Do następnego etapu eksploracji skafandry kosmiczne wymagają poważnego ulepszenia

Ludzie od dawna marzyli o postawieniu stopy na Księżycu i innych ciałach planetarnych, takich jak Mars. Od lat 60. astronauci zakładają kombinezony zaprojektowane tak, aby chronić ich przed próżnią kosmiczną i wyruszają w nieznane.

Ale, Misja Świt Polaris, który miał obejmować pierwszy spacer kosmiczny zorganizowany przez prywatną firmę, został przełożony. Wynika to ze złożoności projektowania i opracowywania odpowiedniego skafandra kosmicznego.

Kombinezony księżycowe są także kluczowym elementem księżycowego programu NASA Artemis, który nie został jeszcze dostarczony. W raporcie z listopada 2023 r. stwierdzono, że wykonawca wykonujący garnitury tak zrobił Ponowne rozważenie aspektów projektu przedstawionego przez NASAco może prowadzić do opóźnień.

Do teraz Pierwszy spacer kosmicznyprzeprowadzona przez radzieckiego kosmonautę Aleksieja Leonowa, miała miejsce w 1965 roku. 12 astronautów NASA będzie chodzić po KsiężycuW latach 1969-1972 korzystał z technologii przewyższającej dzisiejsze smartfony. Nie jest więc nierozsądne zastanawianie się, dlaczego nadal tak trudno jest zaprojektować i zbudować skafandry kosmiczne, które spełniałyby te same zadania.

Wiele się zmieniło od czasu, gdy misje Apollo umieściły flagi na Księżycu. the Geopolityka napędzająca podróże kosmiczne uległa zmianieNie oczekuje się już, że skafandry kosmiczne będą jedynie formą ochrony. Zamiast tego jest to kluczowy sposób na poprawę produktywności astronautów. Wymaga to ponownego przemyślenia nie tylko samych kombinezonów, ale także technologii, która je wspiera.

Istnieje szereg zaawansowanych technologii komunikacyjnych umożliwiających połączenie astronautów ze stacjami kosmicznymi i kontrolerami naziemnymi, a także kamerami wielosensorowymi, czytnikami temperatury i czujnikami zbliżeniowymi w obecnych skafandrach kosmicznych.

Świadomość sytuacyjna — zrozumienie kluczowych elementów środowiska, takich jak zdrowie astronauty — jest jedną z podstawowych zasad projektowania nowoczesnych skafandrów kosmicznych i ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa operatora. Zdolność skafandra do śledzenia tętna i innych parametrów życiowych jest ważna w próżni, gdzie poziom tlenu wymaga stałego monitorowania.

Oczekiwania dotyczące zagrożeń, na jakie narażeni są astronauci, zmieniły się na lepsze. Poziom inwestycji potrzebnych do wyprodukowania skafandra kosmicznego powoduje konieczność wykorzystania go w przyszłych misjach, które w ciągu najbliższych kilku dekad mogą obejmować osadnictwo na Księżycu.

Kompromisem, na który muszą pójść inżynierowie, wdrażając technologie ubieralne, takie jak te wspomniane wcześniej, jest waga. Czy zwiększona świadomość sytuacyjna spowodowałaby, że skafander kosmiczny stałby się zbyt ciężki, aby można go było efektywnie przenosić?

Kiedy Elon Musk po raz pierwszy wspomniał o wyzwaniach, przed którymi stoi skafander kosmiczny EVA dla Polaris Dawn Podczas prezentacji dla pracowników SpaceX w styczniuNie mówił o trudnościach związanych z technologią sieciową, ale o przeprojektowaniu „skafandra, tak aby można było się w nim poruszać”.

Świadomość sytuacyjna

Jednak mówiąc o mobilności w skafandrze kosmicznym, należy wziąć pod uwagę zadania, które ta mobilność ma wspierać.

Przed pojawieniem się nowoczesnych skafandrów kosmicznych astronauci programu Apollo mieli trudności z wykonywaniem misji. Podczas wiercenia w powierzchni Księżyca wiertarką ręczną w celu pobrania próbek astronauci mieli trudności z wytworzeniem wystarczającej siły skierowanej w dół, aby przeciwdziałać słabszej grawitacji Księżyca. I nawet nie było Wynalezienie wiertła o zerowej grawitacjiKilkadziesiąt lat później problem ten zostanie rozwiązany.

Aktualna eksploracja Pneumatyczne egzoszkieletyCzęścią rozwiązania może być zapewnienie wsparcia potrzebnego do poruszania się przy niskiej grawitacji. Jednak nowsze skafandry kosmiczne mogą również wymagać współpracy z urządzeniami, takimi jak automatyczne wiertarki umieszczone na zewnątrz skafandra. Wymaga to również większego ruchu w skafandrach kosmicznych.

Praca z robotami

Przeniesienie zadań wykonywanych wcześniej przez ludzi na roboty będzie częścią przyszłości eksploracji kosmosu. Jest to główny sposób, w jaki inżynierowie będą mogli usprawnić poruszanie się astronautów w skafandrach kosmicznych.

Na przykład, gdy astronauta udaje się na spacer kosmiczny, aby sprawdzić stan części stacji kosmicznej i dokonać ewentualnych napraw, wspiera go ramię robota, które pilnuje, aby nie wyleciał w przestrzeń kosmiczną. W stawie ramię to jest sztywne i może ograniczać ruch astronauty.

Jednym z obecnie badanych sposobów rozszerzenia tego zakresu ruchu jest robot wspinaczkowy, przymocowany zarówno do astronauty, jak i stacji kosmicznej, i którym można sterować za pomocą skafandra kosmicznego. Pozwoliłoby to astronautom poruszać się po stacji kosmicznej szybciej i z większym zakresem ruchu niż dotychczas, co umożliwiłoby im dotarcie i naprawienie trudno dostępnych obszarów, takich jak narożniki.

Choć ostateczną nadzieją jest to, że roboty same będą w stanie ocenić i naprawić wszelkie uszkodzenia stacji kosmicznej, ze względu na potencjalne zakłócenia w normalnym funkcjonowaniu ludzie muszą być przygotowani na interwencję. Możliwe zakłócenia mogą mieć charakter naturalny, np. mały deszcz meteorytów uszkadzający robota. Lub spowodowane przez człowieka, np. piractwo prowadzone przez wrogą grupę lub kraj.

W przypadku działań, które chcemy realizować w przyszłości, współpraca człowieka z robotem będzie korzystna. Zbuduj bazę na Księżycu, obydwa Zjednoczone państwo I Chiny Plan do realizacji obejmie prace budowlane i wykopaliskowe, których człowiek nie będzie w stanie wykonać sam. Nowoczesne skafandry kosmiczne będą musiały zapewniać interfejs do pracy z tą nową technologią i możemy się spodziewać, że skafandry będą ewoluować zgodnie z robotyką.

Zmieniają się relacje między ludźmi i robotami. Wyjdą poza spacery kosmiczne i dotychczasowe wykorzystanie robotów jako ograniczonych narzędzi do sytuacji, w której staną się partnerami współpracującymi w kosmosie. Cele za dziesięć, dwadzieścia lat, takie jak budowa osad księżycowych, eksploracja złóż minerałów na Księżycu i wydajna naprawa modułów stacji kosmicznej, można osiągnąć jedynie przy użyciu robotów.

Nowoczesne skafandry kosmiczne będą stanowić istotny fundament tej współpracy, tworząc interfejs, w którym astronauci i roboty będą mogły współpracować, aby osiągnąć wspólne cele. Kiedy więc ponownie pozostawimy ślady na innych światach, nie będziemy już sami.