De huidige ruimtepakken zullen het op de maan niet redden. Dus maakte NASA nieuwe.

nasa xEMU

Het bovenlichaam van NASA's xEMU-ontwerp.NASA



dingen die moeten worden uitgevonden 2018

Een ruimtepak is meer een miniatuur ruimtevaartuig dat je om je lichaam draagt ​​dan een kledingstuk. Het staat onder druk, het is uitgedost met levensondersteunende systemen en het ziet er waarschijnlijk best cool uit. Maar als het pak faalt, ben je toast.

Er is nog nooit iemand gestorven door een defect ruimtepak, maar dat betekent niet dat de huidige modellen perfect zijn. Of het nu gaat om een ​​lancering in de ruimte of een terugkeer naar de aarde, of voor een activiteit buiten het voertuig (EVA, in de volksmond bekend als een ruimtewandeling), astronauten zijn nooit helemaal tevreden geweest met de uitrusting die ze moeten aantrekken voor missies.





Gelukkig heeft de vlaag van nieuwe activiteiten in de ruimte ervoor gezorgd dat we meer innovatie zien in het ontwerp en de prestaties van ruimtepakken dan ooit tevoren. De pakken zien er ook beter uit. De opkomst van nieuwe privévoertuigen zoals SpaceX's Crew Dragon en Boeing's Starliner betekent dat NASA-astronauten die naar het internationale ruimtestation gaan, nieuwe ruimtepakken dragen die extreem strak en chic zijn. In plaats van het flodderige oranje Advanced Crew Escape Suit (liefkozend het 'pompoenpak' genoemd) dat de bemanningen van de spaceshuttles vroeger droegen wanneer ze in een baan om de aarde werden gelanceerd, hebben SpaceX en Boeing iets ontworpen dat veel nauwer aansluit en de helft van de massa. Doug Hurley en Bob Behnken, de astronauten die... ging in mei met de Crew Dragon naar het ISS , merkte op dat ze uiterst comfortabel waren en gemakkelijk aan en uit te trekken waren. Pakken die tijdens het opstijgen en terugkeren worden gedragen, zijn ontworpen om astronauten te beschermen tegen vuur, en ze kunnen worden aangesloten op stoelleidingen die zuurstof en koele lucht vervoeren voor het geval de cabine om de een of andere reden drukloos wordt.

Het meest interessante werk heeft echter te maken met NASA's ruimtepak van de volgende generatie voor astronauten die naar de maan gaan - de eXploration Extravehicular Mobility Unit, of xEMU. Het is ogenschijnlijk de opvolger van de ruimtepakken die Neil Armstrong, Buzz Aldrin en andere Apollo-astronauten droegen toen ze een halve eeuw geleden voet op het maanoppervlak zetten. Maar het bevat ook wat we hebben geleerd door de EMU's die in een baan om de aarde werden gebruikt tijdens de ruimteveer- en ISS-tijdperken van menselijke verkenning, evenals de harde lessen van Apollo. Het doel achter Artemis is om mensen op de maan te laten wonen en werken. Nieuwe ruimtepakken zullen van cruciaal belang zijn om ervoor te zorgen dat de ervaring veilig en comfortabel is.

We zijn zo enthousiast dat we mensen weer op de maan kunnen zetten, zegt Richard Rhodes, een ruimtepakingenieur bij NASA die aan de xEMU werkt. Ons belangrijkste doel is dat de bemanning niet eens aan ons denkt. Ze trekken het pak aan en doen hun werk - de wetenschap, de verkenning - en denken niet eens na over hoe mobiel ze zijn of hoe effectief ze kunnen werken. Dat is een hele opgave, maar we proberen daar zo dicht mogelijk bij te komen. We willen onzichtbaar zijn.



Hier zijn enkele van de grootste innovaties die we van xEMU kunnen verwachten.

Verhoogde mobiliteit

Als je een ruimtepak ontwerpt, wil je dat het vrij en efficiënt kan bewegen, met zo min mogelijk inspanning, zodat we zo dicht mogelijk bij hemdsmouwen kunnen komen, zegt Rhodes. Het doel is om de hoeveelheid volume in het pak te beperken, want hoe meer volume er is, hoe harder astronauten moeten werken om hun gewrichten te buigen, en dat kan snel vermoeiend worden.

De oplossing is om lagers te gebruiken, omdat ze rond één punt draaien en zorgen voor een constant volume. De oude Apollo-pakken gebruikten alleen lagers in de armen, omdat het in feite een multifunctioneel pak was (zowel voor lancering en binnenkomst, als voor verkenning van de maan). Het moest licht genoeg zijn om al deze verschillende situaties aan te kunnen, en te veel lagers hadden het kunnen verzwaren.

De xEMU heeft lagers die lichter zijn en dichter bij de gewrichten zijn gehouwen dan die welke werden gebruikt voor eerdere EMU's. Die bij de schouders moeten astronauten in staat stellen naar buiten te reiken en voorwerpen gemakkelijker op te tillen, terwijl het risico op letsel aan het bovenlichaam wordt verminderd. Er zijn eindelijk lagers in de taille, heupen, dijen en enkels, waardoor een veel grotere mobiliteit in het onderlichaam ontstaat. Al deze samen zorgen voor een zeer laag koppel, lage energiemobiliteit en beweging, zegt Rhodes.



De pakken hebben ook een variabel druksysteem om astronauten meer flexibiliteit te geven wanneer ze die nodig hebben. Het moet hen in staat stellen om sneller klaar te zijn in het pak als dat nodig is, maar ook om materialen op te tillen of te knielen om dingen te bestuderen wanneer de situatie daarom vraagt.

buzz aldrin NASA moon emu ruimtepak

Buzz Aldrin staat op de maan in zijn Apollo 11-ruimtepak.

NASA

wandelen

Vooral de heupmobiliteitslagers zijn een groot probleem voor moonwalking (nee, niet) Dat soort maanwandelen). Apollo-astronauten brachten tijdens hun missies niet veel tijd door op het oppervlak van de maan, en de tijd die ze wel doorbrachten, was grotendeels om deze nieuwe omgeving gewoon te leren kennen. Ze vonden het al snel moeilijk om normaal rond te lopen in microzwaartekracht, en ze waren ook erg voorzichtig om elk gevaar te vermijden.

Met zo'n beperkte heupmobiliteit was schrijden gewoon niet haalbaar. Dus schuifelden ze meestal; toen ze meer op hun gemak en avontuurlijker werden, konden ze een meer lopig looppatroon aan om sneller te bewegen. Proberen om voorwerpen op de grond te grijpen, vergde een onhandige uitval.

De xEMU zou normaal lopen aanmoedigen in plaats van springen, en het gemakkelijker maken om stabiel in één beweging neer te knielen om dicht bij de grond te werken - wat niet echt een optie was voor Apollo-astronauten. Nooit meer naar voorwerpen zoeken. Dit zal het voor astronauten veel gemakkelijker maken om waardevolle wetenschap op de grond te doen, zoals het onderzoeken van geologische monsters of het opzetten van complexe instrumenten.

Stofbeperking

Een enorme les die Apollo leerde, was dat maanstof verschrikkelijk is. Het oppervlak van de maan is niet blootgesteld aan het soort verwering waarmee de geologie van de aarde te maken heeft gehad. Als gevolg hiervan is de maangrond erg grof en gekarteld, en plakt hij aan alles (ja, ik weet dat ik klink zoals Anakin Skywalker ). Het vervuilt de binnenlagen van het kledingstuk en alle onderdelen die los zouden moeten komen, en veroorzaakt algemene slijtage aan de buitenkant van de pakken.

Om zichtbare openingen te vermijden, minimaliseerden ontwerpers componenten zoals ritsen of losgekoppelde polsen, evenals naden waar stof zou kunnen binnendringen. We kijken meer naar een heel kledingstuk dat over de hele assemblage gaat, met kleine functies waarmee je nog steeds operationele controles kunt uitvoeren en dingen kunt loskoppelen tijdens een onvoorziene gebeurtenis, zegt Rhodes. Het is als een heel shirt en een hele broek die allemaal uit één stuk is, zonder breuken waar stof naar binnen kan komen. En voor gebieden met breuken (zoals lagers), werkt het team aan het ontwikkelen en inbouwen van afdichtingen die stof buiten moeten houden.

NASA space shuttle emu ruimtewandeling

Astronaut Rick Mastracchio in zijn Space Shuttle-tijdperk EMU tijdens een ruimtewandeling in 2007.

NASA

hoofdruimte

De xEMU-helmen bieden een breder gezichtsveld dan de Apollo-helmen, met ingebouwde verlichting om donkere plaatsen te verlichten. Ze hebben een HUD (heads-up display) zodat astronauten onderweg toegang hebben tot belangrijke informatie. High-definition schoudercamera's zullen helpen om reizen vast te leggen alsof het recht uit de eigen ogen van de astronaut is.

De Snoopy-caps die voor communicatie worden gebruikt, zijn een vrij herkenbaar onderdeel van EMU's, maar zoals de meeste astronauten die op ruimtewandelingen zijn geweest kunnen bevestigen, kunnen ze snel doorweekt raken van het zweet en werken hun microfoons niet altijd goed na vele uren beweging. De xEMU verwijdert de Snoopy-dop voor een audiosysteem dat is ingebed in het pak, spraakgestuurd om automatisch geluiden op te pikken terwijl ze worden uitgesproken.

Handschoenen

Een veelgehoorde klacht van elke astronaut die op een EVA is gegaan, is dat de handschoenen een bedreiging vormen. Door hun volumineuze lagen verlies je veel behendigheid en weet je ook niet per se hoeveel druk je uitoefent als je iets vastpakt. Gebrek aan bloedsomloop en ophoping van vocht kan leiden tot vervelende bijwerkingen, zoals broze vingernagels en zelfs schimmel. Handschoenen zijn geen nieuwe uitdaging, zegt Rhodes. Er is absoluut ruimte voor verbetering.

De belangrijkste verbeteringen waaraan Rhodes en zijn team werken voor de xEMU, zijn ervoor te zorgen dat de handen van astronauten worden beschermd tegen extreme temperatuurschommelingen en stof, en dat ze maanmateriaal veilig kunnen hanteren. NASA is ook aan het uitzoeken hoe ze het gemakkelijker kunnen maken voor hen om eenvoudige taken uit te voeren, zoals het vastpakken van gereedschappen en het bedienen van kleine apparatuur.

nasa xemu

Een model van het xEMU-ruimtepak dat wordt getoond door ruimtepakingenieur Kristine Davis (rechts), naast NASA-beheerder Jim Bridenstine.

NASA

Levensondersteuning

In 2014 was de Italiaanse astronaut Luca Parmitano op een ruimtewandeling toen zijn pak water begon te lekken, de helm overstroomde en hem bijna verdronk. Ingenieurs ontdekten later dat vervuiling ervoor had gezorgd dat water uit het koelsysteem een ​​back-up had gemaakt - het probleem werd nog verergerd door het feit dat het water en de koelcircuits zo nauw contact met elkaar hadden. Dus de xEMU houdt die lussen nu volledig gescheiden om te voorkomen dat zich nog een dergelijke noodsituatie voordoet.

De xEMU heeft ook een nieuw kooldioxide-wassysteem dat gebruikmaakt van twee verschillende absorptiebedden (in dit geval kleine blikjes gemaakt van lithiumhydroxide die gemakkelijk kooldioxide aantrekken en vasthouden). Terwijl de ene wordt gebruikt, kan de andere worden blootgesteld aan het vacuüm van de ruimte en worden geleegd - dus koolstofdioxide wordt constant geschrobd zonder astronauten te dwingen terug naar binnen te komen om de absorptiebedden schoon te maken. De zuurstoftanks zijn systemen met een hogere druk die voor langere tijd zuurstof moeten leveren dan Apollo-pakken. De enige beperking nu voor hoe lang iemand in theorie in het pak kan blijven, is batterijvermogen.

Ondertussen behoudt de xEMU enkele levensondersteunende en veiligheidsfuncties die zijn beproefd en waar. Er is bescherming tegen micrometeorieten op basis van een vergelijkbaar ontwerp voor de huidige orbitale EMU's. Er is ook thermische bescherming om de scherpe temperatuurschommelingen te weerstaan ​​(van -250 ° F in de schaduw tot 250 ° F in de zon).

Maatwerk en toekomstbestendig

In maart 2019, NASA geannuleerde plannen voor de eerste ruimtewandeling met alleen vrouwen omdat er niet genoeg ruimtepakken van de juiste maat waren - er waren alleen grotere beschikbaar.

Het was een harde les over de noodzaak om ervoor te zorgen dat pakken goed zijn ontworpen om mensen van alle soorten en maten tegemoet te komen. Het bureau heeft besloten dat ze met de xEMU niets aan het toeval overlaten. Elk pak wordt op maat gemaakt voor de lengte, maat en het comfort van de individuele astronaut en streeft naar een zo breed mogelijk bewegingsbereik voor activiteiten op de maan. Als een moonwalk deze keer wordt geannuleerd, is dat niet omdat de pakken niet passen. Het ontwerp van het ruimtepak is echter nog steeds een werk in uitvoering. Er zijn niet veel gegevens over de werking op het maanoppervlak, zegt Rhodes. Elke vorm van feedback zal fantastisch zijn. NASA is van plan om wat het leert van de eerste paar Artemis-missies te gebruiken om de xEMU keer op keer te verbeteren - met het oog op het maken van iets dat ooit op Mars zal werken.

zich verstoppen

Werkelijke Technologieën

Categorie

Geen Categorie

Technologie

Biotechnologie

Technisch Beleid

Klimaatverandering

Mensen En Technologie

Siliconen Vallei

Computergebruik

Mit Nieuws Tijdschrift

Kunstmatige Intelligentie

Ruimte

Slimme Steden

Blockchain

Toekomst Verhaal

Alumni Profiel

Alumni Aansluiting

Mit Nieuws-Functie

1865

Mijn Uitzicht

Massaweg 77

Ontmoet De Auteur

Profielen In Vrijgevigheid

Gezien Op De Campus

Alumnibrieven

Nieuws

Verkiezingen 2020

Met Index

Onder De Koepel

Brandslang

Oneindige Verhalen

Pandemisch Technologieproject

Van De President

Coververhaal

Fotogallerij

Aanbevolen