Scopri le tute spaziali che porteranno gli esseri umani sulla luna

Negli ultimi 20 anni sono state sviluppate nuove tecnologie NASA Ciò ha portato alla creazione di un nuovo prototipo di tuta spaziale, xEMU (Modulo di esplorazione della mobilità extraveicolare). Da questa ricerca sono emerse le futuristiche tute spaziali AxEMU per la missione Artemis III, che mira a rilanciare l'esplorazione umana della Luna.

Le nuove collezioni sono in fase di sviluppo in Spazio degli assiomi (Sotto contratto con la NASA). Questa azienda ha fatto una sorpresa annunciando, nell'ottobre 2023, A associazione Con la famosa casa di moda italiana Prada.

Pelle multistrato

Una tuta spaziale assomiglia a un'astronave… progettata per un singolo utente e capace di movimento, ed è composta da due componenti principali: la tuta pressurizzata e un sistema di supporto vitale.

Questo indumento compressivo, che può avere fino a sedici strati, si adatta e protegge i contorni del corpo e consente una certa libertà di movimento.

Nello spazio, gli astronauti incontrano un ambiente ostile in cui il calore viene trasferito principalmente attraverso le radiazioni. Gli strati esterni delle tute sono esposti a temperature estreme (tra +120°C e -180°C) a seconda che l'astronauta riceva la radiazione solare o sia rivolto verso lo spazio, che è di -270°C. Per isolare termicamente gli astronauti dall’esterno viene utilizzato un sistema composto da: Molti strati A Mylar alluminato.

Inoltre, lo strato esterno di “tessuto ortopedico” non dovrebbe solo proteggere l'astronauta dagli urti Pericolo per i subacqueiCome le radiazioni ionizzanti, le radiazioni ultraviolette, il plasma e i micrometeoriti, ma svolgono anche un ruolo importante nell'assorbimento e nell'emissione delle radiazioni.

Le sue proprietà fototermiche sono essenziali per mantenere gli astronauti alla giusta temperatura. Il caratteristico colore bianco delle tute riflette molta della radiazione solare diretta e della radiazione della superficie lunare (albedo) mentre emette una grande quantità di radiazioni.

La polvere lunare è il problema più grande

La grande sfida è la polvere abrasiva della superficie lunare, che non deve penetrare nella tuta. Inoltre, questa polvere, che costituisce la regolite (o suolo) lunare, trasporta cariche elettrostatiche. Queste cariche fanno sì che la polvere si attacchi alla superficie della tuta, complicando notevolmente anche la più piccola missione degli astronauti.

Gene Cernan, comandante della missione Apollo 17, ha discusso delle sfide legate alla polvere lunare parlando del suo volo. Esperimento sulla luna :

“Credo che possiamo superare tutti i problemi fisiologici, fisici e meccanici tranne la polvere”, Gene Cernan, comandante della missione Apollo 17.

Questo è il motivo per cui gli xEMU esistenti sono integrati Protezione antipolvere elettrodinamica. Questo sistema sfrutta queste cariche elettrostatiche per espellere la polvere lunare dalle superfici esterne delle tute.

Anche le tute spaziali sudano

Se isoliamo completamente l'astronauta dall'ambiente esterno, ci troviamo di fronte a una sfida importante: il corpo stesso irradia calore attraverso il metabolismo, generando tra 200 e 400 watt a seconda dell'attività fisica, che fa aumentare la temperatura all'interno della tuta. . Per evitare questo problema, gli indumenti di raffreddamento e ventilazione a liquido vengono posizionati sotto lo strato di compressione (LKFJ) A diretto contatto con la pelle dell'astronauta.

Negli anni '70 ci si rese conto che il raffreddamento tramite flusso d'aria era insufficiente per le tute spaziali e si iniziò a utilizzare il raffreddamento a liquido a circuito chiuso per l'LCVG.

In questo sistema, l'acqua circola intorno al corpo utilizzando una pompa e assorbe calore. Viene quindi diretto a uno scambiatore di calore nel sistema di supporto vitale. In questo dispositivo, l'acqua nel serbatoio è esposta al vuoto e si congela, il che riduce la temperatura del circuito di refrigerazione: Quando il ghiaccio nel serbatoio assorbe il calore del liquido nel circuito di refrigerazione, sublima, cioè, diciamo passa direttamente allo stato gassoso. Questo vapore viene rilasciato nello spazio attraverso un sistema poroso.

Sebbene questo tipo di sublimatore sia efficace, la quantità di acqua che consuma è molto elevata (quasi mezzo litro all'ora), che le attuali tute xEMU non sono in grado di gestire.

Pertanto, è stato sostituito da un sistema chiamato SWMEUna membrana costituita da fibre di polipropilene con pori di diametro molto piccolo è esposta al vuoto. L'acqua liquida proveniente dal sistema di raffreddamento non può passare attraverso la membrana (e quindi non può uscire dal sistema), mentre il vapore può passare attraverso i pori della membrana: la caduta di pressione nell'SWME fa evaporare parte dell'acqua, che viene così rilasciato nello spazio – e quindi nel sistema, evacuando gran parte del calore generato dal metabolismo dell'astronauta.

Filtra l'anidride carbonica e rigenera l'acqua

Uno dei requisiti fondamentali per le tute spaziali è la necessità di rimuovere l'anidride carbonica e il vapore acqueo dall'interno. L'umidità in eccesso, oltre a risultare scomoda per le attività degli astronauti, può portare alla formazione di condensa all'interno della tuta.

Le vecchie tute EMU utilizzavano un filtro all'ossido d'argento che doveva essere sostituito dopo alcune ore di utilizzo. Le nuove tute xEMU includeranno un importante miglioramento: il sistema “Segretaria del corso veloce”. In questa tecnologia, CO2 e H2O vengono assorbiti da uno strato assorbente. Mentre questo primo strato è esposto al vuoto, consentendo il rilascio delle molecole nello spazio (adsorbimento), il secondo strato continua il processo di assorbimento.

Questo ciclo di autorinnovamento aumenta l'autonomia delle tute.

Qual è l'effetto del vuoto su di noi?

Una delle sfide che affrontiamo quando lavoriamo nello spazio è il vuoto. Quando la pressione atmosferica diminuisce, la quantità di ossigeno diventa insufficiente per la sopravvivenza degli astronauti.

Uno dei problemi è questo bassa pressione Abbassa il punto di ebollizione dell'acqua. A più di 19 chilometri di altitudine, ad una pressione di 3,5 kilopascal, l'acqua comincia a bollire a temperatura ambiente… il che rappresenta un problema serio perché il corpo umano contiene più del 60% di acqua. Pertanto, questa altezza è nota come limite di Armstrong, oltre il quale una persona non vivrà più di pochi minuti.

Senza protezione, l’acqua del nostro corpo fuoriuscirà attraverso i pori della pelle. Quando evapora, assorbe il calore interno, provocando il congelamento graduale del naso e della bocca. Anche se la compattezza della nostra pelle e il costante pompaggio del nostro sistema circolatorio impediscono al nostro sangue di bollire, basta solo un minuto per provocare un arresto cardiaco.

Inutile dire che le tute spaziali devono essere pressurizzate, ma una pressione troppo alta ostacolerebbe i movimenti dell'astronauta. Per le attività extraveicolari, le tute spaziali sono generalmente pressurizzate a 30 kPa (un terzo della pressione ambientale sulla Terra), con ossigeno puro.

Uno dei principali miglioramenti alle tute xEMU è Sistema a pressione variabileCiò riduce il tempo necessario agli astronauti per adattare la respirazione a questa pressione relativamente bassa creata dall’ossigeno puro. Poiché la transizione è brutale, il contenuto del sangue, precedentemente fatale, arriva fino ai ploteurs che risalgono in superficie, o ai tori di CO che appaiono in superficie Soda.

Le tute spaziali sono tecnologie relativamente nuove – hanno solo 60 anni – e rappresentano l’unico scudo contro le peggiori condizioni che gli esseri umani affrontano nello spazio. Dovrebbero essere anche nostri alleati nell’esplorazione della Luna e degli altri pianeti del sistema solare. Forse non siamo lontani da ciò che ieri era solo fantascienza.

Tradotto dallo spagnolo da Jean-Louis Duchamp Veloce alla parola.