Rymden på jorden

Christer Fuglesang förbereder sig för sin första rymdpromenad med tillförsikt – tack vare sin omfattande träning
16 december 2006

Att flyta omkring i mikrogravitation är ingen ny upplevelse för Christer Fuglesang och besättningen på Discovery. De har tränat i åratal för sitt uppdrag i avancerade simulatorer och paraboliska flygningar. Men förbereder dessa verkligen astronauterna för den äkta varan?

Varje rymdflygning är kulmen på en lång träningsperiod, och om allt går som det ska möter astronauterna inga överraskningar. De enda – och stora – skillnaderna mellan den verkliga rymdflygningen och simulationerna är att det är äkta vakuum på andra sidan fönstren, det är en alldeles äkta jord som snurrar utanför stationen, viktlösheten upphör inte efter en halv minut, och du kan inte starta om simulatorn om ett problem uppstår.

Det som är mest annorlunda under en rymdflygning är viktlösheten. Det är också något som lockar alla blivande astronauter. Även om jordens gravitationsfält sträcker sig upp i rymden så undviker satelliter i omloppsbana att falla tillbaka till jorden genom sin hastighet, vilken gör att fallet kröker sig runt jorden. Centrifugaleffekter motverkar gravitationen och rymdfarkosten fortsätter i fritt fall. Det resulterar i viktlöshet, något som också kallas mikrogravitation.

För att simulera mikrogravitation här på jorden kan man använda specialdesignade lufttomma schakt för att skapa några sekunders viktlöshet. Detta är användbart för att testa nya tekniker och för att utföra vetenskapliga experiment, men är uppenbarligen inte lämpligt för människor på grund av dylika falls tämligen våldsamma slut. Man kan också använda sondraketer för att testa vetenskaplig utrustning i perioder upp till och ibland över tio minuter.

Ta flyget!

22 sekunder av viktlöshet ger en första antydan om hur livet i rymden är

Det enda sätt människor kan uppleva mikrogravitation utan att faktiskt åka upp i rymden är genom att flyga längs en parabolisk bana med ett flygplan. Flygplanet flyger då i en bana liknande den som en kastad boll följer. Tack vare sin fart stiger planet mot toppen av kastparabeln och följer sedan den paraboliska kurvan nedåt i fritt fall. På så sätt kan passagerare uppleva mikrogravitation i ungefär 20 sekunder åt gången. Genom att flyga många sådana paraboler så kan den totala tiden i viktlöshet bli längre, men varje enskilt tillfälle varar alltid kortare än en halv minut.

– Min första upplevelse av viktlöshet var på en parabolisk flygning, och det var euforiskt, det kändes verkligen härligt, minns Christer Fuglesang när han tänker tillbaka på början av sin astronautkarriär. Många mår illa När de flyger första gången, för det är som att åka berg-och-dalbana. Men jag njöt av den fantastiska frihetskänslan från första stund.

En Airbus A300 Zero-G används för paraboliska flygningar i Europa

ESA använder en Airbus A300 för sina paraboliska flygningar. Flygningarnas syfte är oftast vetenskapliga eller för att testa ny teknik, men de används också för att träna astronauter. NASA använder en fyrmotorig KC-135, vilket är en militär version av den civila Boeing 707, och ryssarna använder en Iljushin IL-76 MDK för att träna sina astronauter.

Den mikrogravitation som upplevs under en parabolisk flygning är väldigt lik den viktlöshet astronauterna upplever i rymden. Trots att den bara vara i ett antal sekunder – även om detta upprepas kanske 30 gånger – så är det fortfarande tillräckligt för att astronauterna ska vänja sig vid att röra sig i en rymddräkt. Det viktigaste astronauterna måste lära sig är att kontrollera sina rörelser. I rymden kan en fingerrörelse vara tillräcklig för att en astronaut ska glida iväg till andra sidan rymdstationen. Det är också viktigt att lära sig att hålla reda på vad som är upp och vad som är ner.

Rymdsjuka beror på att hjärnan får motstridiga uppgifter om vad som är upp och ner från ögonen och balansorganen i innerörat. Även om paraboliska flygningar hjälper astronauterna att motstå rymdsjukan så drabbas ändå en del de första dagarna. De som drabbas kan dock ta mediciner för att motverka effekterna.

En stor och djup bassäng

Reheasing spacewalks in NBL
Rymdpromenad, men i en djup bassäng

Dykare har en uppfattning om hur det är att vara i rymden. Dykare har en uppfattning om hur det är att vara i rymden. Undervattensmiljön är det bästa sättet att simulera arbete i rymden, trots motståndet som vattnet utövar, vilket gör att upplevelsen under vatten avviker lite från den i tomma rymden. För att öka känslan av mikrogravitation balanseras astronauten under vatten med ballast, för att skapa en neutral flytförmåga.

Alla träningsanläggningar för astronauter har en bassäng som är utrustad med fullskaliga undervattenskopior av av rymdskeppsmoduler. I dessa bassänger övar astronauter iklädda sina rymddräkter och assisterade av dykare på de uppgifter de ska utföra i rymden, om och om igen.

Christer Fuglesang har spenderat oräkneliga timmar i NASA:s bassäng för att förbereda sig för sitt uppdrag.

– Den största begränsningen som rymddräkten medför beror på att man alltid måste tänka på armbågs- och axellederna, förklarar Fuglesang, eftersom man helt enkelt inte kan röra händerna på samma sätt som i vanliga kläder. En annan effekt är att det inre trycket i dräkten gör att den blir som en ballong. man måste faktiskt ta i för att kunna röra på armen och sen hålla emot trycket som vill räta ut armen.

Bassängerna används också för att träna evakueringsprocedurer och för att planera rymdpromenader. Med hjälp av erfarna astronauter och djuphavsdykare så räknar uppdragsplanerarna ut bästa sättet att genomföra de respektive uppgifterna i rymden. De är också bra för att testa utrustning i simulerad viktlöshet.

Virtual reality

Dykare assisterar och övervakar vid rymdpromenadträningen

Astronauter lär sig flyga rymdfärjan i Sojuz genom simulatorövningar. De som används för skytteluppdragen är extremt verklighetstrogna och gör det möjligt att öva alla aspekter av färjans operationer, från förberedelserna innan starten och starten till manövrer i omloppsbana som dockning, återinträdet i jordatmosfären och landningen. Astronauterna får bland mycket annat också öva på att manövrera lasten i och ur lastutrymmet.

Det finns särskilda simulatorer som används för att träna piloter och befälhavare i uppdragets olika faser – uppstigning, nedstigning och landning. Verklighetstrogna rörelser går att återskapa genom att simulatorn har 6 frihetsgrader, vilket bland annat tillåter den att rotera 90 grader för att simulera starten och uppstigningen.

En annan viktig simulator används för att träning som är specifik för uppdraget och de last som följer med det, men även för uppsändning, nedstigning och landning. Denna simulator är den enda som har en komplett uppsättning konsoler. Där ingår RMS-konsolen, med ett system som genererar digitala bilder "genom fönstren" under hela "uppdraget" av stjärnorna, jorden, lasten och landningsbanan (RMS=Remote Manipulator System, skyttels robotarm). Om det behövs kan uppdragen simuleras bokstavligt talat från start till landning med alla uppdragets moment, med maten i autentiska behållare och med fungerande toalett.

Inside Space Shuttle simulator
Sunni Williams, Joan Higginbotham och Christer Fuglesang fastspända i rymdskyttelsimulatorn

Astronauterna tränar också med flygkontrollen i uppdragskontrollcentret (Mission Control Centre, MCC). Simulatorerna är sammankopplade med MCC:s datorer på samma sätt som rymdfärjan och MCC är sammankopplade under det faktiska uppdraget. PÅ detta sätt kan astronauterna och de som kontrollerar flygningen lära sig att samarbeta som ett team – lösa problem tillsammans och arbeta med både planerade och oplanerade händelser.

Det finns även speciella simulatorer för att träna dockning och arbete med skyttelns robotarm. För att öva på att manövrera robotarmen finns en kopia av Canadarm som kan fungera i jordgravitation, och den används för att flytta heliumfyllda föremål i naturlig storlek till och från en plywood-kopia av färjans lastrum.

Tack var datorernas snabba utveckling och gränssnitt som använder virtual reality så är det nu möjligt att simulera alla aspekter av livet och arbetet i rymden; även rymdpromenader kan simuleras med hjälp av virtual reality-hjälmar och handskar. Sammanlagt lägger astronauterna runt 300 timmar på att träna i de olika simulatorerna när de väl tilldelats ett uppdrag.

Piloten måste även öva på den sista delen av uppdraget – att landa. Inflygningen med skytteln sker i mycket brant vinkel och i hög fart, och den skiljer sig dramatiskt från inflygningen och landningen med ett kommersiellt flygplan. Skyttelpiloterna tillbringar runt 100 timmar flygande med träningsflygplanet, vilket motsvarar ungefär 600 inflygningar med skytteln.

All tid astronauterna spenderar i bassänger och simulatorer förbereder dem för deras specifika uppdrag. Det gör också att astronauterna säkert och exakt kan utföra sina uppgifter. På så sätt garanterar man att utrustningen hanteras så varsamt som möjligt och – ännu viktigare – säkerställer den övriga besättningens trygghet.

Men verkligheten går inte att ersätta

Cockpit-simulator, här med Robert Curbeam och Christer Fuglesang

Trots den långa och noggranna träningen och alla förberedelser så finns det kanske ingenting som verkligen kan förbereda astronauterna på spänningen som följer med den första starten och uppstigningen, och den första anblicken av jorden från ovan. Som Christer Fuglesang sa:

– Efter all träning finns det några händelser som jag verkligen ser fram emot. Första är det när startraketerna med fast bränsle tänder, för då vet man att man verkligen är på väg. Då kommer man att lyfta. Nästa händelse är ungefär åtta och en halv minuter senare, när huvudmotorerna stängs av och man får den första känslan av viktlöshet. Sedan är det rymdpromenaderna: den första gången man går ut ur farkosten och inte ser en bassäng runt omkring sig, utan istället den svarta rymden och rymdstationen. Det kanske är skrämmande till en början, med det är ett mycket, mycket intressant ögonblick.

Nu när Fuglesang har upplevt alla dess saker i verkliga livet så kommer hans träning inför ett eventuellt andra uppdrag att vara mycket enklare – simulationen känns verkligare när man känner verkligheten bakom illusionen.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.