelig ikke kan lide det? Kan de ikke stoppe? ' spurgte hun og hendes ansigt blev grimt.

For dem der hader at flyve, lyder denne vej måske som et mareridt. Men for mennesker, der voksede op, misundte astronauter, som jeg, en vægtløs måske den næstbedste ting til rumrejser og en chance for at studere et aspekt af livet væk fra Jorden. I sidste måned skyggede jeg en gruppe kandidater fra University of California, San Diego, der trodsede tyngdekraften i videnskabens navn. Oplevelsen var både euforisk og øjenåbnende, selvom jeg stadig har svært ved at beskrive den helt fremmede fornemmelse af vægtløshed. [ Se fotos fra den vægtløse flyvning ]



Fra venstre: Student Victor Hong, NASA-astronaut Nicole Stott, Andrew Beeler og Henry Lu poserer til en selfie ombord på deres nul-tyngdekraftsflyvning den 10. april 2014. University of California, San Diego-studerende testede, hvordan biobrændstoffer brænder under vægtløse forhold .

Fra venstre: Student Victor Hong, NASA-astronaut Nicole Stott, Andrew Beeler og Henry Lu poserer til en selfie ombord på deres nul-tyngdekraftsflyvning den 10. april 2014. University of California, San Diego-studerende testede, hvordan biobrændstoffer brænder under vægtløse forhold .(Billedkredit: Henry Lu)

Et konkurrencedygtigt NASA -program



Teamet var blandt snesevis af ambitiøse studerende i hele USA, der samledes på Ellington Field i Houston efter at have brugt de sidste mange måneder på at forberede et eksperiment til at flyve ombord på flyet som en del af NASAs Reduced Gravity Education Flight Program, der bruger flyvninger med det kommercielle Zero Gravity Corporation (ZERO-G Corp.) til at udføre vægtløs videnskab.

Programmet er konkurrencedygtigt. Af de 50 detaljerede forslag, der blev indsendt sidste år, blev kun 18 udvalgt til at deltage i en af ​​2014 -flyvningerne, sagde programchef Frank Prochaska. Under vores flyuge i april var der studerende fra Stanford og Caltech, der testede, hvordan en hjerteovervågning ville fungere på en dummy. Der var et Dartmouth-mandskab, der undersøgte, hvordan øjet ændrer sig i et miljø med nul tyngdekraft. UCSD-eleverne, jeg fulgte, tændte små bål i en tredobbelt akrylboks til måling hvordan fire forskellige biobrændstoffer brænder uden tyngdekraft.

UCSD -holdet passer til flyveugen. Fra venstre til højre: Joshua Siu, Jose Garcia, Henry Lu, Sam Avery, Semaan Farah, Andrew Beeler, Greta Sharoyan og Victor Hong



UCSD -holdet passer til flyveugen. Fra venstre til højre: Joshua Siu, Jose Garcia, Henry Lu, Sam Avery, Semaan Farah, Andrew Beeler, Greta Sharoyan og Victor Hong(Billedkredit: Henry Lu)

'Dette lands og denne verdens fremtid kommer til at indebære reduceret tyngdekraft,' sagde Prochaska. 'Det kommer til at involvere rum- og ingeniørprojekter i et miljø med reduceret tyngdekraft, og det er noget, som ikke mange mennesker har erfaring med. Disse studerende har mulighed for at kunne konstruere noget til det miljø og opleve det selv. '

I Prochaskas øjne er oplevelsen af ​​vægtløshed mere end en belønning for alle de nætter og weekender, eleverne opgav for at arbejde med deres eksperimenter.

'Så snart de mærker det for første gang, kan du se pærerne slukke i hovedet som,' Åh mand, jeg skulle have redesignet dette ' - det er øjeblikkelig læring,' sagde Prochaska. 'Jeg tror, ​​at et program som dette virkelig vil være en integreret del af at opdrage Amerikas ingeniører.'

Ledet af Sam Avery, en senior i UCSD's luftfartsingeniørafdeling på vej til forskerskolen i Stanford, bestod teamet af otte personer: to ground support -besætningsmedlemmer og to hold på tre flyvere. Eleverne var tilbøjelige til at løse argumenter med ligninger, og eleverne var fokuserede i dagene op til deres flyvninger. De tilbragte timer inde i en bøjle på Ellington Field, kalibrerede deres eksperiment og praktiserede, hvordan de ville manipulere knapperne og kontakterne på et kontrolpanel i hver kort periode med mikrogravitation. Som deres teamjournalist havde jeg blommejobbet som observatør.

Brand uden tyngdekraft

Ild opfører sig mærkeligt, når det er fri for tyngdekraftens begrænsninger. På Jorden flammer flammer i form af en dråbe takket være tyngdekraft-drevet konvektiv strøm. Varm luft udvider sig og stiger omkring en brand som tyngdekraft får koldere, tættere luft til at synke under. Denne proces trækker frisk ilt til ilden og skubber forbrændingsprodukter ud (kuldioxid, lys og varme).

Uden tyngdekraft brænder flammer langsommere og i en uhyggeligt sfærisk form, fordi de er afhængige af den gradvise proces med molekylær diffusion for at føre ilt til flammen. Dette gør faktisk visse egenskaber, som forbrændingshastighed, lettere at studere. Med bedre viden om forskellige brændstofers forbrændingshastighed udvikler forskere mere effektive biobrændstofmotorer på Jorden. Hvad mere er, en bedre forståelse af ilds adfærd i mikrogravitation kunne hjælpe ingeniører med at designe mere effektive brandslukkere til astronauter på den internationale rumstation.

Eleverne byggede en detaljeret konstruktion, så de sikkert kunne tænde små brande på flyet og måle forbrændingshastigheden for fire forskellige brændstoffer: butanol, ethanol, E85 og petroleum. (E85 er et brændstof, der består af 85 procent ethanol og 15 procent benzin. Et lokalt alternativt brændstoffirma, Pearson Fuels, donerede UCSD's forsyning.) To medicinske sprøjter, hver fyldt med et andet brændstof, sad på hver sin side af deres akrylkasse. Ved at trykke på et par knapper fik en sprøjte til at glide frem og sprøjte en klat brændstof på filamenter arrangeret som trådkors. Når brændstoffet klæbte til trådkorset, lurede en lighter frem for at sætte dråben i brand. Kameraer og sensorer inde i kassen overvågede, hvordan ilden brændte.

NASA havde booket fire flyrejser i ugen den 7. april på G-Force One-en modificeret Boeing 727, der drives af det kommercielle selskab ZERO G Corp. Den første gruppe af UCSD flyers - Andrew Beeler, Victor Hong og Henry Lu - ville teste ethanol og petroleum under en flyvning den 10. april. Jeg var planlagt til at flyve den næste dag for at se den anden gruppe - Avery, Semaan Farah og Joshua Siu - antænde butanol og E85.

Den første gruppe flyvere til UCSD (fra venstre til højre: Victor Hong, Andrew Beeler og Henry Lu) kørte deres eksperiment med ethanol og petroleum den 10. april 2014.

Den første gruppe flyvere til UCSD (fra venstre til højre: Victor Hong, Andrew Beeler og Henry Lu) kørte deres eksperiment med ethanol og petroleum den 10. april 2014.(Billedkredit: NASA)

Flyvetid

Der er altid en chance for, at dårligt vejr kan forårsage flyforsinkelser eller endda aflysninger. I juli sidste år fik et UCSD -team, der testede en tidlig version af det samme biobrændstofforsøg, kun en gruppe flyvere fra jorden. (Beeler var medlem af den anden uheldige gruppe, der kun satte sig på flyet for at deres fly skulle aflyses.) Jeg kunne mærke en vis angst blandt eleverne. Nogle ønskede ikke at få deres håb op, før flyvningen faktisk skete.

Beeler var heldig denne gang. Hans flyvning forløb uden problemer, og jeg så ham pumpe knytnæven, da han stod af flyet med sine holdkammerater om eftermiddagen den 10. april. De tre elever lykkedes med deres mål at tænde omkring 10 brande for hvert brændstof.

Om morgenen i mit fly lynede alle passagerer, inklusive mig selv, hærgrønne flyverdragter op og gik i en lige linje ud til flyet. Flybesætningsmedlemmerne var også iført onesies, selvom de var farvet lyse blå (formodentlig for let identifikation under den kaotiske tur). Dele af start havde en komisk lighed med en rutinemæssig kommerciel rejse. Vi slog os ned på bagsiden af ​​kabinen på et par sæderækker med velkendte bekvemmeligheder som nedfældbare bakker og armlæn. En ZERO-G-ledsager spurgte mig selv, om jeg var villig til at hjælpe i tilfælde af en evakuering, da jeg sad i en udgangsrække.

Efter at flyet startede og nivellerede ud over Den Mexicanske Golf, spændte vi vores sikkerhedsseler op og skyndte os til den polstrede, sædefri del af flykroppen, der lignede en videnskabsmesse, komplet med college-bannere og groft og klar eksperimentudstyr . Jeg sad mod kabinevæggen og sørgede for, at jeg havde en rem til at holde på. Jeg følte, at vi ventede for evigt på den første parabel, men det kan skyldes, at injektionen af ​​et lægemiddel kaldet scopolamin, som jeg tog for at forhindre køresyge, syntes at bremse alting.

I tidligere iterationer blev NASAs vægtløse fly døbt 'Vomit Comet', fordi passagerer - selv astronauter, der forberedte deres missioner - berømt kastede op under rejsen. Det er ikke et kaldenavn, NASA kan lide. Under vores barf briefing , forsøgte programlederne at sætte rekorden lige: Takket være scopolamins effektivitet har de haft mange 'no-kill' -flyvninger. (Et 'kill' er en pukkel.)

Da flyvebesætningen lavede officielt udseende signaler til hinanden og talte over deres headset, pegede piloten flyets næse op for vores første parabel. Uden vinduer var det umuligt at fortælle, at vi klatrede i en stejl skråning. Men opsvinget producerede en kraft, der var dobbelt så stor som Jordens tyngdekraft i cirka 30 sekunder, og min krop føltes tung. Bare det at dreje hovedet gjorde mig svimmel, så jeg fik øjnene fast på en skærm, der viste tyngdekraften, vi oplevede. Da disse tal hurtigt faldt til under 1 (Jordens tyngdekraft) og blev tæt på nul, sparkede vægtløshed ind, men jeg var ikke helt klar over, at det skete, før et par krøller af mit eget hår gled foran mit ansigt. [Sjov i nul tyngdekraft: Vægtløse fotos fra jorden og rummet]

demokratija.eu

demokratija.eu's Megan Gannon under flyvningen den 11. april 2014.(Billedkredit: NASA)

Efter de tre UCSD -studerende, der fløj dagen før, steg af flyet, spurgte jeg Beeler, hvordan vægtløshed føltes. 'Det bliver bare til ingenting,' sagde Beeler. 'Pludselig var det bare ingenting.' Jeg forstod endelig, hvad han mente.

Kombinationen af ​​at have seks frihedsgrader men lidt kontrol over min krop var totalt bizar og lidt frustrerende. Jeg følte mig som verdens lameste superhelt - jeg havde fået evnen til at flyve, men jeg havde ingen måde at selvstændigt drive mig selv. Jeg undertrykte stolt mit instinkt til at flakke og svømme i luften. ('Gør det ikke. Det er kedeligt,' advarede Prochaska, da han passerede kabinen før vores første parabel.) Mere end at ville se yndefuld ud for flyvefotograferne a la Kate Upton under hendes seneste Sports Illustrated stunt, ville jeg ikke sparke nogen eksperimenter.

Efter et par paraboler for at vænne sig til vægtløshed, gik Avery, Siu og Farah i gang med at arbejde på forsøget. Hver periode med mikrogravitation varede kun 20 til 30 sekunder, hvilket ikke tillod meget tid til rod og fejl. Men ligesom gruppen før dem indsamlede de de data, de havde brug for, og antændte brændstofkugler, sommetider ikke var større end størrelsen på min fingerspids i diameter.

Under flyvningen forsøgte jeg ofte at standse mig selv for at kigge på de bittesmå brande inde i kassen. Flammerne så vildt anderledes ud end de lyslignende brande, jeg så under holdets træningsløb inde i hangaren. De blålige kugler var utrolige at se på egen hånd, men de betød meget mere for de studerende, der havde arbejdet på dette eksperiment længe før jeg mødte dem.

'Vi har set denne forbrænding i tyngdekraften i et og et halvt år, før vi fik set den i nul tyngdekraft,' sagde Lu. 'Når jeg så det, var brændstoffet sådan en enorm flammebold, og det var bare virkelig fantastisk.'

Følg Megan Gannon videre Twitter og Google+ . Følg os @Spacedotcom , Facebook eller Google+ . Oprindeligt udgivet den demokratija.eu .