Nuvarande rymddräkter kommer inte att klippa det på månen. Så NASA skapade nya.

Den övre bålen av NASA:s xEMU-design. NASA

En rymddräkt är mer som en rymdfarkost i miniatyr du bär runt kroppen än ett klädesplagg. Det är trycksatt, det är dekorerat med livsuppehållande system, och det kommer sannolikt att se ganska coolt ut. Men skulle kostymen misslyckas är du skålad.

Ingen har någonsin dött på grund av en defekt rymddräkt, men det betyder inte att nuvarande modeller är perfekta. Oavsett om det är för uppskjutning i rymden eller återinträde tillbaka till jorden, eller för en extravehikulär aktivitet (EVA, i dagligt tal känd som en rymdpromenad), har astronauter aldrig varit helt nöjda med den utrustning de tvingas ta på sig för uppdrag.

Lyckligtvis har dock uppsjön av ny aktivitet i rymden inneburit att vi ser mer innovation i rymddräktens design och prestanda än någonsin tidigare. Kostymerna ser bättre ut också. Framväxten av nya privata fordon som SpaceXs Crew Dragon och Boeings Starliner innebär att NASA-astronauter som går till den internationella rymdstationen bär nya rymddräkter som är extremt eleganta och eleganta. I stället för den säckiga orange Advanced Crew Escape Suit (kärleksnamnet 'pumpadräkten') som rymdfärjans besättningar brukade bära vid uppskjutning i omloppsbana, har SpaceX och Boeing designat något som är mycket mer formsittande och halva massan. Doug Hurley och Bob Behnken, astronauterna som gick upp på Crew Dragon till ISS i maj , anmärkt att de var extremt bekväma och lätta att ta på och av. Dräkter som bärs under start och återinträde är designade för att skydda astronauter från eld, och de ansluts till navelsträngar som bär syre och sval luft om kabinen av någon anledning skulle tappa tryck.

Det mest intressanta arbetet har dock att göra med NASA:s nästa generations rymddräkt för astronauter som ska till månen - eXploration Extravehicular Mobility Unit, eller xEMU. Det är tydligen efterföljaren till rymddräkterna som bars av Neil Armstrong, Buzz Aldrin och andra Apollo-astronauter när de satte sin fot på månens yta för ett halvt sekel sedan. Men den innehåller också vad vi har lärt oss genom de EMU:er som användes i omloppsbana under rymdfärjan och ISS-epoker av mänsklig utforskning, såväl som de svåra lärdomarna från Apollo. Målet bakom Artemis är att ha människor som bor och arbetar på månen. Nya rymddräkter kommer att vara avgörande för att säkerställa att upplevelsen är säker och bekväm.

Vi är så glada över att sätta människor tillbaka på månen, säger Richard Rhodes, en rymddräktenjör vid NASA som arbetar med xEMU. Vårt huvudmål är att besättningen inte ens tänker på oss. De tar på sig kostymen och de gör sitt arbete – vetenskapen, utforskningen – och tänker inte ens två gånger på hur mobila de är eller hur effektivt de kan arbeta. Det är en hög order, men vi försöker komma så nära det som möjligt. Vi vill vara osynliga.

Här är några av de största innovationerna vi kan förvänta oss av xEMU.

Ökad rörlighet

När du designar en rymddräkt vill du att den ska röra sig fritt och effektivt, med minsta möjliga ansträngning, så att vi kan vara så nära skjortärmrörlighet som möjligt, säger Rhodes. Målet är att begränsa mängden volym i dräkten, för ju mer volym det finns, desto hårdare måste astronauterna arbeta för att böja sina leder, och det kan snabbt bli utmattande.

Lösningen är att använda lager, eftersom de roterar runt en enda punkt och säkerställer en konstant volym. De gamla Apollo-dräkterna använde endast lager i armarna, eftersom det i grunden var en multifunktionsdräkt (används för både uppskjutning och inträde, såväl som för månutforskning). Den behövde vara tillräckligt lätt för att klara alla dessa olika situationer, och för många lager kunde ha tyngt ner den.

xEMU har lager som är lättare och hugger närmare lederna än de som används för tidigare EMU. De vid axlarna ska tillåta astronauter att nå utåt och lyfta föremål lättare samtidigt som risken för skador på överkroppen minskar. Det finns äntligen lager i midjan, höfterna, låren och vristerna, vilket skapar mycket större rörlighet i underkroppen. Alla dessa tillsammans möjliggör mycket lågt vridmoment, lågenergirörlighet och rörelse, säger Rhodes.

Dräkterna har också ett variabelt trycksystem för att ge astronauter mer flexibilitet när de behöver det. Det ska ge dem möjlighet att göra sig redo snabbare i kostymen när det är nödvändigt, men också att lyfta material eller knäböja för att studera saker när situationen kräver det.

Buzz Aldrin står på månen i sin rymddräkt Apollo 11.

NASA

Gående

Särskilt höftrörlighetslagren är en stor sak för moonwalking (nej, inte den där typ av månvandring). Apollo-astronauter tillbringade inte mycket tid på månens yta under sina uppdrag, och tiden de spenderade var till stor del bara för att lära känna denna nya miljö. De fick snabbt svårt att gå runt normalt i mikrogravitation, och de var också mycket noga med att undvika eventuella faror.

Med en så begränsad höftrörlighet var det bara inte möjligt att gå. Så de blandade mest; när de blev mer bekväma och mer äventyrliga kunde de klara av en mer lutande gång för att röra sig snabbare. Att försöka greppa föremål på marken krävde ett besvärligt utfall.

xEMU är tänkt att uppmuntra normal gång i motsats till att hoppa, och göra det lättare att knäböja stabilt i en rörelse för att arbeta nära marken - vilket inte var något av ett alternativ för Apollo-astronauter. Inget längre utfall efter föremål. Detta kommer att göra det mycket lättare för astronauter att bedriva värdefull vetenskap på marken, som att undersöka geologiska prover eller ställa in komplexa instrument.

Dammreducering

En stor lärdom från Apollo var att måndamm är fruktansvärt. Månens yta har inte utsatts för den typ av väderpåverkan som jordens geologi har mött. Som ett resultat är månjorden väldigt grov och taggig, och den fastnar på allt (ja, jag vet att jag låter som Anakin Skywalker ). Det förorenar de inre lagren av plagget och alla delar som ska lossna och orsakar allmänt slitage på utsidan av kostymerna.

Så för att undvika exponerade luckor, minimerade designers komponenter som dragkedjor eller handledsfrånkopplingar, samt sömmar där damm kunde tränga in. Vi tittar på mer av ett helt plagg som går över hela monteringen, med små funktioner där du fortfarande kan utföra driftskontroller och koppla bort saker under en beredskap, säger Rhodes. Det är som en hel skjorta och hela byxor som är i ett stycke, utan avbrott där damm kan komma in. Och för områden där det finns brott (som lager) arbetar teamet med att utveckla och införliva tätningar som ska hålla damm ute.

Astronaut Rick Mastracchio i sin rymdfärja-eran EMU under en rymdpromenad 2007.

NASA

Headspace

xEMU-hjälmarna erbjuder ett bredare synfält än Apollo-hjälmarna, med inbyggda lampor som hjälper till att lysa upp mörka platser. De kommer att ha en HUD (heads-up display) för astronauter att få tillgång till viktig information när de är på språng. Högupplösta axelkameror hjälper till att spela in resor som om de var direkt från astronautens egna ögon.

Snoopy-kepsarna som används för kommunikation är en ganska igenkännbar del av EMU:er, men som de flesta astronauter som har varit på rymdpromenader kan intyga, kan de snabbt bli genomvåta av svett, och deras mikrofoner fungerar inte alltid bra efter många timmars rörelse. xEMU blir av med Snoopy-kepsen för ett ljudsystem som är inbäddat i kostymen, röstaktiverad för att automatiskt fånga upp ljud när de läses upp.

Handskar

Ett vanligt klagomål bland alla astronauter som har åkt på en EVA är att handskarna är ett hot. Deras skrymmande lager gör att du tappar mycket skicklighet, och du vet inte heller nödvändigtvis hur mycket tryck du använder när du tar tag i något. Brist på cirkulation och ackumulering av fukt kan leda till några otäcka biverkningar, som sköra naglar och till och med svamp. Handskar är ingen ny utmaning, säger Rhodes. Det finns absolut utrymme för förbättring.

De främsta förbättringarna som Rhodos och hans team arbetar med för xEMU är att se till att astronauternas händer är skyddade från extrema temperaturförändringar och damm, och att de kan hantera månmaterial säkert. NASA funderar också på hur man gör det lättare för dem att utföra enkla uppgifter som att greppa verktyg och använda liten utrustning.

En modell av xEMU-rymddräkten som visas upp av rymddräktenjören Kristine Davis (höger), tillsammans med NASA-administratören Jim Bridenstine.

NASA

Livsuppehållande

Redan 2014 var den italienska astronauten Luca Parmitano på en rymdpromenad när hans dräkt började läcka vatten, översvämmade hjälmen och nästan dränkte honom. Ingenjörer fann senare att förorening hade fått vatten från kylsystemet att backa upp - problem som förvärrades av det faktum att vattnet och kylslingorna var i så nära kontakt. Så xEMU håller nu dessa slingor helt åtskilda för att undvika att en annan sådan nödsituation inträffar.

xEMU har också ett nytt koldioxidskrubbsystem som använder två olika absorptionsbäddar (i det här fallet små burkar gjorda av litiumhydroxid som lätt attraherar och fångar koldioxid). Medan den ena används kan den andra utsättas för rymdens vakuum och tömmas ut – så koldioxid skuras hela tiden utan att tvinga astronauter att komma tillbaka in för att rengöra absorptionsbäddarna. Syrgastankarna är system med högre tryck som ska leverera syre under längre tid än vad Apollo-dräkter gjorde. Den enda begränsningen nu för hur länge någon kan stanna i dräkten, teoretiskt sett, är batterikraft.

Samtidigt behåller xEMU vissa livsuppehållande och säkerhetsfunktioner som är beprövade och sanna. Det finns skydd mot mikrometeoriter baserat på en liknande design för de nuvarande orbitala EMU:erna. Det finns också termiskt skydd för att motstå de skarpa temperaturförändringarna (från -250 °F i skuggan till 250 °F under solen).

Anpassad och framtidssäkrad

Tillbaka i mars 2019, NASA avbröt planerna för den första rymdpromenaden för alla kvinnor eftersom det inte fanns tillräckligt med rymddräkter med rätt storlek – bara större fanns tillgängliga.

Det var en tuff lektion om behovet av att se till att kostymer är rätt utformade för att rymma människor i alla storlekar. Byrån har beslutat att med xEMU lämnar de ingenting åt slumpen. Varje dräkt kommer att anpassas efter höjden, storleken och komforten för den individuella astronauten och kommer att syfta till att ge det bredaste utbudet av rörelse för aktiviteter på månen. Om en månpromenad ställs in den här gången beror det inte på att kostymerna inte passar. Rymddräkten är fortfarande ett arbete på gång. Det finns inte mycket data om drift på månens yta, säger Rhodes. All form av feedback kommer att vara fantastisk. NASA har för avsikt att införliva det man lär sig från de första Artemis-uppdragen för att förbättra xEMU om och om igen - med ett öga mot att göra något som kommer att fungera på Mars en dag.

Dölj