Установка свободного падения
Устано́вка свобо́дного паде́ния — сооружение для создания условий микрогравитации в земных условиях.
Невесомость создаётся в специально построенных башнях или шахтах посредством или сбрасывания вниз капсулы с научным оборудованием, её свободным полётом и последующим торможением, или подбрасыванием такой капсулы вверх, после чего во время её свободного полёта вверх и вниз создаётся невесомость, также с последующим торможением. Второй способ даёт вдвое бо́льшую длительность условий невесомости при той же высоте установки, хотя и сложнее технически. Иногда труба, в которой движется капсула, вакуумируется, что позволяет пренебрегать сопротивлением воздуха и не компенсировать его.
Помимо космических и научных целей, установки свободного падения создаются и для испытания образцов на прочность посредством падения без торможения, с контролируемым ударом. Такая установка имеется, например, в ЦНИИточмаше[1].
Сравнение с другими способами моделирования невесомости
В сравнении с созданием невесомости в самолёте, летящем по параболе Кеплера, способ свободного падения капсулы проигрывает в длительности, но выигрывает по экономичности; по сравнению с гидроневесомостью также сильно проигрывает в длительности и объёме пространства эксперимента, но выигрывает в большей (практически полной) идентичности реальной невесомости (отсутствие сопротивления воды и влияния гравитации на внутренние части тел). От «невесомости» в свободном падении в открытом пространстве, например, при затяжном прыжке с парашютом, а также парения в аэродинамической трубе, он выгодно отличается отсутствием сопротивления потока набегающего воздуха.
Реализации
- Первой установкой свободного падения стала башня в Университете Ганновера (Германия), названная «Лифт Эйнштейна», высотой около 40 метров[2].
- На 2023 год самой длинной установкой свободного падения являлась построенная в 1966 году шахта Zero Gravity Research Facility[англ.] НАСА в Кливленде (Огайо), глубиной 160 м, со стальной вакуумируемой трубой длиной 140 м и диаметром 6,1 м, а самой высокой — построенная в 1988—1990 годы Fallturm Bremen в Университете Бремена (Германия); её высота составляла 146 метров, а высота самой трубы свободного падения — 110 метров.
- В 2023 году в КНР создана 40-метровая установка свободного падения MEFEL с линейным двигателем, позволяющая создавать условия микрогравитации длительностью 4 секунды 100 раз в сутки.
- Вслед за MEFEL, Китай проектирует 200-метровую установку свободного падения — крупнейшую в мире; её капсула будет способна принять 500 кг научного оборудования[3].
- В России установка свободного падения для исследования невесомости (КИС РТК) диаметром 24 метра имеется в Санкт-Петербурге, в башне-лаборатории ЦНИИ РТК высотой 72 м. В её состав входят лифт, монтажный кран грузоподъёмностью 1 т и трёхмерная система обезвешивания. Создана в 1984 году[4].
См. также
Примечания
- ↑ ЦНИИТОЧМАШ: Комплекс климатических и механических испытаний, ударная установка свободного падения К-1
- ↑ Jianquan Zhang, Yongkang Zhang, Ruicheng Guo, Zhiwei Cai, Xuzhi Li. Research on Segmented Power Supply Technology of Microgravity Experiment facility with Electromagnetic Launch (англ.) // Journal of Physics: Conference Series. — 2022. — Vol. 2310. — P. 3.
- ↑ Никита Бородкин. В Китае проектируют самую высокую в мире башню падения (21-07-2023).
- ↑ Уникальная научная установка // ЦНИИ РТК