Obecne skafandry kosmiczne nie przebiją go na Księżycu. Więc NASA stworzyła nowe.

Górna część tułowia według projektu NASA xEMU. NASA

Skafander kosmiczny jest bardziej jak miniaturowy statek kosmiczny, który nosisz wokół ciała, niż element ubrania. Jest pod ciśnieniem, jest wyposażony w systemy podtrzymywania życia i prawdopodobnie będzie wyglądał całkiem fajnie. Ale jeśli garnitur się nie powiedzie, jesteś ugotowany.

Nikt nigdy nie zginął z powodu wadliwego skafandra, ale to nie znaczy, że obecne modele są idealne. Niezależnie od tego, czy chodzi o wystrzelenie w kosmos, powrót na Ziemię, czy też o aktywność poza pojazdem (EVA, potocznie znana jako spacer kosmiczny), astronauci nigdy nie byli w pełni usatysfakcjonowani sprzętem, który są zmuszeni zakładać na misje.

Na szczęście jednak lawina nowych działań w kosmosie oznacza, że ​​widzimy więcej innowacji w projektowaniu i wydajności skafandrów kosmicznych niż kiedykolwiek wcześniej. Garnitury też wyglądają lepiej. Pojawienie się nowych prywatnych pojazdów, takich jak Crew Dragon SpaceX i Starliner Boeinga, oznacza, że ​​astronauci NASA udający się na Międzynarodową Stację Kosmiczną noszą nowe skafandry kosmiczne, które są niezwykle eleganckie i eleganckie. Zamiast workowatego, pomarańczowego kombinezonu ewakuacyjnego Advanced Crew (czule nazywanego „kombinezonem dyni”), który załoga promu kosmicznego nosiła podczas startu na orbitę, SpaceX i Boeing zaprojektowali coś, co jest znacznie bardziej dopasowane i o połowę lżejsze. Doug Hurley i Bob Behnken, astronauci, którzy… udał się na Crew Dragon na ISS w maju , zauważył że były niezwykle wygodne i łatwe do wsiadania i wysiadania. Kombinezony noszone podczas startu i powrotu mają na celu ochronę astronautów przed ogniem i są podłączane do przewodów fotela, które przenoszą tlen i chłodne powietrze na wypadek, gdyby z jakiegoś powodu w kabinie nastąpiło obniżenie ciśnienia.

Najciekawsza praca dotyczy jednak nowej generacji skafandra kosmicznego NASA dla astronautów udających się na Księżyc — jednostki eXploration Extravehicular Mobility Unit (xEMU). Podobno jest następcą skafandrów kosmicznych noszonych przez Neila Armstronga, Buzza Aldrina i innych astronautów Apollo, gdy pół wieku temu postawili stopę na powierzchni Księżyca. Ale zawiera również to, czego nauczyliśmy się dzięki EMU używanym na orbicie podczas ery eksploracji przez wahadłowiec kosmiczny i ISS, a także trudne lekcje z Apollo. Celem Artemis jest, aby ludzie żyli i pracowali na Księżycu. Nowe skafandry kosmiczne będą miały kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa i wygody.

Jesteśmy bardzo podekscytowani powrotem ludzi na Księżyc, mówi Richard Rhodes, inżynier skafandrów kosmicznych w NASA, który pracuje nad xEMU. Naszym głównym celem jest, aby załoga nawet o nas nie myślała. Zakładają kombinezon i wykonują swoją pracę — naukę, eksplorację — i nawet nie zastanawiają się, jak bardzo są mobilni i jak skutecznie mogą pracować. To trudne zadanie, ale staramy się do tego zbliżyć. Chcemy być niewidzialni.

Oto niektóre z największych innowacji, jakich możemy się spodziewać po xEMU.

Zwiększona mobilność

Projektując skafander kosmiczny, chcesz, aby poruszał się swobodnie i wydajnie, przy możliwie najmniejszym wysiłku, abyśmy mogli być jak najbliżej mobilności bez rękawów, mówi Rhodes. Celem jest ograniczenie objętości w skafandrze, ponieważ im większa jest objętość, tym trudniej astronauci muszą pracować, aby zgiąć stawy, a to może szybko stać się męczące.

Rozwiązaniem jest zastosowanie łożysk, ponieważ obracają się one wokół jednego punktu i zapewniają stałą objętość. Stare skafandry Apollo wykorzystywały łożyska tylko w ramionach, ponieważ był to w zasadzie skafander wielozadaniowy (używany zarówno do startu, jak i wejścia, a także eksploracji Księżyca). Musiał być wystarczająco lekki, aby sprostać wszystkim tym sytuacjom, a zbyt wiele łożysk mogło go obciążać.

xEMU ma łożyska, które są lżejsze i są ciasne bliżej stawów niż łożyska stosowane w poprzednich EMU. Te na ramionach powinny umożliwiać astronautom dotarcie na zewnątrz i łatwiejsze podnoszenie przedmiotów, jednocześnie zmniejszając ryzyko obrażeń górnej części ciała. W pasie, biodrach, udach i kostkach znajdują się wreszcie łożyska, które zapewniają znacznie większą mobilność w dolnej części ciała. Wszystko to razem pozwala na bardzo niski moment obrotowy, mobilność i ruch o niskiej energii, mówi Rhodes.

Kombinezony mają również system zmiennego ciśnienia, aby zapewnić astronautom większą elastyczność, gdy tego potrzebują. Powinno to umożliwić im szybsze przygotowanie się w garniturze, gdy jest to konieczne, ale także podnoszenie materiałów lub klękanie do studiowania rzeczy, gdy sytuacja tego wymaga.

Buzz Aldrin stojący na Księżycu w swoim skafandrze Apollo 11.

NASA

Pieszy

Zwłaszcza łożyska do poruszania się bioder to wielka sprawa przy moonwalkach (nie, nie że rodzaj moonwalk). Astronauci Apollo nie spędzali dużo czasu na powierzchni Księżyca podczas swoich misji, a czas, który spędzili, w dużej mierze polegał na poznaniu tego nowego środowiska. Szybko okazało się, że normalne chodzenie w warunkach mikrograwitacji jest trudne, a ponadto bardzo uważali, aby uniknąć wszelkich niebezpieczeństw.

Przy tak ograniczonej mobilności bioder chodzenie po prostu nie było możliwe. Więc głównie tasowali; kiedy poczują się bardziej komfortowo i bardziej żądni przygód, będą mogli poruszać się szybciej. Próba chwytania przedmiotów na ziemi wymagała niezręcznego wypadu.

xEMU ma zachęcać do normalnego chodzenia w przeciwieństwie do skakania i ułatwiać stabilne klękanie jednym ruchem, aby pracować blisko ziemi – co nie było zbytnią opcją dla astronautów Apollo. Nigdy więcej rzucania się na przedmioty. Ułatwi to astronautom prowadzenie wartościowych badań na ziemi, takich jak badanie próbek geologicznych lub konfigurowanie skomplikowanych instrumentów.

Ograniczenie kurzu

Ogromną lekcją wyciągniętą od Apolla było to, że pył księżycowy jest okropny. Powierzchnia księżyca nie była wystawiona na wietrzenie, z jakim borykała się geologia Ziemi. W rezultacie gleba księżycowa jest bardzo szorstka i poszarpana, i przyczepia się do wszystkiego (tak, wiem, że brzmię jak Anakin Skywalker ). Zanieczyszcza wewnętrzne warstwy odzieży i wszelkie części, które mają się odłączyć, i powoduje ogólne zużycie zewnętrznej części kombinezonu.

Aby uniknąć jakichkolwiek odsłoniętych szczelin, projektanci zminimalizowali elementy, takie jak zamki błyskawiczne lub rozłączniki nadgarstków, a także szwy, przez które może wnikać kurz. Patrzymy na bardziej całą odzież, która przechodzi przez cały zespół, z małymi funkcjami, w których nadal można przeprowadzać kontrole operacyjne i odłączać rzeczy podczas nieprzewidzianych okoliczności, mówi Rhodes. To jak cała koszula i całe spodnie, które są jednym kawałkiem, bez przerw, przez które może dostać się kurz. A w obszarach, w których występują przerwy (takich jak łożyska), zespół pracuje nad opracowaniem i wprowadzeniem uszczelek, które powinny chronić przed kurzem.

Astronauta Rick Mastracchio w swoim EMU z czasów wahadłowców kosmicznych podczas spaceru kosmicznego w 2007 roku.

NASA

Przestrzeń nad głową

Hełmy xEMU oferują szerszy zakres widzenia niż hełmy Apollo, z wbudowanymi światłami, które pomagają oświetlić ciemne miejsca. Będą wyposażone w HUD (wyświetlacz heads-up), dzięki któremu astronauci będą mogli uzyskać dostęp do ważnych informacji w podróży. Kamery naramienne o wysokiej rozdzielczości pomogą nagrywać podróże tak, jakby prosto z oczu astronauty.

Czapki Snoopy używane do komunikacji są dość rozpoznawalną częścią EMU, ale jak może zaświadczyć większość astronautów, którzy byli na spacerach kosmicznych, mogą szybko przesiąknąć potem, a ich mikrofony nie zawsze działają dobrze po wielu godzinach ruchu. xEMU pozbywa się czapki Snoopy'ego dla systemu audio, który jest osadzony w skafandrze, aktywowany głosem, aby automatycznie wychwytywać dźwięki, gdy są one wypowiadane.

Rękawice

Częstym narzekaniem każdego astronauty, który wybrał się na EVA jest to, że rękawice są zagrożeniem. Ich nieporęczne warstwy oznaczają, że tracisz dużo zręczności, a także niekoniecznie wiesz, ile naciskasz, gdy coś chwytasz. Brak krążenia i gromadzenie się wilgoci może prowadzić do nieprzyjemnych skutków ubocznych, takich jak łamliwe paznokcie, a nawet grzyby. Rękawiczki nie są nowym wyzwaniem, mówi Rhodes. Jest absolutnie miejsce na ulepszenia.

Głównymi ulepszeniami, nad którymi Rhodes i jego zespół pracują dla xEMU, jest upewnienie się, że ręce astronautów są chronione przed ekstremalnymi zmianami temperatury i kurzem oraz że mogą bezpiecznie obsługiwać materiał księżycowy. NASA zastanawia się również, jak ułatwić im wykonywanie prostych zadań, takich jak chwytanie narzędzi i obsługa małego sprzętu.

Model skafandra kosmicznego xEMU pokazywany przez inżynierkę skafandra Kristine Davis (po prawej), obok administratora NASA Jima Bridenstine'a.

NASA

Podtrzymywania życia

W 2014 roku włoski astronauta Luca Parmitano był na spacerze kosmicznym, kiedy jego skafander zaczął przeciekać wodę, zalewając hełm i prawie go topiąc. Inżynierowie później odkryli, że zanieczyszczenie spowodowało cofanie się wody z układu chłodzenia – problem pogarsza fakt, że woda i pętle chłodzące były w tak bliskim kontakcie. Więc xEMU utrzymuje teraz te pętle całkowicie oddzielone, aby uniknąć kolejnej takiej sytuacji awaryjnej.

xEMU posiada również nowy system oczyszczania dwutlenku węgla, który wykorzystuje dwa różne złoża absorpcyjne (w tym przypadku małe puszki wykonane z wodorotlenku litu, które łatwo przyciągają i wychwytują dwutlenek węgla). Podczas gdy jeden jest używany, drugi może zostać wystawiony na działanie próżni kosmicznej i opróżniony – dzięki czemu dwutlenek węgla jest stale usuwany bez zmuszania astronautów do powrotu do środka w celu oczyszczenia złóż absorpcyjnych. Zbiorniki z tlenem to systemy o wyższym ciśnieniu, które powinny dostarczać tlen przez dłuższy czas niż skafandry Apollo. Jedynym ograniczeniem, jak długo ktoś może pozostać w skafandrze, teoretycznie, jest moc baterii.

Tymczasem xEMU zachowuje pewne sprawdzone i sprawdzone funkcje podtrzymywania życia i bezpieczeństwa. Ochrona przed mikrometeorytami jest oparta na podobnej konstrukcji dla obecnych orbitalnych EMU. Istnieje również ochrona termiczna, aby wytrzymać gwałtowne zmiany temperatury (od -250 ° F w cieniu do 250 ° F w słońcu).

Dostosowane i przyszłościowe

W marcu 2019 r. NASA anulowane plany pierwszego spaceru kosmicznego wyłącznie dla kobiet ponieważ nie było wystarczającej liczby skafandrów o odpowiednich rozmiarach – dostępne były tylko większe.

To była trudna lekcja na temat konieczności upewnienia się, że garnitury są odpowiednio zaprojektowane, aby pomieścić osoby o każdym wzroście. Agencja zdecydowała, że ​​dzięki xEMU niczego nie pozostawia przypadkowi. Każdy kombinezon będzie indywidualnie dopasowany do wzrostu, rozmiaru i komfortu astronauty i będzie miał na celu zapewnienie jak najszerszego zakresu ruchu podczas aktywności na Księżycu. Jeśli tym razem moonwalk zostanie odwołany, nie będzie to spowodowane tym, że garnitury nie będą pasować. Projekt skafandra kosmicznego jest jednak wciąż w toku. Nie ma zbyt wielu danych na temat operacji na powierzchni Księżyca, mówi Rhodes. Wszelkie opinie będą fantastyczne. NASA zamierza wykorzystać to, czego nauczyła się z kilku pierwszych misji Artemis, aby nieustannie ulepszać xEMU — z myślą o stworzeniu czegoś, co pewnego dnia zadziała na Marsie.

ukryć