Блогът на Даниел Марин

Към момента всички знаем, че НАСА планира да постави човек на лунната повърхност през 2024 г. Засега няма определен план и остава да бъде проектиран и изграден ключов автомобил: лунният модул. Но има и друг критичен елемент, за който никой не говори, който трябва да проектирате, преди да отидете на Луната. Говорим за скафандри. На пръв поглед бихме могли да си помислим, че астронавтите вече носят водолазни костюми по време на орбиталните си пътувания и че следователно те ще трябва да бъдат адаптирани само за Луната, нали? Ами не. Не е толкова просто. Всички пилотирани кораби, които се разработват в Съединените щати в момента - тоест Orion, Dragon 2 и Starliner - нямат скафандри за излизане извън превозното средство. С други думи, водолазни костюми от екстрахикуларен тип (EVA). Това, което астронавтите ще носят, са костюми за интравехикуларно налягане (IVA), които не позволяват достъп навън и още по-малко до лунната повърхност.

разходка
Какви костюми ще носят астронавтите на НАСА, ако искат да се върнат на Луната през 2024 г.? Според изображението те ще използват полутвърд костюм от типа xEMU (NASA).

НАСА иска да отиде до Луната с космическия кораб "Орион", единственият, проектиран от земята, за да изпълнява мисии извън ниската орбита. И това е недоказана възможност по политически причини. Orion, подобно на останалите превозни средства, използва вътрешна атмосфера, подобна на тази, която се намира на Земята на морското равнище (т.е. 101,3 килопаскали налягане и съставена приблизително от 79% азот и 21% кислород). И тук възникват проблемите. Екстрахикулярните водолазни костюми в експлоатация работят с чиста кислородна атмосфера, за да намалят налягането в костюма. Колкото по-високо е налягането, толкова по-трудно е да се движат ставите. Нека не забравяме, че скафандърът всъщност е балон с човек вътре в него, така че идеалното е да се намали максимално налягането на костюма, за да се увеличи мобилността. Разбира се, можем да го намалим до минимум 21,3 килопаскала (или 0,2 атмосфери), което е равно на парциалното налягане на кислорода на морското равнище, но не повече.

Американски скафандри (НАСА). Характеристики на EVA костюми (NASA).

Колкото по-ниско е налягането на костюма, толкова повече време ни е необходимо, за да премахнем напълно азота от кръвта и да премахнем риска от емболия по време на декомпресия. Ако започнахме от атмосфера на чист кислород вътре в превозното средство, нямаше да се налага да извършваме какъвто и да е процес на декомпресия, както се случи в програмите Gemini, Apollo и Skylab (Skylab имаше смесена атмосфера на кислород и хелий, но за практически цели същото е). Изборът на атмосферата на Орион обаче не позволява дискусии в този момент, особено ако планираме кацане на Луната в рамките на пет години. По време на изстрелването астронавтите на Orion ще носят костюм под налягане, наречен OCSS (Orion Crew Survival System), въпреки че всъщност е вариант на ACES (Advanced Crew Escape Suit) необитаем костюм, използван в мисии на космически совалки от 90-те до 2011 г. The OCSS/ACES е в състояние да издържи на малки извънредни извънредни дейности с продължителност няколко минути, но не е извънколесен костюм, тъй като зависи от системата за поддържане на живота на превозното средство, наред с много други ограничения.

OCSS интравехикуларен костюм на космическия кораб Orion (NASA). Симулация на космическа разходка с MACES костюми от космическия кораб Orion (NASA).

По време на администрацията на Обама костюмът MACES (Modified Advanced Crew Escape Suit) е замислен, за да позволи на космическите разходки в - вече отменената - ARM мисия за възстановяване на проби от астероид, но развитието на този костюм е прекъснато с достъпа на администрацията Тръмп в Белия дом. Във всеки случай, за мисия на лунната повърхност, костюмът на MACES ще трябва да бъде модифициран. Следователно изглежда ясно, че няма друга възможност, освен да се облече и разработи друг космически костюм от тип EVA, специално създаден за използване на лунната повърхност. Алтернатива би била да се оборудва лунният модул с костюмите EMU (Екстравехикулярно мобилност) на Международната космическа станция (МКС), които са автентични водолазни костюми EVA. Но освен че има само четири раници за поддържане на живота (PLSS, от които поне два са винаги на борда на МКС), те ще трябва да бъдат модифицирани за използване на Луната. По-конкретно, би било необходимо да се увеличи мобилността на костюма в кръста, за да може да се ходи, както и да му се осигурят подходящи ботуши и ръкавици, както и допълнителна защита срещу абразивния лунен реголит.

Костюми, разработени от НАСА през последните години (НАСА).

НАСА прекара години в проектирането на прототипи на това, което трябва да бъде новият изследователски костюм на бъдещето, предназначен да бъде използван на Луната и на Марс. Тъй като пускането в експлоатация на този водолазен костюм не се считаше за спешен случай, НАСА реши да даде приоритет на безопасността на операциите и избра полутвърд костюм с относително високо вътрешно налягане, който работи при 57 kPa (0,6 атмосфери) с 34% кислород, безпрецедентна концепция в историята на космоса. По този начин астронавтите ще се нуждаят от минимален период на декомпресия, започвайки от атмосфера, подобна на земната, и рискът от емболия е намален. В замяна, разбира се, трябва да изградите твърд водолазен костюм, който да не се надува като балон при това налягане.

Прототип на полутвърд EVA костюм от следващо поколение (NASA).

Сега къде е този костюм? Е, засега има само прототипи. В рамките на програмата xEMU (Exploration EMU) НАСА разработва полутвърд водолазен костюм в дълбочина, който работи при 57 kPa. До 2023 г. агенцията се надява версията xEMU Lite да бъде готова за тестване на МКС. Тази версия ще работи при същото вътрешно налягане като текущата EMU, т.е. 30 kPa (0,3 атмосфери). Проблемът е, че xEMU беше замислен като предишна стъпка за марсиански костюм, mEMU (по това време приоритетът на НАСА беше Марс) и беше насочен към цислунарни операции, тоест около Луната, а не на лунната повърхност. Така че за пореден път xEMU ще трябва да бъде модифициран, за да позволи лунни разходки, въпреки че със сигурност няма да е много драстични промени.

Костюмите на EVA на бъдещето (NASA). Разлики между xEMU и xEMU Lite (NASA).

В момента НАСА е изградила прототипите Z-1 и Z-2 на xEMU, които приличат повече на руски костюм Orlán, отколкото на традиционен EMU. Всъщност xEMU се състои от твърд метален торс, който се свързва директно с раницата за поддържане на живота PLSS. Астронавтът влиза в интериора, като сгъва раницата, сякаш е врата, по същия начин, както в руския Орлан. Освен това Orlán има и по-високо вътрешно налягане, точно за да улесни процедурите по декомпресия. В допълнение към програмата xEMU, НАСА инвестира много пари в програмата PLSS 2.0, за да разработи нова раница за поддържане на живота. И двете програми очевидно са свързани, но има степен на припокриване на компетенциите, което води до объркване.

Костюмът xEMU може да се използва в концепцията за костюм с други превозни средства (НАСА). Z-2 прототип полутвърд EVA костюм (NASA).

Ясно е, че НАСА трябва да насърчи развитието на xEMU и да създаде лунен вариант - lEMU? - До 2024 г., ако иска някой да ходи по повърхността на Луната. Няма да престане да бъде парадоксално, че кацането на Луната на Луната през 2024 г. трябва да бъде отложено поради липсата на елемента, който очевидно е прост като водолазен костюм.

Ще видим ли нещо подобно през 2024 г.? (POT).