Rymdräkt

Astronaut Bruce McCandless på EVA under STS-41-B
Rysk Sokol-rymddräkt
Rymdräkt som bärs under Apollo 15-uppdraget

Den rymddräkt är en gastät skyddsdräkt för rymdresenärer som säkrar de vitala funktionerna (speciellt andas ) av sin bärare i vakuum av utrymmet genom att sätta sig under positivt tryck . En syrenhet som är ansluten till eller inbyggd i dräkten tar bort koldioxiden som andas ut och ersätter den med syre .

Användningsområden

Man kan skilja mellan följande användningsområden för rymddräkter:

  • Räddningsdräkter: De bärs bara av besättningen inne i rymdfarkosten under farliga manövrer som under uppskjutning, dockning och landning av rymdfarkosten för att säkerställa syretillförseln vid ett fel i fordonets tryckkabin . Så du skyddar bara besättningen en kort stund. Från en höjd av 12 000 m andas rent syre inte för att syremättnaden ska uppnå det erforderliga blodtrycket. Detta kan åtgärdas med kostymer med övertryck inuti. Detta positiva tryck gör det möjligt för bäraren att andas tillräckligt med syre. Piloter från mycket högflygande (militära) flygplan (till exempel Lockheed U-2 eller Lockheed SR-71 ) och stratosfäriska hoppare bär också sådana tryckdräkter. Exempel på räddningsdräkter är den ryska Sokol- dräkten för passagerare i Soyuz-rymdfarkosten och den orange ACES- rymddräkten för rymdfärjepersonal.
  • Rymdräkter för utom brädeaktiviteter ( engelska Extra-vehicular activity , EVAs ). När du arbetar i rymden utanför rymdfarkosten eller rymdstationen bärs vanligtvis dräkter med mobil syretillförsel på bärarens rygg. De måste ha speciella isoleringsfunktioner, skyddande skikt mot mikrometeoriter och ett klimatsystem för att stödja kroppstemperaturen. Sådana kostymer kallas extravehicular mobilitetsenheter (EMU) på NASA . Förutom den amerikanska EMU (som kan användas från ISS ) tillhör de ryska kostymerna i familjen Orlan denna grupp. Ett vanligt ryskt namn för en rymddräkt är scaphander .

Flygdräkt

Rymdräkten ska inte förväxlas med flygdräkten , en slitstark overall i brandbeständigt tyg. Detta bärs av astronauter under träning, vid officiella tillfällen och ofta när man arbetar ombord på rymdfarkosten, men också av aerobatics , besättningarna på militära flygplan eller under testflygningar (till exempel parabolflygningar ).

Strukturen på en rymddräkt

Varje rymddräkt består av många lager av olika textilier, plast och ofta metaller. I det innersta lagret införs slangar genom vilka kallt vatten pumpas så att rymdmannen i sin kostym inte överhettas. Ovanför det finns ett lager av neopren , som är gastätt men flexibelt och därför kan hålla övertrycket. Dessutom omges neoprenlagret av ett annat starkt textilskikt. De yttre kostymlagren är gjorda av robusta, brandhämmande aramidfibrer . Rymdräkter för utombordare är också belagda på utsidan med aluminium eller andra tyger för att reflektera solstrålning. Dessa två yttre skikt skyddar också bäraren från mikrometeoriter och strålning.

Så att dräkten inte blåses upp för mycket i vakuumet och gör rymdmannen orörlig, minskas trycket i dräkten så mycket som fysiologiskt möjligt jämfört med jordens atmosfär. Beroende på atmosfären där astronauten befann sig före utgången är det därför nödvändigt att justera det reducerade trycket för att förhindra dekompressionssjuka. På ISS måste till exempel en yttre rymddräkt förberedas genom att andas rent syre i flera timmar, eftersom gasatmosfären i bostadsmodulerna till stor del motsvarar jordens atmosfär (21 procent syre, 78 procent kväve, 1014 hektopascal tryck) . Efter starten skapades en ren syreatmosfär i rymdskeppen i Apollo-programmet. En utgång i en rymddräkt var därför möjlig utan ett sådant "lägerut".

En nästan sfärisk hjälm placeras på rymdresenärens huvud, som är ansluten till rymddräkten på ett gastätt sätt och utrustad med ett vikbart visir mot solens aggressiva UV-strålning (rymdresenären är bortom ozonskiktet ). Anslutningarna för syre, frånluft, kylvatten och kommunikationssystem är vanligtvis placerade i flygkroppsområdet.

historia

1930-talet

De moderna rymddräkterna har sitt ursprung i tryckdräkterna som utvecklades på 1930-talet för djuphavsdykare ( dykdräkter ) och testpiloter från mycket högflygande militära flygplan. Dessa originaldräkter hade dock en stor nackdel: Du kunde knappt röra dig i dem - antingen var de för styva eller skrymmande från början, eller så blev de senast när trycket byggdes upp från insidan. Två grundläggande former etablerade sig snabbt: en var "mjuka" kostymer som erbjöd en viss grad av rörlighet, men gav inte fullständigt skydd. De "hårda" kostymerna (som föreslogs av Herman Potočnik 1928 ) var å andra sidan säkrare men extremt skrymmande. De flesta testpiloter som vågade sig till stora höjder använde mjuka kostymer. En mer balanserad lösning eftersträvades för framtida rymdresenärer. Idag använder de tuffa kostymer med större flexibilitet. Utvecklingen av rymddräkten kan spåras i följande steg: 1931 utvecklade ryssen Yevgeny Tschertowski en opraktisk tryckdräkt i Sankt Petersburg. 1933 överlevde amerikanen Mark Ridge ett atmosfärstryck på 27 500 meter i en simuleringskammare i en kostym som utvecklats av brittiska ingenjörer John Scott Haldane och Sir Robert H. Davis (från Siebe Gorman & Co. Ltd i London). År 1934 utvecklade den amerikanska piloten Wiley Post och designern Russell Colley från Goodrich Company en kostym som liknade en djuphavsdykare. Men en av dessa tidiga modeller gick sönder; en annan måste skäras upp för att frigöra portören. År 1935 nådde Post en höjd av 15 kilometer för första gången med en förbättrad modell. Samma år producerade det tyska företaget Dräger , som specialiserat sig på dykdräkter, en kostym av siden och gummi täckt med silkesnöre. Vid tryck uppstod dock dräkten så mycket att ögonfönstret skjuts in på pilotens panna. En fransk utveckling från samma år bestod av linne, siden och gummi och innehöll handskar med fjäderspänning så att piloten kunde vända en bröstspak som kontrollerade det inre trycket i dräkten. Den första tuffa dräkten dök upp i slutet av 1930-talet. Men det här italienska märket visade sig vara för skrymmande och tungt, så att piloterna måste bäras till flygplanet efter att ha klämt sig in i kostymen bakifrån.

1940-talet

1940 visade en gummibelagd brittisk kostym med en syreflaska monterad på låret och justerbart ben snörning upp till en höjd av cirka 10 000 meter. Samma år beställdes den första amerikanska rymddräkten av arméflygare. Den vägde cirka 35 kg och blev helt stel vid 200  hPa ; detta var 35 hPa mindre än det tryck som krävs för att upprätthålla liv i rymden. 1942 testade arméflygarna bland annat en kostymmodell med beteckningen XH-1. Det hade emellertid ett antal nackdelar, såsom dåliga ventilationsegenskaper och otålig när den sattes under tryck. En hård kostym som utvecklades vidare av Dräger samtidigt, som påminner om medeltida riddarskydd, var mer flexibel än de flesta andra och kunde klara högt inre tryck, men som många andra hårdräkter var den för tung. 1943 inspirerade uppfinnaren Russel Colley en larv att skapa en design med segmentliknande ribbade arm- och bendelar som gjorde att bäraren kunde lyfta och flytta sina armar och ben. Tillsammans med sin ostklockformade plasthjälm blev den modellen för många rymddräkter i science fiction-litteratur och SF-filmer från 1950-talet och början av 1960-talet.

1950- och 1960-talet

I början av 1950-talet utvecklade David Clark Company - en tillverkare av tryckdräkter sedan 1939, men också en tillverkare av behåar - en kostym av nylontyg med våffelstruktur. 1960 presenterades en pressdräkt för världspubliken i Sovjetunionen, som förvånansvärt liknade U-2- piloten Gary Powers , som sköts ner över Ural och sedan fångades . 1962 presenterade britterna en mycket lätt kostym, som dock hindrade utsikten och blev ganska stel. Den hade en bakre dragkedja, som senare Apollo-program rymddräkter.

Besättningarna på det första rymdfarkosten Vostok och Merkurius hade rymddräkter om luften skulle fly från rymdfarkosten . Mercury-rymddräkterna försågs med ett ångdeponerat yttre skikt av aluminium för att reflektera solvärmestrålning, gjordes av nylon och gummi, vägde endast nio kg och hade också de bästa ventilationsegenskaperna. De hade tidigare testats på flygningarna med raketplanet X-15 .

Dessa dräkter utvecklades vidare för de första rymdutgångarna i mitten av 1960-talet. Så kallade experimentella kostymer användes för detta. 1964 tillverkade Litton Industries prototypen av en tuff kostym med knäled, vridlås och ingen blixtlås för NASA . För uppdragen i Apollo-programmet användes dock mjuka kostymer , som erbjöd mer rörlighet. 1965 tillverkade David Clark Company en speciell rymddräkt för Gemini-programmet med sina planerade rymdutgångar, som hade en guldbelagd, bländfri hjälmvisir och som också höll utandningsluften bort från näsan och munnen. Rymdräktarna för Apollo-programmet, där rymdresenärer skulle röra sig på månytan, måste omformas helt. ILC Dover tilldelades kontraktet för utveckling och produktion av rymddräkten A7L från NASA.

1970-talet fram till idag

De sovjetiska kosmonauterna på uppdrag till Salyut- rymdstationen på 1970- och 1980-talet hade mjuka rymddräkter under start, landning och omlokalisering, medan dräkterna som användes för rymdutgångar var hårdräkter med bakre inträde. De amerikanska astronauterna från rymdfärjan , som introducerades på 1980-talet , bar hybridmodeller där hårda och mjuka material kombinerades. Denna typ av kostym erbjuder säkerhet och rörlighet. Dagens amerikanska amerikanska EMU: er är i princip vidareutveckling av Apollo-rymddräkterna, men med förstyvning av glasfiberförstärkt plast i torsoområdet.

En liten flykt kapsel, den personliga Rescue Bilaga , utvecklades på 1970-talet för användning i rymdfärjan . Det var sfäriskt och flexibelt som en rymddräkt och erbjöd utrymme för en astronaut.

För Felix Baumgartners sommar- och hösthopp 2012 från 39 km höjd som en del av Red Bull Stratos-projektet utvecklades en kortvarig kostym för 0,24 bar inre tryck för att falla med mer än ljudets hastighet - i ett tunt, - 68 ° C atmosfär.

Olyckor

Handsken till Rick Mastracchios rymddräkt : sliten och med ett litet hål

På grund av uppgiften och användningen av en rymddräkt - särskilt med avseende på bärarens externa aktiviteter - är en rymddräkt jämförbar med ett bärbart rymdskepp. Till skillnad från rymdfarkosten, som rymdkapslarna som används i Apollo-programmet , har arbetet med rymddräkten hittills inte resulterat i en katastrof. Det var dock nästan en katastrof under flygningen från Vozhod 2 1965. Vid den tiden hade den sovjetiska kosmonauten Alexei Leonov genomfört den första rymdutgången i några minuter. När han ville återvända till rymdskeppet genom utgångslåset hade hans skyddsdräkt stelnat så mycket från det inre trycket att han inte längre hade tillräckligt med rörelsefrihet för att komma in i det smala låset. Trycket i dräkten fylld med rent syre kunde reduceras från 0,40 bar till 0,23 bar. Med detta läge, som förbereddes i förväg för nödsituationer, kunde Leonow göra kostymen mer flexibel och återvända till luftslussen.

Den 15 augusti 2007, den åttonde flygningsdagen för STS-118- uppdraget till den internationella rymdstationen , avbröts ett rymdskeppsuppdrag för att expandera ISS i förtid. Uppdragsspecialisten Mastracchio var tvungen att återvända till luftlåset på grund av en tår i hans handskas översta lager.

Vattenläcka

Den 16 juli 2013 inträffade en allvarlig incident med en amerikansk rymddräkt ( EMU ) som en del av ISS Expedition 36 under rymdskeppsuppdraget EVA-23 . 44 minuter efter sin utgång rapporterade ESA- rymdman Luca Parmitano att vatten hade trängt in i hjälmen. Till en början misstänktes en läcka i hans dricksvattenpåse. När Parmitano hade tömt den och mängden vatten i hjälmen fortsatte att öka, avbröts uppdraget omedelbart. När han återvände till luftlåset kom stora mängder vatten in i hjälmen och försämrade Parmitanos syn, andning och tal. I slutändan var det uppskattningsvis 1,5 liter vatten i kostymen, vilket innebar en risk för drunkning för astronauten. Orsaken till läckan visade sig vara en igensatt pump i systemet för reglering av temperaturen på rymddräkten, varigenom vatten från kylkretsen kom in i andningsluften. En NASA-utredningsrapport som publicerades den 27 februari 2014 medgav att vattenproblemet, även om det var känt, underskattades.

Den 25 februari 2015, under det andra rymdskeppsuppdraget för ISS Expedition 42 , trängde vatten in i Terry Virts EMU-hjälm , men i en mycket mindre mängd än tidigare vid Parmitano.

framtida

Biodräkt jämfört med nuvarande rymddräkt

För senare uppdrag till månen eller Mars är rymddräkterna som används idag knappast lämpliga på grund av deras höga massa och dåliga rörlighet när de är uppblåsta. Ursprungligen (till exempel av experter på NASA) föreslogs här kostymer som liknar pansar och pansardykningsdräkter gjorda av styva, brottbeständiga plastdelar med leder i mellan. Av vikt och rörlighet är dock denna lösning inte optimal.

En alternativ konstruktion som heter Bio Suit utvecklas eller utvecklades vid Massachusetts Institute of Technology : en hudtät elastisk helkroppsdräkt gjord av latex med inbäddade nanoplastiska plattor för att skydda mot mikrometeoriter och solstrålning, vilket förhindrar att bärarens kropp expanderar. Endast hjälmen sätts under tryck som vanligt.

NASA utvecklar en ny rymddräkt för Artemis månlandningsprogram .

Lukt av rymdfarkoster

Enligt flera astronauter luktar rymddräkterna en subtil lukt av bränt kött, kol , krut , svetsrök , metall , tomtebloss , bromsbelägg , valnöt eller våt tvätt efter ett utombordare vid den internationella rymdstationen .

Se även

litteratur

  • Nicholas de Monchaux: rymddräkt. Modig Apollo. MIT-pressen. Cambridge, Massachusetts 2011
  • Eugen Reichl: Korrekt klädd i vardagen. I: Star Observer nov / dec. 2003, s. 48-54.

webb-länkar

Wiktionary: space suit  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar
Commons : rymddräkter  - samling av bilder, videor och ljudfiler

Individuella bevis

  1. ↑ Räddningsboll i Encyclopedia Astronautica , öppnad 18 oktober 2017.
  2. ↑ Medicinska aspekter av Stratos-uppdraget , sport.ORF.at den 7 oktober 2012
  3. ↑ Luca Parmitano: EVA-23 - Ausloten Ausloten Ausloten , ESA-Deutschland, nås den 27 februari 2014
  4. ↑ Defekt utrustning: NASA visste om vattenrisker i rymddräkter , Spiegel Online, 27 februari 2014
  5. ↑ Efter den andra rymdpromenaden rapporterar astronauten vatten i hjälmen. Washington Post , 25 februari 2015, nås 25 februari 2015 .
  6. ↑ En nästa generations rymddräkt för Artemis-generationen av astronauter . NASA, 8 oktober 2019.
  7. ^ William Harwood: NASA presenterar högteknologiska rymddräkter för det kommande Artemis-måneprogrammet . CBS News, 15 oktober 2019.
  8. ↑ Megan Garber: Hur rymden luktar. 19 juli 2012, åtkomst till 13 juli 2020 (amerikansk engelska).
  9. ↑ VÄRLD: "Universum luktar av bromsbelägg" . I: VÄRLDEN . 20 augusti 2014 ( welt.de [nås 13 juli 2020]).
  10. ↑ Hur luktar rymden? Hämtad 13 juli 2020 .
  11. ↑ Boris Pofalla: Astronaut Scott Kellys biografi: Hur luktar rymden egentligen? I: VÄRLDEN . 10 november 2017 ( welt.de [nås 13 juli 2020]).