Rakúšania skúmajú skafander budúcnosti

Na vývoj skafandra budúcnosti sa používajú rôzne prístupy. Dôležitú úlohu v tom majú rakúski vedci.

Aby človeka udržali pri živote vo vesmíre, musí skafander spĺňať niekoľko bodov. Musí ľuďom poskytovať kyslík na dýchanie, musí odvádzať vydychovaný oxid uhličitý, musí zabezpečovať dostatočný tlak vzduchu, musí regulovať vonkajšiu a vnútornú teplotu, musí do istej miery odvádzať škodlivé žiarenie a musí sa chrániť pred malými časticami vo vesmíre, takzvanými mikrometeoritmi chrániť. Okrem toho by sa človek vo svojom skafandri mal vedieť pohybovať čo najlepšie.

Od prvého letu človeka do vesmíru v roku 1961 nastal vo vývoji skafandrov obrovský pokrok. Výrazne sa zmenili aj profily aplikácií. Vesmírny oblek sa stal záchranárom v prípade núdze a stal sa druhou kožou pri vystupovaní z vesmírnych lodí alebo pri chôdzi po Mesiaci. Ďalším krokom je skafander na pristátie s ľudskou posádkou na iných planétach - v prvom rade na Marse. K tomu významne prispievajú výsledky výskumu z Rakúska.

Dôležité zistenia sa získali okrem iného počas výskumnej misie „Mars 2013“, ktorá sa uskutočnila v Maroku vo februári predchádzajúceho roka. Púšť našla podmienky porovnateľné s povrchom Marsu - ideálne podmienky na vystavenie testovaných osôb v simulovaných skafandroch rôznym situáciám a úlohám. "Potrebujete také údaje z terénu. Doteraz po celom svete neexistovali takmer žiadne výskumné projekty," hovorí riaditeľ "Mars 2013" Gernot Grömer z Rakúskeho vesmírneho fóra.

Ponorí sa doň ruský kozmonaut Alexander Samoukutyaev

USA SPACE SHUTTLE ENDEAVOR POSÁDKA TCDT WALKOUT

Astronauti Rick Mastracchio a Clayton Anderson nar

Astronaut John "Danny" Olivas, misia STS-128 špe

Spacewalkers Mike Fossum a Ron Garan sú podporovaní

Raketoplán Endeavour astronaut Andrew Feustel i

Astronaut NASA Patrick sa drží nového cu ISS

Leták NASA zobrazuje NASA Expedition 35 Flight Engin

Fotka z letáku NASA, v ktorej účinkuje astronaut Mark Lee

Konštrukcia skafandra

Moderný skafander sa skladá z množstva vrstiev, z ktorých každá spĺňa rôzne funkcie. Zvonku je skafander zvyčajne biely, aby odrážal slnečné svetlo. Pevné textílie, ako napríklad kevlar, sú umiestnené priamo pod svetlofarebným krytom, ktorý má pri vystavení priamemu žiareniu brzdiť zvýšenie teploty, aby chránil podkladové vrstvy pred prasklinami. V ich tkanive sú hadice s vodou, ktoré slúžia na reguláciu tepla.

Ďalšia vrstva hlbšia, telo je obalené škrupinou zo vzduchotesného materiálu, vo vnútri ktorej sa vytvára atmosféra, ktorá má asi tretinu tlaku vzduchu na zemskom povrchu. Tlak zodpovedá podmienkam na vrchole Mount Everestu, ale vzduch je zložený inak. Musí to tak byť, inak by kozmonauti trpeli výškovou chorobou. Namiesto obvyklého obsahu pozemského kyslíka v dychu 20 percent dodáva skafander 100 percent kyslíka.

Vo vrstve tlakového skafandru majú astronauti špeciálny odev, ktorý musí čo najlepšie absorbovať pot, inak by sa štít kvôli hmle zahmlieval. Pre misie extravehicular activity (EVA), v ktorých astronauti trávia vo svojom skafandri až deväť hodín, je tiež potrebné nosiť nejaký druh plienky pre dospelých. Rýchle prekĺznutie cez prechodovú komoru k vesmírnej lodi alebo toalete vesmírnej stanice nie je možné.

V skafandri môžete piť cez slamku, ktorá je spojená s taškou s objemom až dva litre. Astronaut môže vo vnútri skafandra tiež jesť jedlo vo forme variantu s cereálnymi tyčinkami. Prilba vesmírneho obleku je zvyčajne vyrobená z plastu. Sú v ňom umiestnené slúchadlá a mikrofóny na komunikáciu medzi astronautom a kozmickou loďou, vesmírnou stanicou a pozemným ovládaním.

Astronaut je v atmosfére, ktorú nosí so sebou, v akomsi balóne. „Keby som mal v kozmickom obleku tlak barov, bol by som ako nafúknutý Michelinčan,“ vysvetľuje skutočnosť o zníženom tlaku vzduchu Gernot Grömer. Aby ste sa mohli pohybovať do polovice, je vrstva pod tlakom udržiavaná v tvare pomocou mnohých remienkov a remienkov, najmä na kĺboch alebo v oblasti rúk.

Existujú však správy o poklese nechtov nechtov kozmonautov v dôsledku fyzickej námahy vo vnútri skafandrov počas dlhých EVA, napríklad pri opravách. "Tak to bolo v skutočnosti s modrými nechtami. Rukavice sa však zlepšili," hovorí Grömer. "Dnes existujú aj veľmi netradičné prístupy k ergonómii. Napríklad skafander s mechanickým protitlakom." Ale o tom neskôr.

Typy

Odlišné typy

Jurij Gagarin, prvý človek vo vesmíre, mal na sebe skafander, ktorý bol, podobne ako mnoho ďalších sovietskych a amerických Američanov, s ich kozmickou loďou spojený akýmsi pupočníkom. Od misií Apollo je možné všetky systémy na podporu života nosiť v akomsi batohu, čo znamená väčšiu nezávislosť od expedícií. Na EVA sú astronauti stále spojení so svojimi vozidlami pomocou karabín a ultra robustných káblov.

Pomocou spojovacích prostriedkov na topánkach sa môžu astronauti pripútať k vonkajším plášťom vesmírnej stanice alebo k robotickým ramenám. Ale s vesmírnymi skafandrami je tiež možná bezplatná navigácia na otvorenom priestranstve. V roku 1984 NASA prvýkrát použila manévrovaciu jednotku s posádkou (MMU), akési opaskové kreslo s plynovými tryskami. Dnes nosia astronauti na EVA modul s názvom Zjednodušená pomoc na záchranu extravehicular (SAFER). Funguje to ako MMU a má priviesť astronautov späť k ich vesmírnej lodi pre prípad, že by zlyhali všetky ostatné.

Nie všetky skafandre sú vybavené tak extenzívne ako tie pre EVA. Niektoré, ako napríklad NASA Advanced Crew Escape Suit, sa používajú výlučne na prežitie pri štarte a pristátí rakety. V počiatočných fázach programu raketoplánov nemali astronauti počas vzletov a pristátí na sebe ani skafandre. Od katastrofy Challenger v roku 1986 sa skafandre stali opäť povinnými. Okrem výbavy sa skafandre líšia aj svojou zostavou.

Jednotka extravehiculárnej mobility (EMU) NASA navrhnutá pre EVA pozostáva z jednotlivých prvkov pre ruky, paže, nohy, nohy, dolnú a hornú časť trupu, ktoré sú spojené spolu s pevnými spojovacími prvkami. Na ruský skafander Orlan je naopak možné vyliezť zadnými dverami, čo šetrí čas. Príprava na EVA už nejaký čas trvá. „Príprava začína veľa hodín predtým, ako sa oblečiete,“ opisuje Gernot Grömer. "Napríklad pomocou protokolu preddýchania. Astronaut dýcha čistý kyslík ako v skafandri, aby vyplavil dusík z okruhu."

Testovanie na Marse

S kozmickým skafandrom pre Mars alebo iné planéty čelia ešte ďalšie výzvy. Aby bolo možné nájsť najlepšie možné riešenia, vyvinulo Rakúske vesmírne fórum (OeWF) simulátor skafandru, ktorý je možné rôznymi spôsobmi upraviť tak, aby testoval rôzne scenáre. Posledná generácia tohto simulátora, ktorá je pre vesmírnu prax veľmi podobná skafandru, sa volá Aouda.X. Takmer pred rokom, vo februári 2013, sa uskutočnili niektoré experimenty s Aoudou .X v marockej krajine marockej púšte.

„Pozreli sme sa na to, ktoré položky sú pre expedíciu na Mars nevyhnutne potrebné a kde je zatiaľ málo skúseností. To platí pre skafandre,“ komentoval Gernot Grömer motiváciu OeWF zaoberať sa vývojom vesmírnych oblekov. Početní dobrovoľní vesmírni nadšenci spolu s miestnymi výskumnými ústavmi založili projekt Aouda. To je financované prostredníctvom priemyselných partnerstiev a verejných prostriedkov.

"Náš oblek v zásade dokáže niečo viac ako skutočný oblek. Nastavili sme ho niekedy tak, aby zodpovedal ruskému obleku, niekedy tak, aby zodpovedal americkému. Chceme stroju porozumieť veľmi presne skafander, ale nie toľko senzorov, ako máme my, “opisuje Grömer možnosti Aoudy .X.

Najdôležitejšie zistenia zatiaľ: „Pre Mars si musíte zostaviť jednoduchý a robustný oblek.“ Kvôli vzdialenosti od Zeme musia byť astronauti schopní opraviť a opraviť si obleky bez vonkajšej pomoci. Logická možnosť sa javí ako 3D tlač na výrobu náhradných dielov. „Do skafandra musíte tiež zabudovať oveľa väčšiu autonómiu,“ hovorí Grömer. Kvôli silnému rádiovému oneskoreniu systému Mission Control musia skafandre zbaviť svojich nositeľov úloh. Musia napríklad varovať nositeľa, keď určité parametre dodávky dosiahnu kritické hodnoty.

Za týmto účelom testuje Aouda .X high-tech prvky, ako sú head-up displeje, rozpoznávanie reči, senzory zrýchlenia v rukaviciach a ovládanie gestami. "Rozsah interakcie medzi astronautmi a skafandrom by mal byť minimalizovaný. Oblek by sa mal sám regulovať a pôsobiť autonómne. Kognitívne zaťaženie astronauta by malo byť minimalizované," hovorí Grömer .

V každom prípade by sa malo predchádzať incidentom, ako bol ten 16. júla 2013. Taliansky astronaut Luca Parmitano (@astro_luca na Twitteri) musel prerušiť svoju misiu kozmických lodí, pretože voda z jeho skafandru prenikla do jeho prilby. Problém s vodou v beztiažovom stave: priľne k pokožke a ak je jej dostatok, môže zakryť ústa a nos. "Pre Parmitano to bol určite hororový moment. Chladiaci systém je však filigránsky. Vedenia a uzávery sú desiatky," hovorí Grömer. "Môže tu dôjsť k úniku. Do budúcnosti sa plánuje integrovať akýsi šnorchel pre mimoriadne situácie."

Budúci BioSuit

Budúci koncept BioSuit

V budúcnosti by sa mohli skafandre stavať veľmi odlišne ako dnes. "Kozmické skafandre sú technické zázraky. V podstate sú to miniatúrne vesmírne lode, ktoré poskytujú tlak, kyslík a teplo, ktoré ľudia potrebujú na prežitie vo vesmírnom vákuu," hovorí profesor MIT Dava Newman. „Najväčším problémom týchto oblekov je ich tuhosť.“ Preto Newman a jej študenti vyvíjajú nový typ skafandru BioSuit.

BioSuit nevytvára potrebný tlak na ľudské telo vzduchom, ale presným prispôsobením. Telo je obviazané a zviazané akoby s úplne rovnakým tlakom, aký prevláda v bežných skafandroch. "Výsledok vyzerá veľmi sexi. Ako oblek pre mačky," hovorí Gernot Grömer o BioSuit. Bývalý šéf NASA sa nemohol ubrániť podobnému dojmu, ako uvádza Wired: „Vždy je dobré vedieť rozoznať rozdiel medzi astronautom a astronautom v skafandri.“

Okrem vylepšenej flexibility nositeľa ponúka BioSuit ešte jednu veľkú výhodu: Ak je v ňom urobený otvor, nedochádza k okamžitej strate tlaku. Namiesto toho je možné prepichnuté miesto jednoducho opraviť pomocou nejakej špičkovej elektrickej pásky. Jeden zo základov BioSuit poskytol rakúsky špecialista na anatómiu. DR. Karl Langer prvýkrát študoval línie napätia v ľudskej koži v 19. storočí. Jeho výsledky sa dnes používajú na odber vzoriek BioSuit.

Veľkým problémom futuristického skafandru je presné prispôsobenie sa nositeľovi. „Tvar tela sa mení počas polročnej cesty na Mars,“ vysvetľuje Gernot Grömer. Dava Newman je o ich koncepcii rozhodne presvedčený. Kompletný oblek pre testy vo vákuovej komore sa má zrealizovať v priebehu nasledujúcich troch rokov.

Prezrite si skafander Franza Viehböcka

Medzitým sa môžete ponoriť do minulosti skafandrov vo viedenskom technickom múzeu. V rámci výstavy „Vesmír“ si môžete okrem iného pozrieť aj skafander Sokol KV2. Kúsok nosil v roku 1991 Franz Viehböck, prvý Rakúšan vo vesmíre. Vystavený je tiež spánkový kit pre ISS, akýsi spacák pre vesmírnu stanicu, ktorý bol vynájdený v Rakúsku a vyvinutý spolu s vesmírnymi cestujúcimi.