لباس فضایی

لباس فضایی

لباس فضایی چیست؟ چگونه کار می کند!

وقتی در روزهای سرد زمستانی بیرون می روید.

شما پیراهن، ژاکت دستکش، لباس می پوشید تا از سرما محافظت کنید.

اکنون، اگر به فضای بیرونی بروید، به چیزهای بسیار بیشتری برای محافظت از شما نیاز خواهید داشت.

بنابراین لباس فضایی باید تمام راحتی و پشتیبانی را برای فضانورد فراهم کند تا محیطی شبیه به زمین فراهم کند.

برخلاف زمین، فضای بیرونی مکانی بسیار خصمانه است.

چرا هنگام سفر به فضا لباس فضایی سفید می پوشند؟

مزایا و معایب فناوری هوا و فضا

پاورپوینت سیارات منظومه شمسی

اگر بدون لباس فضایی از فضاپیما خارج شوید، موارد زیر ممکن است اتفاق بیفتد:

– به دلیل نداشتن اکسیژن، در عرض 15 ثانیه بیهوش خواهید شد.

– از آنجایی که فشار هوا در فضا وجود ندارد، خون و مایعات بدن شما می توانند «جوش بیاورند» و سپس منجمد شوند.

– با تغییرات شدید دما از 120 درجه سانتیگراد در نور خورشید تا 100- درجه سانتیگراد در سایه مواجه خواهید شد.

– شما در معرض تشعشعاتی مانند پرتوهای کیهانی و ذرات باردار ساطع شده از خورشید خواهید بود.

– ممکن است توسط ریزشهاب‌سنگ‌ها یا زباله‌های ماهواره‌ها یا فضاپیماها مورد اصابت قرار بگیرید.

بنابراین برای محافظت در برابر خطرات بالا، لباس فضایی باید:

– جو تحت فشار مشابه زمین را حفظ کند.

– هوای تنفسی را فراهم کند، یعنی به شما اکسیژن بدهد و دی اکسید کربن را حذف کند

– با وجود شرایط دمای بیرون، دمای ثابتی را حفظ کنید

– از شما در برابر ریزشهاب‌سنگ‌ها و تشعشعات محافظت کند.

– به فضانورد اجازه دیدن، حرکت آسان و ارتباط با دیگران را بدهید.

ساختار و عملکرد بخش های مختلف لباس فضایی

• -مونتاژ حامل ارتباطات (CCA)
• -پوشاک خنک کننده و تهویه مایع (LCVG)
• -پوشاک حداکثر جذب (MAG)
• -مجموعه روکش کلاه ایمنی و خارج از خودرو (HEVA)
• -بالاتنه سخت با مجموعه بازو (HUT)
• -نمایشگر و ماژول کنترل (DCM)
• -مجموعه بازو و دستکش
• -مجموعه پایین تنه
• -سیستم پشتیبانی زندگی قابل حمل (PLSS)

لباس‌های فضایی موارد زیر را برای فضانورد فراهم می‌کنند:

اتمسفر تحت فشار:

از آنجایی که فضا خلاء کامل است، فشار جوی برای نگه داشتن مایعات در بدن شما در حالت مایع وجود ندارد.

بنابراین به دلیل کمبود خلاء مایعات بدن شما به جوش می آید، بنابراین برای جلوگیری از جوشیدن مایعات بدن لباس فضایی فشار را حفظ می کند.

لباس‌های فضایی به‌عنوان یک بادکنک بادکرده یا تایر عمل می‌کنند و از الیاف با پوشش نئوپرن ساخته شده‌اند. هوا در لباس فضایی فشار هوا را برای فضانورد داخل آن تامین می کند.

شاتل فضایی فشار اتمسفر معمولی دارد اما لباس فضایی فشار اتمسفر کمتری دارد.

بنابراین، قبل از رفتن به فضا، فشار قفل هوا قبل از اینکه فضانورد برای پیاده‌روی فضایی آماده شود، کاهش می‌یابد.

به دلیل تغییر فشار بین لباس فضایی و کابین شاتل، همیشه خطر خم شدن وجود دارد.

اکسیژن:

لباس‌های فضایی نمی‌توانند از هوای معمولی یعنی ۷۸ درصد نیتروژن، ۲۱ درصد اکسیژن و ۱ درصد گازهای دیگر استفاده کنند.

این به این دلیل است که فشار کم مجموعه فضایی باعث کاهش خطرناک غلظت اکسیژن در خون می شود. بنابراین لباس‌های فضایی یک فضای اکسیژن خالص برای تنفس فراهم می‌کنند.

هم شاتل و هم ایستگاه فضایی بین‌المللی دارای مخلوط‌های معمولی هوایی مشابه جو ما هستند.

بنابراین قبل از رفتن به راهپیمایی فضایی، فضانورد باید برای مدتی قبل از آماده شدن، اکسیژن خالص تنفس کند.

این امر هر گونه نیتروژن موجود در بدن را از بین می برد و خطر سکته را به حداقل می رساند.

دی اکسید کربن:

فضانورد دی اکسید کربن را تنفس می کند.

بنابراین در لباس فضایی، دی اکسید کربن می تواند به سطوح خطرناکی برسد، اگر حذف نشود.

لباس‌های فضایی از قوطی‌های هیدروکسید لیتیوم برای حذف دی اکسید کربن استفاده می‌کنند که در کوله پشتی لباس فضایی قرار دارند.

دما:

از آنجایی که دمای بیرون بسیار زیاد است، لباس های فضایی به شدت با لایه های پارچه عایق بندی شده اند.

فضانورد از بدن خود گرما تولید می کند، به خصوص در هنگام انجام فعالیت های شدید. همچنین گرمای بدن توسط لوله آب در لباس فضایی حذف می شود.

میکرومتروئیدها یا ریزشهاب سنگ ها:

اینها بسیار خطرناک هستند زیرا با سرعت بسیار بالا پرواز می کنند.

بنابراین لباس فضایی از چندین لایه پارچه بادوام مانند داکرون یا کولار ساخته شده است. این لایه ها همچنین از پاره شدن لباس روی سطوح در معرض دید فضاپیما یا سیاره یا ماه جلوگیری می کنند.

تشعشع:

لباس های فضایی فقط محافظت محدودی در برابر تشعشع ارائه می دهند.

این کار با استفاده از پوشش های بازتابنده پارچه ای مایلار انجام می شود.

بنابراین، پیاده‌روی فضایی در دوره‌هایی با فعالیت کم خورشیدی برنامه‌ریزی می‌شود، زیرا این امر خطر تشعشع را کاهش می‌دهد.

دید شفاف:

دید واضح مهم است اما کلاه ایمنی برای کاهش تابش خیره کننده رنگی است و از پلی کربنات بادوام ساخته شده است.

کلاه لباس فضایی مدرن دارای چراغ های نصب شده است تا فضانوردان بتوانند سایه ها را ببینند.

تحرک در لباس فضایی:

حرکت در یک لباس فضایی باد شده دشوار است و تحرک محدودی را ارائه می دهد.

بنابراین لباس فضایی دارای مفاصل ویژه ای است که به فضانوردان کمک می کند دست ها، پاها، زانوهای خود را خم کنند، بنابراین تحرک را افزایش می دهد.

ارتباطات:

لباس‌های فضایی مجهز به فرستنده/گیرنده‌های رادیویی هستند تا ارتباط یکپارچه با دیگر فضانوردان و کارکنان زمینی را ارائه دهند.

ساختار یک لباس فضایی:

اهمیت لباس فضایی چیست؟

• زندگی فضانورد را در محیط فضای بیرونی از سرما و تشعشعات خطرناک حفظ می کند.
• لباس های فضایی از قرار گرفتن فضانورد در معرض گرد و غبار فضایی جلوگیری می کند.
• لباس‌های فضایی از چشم‌ها در برابر نور خورشید محافظت می‌کنند.
• لباس‌های فضایی اکسیژن را در اختیار فضانوردان قرار می‌دهند تا بتوانند در فضا نفس بکشند و کار کنند.
• لباس ها آب و نوشیدنی برای فضانورد حمل می کنند.

لباس فضایی چگونه کار می کند؟

• فشار هوای مناسب را برای فضانورد پس از پوشیدن لباس خود فراهم می کند.

برای حفظ مایعات در بدن او، لباس فضانوردی شبیه یک بادکنک پارچه ای باد شده است که فشار کابین را برابر می کند.

• شروع به پمپاژ اکسیژن تا 21 درصد و نیتروژن برای حفظ ریه ها و خون می کند.
• این خاصیت خلاص شدن از شر دی اکسید کربن را به وسیله قوطی های لیتیوم هیدروکسید دارد که یک قوطی در کوله پشتی است.
• فضانورد عرق می کند، بنابراین کت و شلوار عرق را از بین می برد تا از کم آبی او جلوگیری کند.
• اتصالات مخصوص ساخته شده از پارچه به فضانوردان کمک می کند تا به راحتی دست ها و پاهای خود را برای حرکت خم کنند.
• یک وسیله حامل گاز به فضانورد امکان می دهد آزادانه در داخل فضاپیما حرکت کند.

لباس‌های فضایی معمولاً در محیط‌هایی مانند مدار پایین زمین و سطح ماه استفاده می‌شوند.

در مدار پایین زمین، فضانورد باید از خلاء فضا محافظت شود و در آن کار کند، و همچنین در شرایط شدید حرارتی از +120 درجه سانتیگراد تا -150 درجه، گرانش میکرو، تغییرات سریع از نور شدید خورشید به تاریکی مطلق در حین چرخش زمین هر 90 دقیقه، و ریزشهاب‌سنگ‌ها و زباله‌های مداری با سرعتی در محدوده 8 تا 16 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند.

به عبارت دیگر، مکان بسیار خطرناک و دشواری برای زندگی و کار است، بنابراین لباس فضایی باید بی عیب و نقص عمل کند.

قبل از پوشیدن لباس فضایی، فضانورد چیزی مانند لباس زیر بلند با تکنولوژی بالا می‌پوشد و به دنبال آن لباس خنک‌کننده و تهویه مایع نامیده می‌شود، یک لباس بدن الاستیک متناسب که دارای لوله‌های پلاستیکی است.

آب سرد شده از لوله عبور می کند تا گرمای بدن را از بین ببرد و فضانورد را راحت کند.

این دو لایه تعریق را از بدن خارج می کنند.

بعد لایه های مثانه و مهاری قرار می گیرند.

لایه مثانه از نایلون پوشش داده شده با پلی یورتان غیرقابل نفوذ با اتصال حرارتی تشکیل شده است تا اکسیژن تحت فشار لباس فضایی را در خود جای دهد و از انتقال رطوبت به سمت در معرض خلاء لباس جلوگیری کند، جایی که باعث خنک شدن غیرقابل کنترل از طریق تبخیر می شود.

مثانه و مهار به طور ویژه طراحی شده اند تا مفاصل بسیار انعطاف پذیری را در بر گیرند که تا حد امکان تحرک فضانورد را فراهم می کنند.

مجموعه بیرونی لباس فضایی، لایه حرارتی و ریز شهاب‌سنگ، فضانورد را از ضربه‌های ذرات با سرعت بالا و اثرات حرارتی تابش خورشیدی (یا فقدان آن) محافظت می‌کند.

این پارچه از پارچه ارتو ساخته شده است که به صورت سه بعدی بافته شده است تا دارای گورتکس سفید در قسمت بیرونی و الیاف ضد حریق با ریپس استاپ پلیمری درجه بالستیک در قسمت داخلی باشد.

Gore-tex برای جلوگیری از اصطکاک بین قسمت‌های بالاتنه و پایین تنه در حین حرکت و تسهیل تحرک، لغزنده است.

رنگ آن نیز جذب انرژی خورشیدی را محدود می کند.

لایه‌های عایق پلیمری آلومینیومی با انعکاس انرژی خورشید در هنگام زیر نور خورشید و گرمای بدن فضانورد در لباس هنگام در سایه، محیط گرمایی راحت را برای فضانورد حفظ می‌کنند.

پارچه ارتو نیز برای شکستن ذراتی که با سرعت بالا پخش هستند، طراحی شده و آنها را به جت های گازی تبدیل می کند که توسط یک پوشش روی لایه نایلونی جذب می شوند.

علاوه بر محصولات نرم، این لباس دارای تعدادی اجزای فلزی و کامپوزیت است که به تحرک و اتصال قسمت های مختلف لباس کمک می کند.

بلبرینگ ها در بازو، شانه، مچ دست و کمر قرار دارند.

حلقه‌های فلزی با مکانیسم‌های قفلی به نام جداکننده در گردن برای چسباندن کلاه ایمنی، مچ دست برای اتصال دستکش‌ها و در قسمت کمر برای ورود و خروج فضانورد به لباس استفاده می‌شود.

فرآیند تولید دستکش‌ها

فرآیند تولید دستکش‌های مورد استفاده در ایستگاه فضایی بین‌المللی به همان اندازه که در تجهیزات حفاظتی انجام می‌شود، از فناوری بالایی برخوردار است.

ابتدا از یک اسکنر لیزری برای ایجاد یک تصویر سه بعدی از دست فضانورد استفاده می شود.

داده ها در نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) بارگذاری می شوند.

داده‌ها با الگوریتم‌های ویژه دستکاری می‌شوند تا ارتفاق‌های مورد نیاز بین دست و دیواره داخلی دستکش را در همه موقعیت‌ها فراهم کنند، زیرا با خم شدن عضلات، محیط محلی تغییر می‌کند.

سپس الگوهای مهار مستقیماً از مدل CAD ایجاد می شوند.

قطعات با استفاده از الگوها بریده می شوند و سپس با استفاده از چرخ خیاطی یا با دست برای اجزای دارای تحمل محکم به هم دوخته می شوند.

سپس، استریولیتوگرافی – نوعی چاپ سه بعدی که یک مدل را لایه به لایه با پخت رزین با لیزر فرابنفش ایجاد می کند – برای ایجاد یک مدل فیزیکی از فرم دستکش CAD استفاده می شود.

پس از ساخت، اجزای لباس فضایی قبل از پذیرش برای پرواز در کارخانه بازرسی و به طور دقیق آزمایش می شوند.

آزمایش‌ها لباس فضایی

یکی از مهم‌ترین آزمایش‌ها، تست «نشت ضد نشت» است، که در آن قطعه ابتدا تا فشار عملیاتی تحت فشار قرار می‌گیرد و نشتی آن ثبت می‌شود.

همه اجزاء دارای مقدار قابل قبولی هستند که معمولاً فقط چند سانتی متر مکعب استاندارد در دقیقه است.

سپس قطعه تا یک و نیم برابر حداکثر فشار عملیاتی خود تحت فشار قرار می گیرد تا عملکرد ساختاری آن در نقطه ای که از نظر ساختاری به خطر نیفتد آزمایش شود.

نشتی دوباره در فشار عملیاتی ارزیابی می شود.

اگر نشت ثابت بماند و تمام پارامترهای بازرسی دیگر قابل قبول باشد، قبل از اینکه با یکی از چندین وسیله پرتاب به ایستگاه فضایی بین‌المللی برود، برای پردازش به مرکز فضایی جانسون ناسا فرستاده می‌شود.

در طول آزمایش، همان لباس خنک کننده و تهویه مایع را می پوشند که فضانوردان می پوشند.

آب سرد به اطراف پمپ می شود تا گرما را از بدن خارج کند.

هوا (یا اکسیژن در فضا) از یک محفظه تحت فشار در پشت کلاه به داخل لباس پمپ می‌شود و دی اکسید کربن بازدم شده را از کلاه خارج کند.

سپس هوا روی بدن به سمت اندام‌ها جریان می‌یابد و رطوبت عرق را در طول مسیر جذب می‌کند و سپس وارد لوله‌های روی لباس تهویه می‌شود و در آنجا از لباس خارج می‌شود.

از جمله مواد پیشرفته تر، مواد ضد میکروبی و خود ترمیم شونده هستند.

مواد ضد میکروبی به مواد مورد استفاده در لباس فضایی که با سرنشین (داخل لایه مثانه) در تماس هستند اضافه می‌شوند تا باکتری‌ها یا ویروس‌هایی را که در طول تنفس یا تعریق دفع می‌شوند، از بین ببرند.

این عوامل باعث کاهش بو، بهبود بهداشت و افزایش ایمنی پزشکی می شوند.

سه نوع لباس فضایی برای مقاصد مختلف وجود دارد:

IVA (فعالیت درون رگه ای)، EVA (فعالیت بیرونی) و IEVA (فعالیت درون/خارجی).

لباس‌های IVA برای پوشیدن در فضاپیمای تحت فشار طراحی شده‌اند و بنابراین سبک‌تر و راحت‌تر هستند.

لباس های IEVA برای استفاده در داخل و خارج فضاپیما طراحی شده اند، مانند لباس Gemini G4C . آنها شامل محافظت بیشتر در برابر شرایط سخت فضا، مانند محافظت در برابر ریزشهاب‌ها و تغییرات شدید دما هستند.

لباس های EVA، مانند EMU ، در خارج از فضاپیما، برای اکتشاف سیاره یا پیاده روی فضایی استفاده می شود. آنها باید از پوشنده در برابر همه شرایط فضا محافظت کنند و همچنین تحرک و عملکرد را فراهم کنند.

برخی از این الزامات همچنین برای لباس های فشاری که برای سایر وظایف تخصصی مانند پرواز شناسایی در ارتفاع بالا پوشیده می شوند، اعمال می شود.

در ارتفاعات بالاتر از حد آرمسترانگ ، در حدود 19000 متر (62000 فوت)، آب بدن می جوشد و لباس های تحت فشار مورد نیاز است.

اولین لباس های فشار کامل برای استفاده در ارتفاعات شدید توسط مخترعان فردی در اوایل دهه 1930 طراحی شد.

اولین لباس فضایی که توسط یک انسان در فضا پوشیده شد، لباس SK-1 شوروی بود که توسط یوری گاگارین در سال 1961 پوشیده شد.

الزامات اضافی برای EVA عبارتند از:

محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش

محافظت محدود در برابر تشعشعات ذرات

به معنای مانور دادن، لنگر انداختن، رها کردن و اتصال به فضاپیما است

محافظت در برابر ریزشهاب‌های کوچک ، برخی از آنها تا 27000 کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند، که توسط یک پوشاک ریز شهاب‌سنگ حرارتی مقاوم در برابر سوراخ شدن ، که خارجی‌ترین لایه لباس است، ارائه می‌شود.

تجربه نشان داده است که بیشترین شانس نوردهی در نزدیکی میدان گرانشی یک ماه یا سیاره رخ می‌دهد، بنابراین این لباس‌ها برای اولین بار در لباس‌های EVA قمری آپولو مورد استفاده قرار گرفتند ( مدل‌های لباس ایالات متحده را در زیر ببینید).

به عنوان بخشی از کنترل بهداشت فضانوردی (یعنی محافظت از فضانوردان در برابر درجه حرارت شدید، تشعشع و غیره)، لباس فضایی برای فعالیت های خارج از خودرو ضروری است.

لباس Apollo/Skylab A7L در مجموع شامل یازده لایه بود:

یک آستر داخلی، یک LCVG، یک مثانه تحت فشار، یک لایه مهار، یک آستر دیگر، و یک لباس Micrometeoroid حرارتی متشکل از پنج لایه عایق آلومینیومی و یک لایه خارجی از پارچه ارتو سفید. .

این لباس فضایی قادر است از فضانورد در برابر دماهای 156- درجه سانتیگراد (249- درجه فارنهایت) تا 121 درجه سانتیگراد (250 درجه فارنهایت) محافظت کند.

در حین اکتشاف ماه یا مریخ، این احتمال وجود دارد که غبار ماه یا مریخ روی لباس فضایی باقی بماند. هنگامی که لباس فضایی در بازگشت به فضاپیما برداشته می شود، این احتمال وجود دارد که گرد و غبار سطوح را آلوده کند و خطرات استنشاق و قرار گرفتن در معرض پوست را افزایش دهد.

متخصصان بهداشت فضانوردی در حال آزمایش موادی با کاهش زمان نگهداری گرد و غبار و پتانسیل کنترل خطرات قرار گرفتن در معرض گرد و غبار در طول اکتشاف سیاره هستند. رویکردهای جدید ورود و خروج، مانند کت و شلوار ، نیز در حال بررسی هستند.

در لباس‌های فضایی ناسا ، ارتباطات از طریق کلاهی که روی سر پوشیده می‌شود، که شامل گوشی و میکروفون است، انجام می‌شود. با توجه به رنگ آمیزی نسخه استفاده شده برای آپولو و اسکای لب که شبیه رنگ آمیزی شخصیت کمیک استریپ اسنوپی بود، این کلاه ها به ” کلاه های اسنوپی ” معروف شدند .

فشار عملیاتی

به طور کلی، برای تامین اکسیژن کافی برای تنفس ، لباس فضایی با استفاده از اکسیژن خالص باید فشاری در حدود 32.4 کیلو پاسکال (240 Torr؛ 4.7 psi) داشته باشد که برابر با 20.7 کیلو پاسکال (160 Torr؛ 3.0 psi) فشار جزئی اکسیژن در زمین است.

اتمسفر در سطح دریا، به اضافه 5.3 کیلو پاسکال (40 Torr؛ 0.77 psi) CO 2  و 6.3 کیلو پاسکال (47 Torr ؛ 0.91 psi ) فشار بخار آب ، که هر دو باید از فشار آلوئولی کم شوند تا اکسیژن آلوئولی جزئی به دست آید. فشار در اتمسفر 100٪ اکسیژن، توسط معادله گاز آلوئولی . 

دو رقم آخر به 11.6 کیلو پاسکال (87 Torr؛ 1.7 psi) اضافه می شود، به همین دلیل است که بسیاری از لباس های فضایی مدرن از 20.7 کیلو پاسکال (160 Torr؛ 3.0 psi) استفاده نمی کنند، اما از 32.4 کیلو پاسکال (240 Torr؛ 4.7 psi) استفاده می کنند.

این یک اصلاح جزئی است، زیرا فشار جزئی آلوئولی در سطح دریا کمی کمتر از فشار قبلی است. در لباس‌های فضایی که از 20.7 کیلو پاسکال استفاده می‌کنند، فضانورد تنها 20.7 کیلو پاسکال − 11.6 کیلو پاسکال = 9.1 کیلو پاسکال (68 Torr؛ 1.3 psi) اکسیژن دریافت می‌کند، که تقریباً فشار جزئی اکسیژن آلوئولی است که در ارتفاع 18100 متری بالاتر (6، 6) به دست می‌آید. سطح دریا. این حدود 42 درصد فشار جزئی طبیعی اکسیژن در سطح دریا است، تقریباً به اندازه فشار در هواپیماهای جت مسافربری تجاری ، و حد پایینی واقعی برای فشار کت و شلوار فضایی معمولی است که ظرفیت معقولی را برای کار فراهم می کند.

پیش تنفس اکسیژن

هنگامی که لباس‌های فضایی زیر یک فشار عملیاتی خاص از کشتی‌هایی که تحت فشار به فشار معمولی جوی هستند (مانند شاتل فضایی ) استفاده می‌شود، این امر مستلزم آن است که فضانوردان قبل از پوشیدن اکسیژن خالص خود را «پیش‌تنفس» کنند (یعنی قبل از تنفس اکسیژن خالص برای مدتی).

کت و شلوار و کاهش فشار در قفل هوا. این روش بدن را از نیتروژن محلول پاک می کند تا از بیماری فشار زدایی به دلیل کاهش سریع فشار از یک جو حاوی نیتروژن جلوگیری شود.

در شاتل فضایی ایالات متحده، فشار کابین از اتمسفر معمولی به 70 کیلو پاسکال (معادل ارتفاع حدود 3000 متر) به مدت 24 ساعت قبل از EVA کاهش یافت و پس از پوشیدن لباس، یک دوره قبل از تنفس 45 دقیقه بر روی اکسیژن خالص قبل از کمپرس کردن به فشار کاری EMU 30 کیلو پاسکال. در ISS کاهش فشار کابین وجود ندارد، به جای آن از یک پیش تنفس اکسیژن 4 ساعته در فشار معمولی کابین برای غیراشباع کردن نیتروژن تا حد قابل قبول استفاده می شود.

مطالعات ایالات متحده نشان می دهد که فشارزدایی سریع از 101 کیلو پاسکال به 55 کیلو پاسکال خطر قابل قبولی دارد و مطالعات روسی نشان می دهد که رفع فشار مستقیم از 101 کیلو پاسکال به 40 کیلو پاسکال پس از 30 دقیقه قبل از تنفس اکسیژن، تقریباً زمان مورد نیاز برای بررسی کت و شلوار قبل از EVA، قابل قبول است.

اثرات فیزیولوژیکی قرار گرفتن در معرض فضای محافظت نشده

بدن انسان می تواند برای مدت کوتاهی از خلاء سخت فضا بدون محافظت جان سالم به در ببرد، علیرغم تصاویری که در برخی از داستان های علمی تخیلی رایج وجود دارد .

هوشیاری تا 15 ثانیه حفظ می شود زیرا اثرات گرسنگی اکسیژن آغاز می شود.

هیچ اثر انجماد ناگهانی رخ نمی دهد زیرا تمام گرما باید از طریق تابش حرارتی یا تبخیر مایعات از دست برود و خون نمی جوشد زیرا در بدن تحت فشار باقی می ماند.

اما گوشت انسان به دلیل بولیسم در چنین شرایطی تا حدود دو برابر حجم خود منبسط می شود و جلوه بصری بدن ساز را به جای بالون پر شده می دهد.

در فضا، ذرات زیراتمی بسیار پرانرژی وجود دارند که می توانند با ایجاد اختلال در فرآیندهای بیولوژیکی ضروری ، آسیب تشعشع را ایجاد کنند.

قرار گرفتن در معرض تابش از طریق دو روش می تواند مشکلاتی ایجاد کند:

ذرات می توانند با آب در بدن انسان واکنش دهند تا رادیکال های آزاد تولید کنند که مولکول های DNA را از هم جدا می کنند، یا با شکستن مستقیم مولکول های DNA.

دما در فضا بسته به قرار گرفتن در معرض منابع انرژی تابشی می تواند بسیار متفاوت باشد.

دمای تابش خورشیدی می تواند تا 250 درجه فارنهایت (121 درجه سانتیگراد) و در غیاب آن به 387- درجه فارنهایت (233- درجه سانتیگراد) برسد. به همین دلیل، لباس‌های فضایی باید عایق و خنک‌کننده کافی برای شرایطی که در آن استفاده می‌شوند، داشته باشند.

محیط خلاء فضا فشاری ندارد، بنابراین گازها منبسط شده و مایعات در معرض ممکن است تبخیر شوند. برخی از جامدات ممکن است تصعید شوند .

پوشیدن کت و شلواری که فشار داخلی بدن کافی را در فضا فراهم کند، ضروری است. 

فوری ترین خطر در تلاش برای حبس نفس در طول رفع فشار انفجاری است زیرا انبساط گاز می تواند به ریه ها با پارگی بیش از حد انبساط آسیب برساند. این اثرات از طریق حوادث مختلف (از جمله در شرایط ارتفاع بسیار بالا، فضای بیرونی و اتاق‌های خلاء آموزشی ) تأیید شده است.

پوست انسان نیازی به محافظت در برابر خلاء ندارد و به خودی خود ضد گاز است.

فقط باید به صورت مکانیکی مهار شود تا شکل طبیعی خود را حفظ کند و بافت‌های داخلی حجم خود را حفظ کنند. این را می توان با یک لباس بدن الاستیک محکم و یک کلاه ایمنی حاوی گازهای تنفسی ، که به عنوان لباس فعالیت فضایی (SAS) شناخته می شود، انجام داد.

مفاهیم طراحی

لباس فضایی باید به کاربر اجازه حرکت طبیعی و بدون محدودیت را بدهد. تقریباً همه طرح‌ها سعی می‌کنند بدون توجه به حرکاتی که کاربر انجام می‌دهد، حجم ثابتی را حفظ کنند. این به این دلیل است که برای تغییر حجم یک سیستم فشار ثابت به کار مکانیکی نیاز است.

لایه مثانه یک لایه لاستیکی و هوابند بسیار شبیه بادکنک است.

لایه مهار بیرون از مثانه می رود و شکل خاصی را برای کت و شلوار فراهم می کند. از آنجایی که لایه مثانه بزرگتر از لایه مهار است، مهار تمام تنش های ناشی از فشار داخل لباس را تحمل می کند. از آنجایی که مثانه تحت فشار نیست، حتی اگر سوراخ شود، مانند بالون “ترک” نمی کند.

چهار رویکرد مفهومی اصلی برای طراحی مناسب وجود دارد:

لباس فضایی آزمایشی AX-5 ناسا با پوسته سخت (1988)

کت و شلوارهای نرم

کت و شلوارهای نرم معمولاً از پارچه ساخته می شوند. تمام لباس های نرم دارای قسمت های سخت هستند. برخی حتی بلبرینگ های مفصلی سختی دارند. فعالیت درون خودرویی و لباس‌های اولیه EVA لباس‌های نرم بودند. [ نیازمند منبع ]

کت و شلوارهای سخت

کت و شلوارهای سخت پوسته معمولاً از مواد فلزی یا کامپوزیت ساخته می شوند و از پارچه برای اتصالات استفاده نمی کنند. در اتصالات کت و شلوار سخت از یاتاقان‌های توپ و بخش‌های حلقه گوه‌ای مشابه زانویی قابل تنظیم لوله اجاق گاز استفاده می‌شود تا دامنه وسیعی از حرکت را با بازوها و پاها فراهم کند.

مفاصل یک حجم ثابت از هوا را در داخل حفظ می کنند و هیچ نیروی متقابلی ندارند. بنابراین، فضانورد برای نگه داشتن لباس در هر موقعیتی نیازی به تلاش ندارد.

لباس‌های سخت همچنین می‌توانند در فشارهای بالاتری کار کنند که نیاز فضانورد به تنفس اکسیژن را برای استفاده از لباس فضایی 34 کیلو پاسکال (4.9 psi) قبل از EVA از کابین فضاپیما با قدرت 101 کیلو پاسکال (14.6 psi) را از بین می‌برد.

مفاصل ممکن است در یک موقعیت محدود یا قفل شده قرار گیرند که فضانورد باید مفصل را دستکاری یا برنامه ریزی کند.

[ توضیحات لازم ] لباس فضایی آزمایشی AX-5 مرکز تحقیقات ایمز ناسا دارای درجه انعطاف پذیری 95٪ بود. پوشنده می توانست بدون کت و شلوار به 95 درصد موقعیت هایی که می توانست حرکت کند. [ نیازمند منبع ]

کت و شلوار هیبریدی

کت و شلوارهای هیبریدی دارای قطعات سخت پوسته و قطعات پارچه ای هستند. واحد تحرک بیرونی ناسا (EMU) از بدنه بالایی سخت فایبرگلاس (HUT) و اندام های پارچه ای استفاده می کند. [ نیازمند منبع ]

ILC Dover ‘s I-Suit HUT را با بالاتنه نرم پارچه ای جایگزین می کند تا وزن را کاهش دهد و استفاده از اجزای سخت را به بلبرینگ های مفصلی، کلاه ایمنی، مهر و موم کمر و دریچه ورودی عقب محدود کند. [ نیاز به منبع ]

تقریباً تمام طرح‌های کت و شلوار فضایی قابل اجرا دارای اجزای سخت هستند، به ویژه در رابط‌هایی مانند مهر و موم کمر، یاتاقان‌ها، و در مورد لباس‌های ورودی عقب، دریچه پشتی، جایی که جایگزین‌های کاملاً نرم قابل دوام نیستند.