Un traje espacial (o traje espacial ) es un traje ambiental utilizado para la protección del duro entorno del espacio exterior , principalmente de su vacío como un traje de presión altamente especializado , pero también de sus temperaturas extremas, así como de la radiación y los micrometeoroides . Los trajes espaciales básicos se usan como medida de seguridad dentro de las naves espaciales en caso de pérdida de presión en la cabina . Para la actividad extravehicular (EVA) se usan trajes espaciales más complejos, que cuentan con un sistema de soporte vital portátil .
Los trajes de presión son necesarios en general en entornos de baja presión por encima del límite de Armstrong , a unos 19.000 m (62.000 pies) sobre la Tierra. Los trajes espaciales complementan los trajes de presión con un sistema complejo de equipos y sistemas ambientales diseñados para mantener cómodo al usuario y minimizar el esfuerzo necesario para doblar las extremidades, resistiendo la tendencia natural de una prenda de presión blanda a endurecerse ante el vacío. Con frecuencia se emplea un sistema de suministro de oxígeno y control ambiental autónomo para permitir una completa libertad de movimiento, independientemente de la nave espacial.
Existen tres tipos de trajes espaciales para diferentes propósitos: IVA (actividad intravehicular), EVA (actividad extravehicular) e IEVA (actividad intra/extravehicular). Los trajes IVA están pensados para usarse dentro de una nave espacial presurizada y, por lo tanto, son más ligeros y cómodos. Los trajes IEVA están pensados para usarse dentro y fuera de la nave espacial, como el traje Gemini G4C . Incluyen más protección contra las duras condiciones del espacio, como protección contra micrometeoroides y cambios extremos de temperatura. Los trajes EVA, como el EMU , se usan fuera de la nave espacial, ya sea para exploración planetaria o paseos espaciales. Deben proteger al usuario contra todas las condiciones del espacio, así como proporcionar movilidad y funcionalidad. [1]
Los primeros trajes de presión total para su uso en altitudes extremas fueron diseñados por inventores individuales ya en la década de 1930. El primer traje espacial usado por un ser humano en el espacio fue el traje soviético SK-1 usado por Yuri Gagarin en 1961. Desde entonces, los trajes espaciales se han usado en órbita terrestre, en ruta y en la superficie de la Luna .
Un traje espacial debe cumplir varias funciones para permitir que su ocupante trabaje de forma segura y cómoda, dentro o fuera de una nave espacial. Debe proporcionar:
Los trajes avanzados regulan mejor la temperatura del astronauta con una prenda de ventilación y refrigeración líquida (LCVG) en contacto con la piel del astronauta, desde donde el calor se vierte al espacio a través de un radiador externo en el PLSS.
Los requisitos adicionales para EVA incluyen:
Como parte del control de higiene astronáutica (es decir, proteger a los astronautas de temperaturas extremas, radiación, etc.), un traje espacial es esencial para la actividad extravehicular. El traje A7L del Apollo/Skylab incluía once capas en total: un revestimiento interior, un LCVG, una vejiga de presión, una capa de sujeción, otro revestimiento y una prenda térmica para micrometeoroides que consta de cinco capas de aislamiento aluminizado y una capa externa de Ortho-Fabric blanco. Este traje espacial es capaz de proteger al astronauta de temperaturas que van desde los -156 °C (-249 °F) hasta los 121 °C (250 °F). [ cita requerida ]
Durante la exploración de la Luna o Marte, es posible que el polvo lunar o marciano quede retenido en el traje espacial. Cuando se quite el traje espacial al regresar a la nave espacial, es posible que el polvo contamine las superficies y aumente los riesgos de inhalación y exposición de la piel. Los higienistas astronáuticos están probando materiales con tiempos de retención de polvo reducidos y con el potencial de controlar los riesgos de exposición al polvo durante la exploración planetaria. También se están explorando nuevos métodos de entrada y salida, como los puertos para trajes .
En los trajes espaciales de la NASA , las comunicaciones se realizan a través de una gorra que se coloca sobre la cabeza, que incluye auriculares y un micrófono. Debido a la coloración de la versión utilizada para Apollo y Skylab , que se parecía a la coloración del personaje de tiras cómicas Snoopy , estas gorras se conocieron como " gorras de Snoopy ".
Generalmente, para suministrar suficiente oxígeno para la respiración , un traje espacial que usa oxígeno puro debe tener una presión de aproximadamente 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi), igual a la presión parcial de oxígeno de 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi) en la atmósfera de la Tierra al nivel del mar, más 5,3 kPa (40 Torr; 0,77 psi) de CO 2 [ cita requerida ] y 6,3 kPa (47 Torr ; 0,91 psi ) de presión de vapor de agua , las cuales deben restarse de la presión alveolar para obtener la presión parcial de oxígeno alveolar en atmósferas de oxígeno al 100%, mediante la ecuación del gas alveolar . [2] Las dos últimas cifras suman 11,6 kPa (87 Torr; 1,7 psi), por lo que muchos trajes espaciales modernos no utilizan 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi), sino 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi) (se trata de una ligera sobrecorrección, ya que las presiones parciales alveolares a nivel del mar son ligeramente inferiores a las anteriores). En los trajes espaciales que utilizan 20,7 kPa, el astronauta obtiene solo 20,7 kPa − 11,6 kPa = 9,1 kPa (68 Torr; 1,3 psi) de oxígeno, que es aproximadamente la presión parcial de oxígeno alveolar alcanzada a una altitud de 1.860 m (6.100 pies) sobre el nivel del mar. Esto es aproximadamente el 42% de la presión parcial normal de oxígeno al nivel del mar, aproximadamente lo mismo que la presión en un avión comercial de pasajeros , y es el límite inferior realista para la presurización segura de un traje espacial ordinario que permite una capacidad razonable de trabajo.
Cuando se utilizan trajes espaciales que funcionan a una presión inferior a la presión atmosférica normal (como el transbordador espacial ), los astronautas deben "respirar previamente" (es decir, respirar oxígeno puro durante un tiempo) antes de ponerse los trajes y despresurizarse en la esclusa de aire. Este procedimiento purga el cuerpo del nitrógeno disuelto para evitar la enfermedad por descompresión debido a la rápida despresurización de una atmósfera que contiene nitrógeno. [1]
En el transbordador espacial estadounidense, la presión de la cabina se redujo de la atmosférica normal a 70 kPa (equivalente a una altitud de unos 3000 m) durante 24 horas antes de la EVA, y después de ponerse el traje, un período de respiración previa de 45 minutos con oxígeno puro antes de descomprimir a la presión de trabajo de la unidad de masaje electrónico de 30 kPa. En la ISS no hay reducción de presión de la cabina, en su lugar se utiliza una respiración previa de oxígeno de 4 horas a la presión normal de la cabina para desaturar el nitrógeno a un nivel aceptable. Los estudios estadounidenses muestran que una descompresión rápida de 101 kPa a 55 kPa tiene un riesgo aceptable, y los estudios rusos muestran que la descompresión directa de 101 kPa a 40 kPa después de 30 minutos de respiración previa con oxígeno, aproximadamente el tiempo necesario para las comprobaciones del traje previas a la EVA, es aceptable. [1]
El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, [3] a pesar de las descripciones contrarias en algunas ficciones de ciencia ficción populares . La conciencia se conserva hasta 15 segundos mientras se hacen sentir los efectos de la falta de oxígeno . No se produce un efecto de congelación repentina porque todo el calor debe perderse a través de la radiación térmica o la evaporación de líquidos, y la sangre no hierve porque permanece presurizada dentro del cuerpo, pero la carne humana se expande hasta aproximadamente el doble de su volumen debido al ebullismo en tales condiciones, dando el efecto visual de un culturista en lugar de un globo demasiado lleno. [4]
En el espacio hay partículas subatómicas altamente energizadas que pueden causar daños por radiación al alterar procesos biológicos esenciales. La exposición a la radiación puede crear problemas por dos métodos: las partículas pueden reaccionar con el agua en el cuerpo humano y producir radicales libres que descomponen las moléculas de ADN, o pueden descomponer directamente las moléculas de ADN. [1] [5]
La temperatura en el espacio puede variar enormemente según la exposición a fuentes de energía radiante. Las temperaturas de la radiación solar pueden alcanzar hasta 121 °C (250 °F) y, en su ausencia, hasta -233 °C (-387 °F). Por ello, los trajes espaciales deben proporcionar suficiente aislamiento y refrigeración para las condiciones en las que se utilizarán. [1]
El entorno de vacío del espacio no tiene presión, por lo que los gases se expandirán y los líquidos expuestos pueden evaporarse. Algunos sólidos pueden sublimar . Es necesario usar un traje que proporcione suficiente presión corporal interna en el espacio. [1] [6] El peligro más inmediato es intentar contener la respiración durante la descompresión explosiva , ya que la expansión del gas puede dañar los pulmones por ruptura por sobreexpansión. Estos efectos se han confirmado a través de varios accidentes (incluso en condiciones de gran altitud, espacio exterior y cámaras de vacío de entrenamiento ). [3] [7] La piel humana no necesita ser protegida del vacío y es hermética a los gases por sí misma. [4] Solo necesita estar restringida mecánicamente para mantener su forma normal y los tejidos internos para mantener su volumen. Esto se puede lograr con un traje corporal elástico ajustado y un casco para contener los gases respiratorios , conocido como traje de actividad espacial (SAS). [ aclaración necesaria ] [ cita necesaria ]
Un traje espacial debe permitir a su usuario un movimiento natural y sin trabas. Casi todos los diseños intentan mantener un volumen constante sin importar los movimientos que haga el usuario. Esto se debe a que se necesita trabajo mecánico para cambiar el volumen de un sistema de presión constante. Si flexionar una articulación reduce el volumen del traje espacial, entonces el astronauta debe realizar un trabajo adicional cada vez que dobla esa articulación, y tiene que mantener una fuerza para mantener la articulación doblada. Incluso si esta fuerza es muy pequeña, puede resultar muy fatigante luchar constantemente contra el propio traje. También dificulta mucho los movimientos delicados. El trabajo necesario para doblar una articulación está determinado por la fórmula
donde V i y V f son respectivamente el volumen inicial y final de la articulación, P es la presión en el traje y W es el trabajo resultante. En general, es cierto que todos los trajes son más móviles a presiones más bajas. Sin embargo, debido a que los requisitos de soporte vital dictan una presión interna mínima, el único medio de reducir aún más el trabajo es minimizar el cambio de volumen.
Todos los diseños de trajes espaciales intentan minimizar o eliminar este problema. La solución más común es formar el traje con varias capas. La capa de vejiga es una capa elástica y hermética, muy similar a un globo. La capa de contención va fuera de la vejiga y proporciona una forma específica para el traje. Dado que la capa de vejiga es más grande que la capa de contención, la contención absorbe todas las tensiones causadas por la presión dentro del traje. Como la vejiga no está bajo presión, no "explotará" como un globo, incluso si se perfora. La capa de contención tiene una forma tal que al doblar una junta, se abren bolsas de tela, llamadas "gajos", en el exterior de la junta, mientras que los pliegues llamados "convolutos" se pliegan en el interior de la junta. Los gajos compensan el volumen perdido en el interior de la junta y mantienen el traje con un volumen casi constante. Sin embargo, una vez que los gajos se abren por completo, la junta no se puede doblar más sin una cantidad considerable de trabajo.
En algunos trajes espaciales rusos, se envolvían tiras de tela firmemente alrededor de los brazos y las piernas del cosmonauta por fuera del traje espacial para evitar que este se inflara cuando estaba en el espacio. [ cita requerida ]
La capa más externa de un traje espacial, la prenda térmica contra micrometeoroides, proporciona aislamiento térmico, protección contra micrometeoroides y protección contra la radiación solar dañina .
Hay cuatro enfoques conceptuales principales para adaptar el diseño:
Los trajes blandos suelen estar hechos principalmente de tela. Todos los trajes blandos tienen algunas partes duras; algunos incluso tienen cojinetes de unión duros. Los trajes para actividades intravehiculares y los primeros trajes EVA eran blandos. [ cita requerida ]
Los trajes rígidos suelen estar hechos de metal o materiales compuestos y no utilizan tela para las articulaciones. Las articulaciones de los trajes rígidos utilizan cojinetes de bolas y segmentos de anillo en forma de cuña similares a un codo ajustable de un tubo de estufa para permitir una amplia gama de movimientos con los brazos y las piernas. Las articulaciones mantienen un volumen constante de aire internamente y no tienen ninguna fuerza contraria. Por lo tanto, el astronauta no necesita hacer ningún esfuerzo para mantener el traje en cualquier posición. Los trajes rígidos también pueden funcionar a presiones más altas, lo que eliminaría la necesidad de que un astronauta respire oxígeno previamente para usar un traje espacial de 34 kPa (4,9 psi) antes de una EVA desde una cabina de nave espacial de 101 kPa (14,6 psi). Las articulaciones pueden quedar en una posición restringida o bloqueada que requiere que el astronauta manipule o programe la articulación. [ aclaración necesaria ] El traje espacial rígido experimental AX-5 del Centro de Investigación Ames de la NASA tenía una calificación de flexibilidad del 95%. El usuario podía moverse en el 95% de las posiciones en las que podía hacerlo sin el traje puesto. [ cita requerida ]
Los trajes híbridos tienen partes duras y partes de tela. La Unidad de Movilidad Extravehicular (EMU) de la NASA utiliza un torso superior duro (HUT) de fibra de vidrio y extremidades de tela. [ cita requerida ] El I-Suit de ILC Dover reemplaza el HUT con un torso superior de tela suave para ahorrar peso, restringiendo el uso de componentes duros a los cojinetes de las articulaciones, el casco, el sello de cintura y la escotilla de entrada trasera. [ cita requerida ] Prácticamente todos los diseños de trajes espaciales viables incorporan componentes duros, particularmente en interfaces como el sello de cintura, los cojinetes y, en el caso de los trajes de entrada trasera, la escotilla trasera, donde las alternativas completamente blandas no son viables.
Los trajes ceñidos, también conocidos como trajes de contrapresión mecánica o trajes de actividad espacial, son un diseño propuesto que utilizaría una media elástica pesada para comprimir el cuerpo. La cabeza está dentro de un casco presurizado, pero el resto del cuerpo está presurizado solo por el efecto elástico del traje. Esto mitiga el problema del volumen constante, [ cita requerida ] reduce la posibilidad de una despresurización del traje espacial y proporciona un traje muy ligero. Cuando no se usan, las prendas elásticas pueden parecer ropa para un niño pequeño. Estos trajes pueden ser muy difíciles de poner y tienen problemas para proporcionar una presión uniforme. La mayoría de las propuestas utilizan la transpiración natural del cuerpo para mantenerse fresco. El sudor se evapora fácilmente en el vacío y puede desublimarse o depositarse en objetos cercanos: óptica, sensores, la visera del astronauta y otras superficies. La película helada y los residuos de sudor pueden contaminar superficies sensibles y afectar el rendimiento óptico.
Las tecnologías anteriores relacionadas incluyen el traje espacial estratonáutica , la máscara de gas utilizada en la Segunda Guerra Mundial , la máscara de oxígeno utilizada por los pilotos de bombarderos de alto vuelo en la Segunda Guerra Mundial, el traje de gran altitud o de vacío requerido por los pilotos del Lockheed U-2 y SR-71 Blackbird , el traje de buceo , el rebreather , el equipo de buceo y muchos otros.
Muchos diseños de trajes espaciales están tomados de los trajes de la Fuerza Aérea de los EE. UU., que están diseñados para funcionar en "presiones de aeronaves de gran altitud", [1] como el traje Mercury IVA o el Gemini G4C, o los trajes de escape de tripulación avanzados . [8]
El Mercury IVA, el primer diseño de traje espacial estadounidense, incluía luces en las puntas de los guantes para proporcionar ayuda visual. A medida que aumentaba la necesidad de actividad extravehicular, los trajes como el Apollo A7L incluían guantes hechos de un tejido metálico llamado Chromel-r para evitar pinchazos. Para que los astronautas conservaran un mejor sentido del tacto, las puntas de los dedos de los guantes estaban hechas de silicona. Con el programa del transbordador, se hizo necesario poder operar módulos de naves espaciales, por lo que los trajes ACES tenían agarre en los guantes. Los guantes EMU, que se utilizan para los paseos espaciales, se calientan para mantener calientes las manos del astronauta. Los guantes Phase VI, destinados a usarse con el traje Mark III , son los primeros guantes diseñados con "tecnología de escaneo láser, modelado informático 3D, estereolitografía, tecnología de corte láser y mecanizado CNC". [NASA, ILC Dover Inc. 1] Esto permite una producción más barata y precisa, así como un mayor detalle en la movilidad y flexibilidad de las articulaciones.
Antes de las misiones Apolo , el soporte vital de los trajes espaciales estaba conectado a la cápsula espacial a través de un cable umbilical . Sin embargo, con las misiones Apolo, el soporte vital se configuró en una cápsula extraíble llamada Sistema de Soporte Vital Portátil que permitía al astronauta explorar la Luna sin tener que estar conectado a la nave espacial. El traje espacial EMU, utilizado para caminatas espaciales, permite al astronauta controlar manualmente el entorno interno del traje. El traje Mark III tiene una mochila que contiene alrededor de 12 libras de aire líquido para respirar, presurizar e intercambiar calor. [ aclaración necesaria ] [8]
El desarrollo del casco con cúpula esferoidal fue clave para equilibrar la necesidad de campo de visión, compensación de presión y bajo peso. Un inconveniente de algunos trajes espaciales es que la cabeza está fija mirando hacia adelante y no se puede girar para mirar hacia los lados. Los astronautas llaman a este efecto "cabeza de cocodrilo". [ cita requerida ]
En febrero de 2015, SpaceX comenzó a desarrollar un traje espacial para que los astronautas lo usaran dentro de la cápsula espacial Dragon 2. [22] Su apariencia fue diseñada conjuntamente por José Fernández, un diseñador de vestuario de Hollywood conocido por sus trabajos para películas de superhéroes y ciencia ficción , y el fundador y director ejecutivo de SpaceX, Elon Musk . [23] [24] Las primeras imágenes del traje se revelaron en septiembre de 2017. [25] Un maniquí, llamado "Starman" (en honor a la canción homónima de David Bowie ), usó el traje espacial de SpaceX durante el lanzamiento inaugural del Falcon Heavy en febrero de 2018. [26] [27] Para este lanzamiento de exhibición, el traje no estaba presurizado y no llevaba sensores. [28]
El traje, que es apto para el vacío, ofrece protección contra la despresurización de la cabina mediante una única correa en el muslo del astronauta que alimenta el aire y las conexiones electrónicas. Los cascos, que están impresos en 3D, contienen micrófonos y altavoces. Como los trajes necesitan la conexión de la correa y no ofrecen protección contra la radiación, no se utilizan para actividades extravehiculares. Los trajes están hechos a medida para cada astronauta. [29]
En 2018, los astronautas de la tripulación comercial de la NASA Bob Behnken y Doug Hurley probaron el traje espacial dentro de la nave espacial Dragon 2 para familiarizarse con el traje. [30] Lo usaron en el vuelo Crew Dragon Demo-2 lanzado el 30 de mayo de 2020. [27] El traje es usado por astronautas involucrados en misiones del Programa de Tripulación Comercial que involucran a SpaceX.
El 4 de mayo de 2024, SpaceX presentó un traje espacial diseñado para la actividad extravehicular basado en el traje IVA para la misión Polaris Dawn en el programa Polaris . Al igual que con el traje IVA, los cascos están impresos en 3D , aunque el casco EVA incorpora una pantalla de visualización frontal que proporciona información y una cámara sobre las métricas del traje durante el funcionamiento. Es más móvil, incluye nuevos tejidos de aislamiento térmico y materiales utilizados en la etapa intermedia del Falcon y el baúl externo sin presión de Crew Dragon . [31]
El 1 de junio de 2022, la NASA anunció que había seleccionado a Axiom Space y Collins Aerospace para desarrollar y proporcionar a los astronautas trajes espaciales de próxima generación y sistemas de caminata espacial para probarlos primero y luego usarlos fuera de la Estación Espacial Internacional, así como en la superficie lunar para las misiones tripuladas Artemis , y prepararse para las misiones humanas a Marte. [32] [33] [34]
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Varias empresas y universidades están desarrollando tecnologías y prototipos que representan mejoras respecto a los trajes espaciales actuales.
La impresión 3D (fabricación aditiva) se puede utilizar para reducir la masa de los trajes espaciales de carcasa rígida y, al mismo tiempo, conservar la alta movilidad que proporcionan. Este método de fabricación también permite la posibilidad de fabricar y reparar los trajes in situ, una capacidad que actualmente no está disponible, pero que probablemente será necesaria para la exploración marciana. [45] La Universidad de Maryland comenzó a desarrollar un prototipo de traje rígido impreso en 3D en 2016, basado en la cinemática del AX-5 . El segmento del brazo prototipo está diseñado para ser evaluado en la guantera del Laboratorio de Sistemas Espaciales para comparar la movilidad con los trajes blandos tradicionales. La investigación inicial se ha centrado en la viabilidad de imprimir elementos de traje rígido, pistas de cojinetes, cojinetes de bolas, sellos y superficies de sellado. [46]
Existen ciertas dificultades para diseñar un guante para traje espacial diestro y los diseños actuales tienen limitaciones. Por este motivo, se creó el Centennial Astronaut Glove Challenge para construir un guante mejor. Se han celebrado concursos en 2007 y 2009, y se prevé otro. En el concurso de 2009 se exigió que el guante estuviera cubierto con una capa de micrometeoritos.
Desde 2009, el Foro Espacial Austriaco [47] ha estado desarrollando "Aouda.X", un traje espacial experimental análogo a Marte que se centra en una interfaz hombre-máquina avanzada y una red informática de a bordo para aumentar el conocimiento de la situación . El traje está diseñado para estudiar los vectores de contaminación en entornos análogos a la exploración planetaria y crear limitaciones en función del régimen de presión elegido para una simulación.
Desde 2012, para la misión analógica Mars2013 [48] del Foro Espacial Austriaco a Erfoud , Marruecos , el traje espacial analógico Aouda.X tiene un hermano en forma de Aouda.S. [49] Este es un traje ligeramente menos sofisticado destinado principalmente a ayudar en las operaciones de Aouda.X y poder estudiar las interacciones entre dos astronautas (analógicos) en trajes similares.
Los trajes espaciales Aouda.X y Aouda.S llevan el nombre de la princesa ficticia de la novela de Julio Verne de 1873 La vuelta al mundo en ochenta días . Una maqueta de exhibición pública de Aouda.X (llamada Aouda.D) se exhibe actualmente en la cueva de hielo de Dachstein en Obertraun , Austria , después de los experimentos realizados allí en 2012. [50]
En 2024, en el Congreso Astronáutico Internacional de Milán, Italia, Axiom Space y Prada mostraron los resultados de una colaboración en curso para desarrollar un traje espacial para la misión Artemisa III de la NASA. [34]
Bio-Suit es un traje espacial que se encuentra en desarrollo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y que, en 2006, [update]constaba de varios prototipos para la parte inferior de las piernas. El Bio-Suit se adapta a cada usuario mediante escaneo corporal con láser. [ Necesita actualización ]
El 2 de agosto de 2006, la NASA indicó planes para emitir una solicitud de propuesta (RFP) para el diseño, desarrollo, certificación, producción e ingeniería de mantenimiento del traje espacial Constellation para satisfacer las necesidades del Programa Constellation . [51] La NASA previó un solo traje capaz de soportar: capacidad de supervivencia durante el lanzamiento, la entrada y el aborto; EVA en gravedad cero ; EVA en la superficie lunar; y EVA en la superficie de Marte.
El 11 de junio de 2008, la NASA otorgó un contrato de 745 millones de dólares a Oceaneering International para crear el nuevo traje espacial. [52]
Final Frontier Design (FFD) está desarrollando un traje espacial IVA completo comercial, y su primer traje se completó en 2010. [53] Los trajes de FFD están pensados como trajes espaciales comerciales ligeros, muy móviles y económicos. Desde 2011, FFD ha mejorado los diseños, el hardware, los procesos y las capacidades de los trajes IVA. FFD ha construido un total de 7 conjuntos de trajes espaciales IVA (2016) para varias instituciones y clientes desde su fundación, y ha realizado pruebas humanas de alta fidelidad en simuladores, aeronaves, microgravedad y cámaras hipobáricas. FFD tiene un Acuerdo de la Ley Espacial con la Oficina de Capacidades Espaciales Comerciales de la NASA para desarrollar y ejecutar un Plan de Calificación Humana para el traje IVA de FFD. [54] FFD clasifica sus trajes IVA según su misión: Terra para pruebas basadas en la Tierra, Stratos para vuelos a gran altitud y Exos para vuelos espaciales orbitales. Cada categoría de traje tiene diferentes requisitos para los controles de fabricación, las validaciones y los materiales, pero tienen una arquitectura similar.
El I-Suit es un prototipo de traje espacial construido también por ILC Dover, que incorpora varias mejoras de diseño con respecto al EMU, incluido un torso superior blando que ahorra peso. Tanto el Mark III como el I-Suit han participado en las pruebas de campo anuales de la NASA de Estudios de Investigación y Tecnología del Desierto (D-RATS), durante las cuales los ocupantes del traje interactúan entre sí y con los exploradores y otros equipos.
El Mark III es un prototipo de la NASA, construido por ILC Dover, que incorpora una sección inferior del torso dura y una mezcla de componentes blandos y duros. El Mark III es notablemente más móvil que los trajes anteriores, a pesar de su alta presión operativa (57 kPa u 8,3 psi), lo que lo convierte en un traje de "pre-respiración cero", lo que significa que los astronautas podrían pasar directamente de un entorno de estación espacial de una atmósfera y mezcla de gases, como el de la Estación Espacial Internacional, al traje, sin correr el riesgo de sufrir la enfermedad por descompresión, que puede ocurrir con la despresurización rápida de una atmósfera que contiene nitrógeno u otro gas inerte.
El MX-2 es un traje espacial análogo construido en el Laboratorio de Sistemas Espaciales de la Universidad de Maryland . El MX-2 se utiliza [ ¿cuándo? ] para pruebas de flotabilidad neutra tripuladas en el Centro de Investigación de Flotabilidad Neutral del Laboratorio de Sistemas Espaciales. Al aproximarse al rango de trabajo de un traje EVA real, sin cumplir los requisitos de un traje apto para vuelo, el MX-2 proporciona una plataforma económica para la investigación EVA, en comparación con el uso de trajes EMU en instalaciones como el Laboratorio de Flotabilidad Neutral de la NASA .
El MX-2 tiene una presión de funcionamiento de 2,5 a 4 psi. Es un traje de entrada trasera, que cuenta con un HUT de fibra de vidrio . El aire, el agua de refrigeración LCVG y la energía son sistemas de circuito abierto, proporcionados a través de un cordón umbilical . El traje contiene una computadora Mac Mini [ cita requerida ] para capturar datos de sensores, como la presión del traje, las temperaturas del aire de entrada y salida y la frecuencia cardíaca. [55] Los elementos del traje redimensionables y el lastre ajustable permiten que el traje se adapte a sujetos que varían en altura de 68 a 75 pulgadas (170 a 190 cm), y con un rango de peso de 120 lb (54 kg). [ aclaración necesaria ] [56]
A partir de mayo de 2006, cinco universidades de Dakota del Norte colaboraron en un nuevo prototipo de traje espacial, financiado por una subvención de 100.000 dólares estadounidenses de la NASA, para demostrar tecnologías que podrían incorporarse a un traje planetario. El traje se probó en las tierras baldías del Parque Nacional Theodore Roosevelt en el oeste de Dakota del Norte. El traje tiene una masa de 47 libras (21 kg) sin una mochila de soporte vital, y cuesta solo una fracción del costo estándar de 12.000.000 dólares estadounidenses para un traje espacial de la NASA con clasificación de vuelo. [57] El traje fue desarrollado en poco más de un año por estudiantes de la Universidad de Dakota del Norte , la Universidad Estatal de Dakota del Norte , la Universidad Estatal de Dickinson , la Facultad de Ciencias del estado y el Turtle Mountain Community College . [58] La movilidad del traje de Dakota del Norte se puede atribuir a su baja presión operativa; Mientras que el traje de Dakota del Norte fue probado en campo a una presión diferencial de 1 psi (6,9 kPa; 52 Torr), el traje EMU de la NASA opera a una presión de 4,7 psi (32 kPa; 240 Torr), una presión diseñada para suministrar aproximadamente una presión parcial de oxígeno a nivel del mar para la respiración (ver discusión anterior).
El traje de exploración prototipo (PXS) de la NASA, al igual que la serie Z, es un traje de entrada trasera compatible con puertos de traje. [59] El traje tiene componentes que podrían imprimirse en 3D durante las misiones según una variedad de especificaciones, para adaptarse a diferentes individuos o a requisitos de movilidad cambiantes. [60]
Un puerto para trajes es una alternativa teórica a una esclusa de aire , diseñada para su uso en entornos peligrosos y en vuelos espaciales tripulados , especialmente la exploración de superficies planetarias . En un sistema de puerto para trajes, un traje espacial de entrada trasera se fija y se sella contra el exterior de una nave espacial, de modo que un astronauta puede entrar y sellar el traje, y luego ir en EVA, sin la necesidad de una esclusa de aire o despresurizar la cabina de la nave espacial. Los puertos para trajes requieren menos masa y volumen que las esclusas de aire, proporcionan mitigación de polvo y evitan la contaminación cruzada de los entornos interior y exterior. Las patentes para diseños de puertos para trajes fueron presentadas en 1996 por Philip Culbertson Jr. del Centro de Investigación Ames de la NASA y en 2003 por Joerg Boettcher, Stephen Ransom y Frank Steinsiek. [61] [62]
En 2012, la NASA presentó el traje espacial Z-1, el primero de la serie Z de prototipos de trajes espaciales diseñados por la NASA específicamente para la actividad extravehicular planetaria. El traje espacial Z-1 pone énfasis en la movilidad y la protección para misiones espaciales. Presenta un torso blando en comparación con los torsos duros vistos en los trajes espaciales EVA anteriores de la NASA, lo que reduce la masa. [63] Se lo ha denominado "traje Buzz Lightyear" debido a sus rayas verdes en el diseño.
En 2014, la NASA publicó el diseño del prototipo Z-2, el siguiente modelo de la serie Z. La NASA realizó una encuesta en la que se pidió al público que decidiera un diseño para el traje espacial Z-2. Los diseños, creados por estudiantes de moda de la Universidad de Filadelfia, fueron "Tecnología", "Tendencias en la sociedad" y "Biomimética". [64] El diseño "Tecnología" ganó, y el prototipo está construido con tecnologías como la impresión 3D . El traje Z-2 también se diferenciará del traje Z-1 en que el torso vuelve a la carcasa dura, como se ve en el traje EMU de la NASA. [65] [66]
Las primeras novelas espaciales ignoraban los problemas de viajar a través del vacío y lanzaban a sus héroes a través del espacio sin ninguna protección especial. Sin embargo, a finales del siglo XIX surgió una línea de ficción espacial más realista, en la que los autores han intentado describir o representar los trajes espaciales que llevan sus personajes. Estos trajes ficticios varían en apariencia y tecnología, y van desde los más auténticos hasta los más improbables.
En la novela de Garrett P. Serviss, Edison's Conquest of Mars (1898), se puede ver un relato ficticio muy temprano sobre los trajes espaciales . Las series de cómics posteriores, como Buck Rogers (1930) y Dan Dare (1950), también presentaron sus propias versiones del diseño de los trajes espaciales. Autores de ciencia ficción como Robert A. Heinlein contribuyeron al desarrollo de conceptos ficticios de trajes espaciales.
Se propuso el "skafandr" (Yevgeny Chertovsky, ingeniero del Instituto de Medicina de Aviación, diseñó el primer traje espacial de presión completa en 1931 para vuelos estratosféricos),
En la década de 1990, varios años después de que las primeras mujeres estadounidenses volaran al espacio, los recortes presupuestarios obligaron a la NASA a recortar su programa de trajes espaciales... El tamaño limitado afectó algunas tareas de los astronautas.
Crew Dragon lleva suficientes reservas de gas respirable para permitir un regreso seguro a la Tierra en caso de una fuga de hasta un orificio equivalente a 0,25 pulgadas de diámetro. Como nivel adicional de protección, la tripulación usará trajes espaciales diseñados por SpaceX para protegerlos de un evento de emergencia de despresurización rápida de la cabina de una gravedad aún mayor. Los trajes y el vehículo en sí estarán clasificados para funcionar al vacío.
Musk dijo en una conferencia de prensa después del lanzamiento que no había sensores en el traje.
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