Почему мы не можем создать идеальный скафандр?

0
23

До сих пор, каждый скафандр был создан для особой миссии и цели. Пока не было ни одного универсального или «идеального» скафандра. Например, американский ACES «тыква» или российский «Сокол» предназначались только для запуска и входа в атмосферу, но в нем нельзя выйти в открытый космос. Костюм Apollo A7L был разработан для астронавтов с жесткой подошвой ботинок, чтобы ходить по Луне, в то время как NASA EMU и российский «Орлан» предназначены для использования в космосе, но с мягкими подошвами, для того чтобы не повредить внешнюю обшивку космической станции.

Что будет представлять собой идеальный скафандр, который можно будет использовать в любой миссии? Он должен быть легким, будучи непроницаемым для воздействия радиации, защищенным от разрывов, а также быть гибким. Иметь несколько размеров и быть достаточно комфортным для долгого ношения.

Возможно ли создать идеальный скафандр, соблюдая все эти спецификации?

«Проектирование скафандра превращается в битву между защитой и мобильностью», — сказал тренер астронавтов NASA Роберт Фрост. «Чем больше мы стараемся защитить владельца, тем менее подвижны они становятся. Делая их более подвижными, мы делаем их менее защищенными».

Астронавт использует костюм NASA EMU за пределами Международной космической станции.Астронавт использует костюм NASA EMU за пределами Международной космической станции.По словам Элона Маска, идеальным скафандром станет «Badass» (задира). Это название SpaceX используется в их контракте с разработчиками скафандров Orbital Outfitters, которые создают скафандры для будущих коммерческих пассажиров SpaceX. Маск отметил, что SpaceX ищет не только пользу, но и эстетику в костюме. «Он должен выглядеть как скафандр XXI века, а также хорошо работать», — сказал он.

Но даже костюмом SpaceX «задира», разрабатывается с одной целью.

И есть препятствия «дизайна космического скафандра задиры», написал Эрик Софдж в статье в Популярной науке. «Костюм для запуска неуклюжий, большого размера, цельный вместе с перчатками и шлемом. В нем астронавт не сможет встать».

Новые идеи

Одна из лучших идей на горизонте «коробочный» тип скафандра, который развивался MIT. Это легкий, облегающий, гибкий скафандр, а-ля Седьмая-из-девяти (Седьмая) из «Звездного пути».

«С обычным скафандром Вы находитесь по существу в воздушном шаре газа, который предоставляет Вам необходимую одну треть атмосферы (давления), чтобы поддерживать Вас в космическом вакууме», — сказал один из разработчиков ДаваНьюман. «Мы хотим достигнуть той же самой герметизации, но посредством механического противодавления, применяя давление непосредственно на кожу, таким образом, избегая давления газа в целом. Мы объединяем пассивный эластик с активными материалами. … В конечном счете, большое преимущество – мобильность и легкость костюма для исследования планет».

MIT использует никель-титановый сплав с памятью формы, сейчас они продолжают исследования. Некоторые проблемы с этим костюмом включают в себя трудность надевать такой плотный костюм в невесомости и как герметизируемый шлем может быть связан с герметизированным костюмом.

Концепция скафандра будущего от Nasa выбранного путем общественного голосования.Концепция скафандра будущего от Nasa выбранного путем общественного голосования.NASA недавно показали победителя публичного голосования костюм, названный Z-2. Он имеет подшипники на сгибах, что делает его более гибким, чем нынешний костюм NASA EMU. Он также имеет сзади порт ввода, что позволяет ему быстро пристыковаться к мобильному транспорту или месту обитания, по существу, превращая костюм в собственный шлюз. В настоящее время NASA испытывает прототип Z-2, для создания лучшего костюма Z-3. Если это сработает, то Z-3 сможет использоваться для выхода в открытый космос с борта МКС уже в 2017 году.

Тем ни менее, до сих пор, совершенный скафандр ускользает от нас.

Но вот некоторые дополнения, которые смогли бы сделать скафандр идеальным:

Самовосстановление: в настоящее время наличие многократных слоев является лучшим способом защитить от разрывов, которые могут быть фатальными в космическом вакууме. Но для тела костюма MIT будет использоваться механическое противодавление, инженеры ILC изучают самовосстанавливающиеся материалы, такие как полимеры, которые смогли бы создать пену, чтобы залечить разорванный костюм.

Улучшенные перчатки: перчатки были самым сложным элементом для разработки. Создать перчатку, которая была бы одновременно гибкой и защищала бы, является проблемой. Астронавт Дуэн Кери сравнил выход в открытый космос с попыткой отремонтировать автомобиль в зимних рукавицах. В нынешних перчатках натирается и кровоточит кожа рук, в результате чего потом отпадают ногти. NASA постоянно работает над улучшением перчаток.

Дополнительное зрение: в настоящее время поликарбонатные шлемы NASA можно спутать с аквариумом. Один из материалов, который в будущем может быть использован для изготовления скафандров –чистая керамика, названная ALON, тоньше, чем пуленепробиваемое стекло и крепче в три раза. Еще одним дополнением может стать внутренний heads-up дисплей, как те, которые используют пилоты F-16, для обеспечения данными и информацией.

Улучшенная система охлаждения: современные костюмы имеют «нижнее белье», состоящее приблизительно из 122 кг пластмассовых шлангов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Инженеры Университета Пердью разрабатывают полимеры с использованием стеклянных волокон, покрытых термоэлектрическими нанокристаллами, которые поглощают тепло и статику.

Искусственная гравитация: помните магнитную обувь, которую носили в «Звездном пути»? Университет Массачусетса разрабатывает сухой клей, который мог бы помочь космонавтам «прилипнуть» к поверхности. Он изготовлен из смеси углеволокна и имитирует структуру кожи и сухожилий лапки геккона. Еще одна идея, способ противостоять мышечной атрофии в невесомости. Draper Labs развивает гироскопы, которые будут крепиться к рукам и ногам скафандра, и будут обеспечивать устойчивость, подобную силе тяжести на Земле.

Длительное питание от аккумулятора: один из вопросов, достаточное питание от аккумулятора для длительного выхода в открытый космос. Michigan Tech разрабатывает устройство, которое может преобразовать движение в электричество. Кроме того некоторые идеи для долгоживущих аккумуляторов есть и у Элона Масска…

Таким образом, в то время как многие предприятия работают над идеями и концепциями, идеальный скафандр еще предстоит разработать. Если люди собираются сойти на астероид, на Луну, на Марс или миссии в глубоком космосе, нам понадобится костюм очень близкий к идеалу.