Több cég is foglalkozik úgynevezett Zero-g repüléssel a világon, amelynek során a lelkes érdeklődők átélhetik a súlytalanság élményét egy speciális repülőgépen a Föld légkörében, az űrhatár alatt.

Nemrég a Charles Simonyi második utazásáról szóló hírben ígértük, hogy ejtünk néhány szót a repülésnek erről az érdekes formájáról.

A Zero-g repüléshez persze nem csak lelkesedésre és egy repülőgépre van szükség, hanem 5-6 ezer dollárra is, ugyanis nagyjából ennyit kóstál a jegy egy ilyen élményre. Charles Simonyi, a világ első kétszeres űrtúristája is részt vett a felkészítés során zéró-g repülésen.

Nem csak kalandvágyók, hanem tudósok és kutatóintézetek is gyakran veszik igénybe ezeket a repülőgépeket kísérleteikhez. A betegségéből fakadóan mozgásképtelen Stephen Hawking, korunk talán legnagyobb elméleti fizikusa is kipróbálhatta ezt a fajta szabadságot egy zero-g repülőgépen.

Tom Hanks zero-g repülőgépen az Apollo 13 című film forgatásán

Vajon hogyan lehetséges súlytalanságot előállítani egy repülőgépen? A válasz ott lapul mindannyiunk középiskolás fizikakönyvében,  valahol az összetett mozgásoknál, a “ferde hajítás” címszó alatt. Leegyszerűsítve nem másról van szó, minthogy a kedves utast egy repülőgép segítségével egy “ferde hajítás” alanyává – vagy inkább tárgyává – teszik.

Nézzük meg kicsit közelebbről, mi is történik ilyenkor. Ha feldobunk egy követ függőlegesen, akkor az amint elhagyja a kezünket, súlytalanság állapotában lesz, vagyis nem hat rá más erő, csak a gravitáció. Emiatt szabadesésben fog zuhanni a föld felé.

A feldobás erejétől függően ez az állapot néhány másodpercig is tarthat, amíg a kő földet nem ér.

Függőlegesen felfelé haladva lassul, majd elér egy holtpontot, ahol a sebessége nullára csökken, majd lefelé gyorsul, amíg földet nem ér. Ha a követ ferdén dobjuk el, akár a gerelyhajítók vagy a súlylökők, akkor az ugyanúgy súlytalanság állapotában fog repülni azzal a különbséggel, hogy eközben van egy állandó vízszintes sebessége is.

Ezért találhatjuk a fizikakönyvben az “összetett mozgások” címszó alatt ez a mozgást. Egy függőleges és egy vízszintes dobás összegéből alakul ki a kő pályája.

Egy parabola pálya alakja – a vízszintes tengelyen a megtett távolság, a függőlegesen a magasság

A függőleges mozgására csak a gravitáció hat, vagyis egy ideig folyamatosan fékeződve emelkedik, majd egy holtpont elérése után egyenletesen gyorsulva zuhan lefelé. A vízszintes mozgásra az eldobás pillanatától kezdve nem hat erő, így ebben az irányban ez egy egyenletes mozgás.

Ennek a két mozgásnak az összegeként a ferdén elhajított kavicsunk egy parabola alakú röppályát ír le.

Mellőzve a képleteket akkor tudjuk a követ a legmesszebbre hajítani, ha azt a vízszinteshez képest nagyjából 45 fokos szögben sikerül eldobni. Könnyen kiszámítható az adott kezdősebességgel eldobott tárgy repülésének távolsága, a repülés (vagyis a súlytalanságban töltött idő) ideje, vagy az elért magasság is.

Ezen a honlapon a kezdeti adatokat beállítva kedvünkre dobálhatunk köveket és szemléletes ábrán követhetjük az útját, miközben a kavicsunk sebességének függőlegesen változó, de vízszintesen állandó komponense is látható, ha kiválasztjuk a “sebesség” mezőt a jobb oldali menüsorban. Érdemes bekapcsolni a “lassú mozgás” mezőt is, hogy megfigyelhessük a sebesség komponensek változását.

A valóságban egy eldobott tárgynál a levegő közegellenállása fékezi a mozgást, így módosul ez az elméleti parabola pálya. Az ilyen röppályát hívják ballisztikus pályának.

A repülőgéppel végrehajtott parabola-repülések során persze nem állítják le a hajtóműveket, hanem azok a légellenállást kiegyensúlyozandó kisebb teljesítménnyel működnek és a repülőgépet folyamatosan vezetik is a pályán, így a repülőgép jól közelíti a valódi parabola pályát a repülés során.

Egy ilyen repülés során a gép kb. 6000 méteres magasságban 810 km/h sebességgel kezdi meg az emelkedést 47 fokos szögben.

Az emelkedés megkezdésekor a terhelési többes nagyobb 1-nél, vagyis az utasok ilyenkor a földi gravitáció 1,5-1,8-szorosát érzik, amíg a gép el nem éri a 47 fokos emelkedési szöget. Ekkorra a repülőgép már 650 km/h-ra lassul és itt kezdődik a valódi súlytalanság érzése.

A gép folyamatosan lassulva 8500 méteres magasságig emelkedik, majd zuhanni kezd, ami egészen a parabola leszálló ágában a 47 fokos szögben történő zuhanás eléréséig tart. A zuhanásból történő felvételnél ismét 1,5-1,8-szoros terelési többes hat az utasokra a vízszintes helyzet eléréséig.

A European Space Agency által is használt Airbus A300-as repülése

Egy ilyen repülés ideje 20 másodperc körül van. Az európai ügynökség A300-asa egy út során harmincszor hajtja végre ezt az ugrást, ami összesen 11 perc súlytalan állapotban töltött időt jelent a fedélzeten lévőknek. Habár ezek az értékek az A300-as Zero-g repülőgépre vonatkoznak, de a módszer és nagyjából a számok is ugyanez a többi repülőgépnél is.

Az Európai Űrügynökség 1984 óta foglalkozik zéró-g repülésekkel. 1997 óta egy erre átalakított Airbus A300-as repülőgéppel hajtják végre az ugrásokat. A pilóták előtt egy-egy gyorsulásmérő van elhelyezve, hogy folyamatosan elenőrizzék a fedélzeten lévőkre ható gyorsulást, illetve a súlytalanság, vagy a kívánt (pl. a Marson lévő gravitációnak megfelelő) gyorsulást. A repülések során két pilóta és két fedélzeti mérnök van a pilótafülkében. Érdekesség, hogy ilyenkor nem egy pilóta vezeti a gépet.

A European Space Agency által használt Airbus A300-as

A kormány egy speciális kialakításával érik el azt, hogy egymás zavarása nélkül az egyik pilóta a gép bólintását, azaz az emelkedés és süllyedés szögét ellenőrzi, a másik pilóta pedig a dőlésért felel. A két fedélzeti mérnök is egyszerre dolgozik.

Egyikük a tolóerőt és a hajtómű teljesítményét ellenőrzi a parabolapályán repüléskor, a gép összes többi paraméterét pedig a másik mérnök figyeli. Ez a szokatlan munkamegosztás azért alakult ki, mert a repülőgép “pontos” vezetése nem csak a gép biztonsága miatt fontos ilyen helyzetben, de fedélzeten zajló kísérletek is megkövetelik ezt. A repüléseket egyébként a legnagyobb tapasztalatú francia tesztpilóták és mérnökök végzik ezen a gépen.

Az A300-as pilótafülkéje a szokatlan kormányszarvval

A Zéró-g repülés ma már nem csak az űrhajósok kiváltsága. Európán kívül az Egyesült Államokban, Oroszországban, sőt Ekvádorban is foglalkoznak repülőgépes zéró-g kutatásokkal. A NASA már az 50-es években kutatásokat végzett parabola pályán való repülésekkel a súlytalansággal kapcsolatban, majd egy Boeing KC-135-ös repülőgépet alakítottak át erre a célra.

A Zero Gravity Corporation Boeing-727-ese

Jelenleg egy DC-9-essel, és egy Boeing-727-essel végzik ezeket a repüléseket. Az oroszok egy Il-76-os gépet alakítottak át erre a célra. Ezen az Il-76-oson repült Charles Simonyi, a kétszeres űrtúrista is a felkészülése során.

Elektronikát, anyagok tulajdonságait, fizikai, kémiai, biológiai folyamatokat vizsgálnak a súlytalanság állapotában. Orvosok, kutatók, diákok és persze fizetővendégek repülnek ezekkel a gépekkel rendszeresen. Érdekesség, hogy a filmtörténet első valódi súlytalanságban zajló eseményket is tartalmazó felnőtt filmjének, nevezzük nevén, pornófilmjének egyes jelenetei  az orosz Il-76-os zéró-g gép fedélzetén készültek.

Aki ma szeretné így kipróbálni a súlytalanságot, annak jó hír, hogy az interneten lehet jegyet foglalni az ott felsorolt időpontok valamelyikére. Egy út ára az európai ügynökség zéró-g repülésére 3000 Euró, az amerikai Boeing-727-es zéró-g repülés pedig 5200$-ba kerül.

Korábbi anyagaink:
Charles Simonyi repüléséről

Ajánlott linkek:
Súlytalan kutya – videó egy Cessna fülkéjéből
Repülés a Zero-g Airbussal – egy hosszabb videó