Nåværende romdrakter vil ikke kutte det på månen. Så NASA laget nye.

Den øvre torsoen til NASAs xEMU-design. NASA

En romdrakt er mer som et miniatyrromfartøy du bærer rundt kroppen enn et klesplagg. Den er under trykk, den er pyntet med livsstøttesystemer, og den vil sannsynligvis se ganske kul ut. Men skulle drakten mislykkes, er du toast.

Ingen har noen gang dødd på grunn av en defekt romdrakt, men det betyr ikke at dagens modeller er perfekte. Enten det er for oppskyting i verdensrommet eller for å komme tilbake til jorden, eller for en ekstravehikulær aktivitet (EVA, i daglig tale kjent som en romvandring), har astronauter aldri vært helt fornøyd med utstyret de er tvunget til å ta på seg for oppdrag.

Heldigvis har bølgen av ny aktivitet i verdensrommet ført til at vi ser mer innovasjon innen romdraktdesign og ytelse enn noen gang før. Dressene ser også bedre ut. Fremveksten av nye private kjøretøyer som SpaceXs Crew Dragon og Boeings Starliner betyr at NASA-astronauter som skal til den internasjonale romstasjonen har på seg nye romdrakter som er ekstremt slanke og elegante. I stedet for den posete oransje Advanced Crew Escape Suit (kjærlig kallenavnet 'gresskardrakten) som romfergemannskaper pleide å bruke når de lanserte i bane, har SpaceX og Boeing designet noe som er mye mer formtilpasset og halvparten av massen. Doug Hurley og Bob Behnken, astronautene som dro opp på Crew Dragon til ISS i mai , bemerket at de var ekstremt komfortable og enkle å ta av og på. Drakter som brukes under takeoff og reentry er designet for å beskytte astronauter mot brann, og de plugges inn i sete-navlestrenger som frakter oksygen og kjølig luft i tilfelle kabinen av en eller annen grunn blir trykkavlastet.

Det mest interessante arbeidet har imidlertid å gjøre med NASAs neste generasjons romdrakt for astronauter som skal til månen – eXploration Extravehicular Mobility Unit, eller xEMU. Det er tilsynelatende etterfølgeren til romdraktene som ble båret av Neil Armstrong, Buzz Aldrin og andre Apollo-astronauter da de satte foten på månens overflate for et halvt århundre siden. Men den inkluderer også det vi har lært gjennom EMU-ene som ble brukt i bane under romfergen og ISS-epoker med menneskelig utforskning, så vel som de harde leksjonene fra Apollo. Målet bak Artemis er å ha mennesker som bor og arbeider på månen. Nye romdrakter vil være avgjørende for å sikre at opplevelsen er trygg og komfortabel.

Vi er så glade for å sette folk tilbake på månen, sier Richard Rhodes, en romdraktingeniør ved NASA som jobber med xEMU. Vårt hovedmål er at mannskapet ikke engang tenker på oss. De tar på seg drakten, og de gjør arbeidet sitt – vitenskapen, utforskningen – og tenker ikke engang to ganger på hvor mobile de er eller hvor effektivt de kan jobbe. Det er en høy ordre, men vi prøver å komme så nærme det som mulig. Vi ønsker å være usynlige.

Her er noen av de største innovasjonene vi kan forvente av xEMU.

Økt mobilitet

Når du designer en romdrakt, vil du at den skal bevege seg fritt og effektivt, med minst mulig innsats, slik at vi kan være så nær skjorteermmobilitet som mulig, sier Rhodes. Målet er å begrense mengden volum i drakten, for jo mer volum det er, jo hardere må astronautene jobbe for å bøye leddene sine, og det kan fort bli utmattende.

Løsningen er å bruke lagre, siden de roterer rundt et enkelt punkt og sikrer et konstant volum. De gamle Apollo-draktene brukte bare lagre i armene, fordi det i utgangspunktet var en flerbruksdrakt (brukt både til oppskyting og innstigning, samt måneutforskning). Den måtte være lett nok til å romme alle disse forskjellige situasjonene, og for mange lagre kunne ha tynget den ned.

xEMU har lagre som er lettere og hogger nærmere leddene enn de som ble brukt til tidligere EMUer. De ved skuldrene skal tillate astronauter å nå utover og løfte gjenstander lettere samtidig som de reduserer risikoen for skade på overkroppen. Det er endelig peilinger i midjen, hoftene, lårene og anklene, noe som skaper mye større bevegelighet i underkroppen. Alle disse til sammen gir svært lavt dreiemoment, lavenergi mobilitet og bevegelse, sier Rhodes.

Draktene har også et system med variabelt trykk for å gi astronautene mer fleksibilitet når de trenger det. Det skal tillate dem å gjøre seg raskere klar i dressen når det er nødvendig, men også løfte materialer eller knele ned for å studere ting når situasjonen krever det.

Buzz Aldrin står på månen i sin Apollo 11 romdrakt.

NASA

Går

Spesielt hoftemobilitetslagrene er en stor sak for månevandring (nei, ikke at slags månevandring). Apollo-astronauter tilbrakte ikke mye tid på månens overflate under oppdragene sine, og tiden de brukte var stort sett bare å bli kjent med dette nye miljøet. De opplevde raskt at det var vanskelig å gå normalt rundt i mikrogravitasjon, og de var også veldig nøye med å unngå farer.

Med en så begrenset hoftemobilitet var det bare ikke mulig å skritte. Så de stokket stort sett; når de ble mer komfortable og mer eventyrlystne, kunne de klare en mer skråstilt gangart for å bevege seg raskere. Å prøve å gripe gjenstander på bakken krevde et vanskelig utfall.

xEMU er ment å oppmuntre til normal gange i motsetning til hopping, og gjøre det lettere å knele stabilt ned i én bevegelse for å jobbe nær bakken – noe som ikke var mye av et alternativ for Apollo-astronauter. Ikke lenger utfall etter gjenstander. Dette kommer til å gjøre det mye lettere for astronauter å utføre verdifull vitenskap på bakken, som å undersøke geologiske prøver eller sette opp komplekse instrumenter.

Støvdemping

En stor lærdom fra Apollo var at månestøv er forferdelig. Månens overflate har ikke blitt utsatt for den slags forvitring jordens geologi har vært utsatt for. Som et resultat er månejorden veldig grov og taggete, og den fester seg til alt (ja, jeg vet at jeg høres ut som Anakin Skywalker ). Det forurenser de indre lagene av plagget og alle deler som skal løsne, og forårsaker generell slitasje på utsiden av dressene.

Så for å unngå synlige hull, minimerte designere komponenter som glidelåser eller håndleddsfrakoblinger, samt sømmer der støv kunne trenge inn. Vi ser på mer av et helt plagg som går over hele monteringen, med små funksjoner der du fortsatt kan utføre operasjonelle kontroller og koble fra ting under en beredskap, sier Rhodes. Det er som en hel skjorte og hele bukser som er i ett stykke, uten pauser der støv kan komme inn. Og for områder der det er brudd (som lagre), jobber teamet med å utvikle og innlemme tetninger som skal holde støv ute.

Astronaut Rick Mastracchio i sin romferge-æra EMU under en romvandring i 2007.

NASA

Headspace

xEMU-hjelmene tilbyr et bredere spekter av syn enn Apollo-hjelmene, med innebygde lys som hjelper til med å lyse opp mørke steder. De vil ha en HUD (heads-up display) for astronauter for å få tilgang til viktig informasjon mens de er på farten. Høyoppløselige skulderkameraer vil hjelpe med å ta opp reiser som om de var rett fra astronautens egne øyne.

Snoopy-hettene som brukes til kommunikasjon er en ganske gjenkjennelig del av EMU-er, men som de fleste astronauter som har vært på romvandring kan bekrefte, kan de raskt bli gjennomvåt av svette, og mikrofonene deres fungerer ikke alltid bra etter mange timers bevegelse. xEMU kvitter seg med Snoopy-hetten for et lydsystem som er innebygd i drakten, stemmeaktivert for å automatisk fange opp lyder mens de snakkes.

Hansker

En vanlig klage blant enhver astronaut som har gått på en EVA er at hanskene er en trussel. Deres klumpete lag betyr at du mister mye fingerferdighet, og du vet heller ikke nødvendigvis hvor mye trykk du bruker når du tar tak i noe. Mangel på sirkulasjon og akkumulering av fuktighet kan føre til noen ekle bivirkninger, som sprø negler og til og med sopp. Hansker er ingen ny utfordring, sier Rhodes. Det er absolutt rom for forbedring.

De viktigste forbedringene Rhodes og teamet hans jobber med for xEMU er å sørge for at astronautenes hender er beskyttet mot ekstreme temperaturendringer og støv, og at de kan håndtere månemateriale trygt. NASA er også i ferd med å finne ut hvordan de kan gjøre det lettere for dem å gjøre enkle oppgaver som å gripe verktøy og betjene lite utstyr.

En modell av xEMU-romdrakten som vises frem av romdraktingeniør Kristine Davis (til høyre), sammen med NASA-administrator Jim Bridenstine.

NASA

Livsstøtte

Tilbake i 2014 var den italienske astronauten Luca Parmitano på en romvandring da drakten hans begynte å lekke vann, oversvømmet hjelmen og nesten druknet ham. Ingeniører fant senere ut at forurensning hadde fått vann fra kjølesystemet til å sikkerhetskopiere - problemer forverret av det faktum at vannet og kjølesløyfene var i så nær kontakt. Så xEMU holder nå disse løkkene helt adskilt for å unngå at en ny slik nødsituasjon skjer.

xEMU har også et nytt karbondioksidskrubbesystem som bruker to forskjellige absorpsjonssenger (i dette tilfellet små bokser laget av litiumhydroksid som lett tiltrekker og fanger karbondioksid). Mens den ene brukes, kan den andre utsettes for rommets vakuum og tømmes ut – slik at karbondioksid hele tiden skrubbes uten å tvinge astronauter til å komme inn igjen for å rense absorpsjonssengene. Oksygentankene er systemer med høyere trykk som skal levere oksygen i lengre perioder enn Apollo-drakter gjorde. Den eneste begrensningen nå for hvor lenge noen kan være i drakten, teoretisk sett, er batteristrøm.

I mellomtiden beholder xEMU noen livsstøtte- og sikkerhetsfunksjoner som er utprøvde og sanne. Det er beskyttelse mot mikrometeoritter basert på en lignende design for de nåværende orbitale EMUene. Det er også termisk beskyttelse for å motstå de skarpe temperaturendringer (fra -250 °F i skyggen til 250 °F under solen).

Tilpasset og fremtidssikret

Tilbake i mars 2019, NASA kansellerte planene for den første romvandringen for alle kvinner fordi det ikke var nok romdrakter i riktig størrelse – bare større var tilgjengelige.

Det var en tøff leksjon om behovet for å sørge for at dressene er utformet riktig for å imøtekomme mennesker i alle størrelser. Byrået har bestemt at med xEMU overlater de ingenting til tilfeldighetene. Hver drakt vil tilpasses høyden, størrelsen og komforten til den enkelte astronauten og vil ha som mål å gi det bredeste bevegelsesområdet for aktiviteter på månen. Hvis en månevandring blir kansellert denne gangen, er det ikke fordi draktene ikke passer. Romdraktdesign er fortsatt et arbeid under arbeid. Det er ikke mye data om drift på månens overflate, sier Rhodes. Enhver form for tilbakemelding vil være fantastisk. NASA har til hensikt å innlemme det den lærer fra de første Artemis-oppdragene for å forbedre xEMU om og om igjen - med et øye for å lage noe som vil fungere på Mars en dag.

gjemme seg