Daha iyi bir uzay giysisi inşa etmek

İnsanların aya ilk ayak basmasının üzerinden 50 yıl geçti. O zamandan beri, astronotlar öncelikle düşük Dünya yörüngesini araştırdı. NASA aya dönmeye hazırlanırken, uzmanlar uzay giysisinin kullanışlılığını yeniden değerlendiriyor.

Texas A&M Üniversitesi Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü’nde yardımcı doçent olan Ana Diaz Artiles ve yüksek lisans öğrencisi Logan Kluis, Araç Dışı Aktivite (EVA) için daha güvenli ve daha iyi bir uzay giysisi ortamı yaratacak yeni bir uzay giysisi mimarisi olan SmartSuit için geliştirmeler üzerinde çalışıyorlar. gezegen yüzeylerde.

SmartSuit, Diaz Artiles tarafından önerilen ve mevcut giysi tasarımında üç önemli iyileştirmeye odaklanan bir uzay giysisi mimarisidir; çevre ve astronot arasında artan hareketlilik, gelişmiş güvenlik ve bilgilendirilmiş etkileşim. Son zamanlarda, Diaz Artiles ve Kluis, Cornell Üniversitesi’nde doçent olan Robert Shepherd ile işbirliği içinde, diz eklemleri için yumuşak robotik yardımcı aktüatörlerin prototiplerini geliştiriyorlar.

Diaz Artiles, “Mevcut uzay giysisi mikro yerçekimi koşulları için tasarlandı; bu koşullarda astronotların alt bedenlerini kullanarak yürümelerine veya hareket etmelerine gerek yok, tipik olarak üst bedenlerini kullanarak kendilerini tercüme ediyorlar” dedi. “Şimdi, bir gezegen yüzeyinde olduğunuzda, astronotların yürümesi, eğilmesi, diz çökmesi, kayaları toplaması ve alt bedende daha iyi bir hareketlilik gerektiren benzer birçok aktiviteye ihtiyacı olacak.”

Geliştirdikleri yumuşak robotik diz prototipleri, gaz basıncını kullanarak iç odacıkları birbirine doğru itecek şekilde genişletiyor. Her biri genişledikçe aktüatör bükülür. Aktüatör, yumuşak bir malzeme kullanarak insan vücuduna şekil vererek daha rahat bir uyum sağlar ve potansiyel olarak yaralanma riskini azaltır.

Kluis, “Yumuşak robotik, aktüatörlerin astronotun vücuduna uyum sağlamasına izin vererek, daha sert sert yüzey aktüatörlerine kıyasla konforlarını büyük ölçüde artıracaktır.” Dedi.

Mevcut uzay giysisinin içinde olmak, basınçlı bir balonun içinde olmak gibidir. Astronot, sadece zor değil, aynı zamanda astronotların EVA görevlerini yürütürken korumak isteyecekleri enerjiyi harcayan takıma karşı savaşmak zorundadır. Giysiye karşı hareket etmek için harcanan enerji, bu aktüatörlerin etkilerini araştırmak için özel olarak geliştirilen simülasyonlara dayanarak yardımcı robotik aktüatörlerin %15 oranında azaltabileceği metabolik maliyete katkıda bulunur.

Kluis, “Örnek topluyor ve testler yapıyorsanız çok fazla enerji harcarsınız” dedi. “Yani Ay ve Mars gibi görevlere gittiğimizde, ya tüm o yiyecekleri getirmemiz gerekecek ya da büyütmemiz gerekecek, böylece bu enerjiden elde edebileceğiniz her türlü tasarruf, çok yararlı.”

Son çalışmaları diz eklemleri için aktüatörlere odaklandı, ancak nihayetinde amaçları, aktüatörleri tüm vücut katmanına entegre ederek birkaç vücut ekleminde hareketi geliştirmek. Bu katman, hareketliliği artıran ekstra mekanik karşı basınç (MCP) sağlayarak astronota nispeten sert bir şekilde baskı yapacaktı.

Diaz Artiles, “Baskı ve hareketlilik ters bir ilişkiye sahiptir.” Dedi. “Uzay giysisi içinde ne kadar fazla baskı varsa, hareket kabiliyeti o kadar düşük. Sahip olduğunuz baskı ne kadar azsa, hareket etmek o kadar kolay olur.”

Bu basınç, uzay giysisinin kullanıcıyı korumak için sağladığı gaz basıncını ifade eder. Atmosferin basıncı, inç kare (psi) başına yaklaşık 14,7 pound’dur. Mevcut uzay giysisi, astronotun vücuduna doğru iten ve balon etkisine katkıda bulunan yaklaşık 4.3 psi sağlar. Ancak, örneğin tam vücut yumuşak robotik katman 1.0 psi sağlayabilirse, bu, giysi için gereken miktarı yalnızca 3,3 psi’ye düşürür: daha az basınç ve daha fazla hareketlilik.

Kluis, “Gerçekten sıkı Zırh Altı veya gerçekten dar tayt giydiğinizi hayal edin. Vücudunuzu aşağı doğru iten bu basınç, gaz basıncının yerini alacak veya gaz basıncının yanında olacaktır,” dedi. “Yani SmartSuit’in fikri, hem mekanik basıncı hem de gaz basıncını kullanmasıdır.”

MCP kullanmanın bir başka yararı da dekompresyon hastalığı (DCS) riskini azaltabilmesidir. DCS, bizi çevreleyen gaz basıncı nispeten hızlı düştüğünde meydana gelebilir, bu nedenle vücudumuzdaki nitrojen, vücut dokularımızın içinde kabarcıklar olarak ortaya çıkar. Uzay giysisi içinde DCS’den kaçınmanın mevcut çözümü, bir EVA gerçekleştirmeden önce dört saate kadar saf oksijen solumaktan ibarettir. MCP’yi uygulayarak, astronotlar, DCS’yi fazladan endişelendirmeden ön soluma gereksinimlerine daha az ve keşif için daha fazla zaman harcayabilirler.

Diaz Artiles ve ekibi, SmartSuit mimarisi üzerinde çalışmaya devam ediyor ve aktüatör prototipleri, gelecekteki gezegen görevleri için daha uyumlu ve becerikli bir uzay giysisi yaratmada umut verici bir gelişme. Nihai amaçları, kullanıcının uzay giysisi olmadan ve çok fazla terlemeden hareket ettiğini hissetmektir.

Kluis, “Uzay giysileri, heyecan verici olan uzay yolculuğuyla doğrudan ilişkilidir ve onlar bunun ön saflarında yer alırlar” dedi. “Bu nedenle, uygulanabilecek veya bir sonraki uzay giysisine geçişin bir parçası olabilecek yeni teknolojiler üzerinde çalışmak her zaman eğlencelidir.”

Araştırmalarının sonuçları yayınlandı npj Mikrogravite, Havacılık Tıbbı ve İnsan Performansıve 50. Uluslararası Çevre Sistemleri Konferansı’nda sunuldu.