Saksalainen ilmailuinsinööri Fritz Haber ja saksalainen fyysikko Heinz Haber ehdottivat ensimmäisen kerran vuonna 1950, että painottomuuden simuloimiseksi käytettäisiin parabolisia lentoja, joihin joskus viitataan nimellä Vomit Comets. Molemmat oli tuotu Yhdysvaltoihin toisen maailmansodan jälkeen osana ”Operaatio Paperclip” -operaatiota. Operaatio Paperclipin ensisijainen tarkoitus oli Yhdysvaltain sotilaallinen etu kylmän sodan aikana ja avaruuskilpailu.
”Oksennuskomeetta” viittaa NASA:n ohjelmaan, joka tutustutti astronautit painovoimattoman avaruuslennon tunteeseen. Alokkaat kiipesivät erikoisvarustellun lentokoneen kyytiin, joka sukelsi ja kiipesi ilmassa simuloidakseen painottomuuden tunnetta kahdenkymmenen-kahdenkymmenenviiden sekunnin välein.
Oksennuskomeetat
Nasa:n mukaan sen ”vähennetyn painovoiman” tutkimusohjelma alkoi vuonna 1959. NASA on vuosien varrella lentänyt useilla eri lentokonetyypeillä, ehkä tunnetuimpana KC-135A-kone, joka on nykyään eläkkeellä. Tällä hetkellä virasto tarjoaa lentomahdollisuuksia Boeing 727-200F -koneella, jota operoi Zero G Corp. Vuoden 2004 lopulla Zero Gravity Corporationista tuli ensimmäinen yritys Yhdysvalloissa, joka tarjosi suurelle yleisölle nollapainolentoja Boeing 727 -koneilla. Kukin lento koostuu noin viidestätoista paraabelista, joissa simuloidaan Kuun ja Marsin painovoimatasoja sekä täydellistä painottomuutta. Tämän profiilin ansiosta ZERO-G:n asiakkaat pääsevät nauttimaan painottomuudesta minimaalisella liikkumisvaikeudella.
Sveitsin Space Systemsin (S3) tutkimus- ja koulutuskumppani Yhdysvalloissa Integrated Spaceflight Services aloitti vuonna 2014 tarjoamalla kattavia alennetun painovoiman palveluita S3:n Airbus A340 -lentokoneilla sekä tiede- ja insinööritoiminnan hyötykuormien FAA-sertifiointia. Hanke on epäonnistunut, ja Swiss Space Systems on mennyt konkurssiin ja lopettanut toimintansa.
Aurora Aerospace Oldsmarissa, Floridassa, tarjoaa painottomuuslentoja Fuji/Rockwell Commander 700 -lentokoneella. Sitä käytetään myös Kuun ja Marsin painovoiman simulointiin. Kanadan avaruusvirastolla ja National Research Councililla on Falcon 20, jota käytetään mikrogravitaatiotutkimukseen. Pientä lentokonetta ei yleensä käytetä ihmisten vapaaseen leijumiseen ja painottomuuden kokemiseen.
Ensimmäinen nollapainovoimakone Latinalaisessa Amerikassa oli T-39 Sabreliner, lempinimeltään CONDOR, jota käytettiin Ecuadorin siviiliavaruusvirastolle ja Ecuadorin ilmavoimille toukokuusta 2008 lähtien. Kesäkuun 19. päivänä 2008 tämä kone kuljetti seitsemänvuotiaan pojan, joka teki Guinnessin maailmanennätyksen nuorimpana henkilönä, joka on lentänyt mikropainovoimassa.
Eurooppalaiset puolestaan tekivät ensimmäiset paraboliittiset lennot kokeiden suorittamiseksi mikropainovoimassa vuodesta 1989 lähtien Sud Aviation SE 210 Caravelle -koneella. Tämän ohjelman käynnistivät tuolloin ranskalaiset astronautit Jean-François Clervoy ja Jean-Pierre Haigneré ollakseen riippumattomia Yhdysvaltojen tai Neuvostoliiton koneista, jotka toteuttivat tämäntyyppisiä lentoja toisen maailmansodan jälkeen. Koneen operaattorina toimi tuolloin ranskalainen DGA.
Venäjällä kaupallisia lentoja tarjotaan Iljushin Il-78 -suihkukoneella. Useat yhdysvaltalaiset yhtiöt varaavat lentoja näillä suihkukoneilla. Yhdysvaltalainen vaihtoehtorock-yhtye OK Go teki musiikkivideon kappaleelleen ”Upside Down & Inside Out” liikkuessaan mikropainovoimassa. Musiikkivideo kuvattiin Iljushin Il-76 -suihkukoneella osana venäläisen S7 Airlinesin mainoskampanjaa.
Mihin niitä käytetään?
Lentokone lentää pääasiassa moottoreidensa ja siipiensä avulla. Moottorit tuottavat kiihtyvyyden, jota tarvitaan ilman kitkan aiheuttaman vetovoiman torjumiseksi. Siivet tuottavat nostetta, joka on painovoiman vastainen voima. Parabolisen lennon aikana lentokone saatetaan kulmaan, joka mahdollistaa nostovoiman kumoamisen ja putoamisen vapaaseen pudotukseen, kuten satelliitit.
Tässä ensimmäisessä vaiheessa kahdenkymmenentuhannen jalan (noin kuuden tuhannen metrin) korkeudessa lentävä lentokone kallistetaan neljänkymmenen-seitsemän ja viidenkymmenen asteen välille. Tämän jälkeen lentäjä vähentää reaktoreiden työntövoimaa kompensoidakseen ilman kitkaa, ja lentokone siirtyy vapaapudotusvaiheeseen. Sen jälkeen sen sisältö palaa mikropainovoimaan. Ilma-aluksen vauhdin ansiosta se saavuttaa 28 000 jalan (noin 8 000 metrin) korkeuden, minkä jälkeen se putoaa (paraabelin laskeva vaihe) noin 42 asteen kulmassa. Sitten lentokone jatkaa vaakalentoaan kahdenkymmenentuhannen jalan korkeudessa. Toimenpide kestää noin minuutin, jolloin kahden jakson väliin jää 20-25 sekuntia painottomuutta. Nousuvaiheiden aikana lentokoneessa olevat ihmiset voivat painaa lähes kaksi kertaa enemmän kuin oma painonsa.
Tyypillisellä lennolla syöksykierroksia tehdään kahdesta kolmeen tuntia, jolloin astronautit saavat kolmestakymmenestä neljäänkymmenestä tilaisuudesta kokea painottomuutta, kun kone laskeutuu pienemmälle korkeudelle. Jotkut tutkijatkäyttävät lentoja myös tilaisuutena suorittaa kokeita painottomuudessa.
Aluksi nämä lennot olivat hyödyllisiä tieteelliselle tutkimukselle, tosiaan monet tiedemiehet työskentelevät koko päivän teorioiden parissa, jotka liittyvät avaruuteen tai painovoiman puutteeseen, ja että joskus nämä samat tiedemiehet joutuvat käymään läpi kokeita, teorioitaan. Nämä käytännön tapaukset voitaisiin tehdä ulkoavaruudessa, mutta budjetti- ja käytännön syistä nollagg-lento on erinomainen kompromissi. Nollapainolennossa on hienoa se, että koe voi lähteä tutkijan mukana, mikä on korvaamatonta ja mikä ei oikeastaan ole mahdollista avaruuslennon aikana. Zero-g-lentokoneeseen voi nousta jopa viisitoista koetta samanaikaisesti. Joitakin opiskelijoiden tutkimushankkeita (ja opiskelijoita itseään) voidaan myös ottaa mukaan. Lähes kahdeksankymmentä prosenttia tieteellisistä kokeista tyytyy yhteen tai useampaan paraboliittiseen lentoon, eikä niiden jälkeen tarvita avaruuslentoa.
Kuten myös Vomit Cometilla, ennen avaruuteen lähtöä astronauttien on harjoiteltava. Heidän on osattava liikkua painottomassa tilassa, ja näillä lennoilla he voivat tehdä sen, ja lisäksi he harjoittelevat altaassa täydentääkseen koulutustaan ISS:llä tehtäviä varten. Mikropainovoimalentoja käytetään moniin eri tarkoituksiin, erityisesti elokuvateollisuudessa. Esimerkiksi Apollo 13 -elokuvan näyttelijät (Tom Hanks, Kevin Bacon ja Bill Paxton) olivat luultavasti tunnetuimpia vierailijoita KC-135A:n parabolalennoilla 1990-luvulla. Lavastussuunnittelijat loivat avaruusaluksen sisätilat, jotka oli sovitettu lentokoneen sisätiloihin, minkä jälkeen kamerat kuvasivat otoksia filmille, alle kolmekymmentä sekuntia näyttelemistä kerrallaan. Ohjaaja Ron Howard vuokrasi lentokoneen kuuden kuukauden ajan painottomien otosten aikaansaamiseksi. Näin voidaan sanoa Vomit Cometista.