Deși a petrecut 40 de ani ruginind în deșertul Arizona, în octombrie 2016 zbura la kilometri înălțime deasupra Guam. Martin WB-57F, cu un logo NASA pe coadă, a urcat în troposferă într-o misiune numită POSIDON, o investigație a norilor cirrus și a altor fenomene atmosferice. Pornit între altitudini de 8 și 11 mile, a zburat în jurul unui taifun, s-a scufundat în penumele vulcanice pentru a studia dioxidul de sulf gazos, a măsurat densitatea și grosimea norilor și a adulmecat moleculele de ozon.
„Norii cirrus nu sunt atât de bine înțeleși”, spune Eric Jensen, un cercetător în domeniul atmosferei de la Centrul de Cercetare Ames al NASA și unul dintre cercetătorii principali ai misiunii POSIDON. Aceste structuri, care formează nori de furtună și, la altitudini mai mari, reglează cantitatea de vapori de apă și alte particule care plutesc în stratosferă, reprezintă „una dintre marile incertitudini în ceea ce privește capacitatea noastră de a prezice schimbările climatice…. Așa că aceste măsurători ale norilor, înțelegând cum se formează și cum evoluează, sunt foarte importante pentru a îmbunătăți aceste modele globale”, spune Jensen.
Pacificul de vest este laboratorul perfect pentru studierea norilor cirrus, mai ales în timpul toamnei, când furtunile sunt o caracteristică zilnică și taifunurile pot prinde viață în orice moment. „Guam se află chiar în mijlocul acțiunii”, spune Jensen. Aerul cald și umed care se ridică dinspre ocean în jurul insulei împinge norii la altitudini deosebit de mari. Vânturile puternice forțează vârfurile norilor, formând cirrusul dantelat, care sunt șiruri subțiri de cristale de gheață. Particule minuscule – de la bucățele de spumă de mare până la poluanții din fabrici suflați din Asia – se urcă în aceste serpentine, de unde pot fi purtate în jurul întregii planete.
Altitudinea mare a acestor formațiuni le face dificil de studiat – prea înalte pentru ca majoritatea avioanelor să ajungă cu instrumente grele și prea joase și subțiri pentru ca sateliții să le poată vedea cu o rezoluție suficient de mare pentru măsurători precise. Dar în 2011, echipa lui Jensen a pus mâna pe un WB-57, iar cirrusul înalt a ajuns la îndemână.
Aeronava este ultima versiune a bombardierului B-57, cu capacitatea de a transporta o sarcină utilă mai grea la altitudini mai mari decât orice altă aeronavă de cercetare disponibilă. „Și este foarte rezistent, astfel încât se poate zbura în apropierea convecției – aceste furtuni mari – care este un mediu turbulent”, spune Jensen. Cu WB-57, oamenii de știință pot trimite instrumente pentru a eșantiona direct norii.
Avionul care a zburat în misiunea din Guam și alte două WB-57 – toate trei au o vechime de peste 60 de ani – sunt singurele aeronave de acest tip care operează în prezent. De fapt, B-57 a venit pe lume sub numele de English Electric Canberra, un bombardier mediu cu reacție proiectat de britanici și conceput în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, deși nu a efectuat primul său zbor până în 1949. Un an mai târziu, când au izbucnit ostilitățile în Coreea, armata americană a început să caute un înlocuitor pentru Douglas B-26 Invader (care a zburat în Al Doilea Război Mondial sub numele de A-26). Ca parte a unei demonstrații a adecvării lui Canberra, bombardierul britanic a efectuat primul zbor cu reacție fără combustibil peste Atlantic. Acest lucru a dus la obținerea postului în cadrul Forțelor Aeriene americane. Compania Glenn L. Martin a obținut licența pentru a construi versiunea americană, B-57, care a efectuat primul zbor în 1953. (Prea târziu pentru lupta din Coreea, a fost trimis acolo pentru a apăra armistițiul din 1953). Deși versiunea americană a renunțat în mod oficial la porecla „Canberra”, majoritatea încă se referă la aeronavă cu acest nume.
Avioanele WB-57 ale NASA zboară de pe Aeroportul Ellington din Houston, nu departe de Centrul Spațial Johnson, ca parte a flotei de cercetare la mare altitudine a agenției. Potrivit lui Charlie Mallini, care gestionează programul WB-57, avionul ocupă o nișă de cercetare. „Este unul dintre avioanele de bază ale NASA pentru activitatea atmosferică”, spune el. „Există doar atât de multe avioane care ajung la altitudinile la care mergem noi. Și putem transporta o mulțime de lucruri diferite – antene, sonde de eșantionare și alte încărcături utile.”
Alte aeronave de cercetare de mare altitudine ale NASA, ER-2 (o versiune a avionului spion U-2) și drona Global Hawk, zboară cel puțin la fel de sus ca și Canberra și oferă o rază de acțiune și o durată mai mare. Dar Canberra poate transporta o încărcătură utilă de trei ori mai mare decât ER-2 și de peste patru ori mai mare decât Global Hawk. Această capacitate permite WB-57 să transporte mai mult de două duzini de instrumente, distribuite pe nas, pe un compartiment mare pentru încărcătura utilă, în golurile din aripi și în capsulele montate pe aripi. Canberra este, de asemenea, singura dintre cele trei nave de cercetare care poate transporta un membru al echipajului pe bancheta din spate pentru a opera instrumentele și a transmite datele către o echipă de la sol. „Oamenii de știință pot lua decizii în timp real pentru a se reorienta către destinația dorită”, spune Mallini. „Acest lucru le oferă multă flexibilitate pentru a obține cele mai bune date.”
Mallini s-a alăturat programului în 2011 ca inginer principal după ce a lucrat la programul Constellation al NASA, inițiativa abandonată de a trimite astronauți pe Lună și apoi pe Marte. În 2014, el a devenit manager de proiect al programului WB-57. El prezintă aeronava la baza lor, Hangarul 990 de la Ellington, o fostă bază a Forțelor Aeriene. NASA 927, aeronava care a zburat în misiunea POSIDON, este așezată lângă ușa hangarului, în timp ce Tom Parent, unul dintre piloții Canberrei, instruiește piloții vizitatori de la Școala de piloți de teste navale cu privire la funcționarea acesteia. (Grupuri mici de aviatori ai centrului se antrenează pe WB-57F timp de câteva zile în fiecare an, oferindu-le experiență în zborul la mare altitudine). O a doua aeronavă, NASA 928, este supusă unor lucrări de întreținere majoră; motoarele sale au fost scoase, iar compartimentul de marfă stă deschis și gol. Ultimul membru al flotei, NASA 926, se află la celălalt capăt al hangarului, înconjurat de paleți pentru transportul instrumentelor și containere de transport umplute cu unelte, piese de schimb și alte echipamente pentru desfășurări în afara Houston.
Cele de la Mallini arată ca echivalentul aviatic al mașinilor musculoase. Aripile lor se întind pe o lungime de 122,5 picioare – cu aproape 6 metri mai mult decât aripile unui U-2S – asigurând portanța necesară pentru a ajunge la altitudini care necesită costume de presiune și dând WB-57F porecla sa: Aripa Lungă. Un motor puternic Pratt & Whitney TF33 Pratt & Whitney, similar cu cele folosite la bombardierele B-52, este montat în mijlocul fiecărei aripi și asigură aeronavei 31.000 de livre de împingere. Această putere face ca decolarea să fie atât zgomotoasă (nivelul de zgomot din cabina de pilotaj poate atinge 105 decibeli), cât și enervantă. „Destul de revelator și, pentru cineva care zboară pentru prima dată, un pic deconcertant”, spune Parent. „Când motoarele sunt avansate la puterea de decolare, întreaga aeronavă tremură atât de tare încât este dificil să citești instrumentele de motor și de zbor.”
Parent este unul dintre cei patru piloți ai aeronavei de epocă. El s-a alăturat proiectului în 2011, după ce s-a retras din Forțele Aeriene. În cei 25 de ani de carieră militară, a fost șef de echipaj pentru F-111, apoi a pilotat B-52 și, în cele din urmă, U-2. Poreclit „Duster” pentru mustața groasă (un „cookie duster”) pe care a purtat-o în timpul unei misiuni în Afganistan, Parent a înregistrat mai mult de 900 din cele aproape 8.000 de ore de zbor pe Canberra. În cabina de pilotaj, Parent și colegii săi piloți se confruntă cu instrumente din anii 1960. (Senzorii de pe bancheta din spate au fost actualizați cu ecrane moderne din sticlă.) „Nimic nu este automatizat în cabina de pilotaj, cu excepția noului pilot automat digital”, spune Parent. „Afișajele din cabina de pilotaj s-au schimbat foarte puțin de când avionul a zburat pentru prima dată.”
B-57-urile au servit timp de două decenii, inclusiv în luptele din Vietnam. La începutul anilor 1960, General Dynamics a fost însărcinată să proiecteze modelul F pentru recunoaștere la mare altitudine și observare atmosferică. WB-57F-urile, operate de Escadrila 58th Weather Reconnaissance Squadron din New Mexico, au fost trimise în întreaga lume pentru a adulmeca urme de teste nucleare atmosferice. Ultimele B-57 militare au fost scoase de la naftalină în 1974, fiind înlocuite, printre altele, de avionul supersonic SR-71.
NASA a început să împrumute Canberras de la Forțele Aeriene în anii 1960. După ce modelul și-a dovedit utilitatea ca platformă de cercetare, agenția a achiziționat permanent două. Unul dintre ele a servit inițial ca aeronavă de recunoaștere, inclusiv o desfășurare la baza aeriană Rhein-Main din Germania, în timp ce celălalt și-a început viața ca bombardier și a servit în Statele Unite. Ambele au fost convertite în modele RB-57F după aproximativ 10 ani de carieră. „Istoria este unul dintre lucrurile interesante la aceste aeronave”, spune Parent. „Toată lumea se uită și este uimită că ele încă mai există. Cele mai multe dintre ele se află în muzee. De fapt, ne uitam la muzee pentru ultima noastră aeronavă până când am găsit una în cimitir.”
Air Force 63-13295, tot un RB-57F, se retrăsese la Baza Davis-Monthan Air Force din Tucson în iulie 1972. A stat acolo timp de aproape 39 de ani, copt sub soarele deșertului. Apoi, în mai 2011, inginerii NASA au descins la cimitir pentru a-l reînvia. „Ne-am uitat la lucrările care urmau să aibă loc și am văzut că era nevoie de un al treilea avion”, spune Mallini. „Aceasta a fost un fel de ultimă oportunitate pentru noi. Avioanele se descompuneau încet-încet. Iar avioanele noastre deveneau vechi. Este ca și cum am avea o poliță de asigurare. Și deseori avem un avion oprit pentru întreținere, așa că cel nou ne permite să avem încă două avioane disponibile.”
A fost nevoie de doi ani pentru a întineri avionul, folosind piese recuperate de la alte avioane casate. (O a doua celulă de avion, care suferise mai multe daune în timpul depozitării sale, a servit drept banc de testare, ajutând inginerii să determine cum să demonteze și să recompună lucrurile înainte de a aplica cheia sau șurubelnița la 63-13295). „Am dezbrăcat-o până la metalul gol”, spune Mallini. „Aripile au fost puse în șabloane și reconstruite de la zero. Apoi, încet, dar sigur, am asamblat-o din nou.” În august 2013, aeronava NASA 927 redenumită NASA 927 și-a luat zborul pentru prima dată după mai bine de patru decenii – una dintre cele mai lungi pauze pentru orice aeronavă trimisă la un cimitir.
Menținerea în zbor a trei aeronave sexagenare poate consuma mult timp. Piesele de schimb pentru sistemele lor mai vechi pot fi găsite doar în muzee și depozite de fier vechi. Fuselajul aeronavei care a servit drept banc de testare pentru restaurarea NASA 927, de exemplu, a fost expediat în Utah pentru testarea unui upgrade al scaunului ejectabil. Apoi a fost trimisă la Houston, unde echipa de întreținere a NASA a scos comenzile de accelerație și alte pârghii, cabluri și „o serie de alte mărunțișuri”, spune Mallini. „Am scos tot ce am putut să scotocim. Sunt foarte puține piese specifice aeronavei care pot fi găsite.”
Pentru a înrăutăți lucrurile, desenele tehnice originale sunt uneori incomplete sau inexistente. Drept urmare, echipa trebuie uneori să facă inginerie inversă a componentelor, realizându-le manual sau cu ajutorul imprimantelor 3D. Unele sisteme sunt mai presus de ajustări și re-creații. Printre acestea se numără pilotul automat analogic din anii 1960, care folosea tuburi cu vid – elemente pe care nu le puteți găsi la magazinul local Fry’s sau chiar pe Amazon. „Aveam oameni care căutau tuburi pe internet”, spune Alyson Hickey, inginer șef al programului Canberra. „În cele din urmă am înlocuit totul cu un pilot automat digital modern”. În plus, programul a înlocuit scaunele ejectabile cu un model folosit pe F-16, a modernizat trenul de aterizare și a instalat un nou sistem de comunicații prin satelit.
Programul Canberra ajută la plata facturii pentru aceste modificări și reparații extinse prin instrumente de zbor pentru alte agenții guvernamentale, mediul academic și sectorul comercial. În urmă cu zece ani, unul dintre cei mai buni clienți a fost Departamentul Apărării, care a rezervat aeronava timp de săptămâni întregi pentru programul său Battlefield Airborne Communications Node. Canberra transporta echipamente care îl transformau într-un „translator universal”. Aeronavele și alte active care folosesc sisteme de comunicații incompatibile foloseau Canberra pentru a vorbi între ele. Cu logo-urile NASA vopsite, aeronavele au fost trimise în Afganistan începând din 2008, unde au efectuat 50 de misiuni. Desfășurările în străinătate au luat sfârșit în 2012, când rolul a fost preluat de alte aeronave, dar WB-57 încă mai efectuează teste de dezvoltare pentru programul din Statele Unite.
Cei mai mulți dintre Canberra își desfășoară însă activitatea de zi cu zi în domeniul științei aeropurtate. Este aeronava ideală pentru a fi pusă în funcțiune atunci când apare o sarcină neobișnuită. În august 2017, de exemplu, două WB-57 care zburau la aproximativ 80 de kilometri unul de celălalt au observat aproape opt minute din eclipsa totală de soare de-a lungul traiectoriei soarelui în Statele Unite. În mod mai obișnuit, WB-57-urile studiază aerul. În timpul sezonului de furtuni din 2015, un Canberra a mers în misiuni deasupra a patru formațiuni: Uraganul Joaquin și furtuna tropicală Erika în Atlantic și uraganele Marty și Patricia în Pacific. A zburat la 60.000 de picioare sau la o înălțime mai mare, trasând modele în formă de 4 și alte modele care l-au dus direct deasupra centrului fiecărei furtuni de una până la trei ori pe zbor. „Niciodată nu a trebuit să ne facem griji că cineva a spus: „Uraganul acela este prea înalt pentru a fi survolat””, spune Daniel J. Cecil, cercetător științific la Centrul Marshall Space Flight Center al NASA din Alabama și cercetător principal pentru unul dintre instrumentele de supraveghere a furtunilor.
Pentru un experiment, aeronava a aruncat în cele patru furtuni peste 800 de sonde mici, numite dropsonde, fiecare fiind puțin mai scurtă și mai lată decât un tub de prosop de hârtie. În timpul celor 10 până la 15 minute de coborâre, acestea au transmis înapoi la aeronavă viteza și direcția vântului, temperatura și presiunea aerului, umiditatea și temperatura la suprafața mării, împreună cu altitudinea determinată prin GPS. Un al doilea experiment a folosit microundele pentru a măsura viteza vântului la suprafața oceanului. „Este greu să obții o măsurătoare directă deasupra oceanului deschis, mai ales atunci când suprafața este agitată de vânturi de 160 de kilometri pe oră”, spune Cecil. „Iar instrumentele de pe sateliți sunt orbite de ploaie sau nu sunt capabile să rezolve vitezele vântului.” Instrumentul lui Cecil măsoară radiația crescută de microunde emisă de spuma groasă de mare lovită; intensitatea radiației indică viteza vântului de suprafață care o creează.
„Patricia a fost cea mai interesantă furtună”, spune Cecil. „În decurs de aproximativ o zi, a explodat de la o furtună tropicală la cel mai puternic uragan măsurat vreodată în această parte a lumii. La o singură trecere prin centru, am măsurat întregul ochi și peretele ochiului. Am obținut o eșantionare foarte bună și detaliată.”
Poate cea mai ambițioasă misiune atmosferică, totuși, a fost POSIDON, proiectul Guam din 2016. (Numele misiunii este prescurtarea de la Pacific Oxidants, Sulfur, Ice, Dehydration, and cONvection). Aceasta a fost concepută pentru a face lumină asupra proceselor fizice și chimice din apropierea tropopausei, limita dintre stratul inferior al atmosferei, troposfera, și următorul strat superior, stratosfera. „Norii cirrus care se formează acolo servesc drept „liofilizare” finală a aerului în drumul său spre stratosferă, dar detaliile procesului sunt complicate”, spune Troy Thornberry, cercetător științific la Universitatea din Colorado Boulder, care lucrează cu Administrația Națională Oceanică și Atmosferică, și care a fost cercetătorul principal pentru mai multe dintre instrumentele POSIDON. „Din punct de vedere istoric, modelele climatice au ignorat stratosfera pentru că am crezut că nu există nimic interesant acolo sus”, spune el. „Totuși, pe măsură ce mai multe modele au devenit mai detaliate, a devenit clar că există lacune în cunoștințele noastre legate de stratosferă pe care ar trebui să le abordăm”. Această zonă de tranziție este, de asemenea, locul în care particule precum aerosolii pot fi transportate în stratosferă și apoi pot înconjura globul, împrăștiind lumina solară și ducând la distrugerea ozonului. Thornberry și alții încearcă să înțeleagă procesele care acționează în stratosferă acum, înainte ca activitățile umane să le modifice și mai mult.
Pentru a efectua aceste studii, câteva zeci de oameni de știință, ingineri, piloți și tehnicieni au făcut o călătorie de 7.500 de mile de la Houston la Guam. Hangarele de la Baza Forțelor Aeriene Andersen erau în curs de reconstrucție, așa că aeronava – aeronava NASA 927 – a împărțit un hangar de întreținere al United Airlines la Aeroportul Internațional din Guam, unde echipajul companiei aeriene a invitat adesea echipa științifică să se alăture bufetului lor de prânz.
În timpul celor trei săptămâni petrecute pe insulă, echipele au efectuat nouă zboruri științifice. „A fost o misiune dificilă, în principal din cauza căldurii”, spune Tom Parent, care a pilotat câteva dintre zboruri. „Ți se făcea atât de cald și te deshidratai atât de tare încât, în momentul în care ajungeai în aer, erai un pic doborât. Apoi zburai aproximativ șase ore și trebuia să economisești gazul la întoarcerea spre o destinație insulară fără prea multe opțiuni de deviere, ceea ce era puțin îngrijorător.”
În multe dintre aceste misiuni, aeronava a zburat în apropierea unor mari celule de furtună convectivă, urcând de la 43.000 de picioare la 60.000 de picioare și înapoi pentru a colecta mostre. În cadrul a două zboruri, Canberra a studiat fluxul de ieșire de la taifunul Haima, iar în ultimul său zbor, s-a scufundat în norii de gaze vulcanice de pe insulele din Papua Noua Guinee pentru a preleva probe de compuși de sulf. Pentru unele dintre zboruri, instrumentele lansate din baloane au studiat aceeași porțiune de cer ca și NASA 927, oferind o verificare a datelor de la încărcătura sa utilă.
Echipele de instrumente au monitorizat zborurile din hangarul United, folosind imagini de la sateliții meteorologici pentru a direcționa aeronava către cele mai bune locații pentru prelevarea de probe. „A fost foarte interactiv”, spune Eric Jensen. „Traiectoriile noastre de zbor au variat aproape constant pentru a obține cele mai interesante date.” Jensen participă la proiecte științifice aeropurtate încă de la mijlocul anilor 1990, iar el numește POSIDON „una dintre cele mai bune campanii din cariera mea”. Nu pot spune destule lucruri bune despre . Au fost mai mult decât dispuși să decoleze și să aterizeze în timpul furtunilor, ceea ce ER-2 este reticent să facă, iar Global Hawk nici măcar nu ia în considerare. A fost pur și simplu ideal pentru această misiune.” Jensen propune misiuni ulterioare pentru a studia condițiile din jurul Japoniei, de pe coasta Africii și din Arctica. „Acest lucru ne va ajuta să obținem o imagine completă a modului în care aerosolii sunt distribuiți la nivel global”, spune el.
Dar Canberrele au avut deja o carieră lungă și nu se știe cu siguranță cât timp vor mai fi apte de zbor. O provocare inginerească majoră, în special, se profilează. Toate piesele mari, originale, prelucrate în aripile lui NASA 926 și 928 sunt fabricate dintr-un aliaj de aluminiu numit 7079-T6. La momentul în care au fost fabricate avioanele, „era materialul – era un material grozav”, spune Kevin Krolczyk, inginer senior WB-57. „Ani mai târziu, însă, au aflat că are proprietăți slabe de coroziune sub tensiune – este foarte predispus la fisurarea prin coroziune sub tensiune”. Orice tensiune, inclusiv „căderea” aripilor atunci când avioanele sunt la sol, agravează problema. „Nimeni nu o folosește acum. Dar noi nu putem pentru că întreaga structură este făcută din acest material”, spune Krolczyk. Echipele de întreținere inspectează în mod regulat aripile, iar echipa a înlocuit câteva bucăți mai mici de lonjeroane – aproximativ 10-15% în total. (Având în vedere că echipa trebuia oricum să reconstruiască în mare parte NASA 927, a profitat de ocazie pentru a-l echipa cu aripi noi). „Inspectăm foarte mult și avem proceduri bune de reparare, dar, în cele din urmă, acest lucru nu va fi suficient”, spune Krolczyk. „Întrebarea este dacă va fi peste doi ani sau peste 20? Este foarte greu de spus.”
Chiar și așa, Charlie Mallini spune că nu există niciun motiv de îngrijorare, adăugând că știința pe care o oferă merită să păstreze aceste aeronave mult timp după ziua în care restul liniei lor a fost pusă la păscut. „Vom continua să mergem mai departe”, spune el. „Nu există planuri de retragere a acestor avioane”… din nou, adică. Arizona va trebui să aștepte o vreme pentru ca NASA 927 să se așeze din nou în cimitirul de mașini. Are un uragan prin care trebuie să zboare.
Abonează-te acum la revista Air & Space Magazine
Acest articol este o selecție din numărul din octombrie/noiembrie al revistei Air & Space magazine
Cumpără
….