Войти
 Космический корабль Орбитальная лягушка-отолит (OFO) | |
| Тип миссии | Bioscience |
|---|---|
| Оператор | NASA |
| COSPAR ID | 1970-094A |
| SATCAT no. | 04690 |
| Продолжительность миссии | 6 дней |
| Характеристики космического корабля | |
| Производитель | Исследовательский центр Эймса |
| Стартовая масса | 132,9 кг (293 фунта) |
| Размеры | 1,68 × 0,76 м (5,5 × 2,5 фута) |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 9 ноября 1970 г., 06:00:00 (1970-11-09UTC06Z) UTC |
| Rocket | Scout B S174C |
| Место запуска | Валлопс LA-3A |
| Конец миссии | |
| Дата приземления | 9 мая 1971 (1971-05-10) |
| Параметры орбиты | |
| Система отсчета | Геоцентрический |
| Режим | Низкая Земля |
| Эксцентриситет | 0,02009 |
| Высота перигея | 300 км (190 миль) |
| Высота апогея | 574 км (357 миль)) |
| Наклон | 37,3981º |
| Период | 93,3 минуты |
| RAAN | 223,185 7º |
| Аргумент перигея | 136.8142º |
| Средняя аномалия | 226.2623º |
| Среднее движение | 16.50400352 |
| Эпоха | 9 мая 1971 г. |
| Революция №. | 2843 |
A лягушка-бык (Rana catesbeiana), вид, который летал на рейсе OFO-A 
A Ракета Scout B, как и эта, запустила OFO. Orbiting Frog Otolith (OFO) - это космическая программа НАСА, в рамках которой 9 ноября 1970 года были отправлены на орбиту двух лягушек-быков для исследования невесомости. Название, полученное в результате обычного использования, было функциональным описанием биологического эксперимента, проводимого спутником. Отолит относится к уравновешивающему механизму внутреннего уха лягушки.
Программа отолитов орбитальных лягушек была частью исследовательской программы Управления перспективных исследований и технологий НАСА (OART). Одной из целей OART было изучение функции вестибулярной системы в космосе и на Земле. Эксперимент был разработан для изучения приспособляемости отолита к устойчивой невесомости, чтобы предоставить информацию для полета человека в космос. Отолит - это структура в внутреннем ухе, связанная с контролем равновесия: ускорение по отношению к силе тяжести как его первичный сенсорный вход.
Эксперимент с отолитами-лягушками (FOE) был разработан Торквато Гуальтиеротти из Миланского университета, Италия, когда он был назначен в Исследовательский центр Эймса. в качестве постоянного научного сотрудника, спонсируемого Национальной академией наук. Первоначально планировалось в 1966 году включить в раннюю миссию Аполлона, но эксперимент был отложен, когда эта миссия была отменена. В конце 1967 года было дано разрешение на вывод на орбиту FOE, когда можно было спроектировать вспомогательный космический корабль. Этот проект, являющийся частью программы NASA Human Factor Systems, был официально обозначен как OFO в 1968 году. После ряда задержек, OFO был запущен на орбиту 9 ноября 1970 года.
После успешной миссии OFO-A в 1970 г. интерес к исследованиям продолжился. В 1975 году был инициирован проект под названием «Исследование вестибулярной функции» с целью проведения эксперимента вестибулярного аппарата на орбитальном космическом корабле. Этот лётный проект был в конечном итоге прекращен, но был проведен ряд наземных исследований. Исследование привело к появлению нескольких очень полезных ответвлений, в том числе наземного вестибулярного исследовательского центра, расположенного в ARC.
OFO, не следует путать с аналогичными сокращениями, описывающими серию космических аппаратов Orbiting Observatory., например, орбитальная геофизическая обсерватория (OGO), орбитальная солнечная обсерватория (OSO) и орбитальная астрономическая обсерватория (OAO).
Запуск капсулы Orbiting Frog Otolith (OFO) 
Схема ракеты-носителя Scout B Эксперимент OFO изначально был разработан для полетов в рамках программы Apollo Applications Program, которая была создана для оптимального использования оборудования, используемого в лунных миссиях Apollo. Однако, поскольку низкие уровни ускорения, необходимые для эксперимента, не могли быть легко поддержаны в пилотируемом космическом корабле Apollo, беспилотный спутник был позже выбран в качестве более подходящего транспортного средства. Конструкция спутника исключает воздействие ускорения выше 10g (10 мм / с²). Это означало, что экспериментальные экземпляры могли находиться в практически невесомом состоянии.
Космический корабль имел диаметр примерно 30 дюймов (760 мм) и длину 47 дюймов (1190 мм). В восьмиугольной нижней части космического корабля размещалась электронная аппаратура. Верхняя часть, в которой находился экспериментальный пакет, имела форму усеченного конуса. тепловой экран, закрывающий эту верхнюю часть, защищал эксперимент во время повторного входа в атмосферу Земли. Узел yo-yo de-spin располагался вокруг обхвата космического корабля. Четыре штанги, сложенные сбоку космического корабля, располагались радиально вокруг спутника. После отделения космического корабля от ракеты-носителя подсистема йо-йо-деспин замедлила вращение космического корабля. Затем были выпущены четыре штанги, которые выступили со стороны космического корабля. Выдвижение стрел увеличивало момент инерции космического корабля, позволяя уровню ускорения оставаться ниже 10g.
|
Миссия OFO-A была запущена 9 ноября 1970 г. ( 06:00 GMT) с космодрома о. Уоллопс. Спутник, на котором был проведен эксперимент OFO-A, оставался на орбите почти семь дней. Восстановление космического корабля не планировалось.. Полезной нагрузкой был Пакет экспериментов по отолитам лягушки (FOEP).
Целью эксперимента было изучить влияние микрогравитации на отолит, орган чувств, который реагирует на изменение ориентации животного в гравитационном поле Земли.
Две американские лягушки-быки (Rana catesbeiana) были использованы в качестве подопытных в летном эксперименте. Лягушка-бык была выбрана для исследования, потому что ее лабиринт внутреннего уха очень похож на человеческий. Поскольку это амфибия, предполетная операция может проводиться над водой, но во время полета ее можно держать в воде. Водная среда служила для гашения вибрации и ускорения запуска, а также для облегчения газообмена с организмами.
У обеих летающих лягушек были имплантированы электроды электрокардиограммы (ЭКГ) в их грудные полости и микроэлектроды, имплантированные в их вестибулярные нервы. У лягушек была демоторизация путем перерезания нервов конечностей, чтобы они не смещали имплантированные электроды и снижали уровень метаболизма. При такой пониженной метаболической активности лягушки могли выжить в хорошем состоянии без еды в течение одного месяца. Погружение в воду позволяло лягушкам дышать через кожу. Водная среда также помогла удалить углекислый газ и тепло от животных.
Блок бортового оборудования, FOEP, представлял собой герметичный контейнер, содержащий наполненную водой центрифугу, в которой находились две лягушки.. Центрифуга представляла собой цилиндрическую конструкцию, которая вращала головы лягушек через определенные промежутки времени. FOEP также содержал систему жизнеобеспечения, которая могла поддерживать регулируемую среду для лягушек. Эта система состояла из двух замкнутых контуров, один из которых содержал жидкость, а другой - газ. Интерфейс между двумя петлями представлял собой избирательно проницаемый силиконовый каучук, который действовал как искусственное легкое. Кислород проходил через мембрану из газа в сторону жидкости, а диоксид углерода из жидкости в сторону газа. Лягушек погружали в жидкую петлю. Насос прокачивал кислород через газовый контур. Диоксид углерода, поступающий в газовый контур, удаляли абсорбентом, а очищенный кислород возвращали в насос для рециркуляции. Водяной испаритель и электрический нагреватель поддерживали температуру воды около 60 ° F (15 ° C). Система усилителя в FOEP увеличивала выходное напряжение микроэлектродов, имплантированных животным, до уровня, необходимого для телеметрического устройства.
Рисунок, показывающий, как лягушка с электродами должна была сидеть внутри центрифуги Экспериментального комплекса «Лягушачьи отолиты» Хирургическая подготовка летающих лягушек была завершена примерно за 12 часов до запуска, и животные были запечатаны внутри FOEP. Резервный FOEP был также подготовлен с аналогичными образцами. Летательный аппарат FOEP был установлен на спутнике примерно за три часа до запуска.
Центрифуга была активирована как можно скорее после того, как спутник вышел на орбиту и стабилизировался на 10g (10 мм / с²). Центрифуга циклически прикладывала гравитационные стимулы. Каждый цикл длился около 8 минут и состоял из следующего: 1-минутный период без ускорения, 8-секундный период, когда начинается медленное вращение, 14 секунд постоянного 0,6 g (6 м / с²), 8-секундный период, когда вращение медленно прекращалось, и в течение 6-минутного периода можно было измерить последствия вращения. Циклы выполнялись каждые 30 минут в течение первых 3 часов на орбите и реже в течение остальной части полета.
Эксперимент OFO продолжался до седьмого дня на орбите, когда вышла из строя бортовая батарея. Восстановление КА OFO и оборудования FOEP не потребовалось. Две лягушки умерли в ходе эксперимента.
Эксперимент прошел успешно. Показатели электрокардиографии (ЭКГ) показали, что у летающих лягушек хорошее здоровье на протяжении всего полета. Вестибулярные записи были сделаны, как и ожидалось. Во время полета произошли две неисправности оборудования: давление в канистре повысилось до 11 фунтов на квадратный дюйм (76 кПа), а температура снизилась до 55 ° F (13 ° C) в течение девяти часов. Однако контрольные эксперименты, проведенные на земле, показали, что эти неисправности мало повлияли на результат летного эксперимента.
Несколько изменений вестибулярной реакции были отмечены в начале периода невесомости. Все наблюдаемые изменения вернулись к норме в течение последних 10-20 часов полета, что свидетельствует о акклиматизации.
Орбитальный отолит лягушачьих (OFO) со стрелами. Выталкивающие стрелы увеличивают момент инерции. 
Экспериментальный комплект с лягушачьими отолитами Экспериментальный комплект с лягушачьими отолитами (FOEP) содержит все оборудование, необходимое для обеспечения выживания двух лягушек. Образцы помещаются в заполненную водой, автономную центрифугу, которая обеспечивает испытательное ускорение на орбите. Лягушки демоторизованы, чтобы предотвратить смещение имплантированных электродов и снизить скорость их метаболизма.
Система жизнеобеспечения (LSS): LSS поддерживает регулируемую среду внутри FOEP, чтобы гарантировать выживание и нормальное функционирование двух демоторизованных лягушек. Нижняя переборка внутренней сборочной конструкции обеспечивает место для установки всего оборудования жизнеобеспечения.
Размеры упаковки составляли 18 дюймов (457 мм) в диаметре и 18 дюймов в длину, вес 91 фунт (41 кг) в загруженном состоянии. Сбор данных включал ЭКГ, температуру тела и вестибулярную активность. Был также наземный испытательный стенд FOEP, к которому FOEP можно было подключить перед полетом для вентиляции и проверки условий окружающей среды перед загрузкой в космический корабль.
Внешний корпус FOEP представляет собой герметичный контейнер диаметром 18⁄ 16 дюймов (458,8 мм) и длиной 18½ дюймов (470 мм). Нижняя крышка и съемная верхняя крышка имеют слегка выпуклую форму для предотвращения взрыва в случае реверсирования давления. Внутренняя конструкция в сборе прикреплена к опорному кольцу примерно 6 дюймов от дна контейнера и состоит из верхних и нижних переборок, соединенных цилиндром. Вырезы в цилиндре открывают доступ к центрифуге, в которой находятся лягушки. Рядом с верхней частью канистры находятся две проходные электрические розетки для источника питания и линии передачи данных.
Центрифуга представляет собой полый цилиндр диаметром 6 дюймов и длиной 13,5 дюймов с обеими торцевыми крышками на своих местах. Цилиндр установлен перпендикулярно канистре и поддерживается шарикоподшипниками, размещенными в верхней и нижней переборках. Ось вращения центрифуги образована валами, расположенными по центру в вертикальной плоскости под прямым углом к цилиндру, которые удерживаются на месте шарикоподшипниками. Тонкие торцевые крышки с мелким куполом прикреплены болтами к каждому концу центрифуги с промежуточными резиновыми прокладками для предотвращения утечки. В центре каждой крышки находится фитинг, который позволяет полностью оснастить образцы лягушек и установить непосредственно на торцевые крышки перед помещением в центрифугу и погружением. Вода служит подушкой для высоких ускорений и вибраций при запуске и средой для газообмена через кожу лягушки. Центрифуга фиксируется и не отпускается до тех пор, пока орбита космического корабля не стабилизируется. Двигатель, приводящий в движение центрифугу, установлен на верхней перегородке. На центрифуге установлены усилители сигналов и акселерометр.
Микроэлектрод состоит из зонда из вольфрамовой проволоки диаметром 50 мкм, электрически заостренного до точки диаметром менее 1 мкм и полностью изолирован до кончика. Пузырек воздуха, захваченный в полиэтиленовой трубке, в которой находится зонд, добавляет плавучести и придает электроду такую же плотность, как и нерв, в который он имплантирован, тем самым позволяя им двигаться вместе. Часть парафина используется для соединения электрода с ручкой, которая используется только во время процесса имплантации, а затем удаляется. Нервные импульсы, регистрируемые микроэлектродами, поступают в предварительный усилитель, непосредственно прикрепленный к челюсти лягушки, и передаются на усилитель пост-данных для телеметрии космического корабля.
Система жизнеобеспечения (LSS) Система жизнеобеспечения (LSS) экспериментального пакета Frog Otolith Experiment Package (FOEP) поддерживает регулируемую среду в FOEP, чтобы гарантировать выживаемость и нормальное функционирование экспериментальных образцов. LSS разработан для удовлетворения физиологических потребностей двух демоторизированных лягушек весом 350 г (12 унций) каждая. Демоторизация лягушек происходит за счет перерезания нервов конечностей, что снижает скорость их метаболизма. В этом состоянии лягушки не нуждаются в искусственном дыхании и могут оставаться здоровыми без еды в течение месяца. После установки в центрифугу лягушки полностью погружаются в воду, которая служит средой для обмена кислорода и углекислого газа и тепла через кожу лягушки.
СЖО в основном состоит из двух замкнутых контуров: один содержит жидкость, а другой - газ. Нижняя перегородка внутренней сборочной конструкции обеспечивает место для установки всего оборудования LSS. Система подачи кислорода работает через эти контуры и включает кислородный баллон емкостью 4,5 см3, редуктор и регулятор давления, искусственное легкое, поглотитель CO 2 и источник воды. Ограниченный контроль за температурой окружающей среды лягушек доступен с помощью испарителя / нагревателя воды.
Граница раздела между петлями происходит на избирательно проницаемой мембране из силиконового каучука, которая разделяет жидкость и газ. Эта мембрана, называемая легким, пропускает кислород из газового контура в жидкостной контур и CO 2 из жидкостного контура в газовый контур.
Лягушки, размещенные в центрифуге, находятся в жидкостном контуре. Двигаясь от легкого к лягушкам, петля содержит воду и растворенный кислород; перемещаясь от лягушек обратно в легкие, он содержит воду и свободный CO 2. Двойной слой полиуретановой пены, покрывающий внутреннюю часть центрифуги, предотвращает загрязнение системы циркуляции воды отходами лягушки. Вода циркулирует по жидкостному контуру с помощью небольшого насоса и должна пройти через фильтр, прежде чем покинуть центрифугу.
Газовый контур состоит из контура в нижней перегородке, по которому циркулирует кислород с помощью небольшого насоса. Насос подает чистый кислород в легкие, где часть его попадает в контур жидкости, а остальная часть смешивается с CO 2, поступающим из контура жидкости. Из легких смесь кислород-CO 2 проходит через слой баралима, который абсорбирует CO 2. Чистый кислород возвращается из Baralyme в насос и рециркулирует. Подача кислорода пополняется газом из небольшого кислородного баллона.
В сочетании с тепловой средой космического корабля испаритель воды и 8-ваттный электрический нагреватель будут поддерживать температуру воды на уровне 60 ± 5 ° F (15,5 ± 3 ° C). Подача воды для испарителя находится в резиновом баллоне, поддерживаемом кольцом в баллоне непосредственно над нижним куполом. Когда температура воды превышает номинальное значение 60 ° F, команда заземления приводит в действие схему синхронизации, управляющую клапаном. В результате давления окружающей среды внутри баллона вода выталкивается из баллона через клапан в испаритель. Внутренние тепловые нагрузки передаются через теплообменник на испаритель и рассеиваются при испарении воды.
Портал космических полетов 