Astronauti budou nosit tyto skafandry na Měsíci a možná i na Marsu

Obleky dodané společnostmi Axiom Space a Collins Aerospace budou použity v nadcházejících lunárních misích NASA Artemis a budou chránit vesmírné cestovatele před mikrometeoroidy, měsíčním prachem a dokonce i zvratky, napsal server Scientific American.

Dříve nebo později lidé znovu vstoupí na Měsíc. Možná v polovině tohoto desetiletí, pokud program Artemis NASA bude pokračovat podle plánu. A kromě toho se veřejné nebo soukromé mise s posádkou na Mars ve 30. nebo 40. letech 20. století již nezdají být omezeny pouze na sci-fi. Ale co budou mít astronauti na sobě, až ty kroky podniknou na jiných světech? Obstarání obřích raket a futuristických kosmických lodí pro Artemis bylo nejvíce propagovanou překážkou, kterou musela NASA překonat, ale její snahy navrhnout nové skafandry pro Měsíc se ukázaly být stejně náročné. 

Od roku 2007 kosmická agentura utratila odhadem 420 milionů dolarů na nové návrhy obleků, aniž by ve skutečnosti nějaké navrhovala. Konečně, po všech těch neúspěšných pokusech, minulý měsíc NASA oznámila, že se rozhodla zadat práci externě a vybrala dvě společnosti, aby vytvořily novou generaci haute couture pro vysoké hranice.

Společnosti – Axiom Space v Texasu a Collins Aerospace v Severní Karolíně – budou každá nezávisle vyvíjet nové skafandry jako součást kontraktu NASA Exploration Extravehicular Activity Services (xEVAS). NASA vyčlenila na tuto kombinovanou práci celkem 3,5 miliardy dolarů do roku 2034 a plánuje nákup svých obleků od těchto dvou společností jako službu, což umožní jak výrobu, tak i prodej dalších obleků pro komerční mise mimo NASA. Po ukázkách obleků na oběžné dráze Země budou použity pro první přistání Artemis, které je v současnosti naplánováno na rok 2025. Tato mise s názvem Artemis III se zúčastní dva astronauti, jeden muž a jedna žena, kteří si obléknou skafandry od jednoho ze dvou společností, aby se vydali na měsíční povrch.

„Je to pro nás historický den,“ řekla Vanessa Wyche, ředitelka Johnsonova vesmírného střediska NASA, na tiskové konferenci 1. června. „Historie bude vytvořena s těmito obleky, až se dostaneme na Měsíc.“

Problémový vývoj

Výběr těchto dvou společností následoval po výzvě NASA z roku 2021 na návrhy nových skafandrů, protože stávající oblek Extravehicular Mobility Unit (EMU) používaný na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) je příliš objemný a tuhý pro přistání na měsíčním povrchu. Svůj zájem zaregistrovalo více než 40 společností, včetně SpaceX a Blue Origin, ale pouze Axiom a Collins předložily hotové návrhy do konce prosince 2021. V prohlášení o výběru zdrojů zveřejněném později v červnu NASA udělila vysoké hodnocení jak obleku navrženému Axiomem, nazvanému AxEMU, tak aktuálně nejmenovanému obleku navrženému Collinsem.

Toto partnerství veřejného a soukromého sektoru podle návrhu umožní oběma výrobcům obleků nabízet své služby také mimo vesmírnou agenturu, potenciálně návštěvníkům soukromých vesmírných stanic, jako je jedna z Axiom, kterou právě vyvíjí. „Axiom bude používat AxEMU k podpoře všech našich zákazníků,“ říká Mark Greeley, programový manažer xEVAS společnosti Axiom. „AxEMU je schopna podporovat [výlety do vesmíru] v jakémkoli prostředí, které si naši zákazníci přejí,“ říká. Collins plánuje totéž. „Nechceme, aby to byl jen návrh na zakázku pro NASA,“ říká Dan Burbank, vedoucí technik v Collins a bývalý astronaut. „Mělo by se jednat o komerčně vhodný oblek, který bude vyhovovat i potřebám soukromých astronautů.“

Foto: Collins Aerospace
Personál provádí testy mobility pro prototyp skafandru Collins Aerospace ve firemním zařízení. 

Dostat se do této fáze byl náročný proces. V roce 2012 NASA představila svůj prototyp skafandru Z-1, který měl zeleno-bílý design, díky kterému by budoucí měsíčníky mohly připomínat Buzz Lightyear. Později byl přepracován jako Z-2 , ale vývoj se zastavil. V roce 2019 NASA představila svůj pokus určený pro mise Artemis, nazvaný Exploration Extravehicular Mobility Unit (xEMU), ale audit agentury Úřadu generálního inspektora zjistil, že obleky nebudou připraveny na přistání Artemis. Citoval přetrvávající problémy s náklady a technické problémy. „Byly obavy, že jde o nikdy nekončící a neudržitelný proces,“ říká Cathleen Lewis, vesmírná historička z Národního muzea letectví a kosmonautiky ve Washingtonu, DC. Axiom i Collins budou mít přístup ke všemu předchozímu dílu. „Mohli se rozhodnout, kolik návrhů NASA chtějí použít,“ říká Lara Kearney, manažerka programu Extravehicular Activity and Human Surface Mobility Program v Johnsonově vesmírném středisku NASA v Texasu.

Přesné návrhy skafandrů obou společností jsou stále pod pokličkou. Výběrové řízení diktovalo, že obě společnosti musí ukázat, že jejich obleky splňují asi 80 požadavků stanovených NASA,. „Potom jsme jim nechali otevřenou možnost, aby se rozhodli, jak bude vypadat jejich design,“ říká Kearney. Tyto požadavky se týkají jedinečných cílů misí Artemis a jejich zamýšleného rozdílu od misí Apollo v 60. a 70. letech 20. století. Astronauti Artemis stráví více času než jejich předchůdci na měsíčním povrchu a prozkoumají rozmanitější místa, včetně temných hlubin kráterů, které by mohly obsahovat vodní led. Tyto aspirace vyžadují větší mobilitu než nepohodlné kolébání a šplhání, které poskytují obleky programu Apollo, a také větší přizpůsobivost: místo toho, aby sloužily výhradně mužskému (a zcela bílému) kádru měsíčníků, musí nové obleky splňovat potřeby daleko od NASA. rozmanitější moderní sbor astronautů. „Musíme myslet na rozmanitost,“ říká Amy Fosterová, vesmírná historička z University of Central Florida.

VŠESTRANNÉ A VYROBENÉ TAK, ABY VYDRŽELY

Obleky musí umožnit alespoň šest exkurzí na měsíční povrch na misi. Za den se uskuteční alespoň jedna a každá bude trvat déle než osm hodin. Astronauti musí být schopni vstoupit a vystoupit z skafandrů bez pomoci a celková doba přípravy na cestu mimo přistávací modul nebo stanoviště nesmí být delší než 90 minut.

Jak Axiom, tak Collins navrhují své obleky pro zadní vchod. To znamená, že namísto navlékání obleku v přechodové komoře a následného vystupování z kosmické lodi, jak je tomu u skafandrů v současné době na ISS, by tyto nové návrhy mohly být připojeny externě ke speciální přechodové komoře prototypu NASA nazývané port obleku. „Mohli byste se doslova vrátit do poklopu, připevnit vnější část svého obleku k této struktuře a poté otevřít poklop,“ říká Burbank. To pomáhá snížit množství potenciálně škodlivého lunárního regolitu neboli měsíčního prachu, který je sledován zpět uvnitř. Použití portu na oblek „eliminuje nebezpečí regolitu,“ říká Burbank. „Žádný z vnějšku obleku nevidí vnitřek kosmické lodi.“

Foto: Agentura ASP
Ukázka skafandru Extravehicular Mobility Unit (AxEMU) společnosti Axiom Space, který společnost v současné době vyvíjí v Houstonu v Texasu. Kredit: Axiom Space

Částečně odrážející cíl NASA pro Artemis poslat první barevné lidi a první ženy na Měsíc, nové obleky musí být v jistém smyslu také „univerzální“ – schopné zaměnitelného použití pro více misí. různorodou skupinou astronautů s širokou škálou postav. Každý oblek musí umožňovat jeho nošení 90 procentům mužské a ženské populace, což zahrnuje kohokoli menšího než čtyři stopy, 10 palců (1,5 metru) nebo vysokého jako 6 stop, čtyři palce (1,9 metru) s hmotností 94. do 243 liber (42 až 110 kilogramů). „NASA se v roce 2019 pokusila o výstup do vesmíru pro ženy] a museli to stále odkládat, protože neměli obleky správné velikosti,“ říká Michael Lye, návrhář skafandrů na Rhode Island School of Design. „Nové obleky od Axiom a Collins se hodí pro mnohem širší škálu.“ Jak obě společnosti plánují tento požadavek splnit, zatím není zveřejněno.

Dalším klíčovým cílem misí Artemis je shromáždit spoustu vzorků pro následnou studii. K dosažení tohoto cíle musí mít obleky příslušenství, včetně kladiv, hrábí, dlát a ručních svítilen. Mají být také extrémně ovladatelné a obsahují pohyblivé torzo a klouby, které umožní astronautům přirozenější pohyb v drsné měsíční krajině s nízkou gravitací. „Během dnů Apollo neexistovala žádná možnost, aby se vaše boky pohybovaly proti vašim ramenům,“ říká Burbank. „Doslova jste nemohli vyvést své boky z vyrovnání s rameny.“ S tímto skafandrem to dokážeš.“ Obleky budou mít také nižší hmotnost než návrhy z éry Apolla, což usnadní jejich dlouhodobé používání. „V novém obleku jsem udělal kliky,“ říká Burbank.

Vysoké nároky

NASA má spoustu dalších vysokých latí. Nesmí vystavovat astronauty žádným zvukům nad 115 decibelů, srovnatelných s hlukem, který vydává foukač listí. Musí být dostatečně pevné, aby snížily pravděpodobnost, že mikrometeoroidy prorazí vnější povrch, na pouhou jednu ku 2500. Obleky, inspirované slavnostním roztažením amerických hvězd a pruhů každou sadou měsíčních chodců z Apolla (a obtížností zatloukání tyčí do překvapivě tvrdého měsíčního terénu), musí obsahovat nástroje, které pomohou členům posádky Artemis nést a zavěšovat vlajku. A žaludek se svírá, obleky musí být schopny nějakým způsobem odstranit až půl litru zvratků z očí, nosu a úst měsíčního astronauta v případě, že se jim vrátí do helmy.

Foto: Agentura ASP
Ilustrace astronauta oblečeného ve skafandru Collins Aerospace na měsíčním povrchu. 

Obleky musí také zůstat funkční po ponechání na měsíčním povrchu – zpočátku po dobu 210 dní podle požadavků NASA, ale nakonec až po dobu tří let. To by mohlo astronautům na budoucích misích umožnit znovu navštívit předchozí místa přistání a znovu použít zanechané obleky, než aby si museli přinést své vlastní. „V závislosti na přistávacích místech bychom mohli být schopni je shromáždit a znovu použít,“ říká Kearney. Axiom i Collins také hledají další technologie, které by bylo možné zahrnout do obleků, jako jsou digitální heads-up displeje uvnitř helmy. „Vize, kterou máme, je zobrazovat členům posádky informace o zdravotním stavu obleku, zdraví jejich a [členů posádky], cestě k jejich roveru, všech těch druzích věcí,“ říká Burbank. „Mohli byste mít také schopnost prolínat infračervené snímky.“

Snad nejdůležitější je, že obleky musí být navrženy pro odvážnou novou éru průzkumu Měsíce. Mise Apollo se konzervativně soustředily na slunečním zářením zalité rovníkové oblasti blízké strany Měsíce, ale mise Artemis se pustí do skličujících míst na jižním pólu Měsíce. Zde mohou astronauti prozkoumat některé oblasti trvale zastíněné měsíce (PSR) – krátery natočené takovým způsobem, že Slunce nikdy nedosáhne jejich hloubky..

Uvnitř mohou teploty klesnout až na -400 stupňů Fahrenheita (-240 stupňů Celsia), což je dvakrát více než nejnižší povrchové teploty nalezené jinde na Měsíci během jeho dvoutýdenní lunární noci. Pozorování z oběžné dráhy Měsíce ukázala, že PSR jsou pravděpodobně bohaté na vodní led, buď zmrzlý na povrchu, nebo přimíchaný do měsíční půdy, který by se dal zpřístupnit a použít jako pitná voda nebo raketové palivo. NASA požadovala, aby nové obleky mohly fungovat v těchto mrazivých místech po dobu nejméně dvou hodin, což dá astronautům šanci tam prozkoumat.

„Na jižním pólu jsou v relativně malých hloubkách pohřbeny stovky milionů tun vodního ledu,“ říká Burbank. „Voda pro lidskou přítomnost na Měsíci je nezbytná. Takže budete potřebovat skafandry, abyste skutečně provedli těžbu zdrojů.“

Astronauti mohou tyto oděvy oblékat nejen na Měsíc. Podle pokynů NASA jsou oba navrhovány s ohledem na budoucí úpravy pro případné mise na Mars. „AxEMU je silně navržena tak, aby podporovala marťanské [extravehikulární aktivity],“ říká Greeley a poznamenává, že zatímco „zbývá nějaký vývoj“, společnost zkoumá, jak se vyrovnat s řídkou atmosférou této planety a jejím podstatnějším gravitačním polem. Nejprve však bude zběsilý, ale metodický sprint, který připraví lunární varianty skafandrů na první, dlouho očekávané přistání na Měsíci Artemis. Zpoždění vývoje s potřebnými raketami může samozřejmě způsobit onen pomyslný termín do roku 2025 – což by mohlo být nejlepší, protože příprava tak ambiciózních obleků v tak krátkém časovém rámci se zdá přinejmenším náročná. „Je potřeba udělat hodně práce, “ říká Lewis. Ale kdykoli lidé znovu vstoupí na Měsíc, tato práce by měla zajistit, že budou mít nové lesklé oděvy, ve kterých to mohou udělat, systém na odstraňování zvratků a tak dále.

Zdroj: Scientific American