A NASA űrruhák titkai


A NASA űrruhák titkai
Olvasási idő: 6 perc

Az űrruhák alkotják az űrhajós és az űrhajózás egyik, ha nem a legfontosabb tartozékát!

Különféle szériái ott vannak a hajózókon a világűrben és minden bizonnyal még sokáig rajtuk lesznek a meghódítandó bolygókon is. Csakúgy, mint minden technológia, az űrruhák is nagy fejlődésen mentek keresztül az elmúlt közel száz év alatt. Már a kezdetektől nyilvánvaló volt, hogy az űrhajósoknak szükségük van egy speciális felszerelésre, ami nagyfokú ellenállóságot biztosít minden szóba jöhető ártalom ellen, ráadásul lehetővé teszi az űrhajóból való kilépést vagy landolást idegen égitesteken. Ahogy egyre nyilvánvalóbbakká váltak az űrbéli ártalmak, úgy lett a speciális szkafander egyre ellenállóbb és persze egyre drágább a NASA űrruhák történelmében!

Az űrhajózás tulajdonképpen a repülés egy következő szintre való lépése. A pilóták a harmadik, negyedik és ötödik generációs, hangsebesség körüli vagy azt meghaladó sugárhajtású gépeiken, túlnyomásos pilótafülkékben repültek. Olyan sisakokkal a fejükön, ami plusz oxigént juttatott számukra a több kilométer magas, ritka légkörű szférákban. A ruha többi része pedig erős, szálas anyagból áll, amit apró csövecskék hálóznak be. A helyet pneumatikus folyadék vagy levegő töltötte és tölti ki máig, hogy a gravitációs terhelés kibírható legyen a pilóta számára.

Az űrruhára a világűrben tehát azért van szükség, hogy az alapvető hőmérséklet biztosításán kívül oxigént, illetve megfelelő nyomást biztosítson.

Értelemszerűen, enélkül a szélsőséges mínuszok miatt a fagyás pillanatok alatt bekövetkezne. Az egyre ritkuló légkör, valamint a végtelen űr légkör nélkülisége arra kényszerít, hogy oxigénpalackkal pótolják a hiányt. A nyomás beállítása azért fontos, mert a tüdőnkben lévő levegő, a nyomáskiegyenlítődés hatására kitágul. Nagyon kevés nyomáson, a testünkben lévő folyadék forráspontja lezuhan, a vér felforr, miközben a nitrogén, buborékokat képezve eltorlaszolja a vérereket, ami felpuffasztja az embert.

Eszerint a repülőorvostani meglátás szerint alakították ki az űrruhákat, az odafenti halál elkerülése érdekében is!

Az ACES-be öltözött űrhajósok vákuum-teszten vesznek részt. Forrás space.com
Az ACES-be öltözött űrhajósok vákuum-teszten vesznek részt. Forrás space.com

Napjainkban, a NASA kötelékében, két űrruhatípust rendszeresítettek. Egyrészről az ACES (Advanced Crew Escape System Pressure Suit), másrészről az EMU (Extravehicular Mobility Unit) rövidítésűek vannak szolgálatban. Előbbi az űrrepülőgépeken – űrsiklókon és egyéb egységeken – fel- és leszállásokkor alkalmazható, biztonságos űrruha. Utóbbi pedig az űrhajókon, valamint a Nemzetközi Űrállomáson használatos, könnyebb mozgást és manőverezést lehetővé tévő szkafander.

Mindkét szkafander anyaga finom spandex-szálas nylon.

Természetesen a Földről úgy tűnhet, hogy ez bizonyára átverés és a valódi anyag összetétele titkosítva van. Nos, az igazán veszélyes helyeken, mint például a bolygónk körül, 2-5000 km-re lévő Van Allen-övben, ahol a kozmikus sugárzás, többek között gamma-sugárzást is tartalmaz. A sejt erodáló hatású, ionizáló-hatású sugárzást nem az űrruhák védik ki, hanem maga az űrhajó. Továbbá jóval kevesebb időt töltenek el itt a hajózók, hogy a megengedhető határérték alatt maradjanak.

Ugyanakkor az űrhajósok koránt sem dőlhetnek hátra, ha elhagyták az övet. Napszél lökte részecskék és további sugárzások fenyegetik őket, nem beszélve a kockázatról, ami egy idegen bolygón várhat rájuk, például mérgező kigőzölgések formájában. A tervezők két irányba fordulhatnak: vagy megerősítik a hagyományos anyagok felhasználásával a sajátos uniformist vagy éveket és milliókat ölnek egy megfelelően preventív anyag kifejlesztésére. Az évtizedek során a mérleg nyelve utóbbi felé billent és ma már ez számít prioritásnak.

Mindkét űrruhatípus, illetve az ezeket megelőző fejlesztések is, több cserélhető modulból állnak, ezért nem teljesen egy gyártócég művei, fejlesztései.

Az ACES-t jórészt egy massachusetts-i repülőkiegészítőket gyártó vállalat, a David Clark Company hozta létre alapjaiban. Az első szériát 1994 májusában szállították le a NASA részére. Az öltözék rikító narancssárga, hogyha a landoláskor, hiba miatt katapultálni kell, a hajózó könnyebben észrevehető legyen. Önmagában 13 kg-ot nyom, de minden felszereléssel együtt is csak 42 kg a tömege. Mindez azonban csak a Földön számít jelentősnek, a súlytalanság állapotában és az odavezető úton ez semmi.

Az EMU űrruha és a felszerelhető modulok. Forrás: nasa.gov
Az EMU űrruha és a felszerelhető modulok. Forrás: nasa.gov

A szkafander jellemző tartozékai a sisak, a kesztyűk és a bakancsok.

A háromból vitathatatlanul a sisak a legfontosabb. Ellenálló képessége kulcskérdés. Anyaga látszólag üveg, de az egy ponton megrepedve, bezúzná a teljes sisakrostélyt, ezért finomra csiszolt polikarbonátból készül. A molekulák elrendezése, a szálazás hasonlóan van fűzve, mint a golyóálló panelek esetében. A sisakot pedig belülről tűzálló műszálas mikro rétegezésű vékony anyag borítja. Az EMU-nál az átlátszó rostélyra egy színezett, poliszulfonból készült második réteg is került a sugárzások miatt. Belül kap elhelyezést – szintén mindkét esetben – a szívószál és a telekommunikációs head-set. Vakarózáshoz pedig egy egyszerű, de zseniális megoldást választottak a mérnökök, egy tépőzárat.

A kesztyű is látszólag szövetszerű, ám a ruhaanyag alatt rozsdamentes karbonacél-szálas anyag található a kéz védelmére. A bakancs már egy kissé más kérdés, ugyanis más formájú és tömegű szükséges a kapszulában, a járműveken és a sétákon. Anyaguk fémszálakkal megerősített és kimerevített szilikon. Az űrruha hátuljára csatolható fel egy speciális hátizsák, ahonnan a hajózó az ivóvizet és a keringő hűtővizet, valamint az oxigént vételezi. Továbbá ebbe van beépítve az ACES esetében a személyes mentőcsónak, vízbe esés esetére.

Az EMU felépítése hasonló.

Színe teljesen fehér, a fényvisszaverő-képesség miatt. Az elmúlt 30 év során csak a felépítő anyagok mennyisége és aránya változott, amelyek a nagyobb és precízebb mozgást tették lehetővé. A legmodernebb típus kialakításánál igyekeztek a mérnökök úgy eljárni, hogy minél több részegység felcsatolható és eltávolítható legyen. Ezért az EMU külön felső és alsó részből, valamint hűtő funkciójú, folyadék-keringtetőből áll. Ezt a különféle égitestek eltérő felszíni paraméterei indokolják. A felderítéskor a felszínre lépő csapatnak elemi érdeke, hogy gyorsan és praktikusan mozoghasson, akadályozó, szélsőséges hőmérsékleti behatás nélkül. A kialakítás az ILC Dover és Collins Aerospace vállalatok erőfeszítéseit dicséri.

Űrpelenka Forrás: airandspace.si.edu
Űrpelenka Forrás: airandspace.si.edu

Bár kevés szó esik róla, de egyáltalán nem elhanyagolható alkatrész az adszorbeáló öltözet a szkafander alatt, ami pelenka-szerűen itatja fel a testnedveket, vizeletet és székletet. Az Eldobható Adszorbeáló Részegység (Disposable Absorption Containment Trunks – DACT) egy alsónemű-szerű ruhadarab. Az 1983-as Challenger-misszióban használták először a nátrium-poliakrilátot tartalmazó gyantaszerű anyaggal bélelt, rendkívül hatékony nedvszívó képességű űralsóneműt. A felszívás után, a testnedveket, esetenként vért, a hajszáleres és kémiai megoldás a bőrtől minél távolabb vezeti. Eldobhatósága miatt az űrhajósok alig használták, inkább visszatartották a dolgukat.

A férfi űrhajósok esetében korábban, a megoldás könnyűnek tűnt egy kondomkatéter (vizeletkondom) alkalmazásával, idővel azonban a NASA, hölgyeket is alkalmazásba vett. Sokáig úgy tűnt, hogy a hivatal számára rejtélyesebbek a nők, mint a világűr. Kezdetben sminkkészletet rendszeresítettek ugyan a hajóra, de speciális női fehérneműre és a menstruációra egyáltalán nem gondoltak. Úgy gondolták, hogy a menstruációs ciklust jobb lenne elnyomni, hormonterápiával. Ez a nőknek tarthatatlan volt; megoldásként tampont kaptak, tűzálló műanyag tokban. Ez sem volt járható út, szemérmességi okok miatt. Végül egy extra nedvszívó polimert építettek be az alsóneműbe, dr. Kathy Sullivan (Kathryn Dwyer Sullivan) első amerikai űrhajósnő meglátásai alapján.

Így találták fel a NASA mérnökei a babapelenkát, ami később kereskedelmi forgalomba került!

A fentiek mai szemmel egyszerű megoldásoknak tűnhetnek, de pár évtizeddel ezelőtt, lépésről lépésre kellett ezekre a problémákra megoldásokat találni, ami egyáltalán nem volt olcsó mulatság. Nem számítva a fejlesztés tízmillióit! Egy alapfelszereltségű űrruha, mai áron számítva 12 millió dollár. Minden felszereléssel és kiegészítővel együtt, bakancstól a sisakig, hátizsáktól a kesztyűkig több mint 20 millió dollár. A NASA 2009 óta újabb 200 millió dollárt költött el a fejlesztésekre. Az összeg nagy része azonban már az új generációs szkafanderekre ment el.

Az amerikai űrhivatal a következő évtizedre esedékes Artemis-programmal nagy távlati célokat tűzött maga elé. Ennek megfelelően az eddigi űrruhákat is nyugdíjazzák és több, fontos változtatást is eszközölni fognak. Pr- és presztízs okokból a fehér ruhák további színeket kapnak. Az amerikai lobogó további színei, a kék és a piros szintén helyet fog kapni a ruhán. Továbbá nemek szerinti szkafander lesz rendszeresítve. A kifejezetten az Artemis-projektre gyártott űrruhák elnevezése xEMU, azaz Exploration Extravehicular Mobility Unit lesz. A fel- és leszálláskori, illetve az űrsétára alkalmazott másodlagos, narancssárga szkafander szintén megújul az Orion-program keretében.

A NASA mérnökeinek elmondása szerint az új űrruhák minden szempontból a XXI. századot fogják képviselni az űrhajózásban.

A jövőbeli EMU és ACES egy bemutatón. Forrás: Daily Mail
A jövőbeli EMU és ACES egy bemutatón. Forrás: Daily Mail

A fejlesztések nagyban támaszkodnak az egykori Apollo-program vívmányaira és magára a holdraszállásra is. Így első kézből származó tapasztalatokat tudnak majd figyelembe venni.

Elsőként a kényelmes mozgást kívánják lehetővé tenni, hiszen az ormótlan öltözetek miatt, az első űrhajósok csak ugrálni tudtak. Ugyanakkor a biztonság lesz a legfontosabb, hiszen a Hold felszíne érdes és éles tereptárgyakkal van tele. Az erősebb bevonat tehát egyaránt védeni fog ezek, illetve a felszálló por ellen. A likvid zselés hűtés pedig +/- 121 Celsius fokig nyújt hővédelmet a hajózóknak.

Nemcsak az űrruhák, hanem a kommunikációs rendszer is alapjaiban megújul.

A fejre erősített head-set helyett a sisakba integrált, hangvezérlésű adaptert építenek be. A fejlesztések fő iránya a szkafanderek esetében az antropometria felé tendál. A NASA Antropometriai és Biomechanikai Intézetében 3D-s animációkkal finomítják a méretezést, valamint a lehetséges mozgásokat és tűréshatárokat. A jövőben tehát az űrruhák majdhogynem testhezálló kialakításúak lesznek, miközben kisebb tömegűek és hajlékonyabbak lesznek. Mindezeket az elektrotechnikai miniatürizációban elért eredmények teszik lehetővé!

Kifejezetten a marsi expedícióra kifejlesztve, a mérnökgárda egy hathatós megoldással állt elő! Bór-nitridből és szénből készült, nanoméretű csövecskék fogják behálózni a felszerelést. Ezekben hidrogén fogja kitölteni a réseket. A bór abszorbeálja a neutronokat, tehát pajzsként véd, míg a folyadékos megoldás a hőkezelésben segít. A tesztek jelenleg is zajlanak a BNNT (Boron Nitride Nanotubes) körül, a virginiai Langley-ben. A fejlesztést a sugárzás-specialista, Sheila Thibeault vezeti.

Természetesen minden cent jó helyre kerül, hiszen a magas védelem nem csak kevesek kiváltsága lesz. Az 1990-es évek elején kikísérletezett és előállított nanocsövek, a NASA és az űrruhák nélkül talán sosem vetődnek fel, mint lehetséges megoldás a tökéletes víztisztításra. Ráadásul a BNNT-vel még a rosszindulatú, karcinogén sejtekkel is lehet kezdeni valamit, a célzottabb sugárterápia kapcsán. De azt megszokhattuk már, hogy az ilyesfajta találmányok előbb-utóbb, a polgári felhasználásba is bekerülnek!



Previous Lovász László kapta a matematikusok Nobel-díjaként jegyzett Abel-díjat
Next Covid-19 vakcinák – Új fejlemények Magyarországon

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük