Iako su do slijetanja ljudi na Mars u najboljem slučaju još desetljeća, razvoj svemirskih odijela koja mogu zaštititi buduće odvažnike već je u punom zamahu.
Prošle godine NASA je provela natječaj u kojem je svakome dala mogućnost da predloži vlastiti dizajn za izgled Z-2, novog svemirskog odijela koje pruža dovoljnu mobilnost istraživačima Crvenog planeta. S druge strane, ILC Dover, iskusni proizvođač svemirskih odijela sa sjedištem u Fredericku, Delaware, doradio je uzorak i demonstrirat će rezultate u nadolazećim mjesecima.
Neki bi mogli tvrditi da čovječanstvo neće tako skoro moći poslati ljude na Mars. Moderna svemirska odijela dizajnirana su za ugodan rad u nultoj gravitaciji, ali ne i za naporno višemjesečno putovanje do planine Olimp.
Kako će izgledati prvo marsovsko svemirsko odijelo? Hoće li nalikovati sadašnjoj opremi - krutoj vrećici napunjenoj plinom u obliku ljudskog tijela? Ili ćemo vidjeti nešto što više pristaje obliku, poput koncepta pod nazivom BioSuit, koji je koristio elastične materijale koji su oblikovani prema obliku tijela kako bi pravilno rasporedili pritisak ravnomjernim sabijanjem tijela, stvoren na Sveučilištu Massachusetts?
David Klaus, profesor zrakoplovnog inženjerstva na Sveučilištu Colorado Boulder, kaže da smo možda na rubu dizajnerskog proboja. “Možda će prva svemirska odijela biti slična Z-2. Oni će se nositi sa svojom namjenom, iako neće biti idealni”, smatra znanstvenik.
Razvoj Z-2 još nije dovršen, ali prema riječima inženjera i drugih stručnjaka za svemirska odijela, moguće je grubo rekreirati ono čime će biti opremljeni prvi ljudi na Marsu.
Glavni je zahtjev, naravno, pružiti budućim istraživačima dovoljnu zaštitu. Sa stajališta fizioloških normi, uvjeti na površini Marsa gotovo su identični vakuumu, odnosno atmosfera crvenog planeta stvara tlak manji od 1% onoga na Zemlji. Iz toga slijedi da će se astronauti budućnosti suočiti s istim opasnostima kao i današnji: svaka pukotina na odijelu brzo će pretvoriti vodu u njihovim tkivima i venama u paru.
Ali to nije sve što čeka putnike na Marsu. Slabo magnetsko polje planeta ne pruža praktički nikakvu zaštitu od čestica sunčevog vjetra i kozmičkog zračenja, a u dizajnu svemirskog odijela mora se uzeti u obzir i utjecaj tanje atmosfere. Zaštita koja se koristi na ISS-u pretvara vakuum u prednost: osigurava toplinsku izolaciju između slojeva odijela. Ali čim se spustite na površinu Marsa u takvom odijelu, molekule će odmah prodrijeti između tih slojeva i lišiti topline tijela astronauta.
Budući istraživači morat će se suočiti s nečim što im nije smetalo još od lunarnih misija Apollo: prašinom. Viseći u zraku i nakon što se izoštri vodom, Marsova je prašina vjerojatno mekša od Mjesečeve, ali se lako diže u zrak. Može izgrebati vizir odijela i začepiti njegove šarke i spojeve, što zahtijeva poboljšanje njihovih reflektirajućih svojstava. Ako prodre u rover ili u stambeni odjeljak, može prouzročiti značajnu štetu ljudskom zdravlju.
Ali čak i ako moderna svemirska odijela mogu zaštititi istraživače Marsa, rad u njima bit će vrlo problematičan. S obzirom na to da je gravitacija crvenog planeta 38% Zemljine, privlačnost na njemu će biti prilično jaka. Danas su svemirska odijela optimizirana za kretanje u gotovo potpunom vakuumu pomoću rukohvata, tako da su posebno fleksibilna u kukovima, zglobovima i koljenima. “Danas dostupna svemirska odijela nisu dizajnirana za hodanje”, kaže Jeffrey Hoffman, bivši astronaut i sadašnji direktor Laboratorija za vozila na Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Prilikom izrade Z-2, NASA uzima u obzir ovaj problem. "Upravo sada radimo na svemirskom odijelu koje se može nositi na svemirskoj postaji kao demonstracija, ali ne smijemo zaboraviti da je prvenstveno namijenjeno kretanju po površini planeta", rekla je Amy Ross, voditeljica naprednog svemirskog odijela. razvojni tim u Svemiru. Lyndon Johnson Center u Houstonu.
Kao i njegovi prethodnici, Z-2 je napunjen plinom i sastoji se od tri glavna sloja: tlačne školjke za održavanje tlaka; strukturni sloj koji daje oblik odijelu i omogućuje kretanje spojeva i vanjskih slojeva koji podržavaju toplinsku izolaciju i štite odijelo od proboja. Ali njegova glavna razlika je u tome što je dovoljno fleksibilan da se u njemu možete sagnuti. Z-2 ima poboljšane šarke i zglobove, posebno u bokovima, ramenima i struku.
U svim modernim svemirskim odijelima, i ruskim i američkim, ulazi se sa stražnje strane. Ideja je da se odijelo može pohraniti izvan letjelice ili stambenog odjeljka kako bi se spriječilo da dođe u kontakt s prašinom. Odijelo će biti dio kompaktnog klimatizacijskog sustava; Mars explorer će u njega vjerojatno ući preko složenog sustava naprtnjače s ugrađenim sustavom za održavanje života. Kada je otvoren, otvor svemirskog odijela pričvršćen je na unutarnji otvor svemirske letjelice. Po završetku ulaska, oba otvora su zatvorena i astronaut ostaje osiguran dok se brave ne uklone.
Teoretski, skafander možete vrlo brzo pripremiti za rad. Kako bi se poboljšala mobilnost, postojeća ruska i američka odijela skladište se pod relativno niskim tlakom. Astronauti moraju zadržati dah dulje vrijeme dok se pritisak oko njih postupno smanjuje kako bi se smanjio rizik od boli na velikoj nadmorskoj visini. Ronioci se s istom prijetnjom suočavaju kada se iz velikih dubina izdižu na površinu, kada se u tijelu pod niskim tlakom pojavljuju opasni mjehurići otopljenih plinova.
Z-2 može raditi pri tlaku od približno 8,3 stope po kvadratnom inču (57 000 paskala). Tlak na razini mora i na ISS-u ne prelazi polovicu te vrijednosti, ali astronauti ipak ne mogu zanemariti postupak zadržavanja daha. Kako bi izdržalo veće pritiske u najširim područjima, poput područja prepona i prsa, odijelo je izrađeno od čvrstih materijala kao što je kompozit vlakana i polimera u tim područjima. Ginny Ferl, voditeljica razvoja svemirskih odijela u ILC Doveru, dodala je da ovi zatvoreni dijelovi također mogu zaštititi astronauta od padova.
Ali Z-2 još uvijek nije spreman za odlazak na Mars. Ferl je rekao da vanjski slojevi odijela još nisu opremljeni zaštitom od ekstremnih temperatura i zračenja.
Štoviše, rješenja za neke probleme još nisu pronađena. Dizajn Z-2 usko je povezan s novim sustavom za održavanje života koji može bolje ukloniti ugljični dioksid, a cijela je stvar teška 140 kilograma, za što NASA-in Ross kaže da je prilično teška. Svemirska odijela koja danas koriste Sjedinjene Države na ISS-u imaju istu masu, bez motora za hitne slučajeve. No, napominje da čak i s takvom masom novi sustav može više: dijelovi Z-2 imaju veću pokretljivost, a novi sustav za održavanje života je pouzdaniji i može dulje trajati.
U budućnosti bismo mogli vidjeti pojavu fleksibilnijih svemirskih odijela koja obavijaju tijelo. Hoffman vjeruje da je MIT-ov koncept BioSuit već utro put u tom smjeru, iako je tek u ranoj fazi razvoja. Tu i tamo pojavljuju se nove poteškoće, kao što je, na primjer, osiguranje pritiska na konkavna područja odijela (na stražnjoj strani koljena i na zglobovima prstiju). U ovom trenutku znanstvenici još nisu razvili prototip koji osigurava dovoljan pritisak za zaštitu od vakuuma, ali rad na tome je u punom jeku.
U isto vrijeme, na Sveučilištu Colorado u Boulderu, Klaus i njegovi kolege istražuju druge mogućnosti za povećanje mogućnosti svemirskog odijela. Na primjer, već ove godine on i postdiplomac Christopher Massina razgovarali su o mogućnosti smanjenja potrošnje vode za održavanje stabilne temperature pretvaranjem svemirskog odijela u veliki mobilni radijator. U tu svrhu koriste se materijali koji mogu mijenjati svojstva površine i na taj način prema potrebi prilagođavati snagu apsorpcije ili refleksije svjetlosti.
Klaus priznaje da naša generacija vjerojatno neće isprobati sve te inovacije. Ali u slučaju Marsa, bolje je razmišljati unaprijed.
Budite u tijeku sa svim važnim događajima United Tradersa - pretplatite se na naše
Ideja o izradi svemirskog odijela javila se u 19. stoljeću, kada je genij znanstvene fantastike Jules Verne objavio svoju knjigu “Od Zemlje do Mjeseca direktnim putem za 97 sati i 20 minuta”. Budući da je upoznat sa znanošću, Vern je shvatio da će svemirsko odijelo daleko dogurati u svom razvoju i da će biti potpuno drugačije od ronilačkog.
Današnja svemirska odijela su složeni skup odjeće i uređaja koji služe za zaštitu čovjeka od nepovoljnih čimbenika svemirskih putovanja. Paralelno s evolucijom ovog kompleksa povećavao se domet leta, a priroda posla koji obavljaju astronauti postala je složenija. Pratili smo povijest razvoja konstrukcije skafandera od početka prošlog stoljeća do danas.
Ovako su znanstvenici 1924. zamislili svemirsko odijelo budućih kozmonauta. Tada su već shvatili da se svemirsko odijelo treba razlikovati od ronilačkog odijela. Međutim, razvoj temeljno novog odijela još uvijek je proveden na njegovoj osnovi.
X-15
Godine 1956. američko ratno zrakoplovstvo započelo je s razvojem odijela za visinu namijenjena zaštiti osobe od promjena tlaka. Usprkos smiješnom izgledu, bilo je sasvim moguće kretati se u ovom svemirskom odijelu. Ali ovaj prototip nikada nije ušao u proizvodnju.
Spasilačko odijelo-1 razvijeno je u SSSR-u 1961. za letove na brodovima serije Vostok. Prva svemirska odijela izrađena su prema veličini kozmonauta odabranih za let - Yu.Gagarina i njegovih rezervi - G.Titova i G.Nelyubova.
Upravo takvo odijelo nosio je Alan Shepard koji je 1961. godine sudjelovao u prvom svemirskom letu američkih astronauta Mercury 7. Ovo odijelo nije dobro mijenjalo oblik, a pod velikim pritiskom astronauti su bili praktički imobilizirani.
Također poznat kao AX1-L, proizveden je 1963. Crne gumene zavojnice na koljenima, laktovima i kukovima omogućuju astronautima slobodno savijanje udova. Potporni sustav naramenica na prsima sprječava da se odijelo previše proširi. Bez njega bi se tlačno odijelo napuhalo poput balona.
ILC Industries, tvrtka sklopila ugovor s NASA-om za razvoj svemirskih odijela, stvorila je A5-L 1965. godine. Prototip je napravljen od plavog najlona. Astronauti koji su prvi put sletjeli na Mjesec nosili su modificiranu verziju ovog odijela.
Razvio ga je Gus Grimsson u istom G3-C iz 1965., svemirsko odijelo se sastojalo od 6 slojeva bijelog najlona i jednog sloja Nomexa (vatrootpornog materijala). Raznobojni ventili na odijelu služili su za ventilaciju zraka u njemu. Plavi su za pumpanje "dobrog" zraka unutra, crveni su za uklanjanje ugljičnog dioksida.
Prototip Hawka je napravljen i testiran 1967. Bilo je to mekano svemirsko odijelo s uklonjivom metalnom kacigom. Prvi kozmonauti koji su koristili svemirsko odijelo Yastreb bili su E. Khrunov i A. Eliseev tijekom leta svemirskih letjelica Soyuz-4 i Soyuz-5.
AX-2 je napravljen od stakloplastike i slojevite pjene. Njegov prototip razvijen je u Ames Research Centeru, ogranku NASA-e, 1968. godine. Čelične opruge u struku omogućile su astronautima da se lako sagnu, ali ovo glomazno odijelo imalo je značajan nedostatak: bilo je vrlo nezgrapno kretati se u skučenim prostorima svemirske letjelice.
"Orlan" je stvoren u SSSR-u za zaštitu kozmonauta tijekom rada u svemiru. Ovaj model svemirskog odijela nastao je 1969. godine i od tada se stalno modificirao i usavršavao. Trenutno modificirana verzija Orlana osigurava sigurne aktivnosti izvan broda za astronaute s ISS-a.
Z-1 dizajnirao je i izradio ILC Dover, a časopis Time ga je proglasio najboljim izumom 2012. godine. Za učinkovitiju kontrolu pritiska koristi se kombinacija najlona i poliestera. A kako bi se ubrzao proces oblačenja, ulaz u skafander nalazi se straga, za razliku od prethodnih modela.
Prema zamisli inženjera, elastična tkanina svemirskog odijela nove generacije bit će po cijeloj površini obložena tankim nitima legure nikla i titana. Spojeno na izvor napajanja, odijelo će uzrokovati skupljanje niti, čvrsto prianjajući uz tijelo astronauta. U takvoj zaštitnoj odjeći ljudi će se moći lako kretati po površini drugih planeta.
"Kad odrastem, postat ću astronaut" - ova je fraza postala simbol cijele ere, koja je započela svemirskom utrkom između vodećih zemalja svijeta i završila neispunjenim snom za mnoge od nas. Međutim, postoje ljudi na planeti Zemlji koji redovito izlaze u svemir. I ako nam je danas postalo uobičajeno da u orbiti uvijek postoji netko tko lebdi u nultoj gravitaciji, nekada je to bilo toliko uzbudljivo da milijuni ljudi nisu skidali pogled s televizora, bez daha su pratili prve pokušaje istraživanja svemira.
Nažalost, rođeni smo prekasno da bismo istražili Zemlju. Srećom, mi ćemo biti prva generacija koja će započeti istraživanje drugih planeta. U ovom ćemo članku govoriti o odjeći bez koje se neće održati niti jedan međuplanetarni let, niti jedan izlazak inteligentne osobe u svemir - o svemirskim odijelima budućnosti.
Moderna svemirska odijela
Svemir je izuzetno neprijateljsko okruženje. Ako se slučajno nađete u vakuumu, teško da ćete se spasiti. Unutar 15 sekundi izgubit ćete svijest zbog nedostatka kisika. Krv će proključati, a zatim se smrznuti zbog nedostatka pritiska. Tkiva i organi će se proširiti. Oštra promjena temperature dovršit će ono što je započeto. Čak i ako sve to uspijete preživjeti, nije činjenica da vas solarni vjetar neće nagraditi štetnim zračenjem.
Kako bi se zaštitili od svih ovih čimbenika, astronauti koriste zaštitna odijela – skafandere. Povijest svemirskog ormara prilično je zanimljiva, ali u njemu se u proteklih 30 godina nije dogodilo mnogo važnih događaja. Puno je uzbudljivije ono što nas čeka u bliskoj budućnosti, posebice s obzirom na sve veći tempo komercijalnih letova i planirane misije.
Danas ruski kozmonauti koriste svemirska odijela Sokol KV-2 i Orlan-MK (za svemirske šetnje), razvijena 1970-ih i 1980-ih. U 2014. planirani su testovi Orlan-ISS-a, čiji je dizajn doživio manje promjene - općenito, svemirsko odijelo gotovo je isto kao i njegov prethodnik. Danas i uvijek njihovu proizvodnju provodi JSC NE Zvezda nazvana po akademiku G. I. Severinu. Kina, inače, oblači svoje kozmonaute (točnije taikonaute) u odijela napravljena po uzoru na sovjetska: isti Sokol i Feitian, predstavljeni 2003. odnosno 2008., a korišteni su u Shenzhou-5 i Misije Shenzhou-5. 7". SAD, iako zaslužuje poštovanje za svoj obećavajući razvoj, vjerne su svemirskim odijelima iz 1994. i 1984.: ACES (Advanced Crew Escape Unit) i EMU (Extravehicular Mobility Unit).
Amerikanci se mogu razumjeti. Zbog problema s financiranjem, svemirski program je ozbiljno ograničen. Možda bi, da nije ovoga, već bili na Veneri (takva je misija zapravo bila planirana). Što se tiče uspjeha Roscosmosa, osim gore spomenutih testova Orlan-ISS, ništa se više ne može reći. Ako se svemirska odijela budućnosti izrađuju u Rusiji, izrađuju se pod zemljom.
NASA planira povratak na Mjesec i aktivno razvija nova svemirska odijela, jer će ona trebati novim Armstrongovima i Aldrinima koji će ostavljati otiske na mjesečevom pijesku. Međutim, za razliku od programa Apollo 11, nova odijela trebala bi astronautima dati više mogućnosti. Na primjer, slobodno kretanje, što će olakšati rad na Mjesecu, kao i zaštita od mjesečeve prašine ljepljive poput trake.
Ali međunarodni partneri koje predstavljaju Europska svemirska agencija i Roscosmos planiraju let s ljudskom posadom na Mars – što dokazuje 500-dnevni eksperiment proveden prije nekoliko godina. U sklopu programa Mars 500, šest članova međunarodne posade (uključujući Ruse) provelo je 500 dana u karanteni, simulirajući let na Mars. Možda će se let ipak održati 2018. Ovdje vrijedi znati da je glavni problem tako dugog leta utjecaj radijacije od kojeg ne štite ni svemirska odijela ni trup broda. Let može biti izrazito nepovoljan.
Napominjemo da će za let na Mars Roscosmos, zajedno sa svojim partnerima, morati razviti posebno svemirsko odijelo. U sklopu programa Mars 500, članovi posade koristili su posebnu verziju svemirskog odijela Orlan-E (što znači “eksperimentalno”). Dizajneri ga u šali nazivaju mlađim bratom - gotovo je identičan ostalim Orlanima, ali je četiri puta lakši i još nije pogodan za svemirsku šetnju Marsom. Međutim, ono će činiti osnovu za buduće marsovsko odijelo.
Nekoliko drugih milijardera filantropa također planira let na Mars - Bas Lansdorp (projekt MarsOne, osmišljen za kolonizaciju Marsa tijekom 2011.-2033.) i Elon Musk (osnivač SpaceX-a).
Koliko košta skafander? Model koji koristi NASA, sa svom opremom, sredstvima za održavanje života i opremom, košta 12 milijuna dolara. NPP Zvezda radije ne reklamira cijenu skafandera, ali govore o 9 milijuna dolara.
Oblikovati
Od kojih materijala se izrađuju svemirska odijela? Pogledajmo primjer EMU-a. Dok su prva svemirska odijela bila u potpunosti izrađena od mekanih tkanina, moderne verzije kombiniraju meke i tvrde komponente koje pružaju potporu, mobilnost i udobnost (iako se s potonjim još uvijek može raspravljati). Sam materijal svemirskog odijela sastoji se od 13 slojeva: dva sloja unutarnjeg hlađenja, dva kompresijska sloja, osam slojeva toplinske zaštite od mikrometeorita i jedan vanjski sloj. Ovi slojevi uključuju sljedeće materijale: pleteni najlon, spandex, uretanski najlon, Dacron, neoprenski najlon, Mylar, Gore-tex, Kevlar (od kojeg se izrađuje prsluk) i Nomex.
Svi slojevi su prošiveni i spojeni kako bi formirali bešavnu prevlaku. Također, za razliku od prvih svemirskih odijela, koja su bila krojena pojedinačno za svakog astronauta, moderna EMU imaju komponente različitih veličina kako bi odgovarale svima.
EMU odijelo sastoji se od sljedećih dijelova: MAG (prikuplja urin astronauta), LCVG (eliminira višak topline tijekom šetnje svemirom), EEH (omogućuje komunikaciju i bioinstrumente), CCA (mikrofon i slušalice za komunikaciju), LTA ( donje odijelo, hlače, štitnici za koljena, navlake i čizme), HUT (gornji dio odijela, tvrda ljuska od stakloplastike koja nosi nekoliko struktura: ruke, trup, kaciga, ruksak za održavanje života i kontrolni modul), rukavi, dva para rukavice (unutarnje i vanjske), kaciga, EVA (zaštita od jakog sunčevog svjetla), IDB (hidratacijska vreća unutar odijela), PLSS (primarni sustav za održavanje života: kisik, energija, uklanjanje ugljičnog dioksida, hlađenje, voda, radio i sustav upozorenja), SOP (rezerva kisika), DCM (modul PLSS kontrola).
Gadno zaboravljeno staro
2012. NASA je predstavila novu vrstu svemirskog odijela, Z-1. Nadahnuto svemirskim odijelom Buzza Lightyeara iz Priče o igračkama, odijelo bi trebalo krenuti u proizvodnju 2015. i dolazit će s nizom cool značajki i značajki.
Prvo, kaciga u obliku mjehurića pruža veliko vidno polje u usporedbi s prethodnim opcijama. Da, ovo nije kanonska "motociklistička kaciga", ali sigurnost će, prema riječima stručnjaka, biti na najvišoj razini. Novi dizajn ramenih dijelova odijela omogućuje veću slobodu pokreta ruku. Na stražnjoj strani svemirskog odijela nalazi se otvor kroz koji se astronaut provlači kada se oblači. Odnosno, svemirsko odijelo, poput transporta, prima putnika, a ne da ga astronaut obuče na sebe.
Drugo, vrlo važno “drugo”, svemirsko odijelo Z-1 bit će podjednako pogodno i za svemirske šetnje i za kretanje po površini planeta (za razliku od svega što nosi posada ISS-a).
Treće, zahvaljujući najnovijim dostignućima, značajno je smanjena potreba za ponovnim punjenjem svemirskog odijela kanisterima litijevog hidroksida, koji apsorbira ugljični dioksid koji osoba izdahne. Pa, Z-1 bi mogao biti izvrsna zamjena za EMU i umiroviti staro odijelo.
Krajem prošle godine objavljeno je da NASA testira novo lagano svemirsko odijelo jer je Z-1 bio preglomazan. Korak unatrag? A evo i drugog: novo odijelo bit će modificirana verzija narančastog ACES odijela, razvijenog još 1960-ih. Odijelo će koristiti posada svemirske letjelice Orion koja će hvatati asteroide za prikupljanje uzoraka i analizu. Nažalost, svemirska agencija ne skida veo tajne s ove misteriozne misije, pa se o njoj ne zna puno.
Dva koraka unatrag? Evo trećeg: šatl Orion je u biti ažurirani modul Apolla. I tu se svi dijelovi slagalice spajaju: unutar raketnog modula Orion premalo je prostora za okretanje u odijelu tipa EMU ili Z-1. Osim toga, novo odijelo će biti univerzalno i dizajnirano za rad u unutrašnjosti i vani. Sami predstavnici NASA-e posebno ističu prednosti novog svemirskog odijela, poput niske cijene proizvodnje i prisutnosti gotovog sustava za održavanje života astronauta u novom svemirskom odijelu. Ipak, postoji velika nada da će se Z-1, a nakon njega i nedavno najavljeni Z-2, ipak koristiti, ali u drugim misijama.
Narančasta nijansa odabrana je za ACES odijela iz sigurnosnih razloga. Jedna je od najživljih boja i mora i svemira. Pronalaženje i spašavanje izgubljenog astronauta bilo bi lakše.
"Druga koža"
Tijekom leta u svemiru kralježnica astronauta rasteže se za sedam centimetara. To dovodi do užasnih bolova u leđima, što, naravno, izaziva zabrinutost među svemirskim agencijama. Posebno za Europsku svemirsku agenciju, njemački inženjeri razvili su zaštitno odijelo koje čvrsto prianja uz tijelo, a koje je izrađeno od dvosmjerne elastične tkanine od poliuretanskih vlakana. Odijelo čvrsto stisne tijelo od ramena do stopala, simulirajući normalan pritisak. Testiranje u letu odijela, izrađenog od spandexa, planirano je za 2015. godinu. Međutim, neki su inženjeri otišli još dalje u svom razvoju.
Nedavno je istraživačica na najboljem svjetskom sveučilištu (prema QS-u) – Massachusetts Institute of Technology – Deva Newman predstavila novo svemirsko odijelo na kojem je radila više od deset godina. Zove se Biosuite i mnogi vjeruju da bi moglo revolucionarizirati ljudsko istraživanje svemira.
Usko pripijeno svemirsko odijelo omogućuje astronautima veću mobilnost i sprječava ozljede (“na ramenima” astronauta - 25 operacija zbog ozljeda od teških svemirskih odijela). Newmanova glavna motivacija za njezin rad bila je da žene ispod određene visine ne mogu koristiti EMU jer jednostavno ne čine odijela tako mala. Za samu Devu to je važna činjenica, budući da nije visoka. Ali postoje i drugi motivi.
Prvo, moderna svemirska odijela teška su oko 100 kilograma. Da, oni su dizajnirani za korištenje u nultoj gravitaciji, ali morate petljati s njima. Drugo, sam prostor nije prazan. U svemiru također ima plina, a kako bi se stabilizirao pritisak iznutra i izvana, odijelo se "napuhava", dodatno otežavajući ljudske pokrete. Biosuit je čvrsto stegnuta tkanina izrađena od polimera i aktivnih materijala - legure nikla i titana, stoga samostalno vrši pritisak na ljudsko tkivo, sprječava njegovo širenje i pritom ostaje elastičan i elastičan.
Također, budući da je ovo odijelo podijeljeno na samostalne dijelove, ako se jedan dio probuši, astronaut će imati vremena staviti "zavoj". Moderna svemirska odijela to ne mogu: napuknuto znači napuknuto, depresurizacija se događa po cijeloj širini odjevnog predmeta. No, Deva i dalje ima određenih problema s kacigom, pa i sama izumiteljica priznaje da ćemo, što god se govorilo, najvjerojatnije dočekati simbiozu EMU-a i Biosuita. Kompromisno rješenje bilo bi zadržati donji dio od Biosuita i kacigu od EMU-a. To će astronautu osigurati potrebnu mobilnost i dokazanu sigurnost kacige. Još ima vremena do prvih letova na Mars – i prilike da smislimo nešto novo.
Ići?
Što se tiče punjenja svemirskih odijela, znanstvenici ozbiljno planiraju pretvoriti astronaute budućnosti u hodajuće laboratorije. Tim znanstvenika Patricka McGuirea iz Chicaga razvija prijenosno računalo za svemirsko odijelo koje može samostalno (ili gotovo samostalno, pomoću algoritama umjetne inteligencije temeljenih na neuronskim mrežama) provoditi niz analiza: od procjene krajolika do mikroskopske strukture kamenja. Ovo inteligentno svemirsko odijelo priprema se za misije na Mars i uspješno se testira u polu-sušnim područjima Španjolske te je razlikovalo lišaj od plaka na stijenama. U divljim uvjetima nekog Marsa, takav bi pomoćnik mogao postati neprocjenjiv.
Naravno, moderni razvoj nije ograničen samo na odijela astronauta. Era svemirskih putovanja proglašena je otvorenom - i tko zna, možda baš vi budete među prvim svemirskim turistima. U siječnju je uspješno održan treći i vrlo impresivan testni let svemirske letjelice Space Ship Two koju su kreirali Virgin Galactic i osobno Richard Branson. Čini se da će Virgin Galaxy vjerojatno biti prva tvrtka koja će omogućiti luksuzni izlet u nisku Zemljinu orbitu, a možda i šire.
Spremaju se i skafanderi za tebe i mene. Američka tvrtka Final Frontier Design predstavila je laganu verziju 3G Space Suita za svemirske turiste. Udobno, lagano (samo sedam kilograma - ovo nije EMU od 100 kilograma) i jeftino svemirsko odijelo nastalo je tijekom četiri godine na vrhuncu slave prethodnog izuma tvrtke koji je osvojio prestižnu nagradu Popular Science 2013. - specijalnih svemirskih rukavica. Samo poslušajte kako to cool zvuči: “Stopljeni sloj najlona obloženog uretanom, 13 razina prilagođenog kroja, prsten od ugljičnih vlakana oko struka, rukavice koje se mogu ukloniti, ugrađeni komunikacijski priključak i rashladni krugovi u prsima, rukama i nogama za zaštititi putnika od pregrijavanja..."
Čini se da miriše na svemir. Odaberite odijelo koje vam pristaje uz rame i pripremite se da vidite kako se zasljepljujuća lopta diže na lunarnom istoku - naša Zemlja.
Kako se dizajn svemirskog odijela mijenjao tijekom vremena.
Ideja o izradi svemirskog odijela javila se u 19. stoljeću, kada je genij znanstvene fantastike Jules Verne objavio svoju knjigu “Od Zemlje do Mjeseca direktnim putem za 97 sati i 20 minuta”. Budući da je upoznat sa znanošću, Vern je shvatio da će svemirsko odijelo daleko dogurati u svom razvoju i da će biti potpuno drugačije od ronilačkog.
Današnja svemirska odijela su složeni skup odjeće i uređaja koji služe za zaštitu čovjeka od nepovoljnih čimbenika svemirskih putovanja. Paralelno s evolucijom ovog kompleksa povećavao se domet leta, a priroda posla koji obavljaju astronauti postala je složenija. U ovom članku prikazana je kratka povijest razvoja konstrukcije skafandera od početka prošlog stoljeća do danas.
Ovako su znanstvenici 1924. zamislili svemirsko odijelo budućih kozmonauta. Tada su već shvatili da se svemirsko odijelo treba razlikovati od ronilačkog odijela. Međutim, razvoj temeljno novog odijela još uvijek je proveden na njegovoj osnovi.
X-15
Godine 1956. američko ratno zrakoplovstvo započelo je s razvojem odijela za visinu namijenjena zaštiti osobe od promjena tlaka. Usprkos smiješnom izgledu, bilo je sasvim moguće kretati se u ovom svemirskom odijelu. Ali ovaj prototip nikada nije ušao u proizvodnju.
Spasilačko odijelo-1 razvijeno je u SSSR-u 1961. za letove na brodovima serije Vostok. Prva svemirska odijela izrađena su prema veličini kozmonauta odabranih za let - Yu.Gagarina i njegovih rezervi - G.Titova i G.Nelyubova.
Upravo takvo odijelo nosio je Alan Shepard koji je 1961. godine sudjelovao u prvom svemirskom letu američkih astronauta Mercury 7. Ovo odijelo nije dobro mijenjalo oblik, a pod velikim pritiskom astronauti su bili praktički imobilizirani.
Također poznat kao AX1-L, proizveden je 1963. Crne gumene zavojnice na koljenima, laktovima i kukovima omogućuju astronautima slobodno savijanje udova. Potporni sustav naramenica na prsima sprječava da se odijelo previše proširi. Bez njega bi se tlačno odijelo napuhalo poput balona.
ILC Industries, tvrtka sklopila ugovor s NASA-om za razvoj svemirskih odijela, stvorila je A5-L 1965. godine. Prototip je napravljen od plavog najlona. Astronauti koji su prvi put sletjeli na Mjesec nosili su modificiranu verziju ovog odijela.
Razvio ga je Gus Grimsson u istom G3-C iz 1965., svemirsko odijelo se sastojalo od 6 slojeva bijelog najlona i jednog sloja Nomexa (vatrootpornog materijala). Raznobojni ventili na odijelu služili su za ventilaciju zraka u njemu. Plavi su za pumpanje "dobrog" zraka unutra, crveni su za uklanjanje ugljičnog dioksida.
Prototip Hawka je napravljen i testiran 1967. Bilo je to mekano svemirsko odijelo s uklonjivom metalnom kacigom. Prvi kozmonauti koji su koristili svemirsko odijelo Yastreb bili su E. Khrunov i A. Eliseev tijekom leta svemirskih letjelica Soyuz-4 i Soyuz-5.
AX-2 je napravljen od stakloplastike i slojevite pjene. Njegov prototip razvijen je u Ames Research Centeru, ogranku NASA-e, 1968. godine. Čelične opruge u struku omogućile su astronautima da se lako sagnu, ali ovo glomazno odijelo imalo je značajan nedostatak: bilo je vrlo nezgrapno kretati se u skučenim prostorima svemirske letjelice.
"Orlan" je stvoren u SSSR-u za zaštitu kozmonauta tijekom rada u svemiru. Ovaj model svemirskog odijela nastao je 1969. godine i od tada se stalno modificirao i usavršavao. Trenutno modificirana verzija Orlana osigurava sigurne aktivnosti izvan broda za astronaute s ISS-a.
Z-1 dizajnirao je i izradio ILC Dover, a časopis Time ga je proglasio najboljim izumom 2012. godine. Za učinkovitiju kontrolu pritiska koristi se kombinacija najlona i poliestera. A kako bi se ubrzao proces oblačenja, ulaz u skafander nalazi se straga, za razliku od prethodnih modela.
Prema zamisli inženjera, elastična tkanina svemirskog odijela nove generacije bit će po cijeloj površini obložena tankim nitima legure nikla i titana. Spojeno na izvor napajanja, odijelo će uzrokovati skupljanje niti, čvrsto prianjajući uz tijelo astronauta. U takvoj zaštitnoj odjeći ljudi će se moći lako kretati po površini drugih planeta.
"Kad odrastem, postat ću astronaut" - ova je fraza postala simbol cijele ere, koja je započela svemirskom utrkom između vodećih zemalja svijeta i završila neispunjenim snom za mnoge od nas. Međutim, postoje ljudi na planeti Zemlji koji redovito izlaze u svemir. I ako nam je danas postalo uobičajeno da u orbiti uvijek postoji netko tko lebdi u nultoj gravitaciji, nekada je to bilo toliko uzbudljivo da milijuni ljudi nisu skidali pogled s televizora, bez daha su pratili prve pokušaje istraživanja svemira.
Nažalost, rođeni smo prekasno da bismo istražili Zemlju. Srećom, mi ćemo biti prva generacija koja će započeti istraživanje drugih planeta. U ovom ćemo članku govoriti o odjeći bez koje se neće održati niti jedan međuplanetarni let, niti jedan izlazak inteligentne osobe u svemir - o svemirskim odijelima budućnosti.
Moderna svemirska odijela
Svemir je izuzetno neprijateljsko okruženje. Ako se slučajno nađete u vakuumu, teško da ćete se spasiti. Unutar 15 sekundi izgubit ćete svijest zbog nedostatka kisika. Krv će proključati, a zatim se smrznuti zbog nedostatka pritiska. Tkiva i organi će se proširiti. Oštra promjena temperature dovršit će ono što je započeto. Čak i ako sve to uspijete preživjeti, nije činjenica da vas solarni vjetar neće nagraditi štetnim zračenjem.
Kako bi se zaštitili od svih ovih čimbenika, astronauti koriste zaštitna odijela – skafandere. Povijest svemirskog ormara prilično je zanimljiva, ali u njemu se u proteklih 30 godina nije dogodilo mnogo važnih događaja. Puno je uzbudljivije ono što nas čeka u bliskoj budućnosti, posebice s obzirom na sve veći tempo komercijalnih letova i planirane misije.
Danas ruski kozmonauti koriste svemirska odijela Sokol KV-2 i Orlan-MK (za svemirske šetnje), razvijena 1970-ih i 1980-ih. U 2014. planirani su testovi Orlan-ISS-a, čiji je dizajn doživio manje promjene - općenito, svemirsko odijelo gotovo je isto kao i njegov prethodnik. Danas i uvijek njihovu proizvodnju provodi JSC NPP Zvezda nazvana po akademiku G. I. Severinu. Kina, usput, oblači svoje kozmonaute (ili taikonaute, točnije) u odijela izrađena na temelju sovjetskih: isto Sokol i Feitian, predstavljeni 2003. odnosno 2008. i korišteni u misijama Shenzhou 5 i Shenzhou 7. SAD, iako zaslužan za obećavajući razvoj, ostaje vjeran svemirskim odijelima iz 1994. i 1984.: ACES (AdvancedCrewEscapeUnit) i EMU (ExtravehicularMobilityUnit).
Amerikanci se mogu razumjeti. Zbog problema s financiranjem, svemirski program je ozbiljno ograničen. Možda bi, da nije ovoga, već bili na Veneri (takva je misija zapravo bila planirana). Što se tiče uspjeha Roscosmosa, osim gore spomenutih testova Orlan-ISS, ništa se više ne može reći. Ako se svemirska odijela budućnosti izrađuju u Rusiji, izrađuju se pod zemljom.
NASA planira povratak na Mjesec i aktivno razvija nova svemirska odijela, jer će ona trebati novim Armstrongovima i Aldrinima koji će ostavljati otiske na mjesečevom pijesku. Međutim, za razliku od programa Apollo 11, nova odijela trebala bi astronautima dati više mogućnosti. Na primjer, slobodno kretanje, što će olakšati rad na Mjesecu, kao i zaštita od mjesečeve prašine ljepljive poput trake.
Ali međunarodni partneri koje predstavljaju Europska svemirska agencija i Roscosmos planiraju let s ljudskom posadom na Mars – što dokazuje 500-dnevni eksperiment proveden prije nekoliko godina. U sklopu programa Mars 500, šest članova međunarodne posade (uključujući Ruse) provelo je 500 dana u karanteni, simulirajući let na Mars. Možda će se let ipak održati 2018. Ovdje vrijedi znati da je glavni problem tako dugog leta utjecaj radijacije od kojeg ne štite ni svemirska odijela ni trup broda. Let može biti izrazito nepovoljan.
Napominjemo da će za let na Mars Roscosmos, zajedno sa svojim partnerima, morati razviti posebno svemirsko odijelo. U sklopu programa Mars 500, članovi posade koristili su posebnu verziju svemirskog odijela Orlan-E (što znači “eksperimentalno”). Dizajneri ga u šali nazivaju mlađim bratom - gotovo je identičan ostalim Orlanima, ali je četiri puta lakši i još nije pogodan za svemirsku šetnju Marsom. Međutim, ono će činiti osnovu za buduće marsovsko odijelo.
Nekoliko drugih milijardera filantropa također planira let na Mars - Bas Lansdorp (projekt MarsOne, osmišljen za kolonizaciju Marsa tijekom 2011.-2033.) i Elon Musk (osnivač SpaceX-a).
Koliko košta skafander? Model koji koristi NASA, sa svom opremom, sredstvima za održavanje života i opremom, košta 12 milijuna dolara. NPP Zvezda radije ne reklamira cijenu skafandera, ali govore o 9 milijuna dolara.
Oblikovati
Od kojih materijala se izrađuju svemirska odijela? Pogledajmo primjer EMU-a. Dok su prva svemirska odijela bila u potpunosti izrađena od mekanih tkanina, moderne verzije kombiniraju meke i tvrde komponente koje pružaju potporu, mobilnost i udobnost (iako se s potonjim još uvijek može raspravljati). Sam materijal svemirskog odijela sastoji se od 13 slojeva: dva sloja unutarnjeg hlađenja, dva kompresijska sloja, osam slojeva toplinske zaštite od mikrometeorita i jedan vanjski sloj. Ovi slojevi uključuju sljedeće materijale: pleteni najlon, spandex, uretanski najlon, Dacron, neoprenski najlon, Mylar, Gore-tex, Kevlar (od kojeg se izrađuje prsluk) i Nomex.
Svi slojevi su prošiveni i spojeni kako bi formirali bešavnu prevlaku. Također, za razliku od prvih svemirskih odijela, koja su bila krojena pojedinačno za svakog astronauta, moderna EMU imaju komponente različitih veličina kako bi odgovarale svima.
EMU odijelo sastoji se od sljedećih dijelova: MAG (prikuplja urin astronauta), LCVG (eliminira višak topline tijekom šetnje svemirom), EEH (omogućuje komunikaciju i bioinstrumente), CCA (mikrofon i slušalice za komunikaciju), LTA ( donje odijelo, hlače, štitnici za koljena, navlake i čizme), HUT (gornji dio odijela, tvrda ljuska od stakloplastike koja nosi nekoliko struktura: ruke, trup, kaciga, ruksak za održavanje života i kontrolni modul), rukavi, dva para rukavice (unutarnje i vanjske), kaciga, EVA (zaštita od jakog sunčevog svjetla), IDB (hidratacijska vreća unutar odijela), PLSS (primarni sustav za održavanje života: kisik, energija, uklanjanje ugljičnog dioksida, hlađenje, voda, radio i sustav upozorenja), SOP (rezerva kisika), DCM (modul PLSS kontrola).
Gadno zaboravljeno staro
2012. NASA je predstavila novu vrstu svemirskog odijela, Z-1. Nadahnuto svemirskim odijelom Buzza Lightyeara iz Priče o igračkama, odijelo bi trebalo krenuti u proizvodnju 2015. i dolazit će s nizom cool značajki i značajki.
Prvo, kaciga u obliku mjehurića pruža veliko vidno polje u usporedbi s prethodnim opcijama. Da, ovo nije kanonska "motociklistička kaciga", ali sigurnost će, prema riječima stručnjaka, biti na najvišoj razini. Novi dizajn ramenih dijelova odijela omogućuje veću slobodu pokreta ruku. Na stražnjoj strani svemirskog odijela nalazi se otvor kroz koji se astronaut provlači kada se oblači. Odnosno, svemirsko odijelo, poput transporta, prima putnika, a ne da ga astronaut obuče na sebe.
Drugo, vrlo važno “drugo”, svemirsko odijelo Z-1 bit će podjednako pogodno i za svemirske šetnje i za kretanje po površini planeta (za razliku od svega što nosi posada ISS-a).
Treće, zahvaljujući najnovijim dostignućima, značajno je smanjena potreba za ponovnim punjenjem svemirskog odijela kanisterima litijevog hidroksida, koji apsorbira ugljični dioksid koji osoba izdahne. Pa, Z-1 bi mogao biti izvrsna zamjena za EMU i umiroviti staro odijelo.
Krajem prošle godine objavljeno je da NASA testira novo lagano svemirsko odijelo jer je Z-1 bio preglomazan. Korak unatrag? A evo i drugog: novo odijelo bit će modificirana verzija narančastog ACES odijela, razvijenog još 1960-ih. Odijelo će koristiti posada svemirske letjelice Orion koja će hvatati asteroide za prikupljanje uzoraka i analizu. Nažalost, svemirska agencija ne skida veo tajne s ove misteriozne misije, pa se o njoj ne zna puno.
Dva koraka unatrag? Evo trećeg: šatl Orion je u biti ažurirani modul Apolla. I tu se svi dijelovi slagalice spajaju: unutar raketnog modula Orion premalo je prostora za okretanje u odijelu tipa EMU ili Z-1. Osim toga, novo odijelo će biti univerzalno i dizajnirano za rad u unutrašnjosti i vani. Sami predstavnici NASA-e posebno ističu prednosti novog svemirskog odijela, poput niske cijene proizvodnje i prisutnosti gotovog sustava za održavanje života astronauta u novom svemirskom odijelu. Ipak, postoji velika nada da će se Z-1, a nakon njega i nedavno najavljeni Z-2, ipak koristiti, ali u drugim misijama.
Narančasta nijansa odabrana je za ACES odijela iz sigurnosnih razloga. Jedna je od najživljih boja i mora i svemira. Pronalaženje i spašavanje izgubljenog astronauta bilo bi lakše.
"Druga koža"
Tijekom leta u svemiru kralježnica astronauta rasteže se za sedam centimetara. To dovodi do užasnih bolova u leđima, što, naravno, izaziva zabrinutost među svemirskim agencijama. Posebno za Europsku svemirsku agenciju, njemački inženjeri razvili su zaštitno odijelo koje čvrsto prianja uz tijelo, a koje je izrađeno od dvosmjerne elastične tkanine od poliuretanskih vlakana. Odijelo čvrsto stisne tijelo od ramena do stopala, simulirajući normalan pritisak. Testiranje u letu odijela, izrađenog od spandexa, planirano je za 2015. godinu. Međutim, neki su inženjeri otišli još dalje u svom razvoju.
Nedavno je istraživačica na najboljem svjetskom sveučilištu (prema QS-u) – Massachusetts Institute of Technology – Deva Newman predstavila novo svemirsko odijelo na kojem je radila više od deset godina. Zove se Biosuite i mnogi vjeruju da bi moglo revolucionarizirati ljudsko istraživanje svemira.
Usko pripijeno svemirsko odijelo omogućuje astronautima veću mobilnost i sprječava ozljede (“na ramenima” astronauta - 25 operacija zbog ozljeda od teških svemirskih odijela). Newmanova glavna motivacija za njezin rad bila je da žene ispod određene visine ne mogu koristiti EMU jer jednostavno ne čine odijela tako mala. Za samu Devu to je važna činjenica, budući da nije visoka. Ali postoje i drugi motivi.
Prvo, moderna svemirska odijela teška su oko 100 kilograma. Da, oni su dizajnirani za korištenje u nultoj gravitaciji, ali morate petljati s njima. Drugo, sam prostor nije prazan. U svemiru također ima plina, a kako bi se stabilizirao pritisak iznutra i izvana, odijelo se "napuhava", dodatno otežavajući ljudske pokrete. Biosuit je čvrsto stegnuta tkanina izrađena od polimera i aktivnih materijala - legure nikla i titana, stoga samostalno vrši pritisak na ljudsko tkivo, sprječava njegovo širenje i pritom ostaje elastičan i elastičan.
Također, budući da je ovo odijelo podijeljeno na samostalne dijelove, ako se jedan dio probuši, astronaut će imati vremena staviti "zavoj". Moderna svemirska odijela to ne mogu: napuknuto znači napuknuto, depresurizacija se događa po cijeloj širini odjevnog predmeta. No, Deva i dalje ima određenih problema s kacigom, pa i sama izumiteljica priznaje da ćemo, što god se govorilo, najvjerojatnije dočekati simbiozu EMU-a i Biosuita. Kompromisno rješenje bilo bi zadržati donji dio od Biosuita i kacigu od EMU-a. To će astronautu osigurati potrebnu mobilnost i dokazanu sigurnost kacige. Još ima vremena do prvih letova na Mars – i prilike da smislimo nešto novo.
Ići?
Što se tiče punjenja svemirskih odijela, znanstvenici ozbiljno planiraju pretvoriti astronaute budućnosti u hodajuće laboratorije. Tim znanstvenika Patricka McGuirea iz Chicaga razvija prijenosno računalo za svemirsko odijelo koje može samostalno (ili gotovo samostalno, pomoću algoritama umjetne inteligencije temeljenih na neuronskim mrežama) provoditi niz analiza: od procjene krajolika do mikroskopske strukture kamenja. Ovo inteligentno svemirsko odijelo priprema se za misije na Mars i uspješno se testira u polu-sušnim područjima Španjolske te je razlikovalo lišaj od plaka na stijenama. U divljim uvjetima nekog Marsa, takav bi pomoćnik mogao postati neprocjenjiv.
Naravno, moderni razvoj nije ograničen samo na odijela astronauta. Era svemirskih putovanja proglašena je otvorenom - i tko zna, možda baš vi budete među prvim svemirskim turistima. U siječnju je uspješno održan treći i vrlo impresivan testni let svemirske letjelice Space Ship Two koju su kreirali Virgin Galactic i osobno Richard Branson. Čini se da će Virgin Galaxy vjerojatno biti prva tvrtka koja će omogućiti luksuzni izlet u nisku Zemljinu orbitu, a možda i šire.
Spremaju se i skafanderi za tebe i mene. Američka tvrtka Final Frontier Design predstavila je laganu verziju 3G Space Suita za svemirske turiste. Udobno, lagano (samo sedam kilograma - ovo nije EMU od 100 kilograma) i jeftino svemirsko odijelo nastalo je tijekom četiri godine na vrhuncu slave prethodnog izuma tvrtke koji je osvojio prestižnu nagradu Popular Science 2013. - specijalnih svemirskih rukavica. Samo poslušajte kako to cool zvuči: “Stopljeni sloj najlona obloženog uretanom, 13 razina prilagođenog kroja, prsten od ugljičnih vlakana oko struka, rukavice koje se mogu ukloniti, ugrađeni komunikacijski priključak i rashladni krugovi u prsima, rukama i nogama za zaštititi putnika od pregrijavanja..."
Čini se da miriše na svemir. Odaberite odijelo koje vam pristaje uz rame i pripremite se da vidite kako se zasljepljujuća lopta diže na lunarnom istoku - naša Zemlja.