Skafander kosmiczny jest jak statek szyty na miarę. Z czego powstają skafandry i jak działają?

W tym artykule:

1. Skafander kosmiczny – przed czym chroni?
2. Skafander kosmiczny – prototypy
3. Skafander kosmiczny misji Apollo
4. Skafander kosmiczny – stworzony przez firmę szyjącą bieliznę
5. Skafander kosmiczny – dalsze prace

Skafander kosmiczny ma chronić astronautę przed gwałtownym spadkiem ciśnienia i skokami temperatury. Jednak nie wszystkie skafandry są takie same. Te, które zakładają astronauci przed startem z Ziemi, mają im służyć jako ochrona w trakcie początkowej fazy lotu. To po prostu nieco zmodyfikowane kombinezony z wbudowaną siatką sensorów monitorujących funkcje życiowe astronautów, połączone z hełmem chroniącym głowę.

Stanowią ochronę przed krótkotrwałym spadkiem ciśnienia, jednak nie nadają się do spacerów kosmicznych. Skonstruowanie tych skafandrów, które umożliwiły astronautom spacer po Księżycu, a potem pomogły wykonywać prace na orbicie, wiązało się z rozpracowaniem całej masy śmiertelnych problemów. Dosłownie śmiertelnych.

Skafander kosmiczny – przed czym chroni?

Zacznijmy od prostego pytania: jak długo przeżylibyśmy w kosmosie pozbawieni ochrony skafandra kosmicznego? Pewnej odpowiedzi na to pytanie udzielają autorzy wydanej przez NASA pozycji „Bioastronautics Data Book”.

Manekin poleci w kosmos. NASA prosi internautów o pomoc w wyborze imienia

Manekiny najczęściej kojarzą nam się z gablotami w galeriach handlowych. Jednego z nich czeka o wiele bardziej ekscytujący los.

„Pewien stopień świadomości zostanie prawdopodobnie zachowany przez 9 do 11 sekund (…), później pojawią się uogólnione drgawki i paraliż. W tym czasie we krwi żylnej i w tkankach miękkich szybko zacznie się tworzyć para, co spowoduje wyraźny obrzęk ciała. Ciało może powiększyć się dwukrotnie w porównaniu z jego normalną objętością, chyba że obrzęk zostanie powstrzymany przez kombinezon ciśnieniowy. Prędkość akcji serca może początkowo wzrosnąć, ale później gwałtownie spadnie. Ciśnienie tętnicze krwi również spadnie w czasie od 30 do 60 sekund, podczas gdy ciśnienie żylne wzrośnie z powodu rozdęcia układu żylnego przez gaz i parę. Ciśnienie żylne osiągnie lub przekroczy ciśnienie tętnicze w ciągu jednej minuty. Praktycznie nie będzie skutecznego krążenia krwi”.

„Po początkowym przypływie gazu z płuc podczas dekompresji, gaz i para wodna będą nadal wypływać na zewnątrz przez drogi oddechowe. To ciągłe parowanie wody ochłodzi usta i nos do temperatury zbliżonej do zera; pozostała część ciała również zostanie schłodzona, ale wolniej.(…) Jest bardzo mało prawdopodobne, aby człowiek nagle wystawiony na działanie próżni miał więcej niż 5 do 10 sekund, aby sobie pomóc. Jeśli natychmiastowa pomoc jest pod ręką, chociaż wygląd i stan będą poważne, rozsądne jest założenie, że rekompresja do tolerowanego ciśnienia (200 mm Hg, 3,8 psi) w ciągu 60 do 90 sekund może spowodować przeżycie i być może dość szybki powrót do zdrowia”.

Czyli bez ochrony skafandra przeżylibyśmy w kosmosie maksymalnie półtorej minuty, przy czym przytomność stracilibyśmy po 10 sekundach. Niezbyt przyjemna perspektywa.

Skafander kosmiczny – prototypy

Prace nad skafandrami do zadań specjalnych, czyli tak zwanymi Extravehicular Mobility Unit (EMU), rozpoczęły się na cztery lata przed pierwszym historycznym lotem człowieka w kosmos w 1961 roku. Tworzone wówczas prototypy skupiały się na ochronie przed próżnią. Były sztywne, częściowo metalowe i wyglądały jak żywcem wyjęte z komiksów z lat 50. XX wieku. Testowano je m.in. w komorach próżniowych.

Pierwsza kobieta na Księżycu – plan NASA na 2024 rok. Koszt misji: 28 mld dolarów

Amerykańska agencja kosmiczna ujawniła właśnie plany misji Artemis. W ramach przedsięwzięcia za cztery lata na Księżycu miałaby wylądować pierwsza kobieta w historii oraz pierwszy mężc...

W 1962 roku na łamach „Life Magazine” ukazało się zdjęcie człowieka w stroju kosmicznym przypominającym beczkę z gumowymi kończynami. Był to tzw. Grumman Moon Suit. Skafander, jak sama nazwa wskazuje, zaprojektowali inżynierowie Grumman Aircraft Engineering Corporation. Chociaż ten koncepcyjny skafander nigdy nie wszedł do produkcji, warto go zapamiętać z przynajmniej dwóch powodów. Po pierwsze, koncepcja tak przypadła do gustu NASA, że Grumman Aircraft Engineering Corporation stała się głównym wykonawcą modułu księżycowego misji Apollo. Po drugie, firma sprzedała licencję skafandra producentowi zabawek Mattel, udowadniając tym samym, że na kosmicznych gadżetach można dobrze zarobić.

Skafander kosmiczny misji Apollo

Lata 60. XX wieku to wyścig na Księżyc. Wyścig obarczony masą problemów. A jednym z nich była konieczność skonstruowania skafandrów, w których astronauci będą mogli bezpiecznie przemieszczać się po Księżycu. Jednostka musiała zapewnić pełne podtrzymanie życia. Miała też być na tyle elastyczna, by umożliwić astronautom pracę.

Na potrzeby każdej misji księżycowej programu Apollo wykonywano nawet 50 skafandrów. Same skafandry były dopasowywane indywidualnie do każdego astronauty. Członkowie załogi posiadali po trzy skafandry – jeden treningowy i dwa na misję. Natomiast dublerzy mieli po dwa skafandry.

Wracamy na Księżyc. Wyścig znów trwa [REPORTAŻ]

Powrót na Księżyc to nie tylko kwestia prestiżu - to wyścig po ogromne pieniądze.

Skafander składał się z dwóch głównych części: kombinezonu ciśnieniowego oraz z przenośnego systemu podtrzymującego życie (PLSS). PLSS mieścił się w dużym, kanciastym plecaku znanym z misji księżycowych. Znajdowało się w nim sterowanie ciśnieniem w zestawie ciśnieniowym (PGA) – wystarczająca na siedem godzin pracy butla z tlenem do oddychania. Konieczne były również urządzenia do usuwania dwutlenku węgla, wilgoci i zapachów.

Inne urządzenie sterowało temperaturą samego tlenu, jak i spodniej warstwy odzieży, która była chłodzona cieczą (LCG). Systemy sensorów nieustannie zbierały dane telemetryczne. Każdy kombinezon wyposażony był w głośnik i mikrofon umieszczone w hełmie. Hełm miał nie tylko chronić astronautów przed brakiem tlenu i zapewniać odpowiednie ciśnienie, ale też zabezpieczać przed silnym promieniowaniem słonecznym.

Skafander kosmiczny – stworzony przez firmę szyjącą bieliznę

Skafander księżycowy był ewidentnie wielkim krokiem dla ludzkości. Co ciekawe, krok ten pomogła wykonać firma szyjąca biustonosze. Playtex wygrał konkurs na stworzenie skafandrów dla programu Apollo w 1962 roku. W związku z tym, że firma nie kojarzyła się zbyt poważnie, powołano spółkę – córkę o nazwie ILC Dover.

Co to za dźwięk? Jak to możliwe, że słyszała go załoga Apollo 10? Taśmy NASA upublicznione

Nagranie dziwnych dźwięków, jakie usłyszeli astronauci w trakcie misji Apollo 10 w 1969 r. podczas przelotu po oddalonej od Ziemi stronie Księżyca, zostało po niemal pół wieku upublicznion...

To właśnie jej dziełem są A7L i A7LB – ręcznie szyte skafandry kosmiczne, które chroniły astronautów misji Apollo przed ekstremalnymi warunkami panującymi na Księżycu. Jednocześnie zapewniały im swobodę ruchów niezbędną do zbierania kamieni księżycowych, przeprowadzania eksperymentów naukowych i prowadzenia łazika księżycowego.

Skafander kosmiczny – dalsze prace

Dalszy rozwój skafandrów kosmicznych nastąpił wskutek uruchomienia programu wahadłowców oraz budowy pierwszych stacji kosmicznych. Co ciekawe, używane do dziś na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej EMU są tymi samymi, które brały udział w misjach wahadłowców. Nowe skafandry są dopiero tworzone.

Na Międzynarodową Stację Kosmiczną poleciała pierwsza całkowicie prywatna misja. Kto bierze w niej udział?

W kosmos poleciało czterech pasażerów, którzy wykupili dziesięciodniowy pobyt na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Czy doczekaliśmy się długo zapowiadanej komercjalizacji ISS? I co na to ...

Kolejne konstrukcje będą musiały być jeszcze bardziej elastyczne i lepiej dopasowujące się do różnej budowy ciała astronautów. O tym, jak istotne jest dobre dopasowanie skafandra najlepiej świadczy odwołany spacer kosmiczny samych kobiet, który miał odbyć się w marcu 2019 roku. Powodem było to, że skafandry okazały się za duże dla astronautek Christiny H. Koch i Anne C. McClain.

Skafander to wciąż osobisty statek kosmiczny, który powinien zostać uszyty na miarę. Pewnie dlatego koszt pojedynczego egzemplarza to aż 15 milionów dolarów. Z czego 70 proc. przypada na sam plecak i znajdującą się w nim aparaturę.