Aktuelle Raumanzüge werden es auf dem Mond nicht schaffen. Also hat die NASA neue gemacht.

NASA xEMU

Der Oberkörper des xEMU-Designs der NASA.NASA

Bilder von Strukturen auf dem Mond

Ein Raumanzug ist eher ein Miniaturraumschiff, das man um den Körper trägt, als ein Kleidungsstück. Es steht unter Druck, ist mit Lebenserhaltungssystemen ausgestattet und sieht wahrscheinlich ziemlich cool aus. Aber sollte der Anzug versagen, bist du Toast.

Niemand ist jemals wegen eines fehlerhaften Raumanzugs gestorben, aber das bedeutet nicht, dass aktuelle Modelle perfekt sind. Ob für den Start ins All oder den Wiedereintritt zurück zur Erde oder für eine Aktivität außerhalb des Fahrzeugs (EVA, umgangssprachlich als Weltraumspaziergang bekannt), Astronauten waren nie ganz zufrieden mit der Ausrüstung, die sie für Missionen anlegen mussten.



Glücklicherweise hat die Flut neuer Aktivitäten im Weltraum dazu geführt, dass wir mehr Innovationen im Design und in der Leistung von Raumanzügen sehen als je zuvor. Die Anzüge sehen auch besser aus. Das Aufkommen neuer Privatfahrzeuge wie der Crew Dragon von SpaceX und dem Starliner von Boeing bedeutet, dass NASA-Astronauten, die zur Internationalen Raumstation reisen, neue Raumanzüge tragen, die extrem elegant und schick sind. Anstelle des ausgebeulten orangefarbenen Advanced Crew Escape Suit (liebevoll „Kürbisanzug“ genannt), den die Space-Shuttle-Crews beim Start in die Umlaufbahn trugen, haben SpaceX und Boeing etwas entworfen, das viel körperbetonter ist und nur halb so schwer ist. Doug Hurley und Bob Behnken, die Astronauten, die ging im Mai mit der Crew Dragon zur ISS , bemerkt dass sie extrem bequem und einfach an- und auszuziehen waren. Anzüge, die während des Starts und Wiedereintritts getragen werden, sollen Astronauten vor Feuer schützen, und sie werden in Sitzleitungen gesteckt, die Sauerstoff und kühle Luft transportieren, falls die Kabine aus irgendeinem Grund drucklos wird.

Die interessanteste Arbeit hat jedoch mit dem Raumanzug der nächsten Generation der NASA für Astronauten zu tun, die zum Mond fliegen – der eXploration Extravehicular Mobility Unit oder xEMU. Es ist angeblich der Nachfolger der Raumanzüge, die Neil Armstrong, Buzz Aldrin und andere Apollo-Astronauten trugen, als sie vor einem halben Jahrhundert die Mondoberfläche betraten. Aber es beinhaltet auch, was wir durch die EMUs gelernt haben, die während der Space Shuttle- und ISS-Ära der menschlichen Erforschung im Orbit eingesetzt wurden, sowie die harten Lektionen von Apollo. Das Ziel von Artemis ist es, dass Menschen auf dem Mond leben und arbeiten. Neue Raumanzüge werden entscheidend sein, um sicherzustellen, dass das Erlebnis sicher und komfortabel ist.

Wir freuen uns sehr, Menschen wieder auf den Mond zu bringen, sagt Richard Rhodes, ein Raumanzugingenieur bei der NASA, der an der xEMU arbeitet. Unser Hauptziel ist, dass die Crew nicht einmal an uns denkt. Sie ziehen den Anzug an und erledigen ihre Arbeit – die Wissenschaft, die Erforschung – und denken nicht einmal zweimal darüber nach, wie mobil sie sind oder wie effektiv sie arbeiten können. Das ist eine große Herausforderung, aber wir versuchen, dem so nahe wie möglich zu kommen. Wir wollen unsichtbar sein.

Hier sind einige der größten Innovationen, die wir von xEMU erwarten können.

Erhöhte Mobilität

Wenn Sie einen Raumanzug entwerfen, möchten Sie, dass er sich mit möglichst geringem Aufwand frei und effizient bewegt, damit wir der Mobilität in Hemdsärmeln so nahe wie möglich kommen können, sagt Rhodes. Ziel ist es, das Volumen im Anzug zu begrenzen, denn je mehr Volumen vorhanden ist, desto mehr müssen Astronauten arbeiten, um ihre Gelenke zu beugen, und das kann schnell anstrengend werden.

Die Lösung ist der Einsatz von Lagern, da sie um einen einzigen Punkt rotieren und für ein konstantes Volumen sorgen. Die alten Apollo-Anzüge verwendeten Lager nur in den Armen, da es sich im Grunde um einen Mehrzweckanzug handelte (der sowohl für den Start als auch für den Eintritt sowie die Monderkundung verwendet wurde). Es musste leicht genug sein, um all diesen unterschiedlichen Situationen gerecht zu werden, und zu viele Lager hätten es belasten können.

Die xEMU hat Lager, die leichter sind und näher an den Gelenken hauen als diejenigen, die für frühere EMUs verwendet wurden. Die an den Schultern sollten es Astronauten ermöglichen, nach außen zu greifen und Gegenstände leichter anzuheben, während das Verletzungsrisiko für den Oberkörper verringert wird. Schließlich gibt es Lager an Taille, Hüften, Oberschenkeln und Knöcheln, wodurch eine viel größere Beweglichkeit im Unterkörper entsteht. All dies zusammen ermöglicht eine Mobilität und Bewegung mit sehr niedrigem Drehmoment und geringer Energie, sagt Rhodes.

Die Anzüge haben auch ein variables Drucksystem, um Astronauten mehr Flexibilität zu geben, wenn sie es brauchen. Es sollte ihnen ermöglichen, sich im Anzug schneller fertig zu machen, wenn es nötig ist, aber auch Materialien zu heben oder sich hinzuknien, um Dinge zu studieren, wenn die Situation es erfordert.

Buzz Aldrin Nasa Moon Emu Raumanzug

Buzz Aldrin steht in seinem Apollo-11-Raumanzug auf dem Mond.

NASA

Gehen

Besonders die Hüftlager sind eine große Sache für das Moonwalking (nein, nicht das eine Art Moonwalking). Apollo-Astronauten verbrachten während ihrer Missionen nicht viel Zeit auf der Mondoberfläche, und die Zeit, die sie damit verbrachten, bestand hauptsächlich darin, diese neue Umgebung kennenzulernen. Es fiel ihnen schnell schwer, sich in der Mikrogravitation normal zu bewegen, und sie achteten auch sehr darauf, Gefahren zu vermeiden.

Bei einer so eingeschränkten Hüftbeweglichkeit war das Schreiten einfach nicht möglich. Also mischten sie meistens; Als sie sich wohler fühlten und abenteuerlustiger wurden, konnten sie einen schlingernden Gang erreichen, um sich schneller zu bewegen. Der Versuch, Gegenstände auf dem Boden zu greifen, erforderte einen ungeschickten Ausfallschritt.

Die xEMU soll das normale Gehen im Gegensatz zum Hüpfen fördern und es einfacher machen, sich in einer Bewegung stabil niederzuknien, um bodennah zu arbeiten – was für Apollo-Astronauten keine große Option war. Nie mehr nach Gegenständen springen. Dies wird es den Astronauten viel einfacher machen, sinnvolle wissenschaftliche Arbeiten am Boden durchzuführen, wie etwa die Untersuchung geologischer Proben oder den Aufbau komplexer Instrumente.

Staubminderung

Eine große Lektion, die Apollo gelernt hat, war, dass Mondstaub schrecklich ist. Die Mondoberfläche war nicht der Art von Verwitterung ausgesetzt, der die Geologie der Erde ausgesetzt war. Infolgedessen ist der Mondboden sehr grob und zerklüftet und klebt an allem (ja, ich weiß, ich klinge wie Anakin Skywalker ). Es kontaminiert die inneren Schichten des Kleidungsstücks und alle Teile, die sich lösen sollen, und verursacht allgemeinen Verschleiß an der Außenseite der Anzüge.

Um freiliegende Lücken zu vermeiden, minimierten die Designer Komponenten wie Reißverschlüsse oder Handgelenkstrenner sowie Nähte, in die Staub eindringen könnte. Wir betrachten eher ein ganzes Kleidungsstück, das die gesamte Montage abdeckt, mit kleinen Funktionen, bei denen Sie im Notfall immer noch Betriebsprüfungen durchführen und Dinge trennen können, sagt Rhodes. Es ist wie ein ganzes Hemd und eine ganze Hose, die alle aus einem Stück bestehen, ohne Unterbrechungen, in die Staub eindringen kann. Und für Bereiche, in denen es Brüche gibt (wie Lager), arbeitet das Team an der Entwicklung und Integration von Dichtungen, die Staub fernhalten sollen.

nasa space shuttle emu weltraumspaziergang

Astronaut Rick Mastracchio in seiner EMU aus der Space-Shuttle-Ära während eines Weltraumspaziergangs im Jahr 2007.

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Kopfraum

Die xEMU-Helme bieten ein breiteres Sichtfeld als die Apollo-Helme, mit integrierten Lichtern zur Beleuchtung dunkler Orte. Sie werden ein HUD (Heads-up-Display) haben, damit Astronauten unterwegs auf wichtige Informationen zugreifen können. Hochauflösende Schulterkameras helfen dabei, Reisen so aufzuzeichnen, als ob sie direkt aus den Augen des Astronauten stammen würden.

Die für die Kommunikation verwendeten Snoopy-Kappen sind ein ziemlich erkennbarer Teil von EMUs, aber wie die meisten Astronauten, die auf Weltraumspaziergängen waren, bestätigen können, können sie schnell in Schweiß gebadet werden und ihre Mikrofone funktionieren nach vielen Stunden der Bewegung nicht immer gut. Die xEMU beseitigt die Snoopy-Kappe für ein Audiosystem, das in den Anzug eingebettet ist und sprachaktiviert ist, um Geräusche automatisch aufzunehmen, während sie gesprochen werden.

Handschuhe

Eine häufige Beschwerde unter jedem Astronauten, der auf eine EVA gegangen ist, ist, dass die Handschuhe eine Bedrohung darstellen. Ihre sperrigen Schichten bedeuten, dass Sie viel Geschicklichkeit verlieren, und Sie wissen auch nicht unbedingt, wie viel Druck Sie anwenden, wenn Sie etwas greifen. Mangelnde Durchblutung und Feuchtigkeitsansammlungen können zu unangenehmen Begleiterscheinungen wie brüchigen Fingernägeln und sogar Pilzbefall führen. Handschuhe seien keine neue Herausforderung, sagt Rhodes. Es gibt absolut Raum für Verbesserungen.

Die wichtigsten Verbesserungen, an denen Rhodes und sein Team für die xEMU arbeiten, bestehen darin, sicherzustellen, dass die Hände der Astronauten vor extremen Temperaturschwankungen und Staub geschützt sind und dass sie Mondmaterial sicher handhaben können. Die NASA findet auch heraus, wie sie es ihnen erleichtern kann, einfache Aufgaben wie das Greifen von Werkzeugen und den Betrieb kleiner Geräte zu erledigen.

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Ein Modell des xEMU-Raumanzugs, das von der Raumanzug-Ingenieurin Kristine Davis (rechts) zusammen mit dem NASA-Administrator Jim Bridenstine vorgeführt wird.

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Lebenserhaltung

Im Jahr 2014 war der italienische Astronaut Luca Parmitano auf einem Weltraumspaziergang, als Wasser aus seinem Anzug austrat, den Helm überschwemmte und ihn beinahe ertränkte. Ingenieure stellten später fest, dass eine Verunreinigung dazu geführt hatte, dass sich Wasser aus dem Kühlsystem zurückgestaut hatte – ein Problem, das durch die Tatsache verschlimmert wurde, dass das Wasser und die Kühlkreisläufe in so engem Kontakt standen. Daher hält die xEMU diese Schleifen jetzt vollständig getrennt, um zu verhindern, dass ein weiterer solcher Notfall eintritt.

Die xEMU verfügt außerdem über ein neues Kohlendioxid-Wäschesystem, das zwei verschiedene Absorptionsbetten verwendet (in diesem Fall kleine Dosen aus Lithiumhydroxid, die Kohlendioxid leicht anziehen und einfangen). Während eines verwendet wird, kann das andere dem Vakuum des Weltraums ausgesetzt und entleert werden – so wird Kohlendioxid ständig ausgewaschen, ohne dass die Astronauten gezwungen sind, wieder ins Innere zu kommen, um die Absorptionsbetten zu reinigen. Die Sauerstofftanks sind Hochdrucksysteme, die Sauerstoff für längere Zeiträume liefern sollten, als es die Apollo-Anzüge taten. Die einzige Einschränkung, wie lange jemand theoretisch im Anzug bleiben kann, ist die Batterieleistung.

In der Zwischenzeit behält die xEMU einige Lebenserhaltungs- und Sicherheitsfunktionen bei, die sich bewährt haben. Es gibt einen Schutz vor Mikrometeoriten, der auf einem ähnlichen Design für die aktuellen Orbital-EMUs basiert. Es gibt auch einen Wärmeschutz, um den starken Temperaturänderungen standzuhalten (von -250 °F im Schatten bis 250 °F unter der Sonne).

Maßgeschneidert und zukunftssicher

Zurück im März 2019, NASA Pläne für den ersten reinen Frauen-Weltraumspaziergang abgesagt weil es nicht genügend Raumanzüge in der richtigen Größe gab – es waren nur größere verfügbar.

Es war eine harte Lektion über die Notwendigkeit, sicherzustellen, dass Anzüge richtig entworfen sind, um Menschen aller Größen gerecht zu werden. Die Agentur hat entschieden, dass sie mit der xEMU nichts dem Zufall überlassen. Jeder Anzug wird individuell an die Größe, Größe und den Komfort des einzelnen Astronauten angepasst und zielt darauf ab, die größtmögliche Bewegungsfreiheit für Aktivitäten auf dem Mond zu bieten. Wenn ein Moonwalk dieses Mal abgesagt wird, liegt das nicht daran, dass die Anzüge nicht passen. Das Design von Raumanzügen ist jedoch noch in Arbeit. Es gibt nicht viele Daten zum Betrieb auf der Mondoberfläche, sagt Rhodes. Jede Art von Feedback wird fantastisch sein. Die NASA beabsichtigt, die Erkenntnisse aus den ersten Artemis-Missionen einfließen zu lassen, um die xEMU immer wieder zu verbessern – mit dem Ziel, etwas zu entwickeln, das eines Tages auf dem Mars funktionieren wird.

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