Aukštoji kosminė mada

Ateities kosminio skafandro sukūrime privačios kompanijos dalyvauja lygiomis teisėmis su NASA.

Vasario mėnesį Barako Obamos administracija priėmė radikalų sprendimą. Ji nutraukė strateginę NASA Mėnulio įsisavinimo programą. Politikai paskaičiavo, kad su šia užduotimi susidoroti pajėgios privačios kompanijos. Naujomis JAV užduotimis kosmose įvardytos pilotuojamas skrydis į Marsą ir į asteroidus. Aišku, kad šiame dešimtmetyje amerikiečiams ten nuskristi nepavyks. Tokiai kelionei dar nesukurtos technologijos. Bet kai bus sukurtos tokios technologijos, astronautams Marse ne tik teks lankyti jo įžymias vietas, bet ir daug jame dirbti. Apollo programos astronautų pasivaikščiojimai Mėnulio paviršiumi, palyginus juos su naujomis misijomis, būsimiems astronautams pasirodys tik vaikišku užsiėmimu. Statybos ir intensyvūs geologinės žvalgybos darbai ankstyvajame Marso įsisavinimo etape pareikalaus sunkaus fizinio darbo. Net jeigu NASA panaudotų kosmoso įsisavinimo sunkiems darbams atlikti robotus – androidus (Android – robotas panašus į žmogų. Terminas Droid buvo paminėtas filme „Star wars“, bet dabar šis robotas vadinamas Android. Dar šiuo vardu pavadinta Google sukurta operacinė sistema.), kaip Robonaut 2, vistiek visiems darbams Raudonojoje planetoje vadovaus astronautas, o ne robotas. Papasakosime apie būsimų Marso lankytojų, o gal ir gyventojų, kosminius drabužius.

Pirmieji Marso darbininkai

Pats brangiausias žmonijos istorijoje žmogaus kostiumas – kosminis skafandras. Vieno skafandro kaina – 20 milijonų JAV dolerių. Kosminis skafandras – kiekvieno astronauto individualus kosminis laivas su visomis gyvybės aprūpinimo sistemomis ir įranga.Ir visa tai reikalinga apsaugoti žmogui – gamtos valdovui – visiškai beginklei būtybei nuo atvirojo kosmoso sąlygų. Žmonės gali gerai gyventi tiktai kambario temperatūroje. Atmosferos slėgio kitimai daugumą iš mūsų priverčia vartoti vaistus. O mažiausias deguonies stygius mus supančiame ore gali būti nualpimo priežastimi. Ką jau kalbėti apie ypač sunkias darbo atviroje kosminėje erdvėje sąlygas.
Šiuo metu yra dviejų rūšių kosminiai skafandrai: skirti darbui kosminiame laive, vadinamieji gelbėjimo skafandrai, ir skirti darbui atviroje kosminėje erdvėje. Kosminio laivo pakilimo, nusileidimo ir manevravimo metu astronautai būna apsirengę hermetiškais gelbėjimo skafandrais ACES (Advanced Crew Escape Suit), pagamintais iš keleto sluoksnių audinio. Skafandrai turi hermetišką šalmą, aušinimo skysčiu sistemą, išgyvenimo priemonių rinkinį, avarinę deguonies tiekimo sistemą ir parašiutą. Skafandro apatiniams sluoksniams naudojamos medžiagos, kurių pagrindas yra medvilnė. Viršutiniams skafandro sluoksniams pagaminti naudojami įvairios faktūros neilonai, impregnuoti neoprenu (sintetinio kaučiuko rūšis) ir uretanu. Beveik tokius pačius kombinezonus, tik paprastesnius ir iš nomekso, nešioja viršgarsinių lėktuvų pilotai.
Neoprenas nepraleidžia vandens, elastiškas. Tai lengva, korėta medžiaga. Neoprenas daugiausia būna juodos spalvos, rečiau – tamsiai rudos arba pilkos. Naudojamas daugelyje sričių. Pavyzdžiui, iš jo gamina hidrokostiumus. Dar neoprenas buvo naudojamas gaminant TKS Transit Habitation Module (transportuojamą gyvenamąjį modulį), kurio šios kosminės stoties sudėtyje nebus. Neoprenas gali būti naudojamas kai aplinkos temperatūra yra nuo – 55 laipsnių Celsijaus iki 90 laipsnių Celsijaus, tačiau realus temperatūros intervalas priklauso nuo medžiagos konkrečios cheminės sudėties. Neoprenas atsparus saulės šviesai ir chemiškai aktyviems naftos produktams. Todėl jis yra geras išorės kabelių izoliatorius.Kai išeinama į atvirąjį kosmosą, reikia apsirengti rimčiau. Darbui atvirame kosmose naudojamas kompleksas EMU (Extravehicular Mobility Unit), sukuriantis apie žmogų ploną, bet labai patikimą gyvybės apvalkalą. Stangrus EMU apsaugo nuo mikrometeoritų , saulės radiacijos, atšalimo ir perkaitimo, o taip pat aprūpina stabiliu vidiniu slėgiu, ventiliacija ir ryšiu. Apsirengę šiuo skafandru astronautai atviroje kosminėje erdvėje gali atlikti paprasčiausius judesius. Apie galimybęs atlikti sudėtingas operacijas, vilkint šiuo skafandru, kalbėti neverta. Prisiminkime „Apollo“ programą ir kaip Mėnulio paviršiumi judėjo astronautai. Apie kokią Mėnulio ar Marso paviršiuje statybą galima kalbėti, jeigu apvilktam, kaip kopūstas, astronautui buvo didelė problema pakelti iškritusį iš griozdiškų pirštinių plaktuką. Apsirengti 140 kilogramų masės EMU vienam astronautui neįmanoma. Apsirengimas ir sistemų patikrinimas užima apie tris valandas.
Akivaizdu, kad naujoms misijoms tokie griozdiški skafandrai netinka. NASA šią problemą laikė ne mažiau svarbia, kaip, pavyzdžiui, raketų nešėjų Ares-I ir Ares-V sukūrimas. Šio klausimo kaina – 500 000 000 JAV dolerių. Constellation programos skafandrų sukūrimui vadovavo Terri Chill iš Džonsono kosminio centro.

Nekreipiant dėmesio į tai, kad NASA pilotuojamų skrydžių į Mėnulį programa nutraukta, skafandras Constellation Space Suit System (CSSS) bus sukurtas. NASA Terii Chill vadovaujamai grupei iškėlė labai griežtus reikalavimus. Pagrindiniai iš jų – moduliškumas ir skafandro universalumas, žmogaus veiklos atvirame kosmose, esant aukštoms fizinėms apkrovoms 150 valandų trukmės laikotarpiu autonominis aprūpinimas, galimybė vienam astronautui apsivilkti skafandrą ir padidintas mobilumas. Ateities astronautų rūbinė, pagal NASA sumanymą, bus sudaryta iš vienintelio drabužių komplekto su daugybe įvairių aksesuarų. Numatoma sukurti dvi skafandro konfiguracijas – lengvą ir ekstremalią. 2009 metų kovo mėnesį lengvosios skafandro konfiguracijos sukūrimas pereinamosioms skrydžio fazėms (pakilimas, manevravimas orbitoje, susijungimas, nusileidimas ant Žemės) ir avariniams darbams atviroje kosminėje erdvėje buvo patikėtas technologijų kompanijai Oceaneering iš Hiustono, kuri specializuojasi gaminti apsauginę amuniciją gilavandeniams darbams.
Constellation skafandre bus panaudotas tradicinis barometrinis slėgio palaikymo būdas: į vidinio skafandro sluoksnio vidų pripompuojamas dujų mišinys, o judrumo užtikrinimui į alkūnių, pečių ir kelių sąnarių zonas įstatomi standūs plastikiniai intarpai. Astronautų normalią temperatūrą kūno palaikys daugelio sluoksnių termoizoliacija pirmą kartą panaudota 1960 – ųjų viduryje sovietų skafandre „Berkut“. Faktiškai astronautas bus uždarytas į savotišką hermetišką termosą su minimaliu šilumos pralaidumu. „Berkut“ skafandre konstruktoriai panaudojo sunkųjį metalizuotąjį audinį. Constellation Space Suit System (CSSS) skafandrui specialistai ketina sukurti ypatingus tipus lengvojo kvėpuojančiojo neilono su reguliuojamu vienos krypties pralaidumu.
Kompaktiška telemetrijos aparatūra ir ryšio sistemos, integruotos į šalmą, aprūpins pastovų ryšį su Žemėje esančia bazine stotimi ir tuo atveju, kai į atvirąją kosminę erdvę tektų išeiti nedelsiant. Avarine kvėpavimo sistema būtų naudojamasi esant būtinumui. Apsirengti lengvu skafandru nebus problemų. Kad apsirengti juo, reikės tiesiog įeiti į skafandrą per nugaroje esančią vertikalią angą ir po to ją uždaryti automatiniu užtrauktuku. CSSS skafandro autonomiškumas numato, kai dirbama atviroje kosminėje erdvėje, ir oro vamzdžio nuo kosminio laivo ar kosminės stoties astronautų gyvybę užtikrinančių sistemų pajungimą su elektros energijos tiekimu.

Sunkioji CSSS skafandro konfiguracija bus kasdieniu astronautų darbiniu drabužiu. Bazinė kostiumo dalis lieka ta pati, kaip ir lengvojo astronautų skafandro. Bet prie jos bus privalomas lengvas ir tvirtas kompozitinis stuomens šarvas su esančia jame deguonies atsarga, akumuliatoriumi ir instrumentais. Apsirengti vienam astronautui tokiu skafandru bus nesunku. Juo apsirengiama kaip chirurgo chalatu. Jis užsisega už nugaros pusės automatiniu užtrauktuku. Turėsime ploną, bet labai tvirtą kombinezoną, kuris apsaugos nuo mikrometeoritų ir dulkių.
Constellation modulinio skafandrokurio masė ne daugiau 50 kg, eksperimentinis prototipas pasirodys jau 2010 metų rugsėjo mėnesį. Bet Constellation Space Suit System skafandras – tai tik koncepsija, kuriai įgyvendinti reikalingos naujos medžiagos, technologijos ir laikas.

Constellation programos lengvasis (kairėje) ir sunkusis (dešinėje) skafandrai

Terri Chill turi nepriklausomus konkurentus, kurie visai kitaip mąsto apie kosminius skafandrus. Kelios mokslininkų grupės kuria alternatyvias skafandrų koncepcijas. Mėnulio įsisavinimas privataus verslo kompanijoms duoda puikų šansą sukurti pačias moderniausias XX – ojo amžiaus technologijas. Labiausiai radikalus ir daug žadantis yra Massačiusetso technologijos instituto profesoriaus Deivo Njumeno ir jo kolegos, žymaus astronauto, profesoriaus Džeffri Choffman (Jeffrey A. Hoffman) projektas. Jų sukurtą lemgvojo skafandro modelį jau galima paliesti rankomis ir net pasimatuoti.

Buvęs NASA astronautas Jeffrey A. Hoffman

Skirtingai nuo klasikinės skafandrų koncepcijos, kuriuose optimalus slėgis palaikomas barometriškai – pripompupjant dujų mišinio, Bio Suit skafandre žmogaus kūnas automatiškai suspaudžiamas dėl skafandro medžiagos tamprumo. Dar 1971 metais NASA pabandė sukurti kosminį kostiumą Space Activity Suit su mechaniniu suspaudimu, bet darbas sustojo dėl tam tikrų audinių neturėjimo. Bet idėja buvo gundanti. Vietoje griozdiško pripučiamo futliaro, sukaustančio judesius, pagaminti lankstų ir lengvą sportinį kostiumą, kuriuo apsirengus būtų galima žaisti futbolą Mėnulyje. Deivo Njumeno kolega Džeffri Choffman kietojo skafandro trūkumus žino ne iš nuogirdų. Jis penkis kartus skrido kosminės sistemos Space Shuttle laivais ir tapo pirmuoju NASA astronautu šios sistemos kosminiais laivais skridusiu 1000 valandų. Pagal Džeffri Choffman pasakojimą, netgi paprasčiausi astronauto, apsirengusio EMU, judesiai pavirsta sunkiu darbu. Kartu su Massačiusetso technologijų instituto laboratorijos Soldier Nanotechnologies, kuriančios medžiagas ir technologijas gaminamai XXI amžiaus kovinei amunicijai, specialistais, kartu su dizainerių agentūra Trotti & Associates ir įžymiu sportinės apsaugos Dainese iš Molvenos gamintoju Deivas Njumenas ir Džeffris Choffmanas metė iššūkį Constellation projektui.
Pirmiausia fizikas Kris Karr detaliai išstudijavo žmogaus judėjimo Marso gravitacijos, kuri sudaro 38% žemiškosios, sąlygomis biomechaniką. Pasirodė, kad energetiškai efektyviausias judėjimo būdas Marso paviršiumi yra bėgimas. Bet su dabartiniu EMU toli nenubėgsi. Nejudanti pėdų fiksacija ir nesilenkiantys keliai leidžia šokinėti kaip kengūrai. Būtent taip judėjo Apollo misijų astronautai.
Minkštam skafandrui neužtenka būti paprastai aptraukiančiu, aptempiančiu, jo medžiaga neturi leisti susidaryti raukšlėms sulenkus galūnės. Iš esmės skafandras astronautui privalo būti antrąja oda. Net aukštosios mados namų sukirpėjai nesugeba atlikti šių užduočių dirbdami su įprastu audiniu. Massačiusetso technologijos instituto Soldier Nanotechnologies laboratorijos darbuotojai sukūrė žmogaus kūno skanavimo lazeriu 3D metodiką, kuri leidžia apskaičiuoti tiksliausią kiekvienos skafandro dangos, atliekant judesius, deformacijos modelį ir sudaryti tikslius skaitmeninius lekalus po vienintelio pasimatavimo. Jokių pūslių ir raukšlių keliuose. Ši technologija leidžia atskirus skafandro sluoksnius tiesiogiai nupiešti ant astronauto kūno remiantis mikro pluoštų ir skystų polimerų apdulkinimo technologija.


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *