Суйтпорт
Порт для костюма или замок для костюма — это технология, альтернативная воздушному шлюзу , предназначенная для использования в опасных средах, в том числе при полетах человека в космос , особенно планет при исследовании поверхности . Порты для костюмов имеют преимущества перед традиционными шлюзами с точки зрения массы, объема и способности смягчать загрязнение окружающей среды и из нее.
Операция
[ редактировать ]В системе скафандров скафандр с задним входом прикрепляется и герметично прилегает к внешней стороне космического корабля , космического обиталища или марсохода под давлением , лицом наружу. Чтобы начать выход в открытый космос (EVA), астронавт в рубашке с рукавами сначала входит в скафандр ногами вперед изнутри герметичной среды, а затем закрывает и герметизирует рюкзак скафандра и люк транспортного средства (который герметично прилегает к рюкзаку для защиты от пыли). сдерживание). Затем космонавт распечатывает и отделяет скафандр от корабля и готов к выходу в открытый космос. [1] [2] [3]
Чтобы снова войти в корабль, астронавт возвращается к порту скафандра и прикрепляет скафандр к транспортному средству, прежде чем открыть люк и рюкзак и вернуться обратно в транспортное средство. Если транспортное средство и костюм не работают при одинаковом давлении , необходимо будет уравнять два давления, прежде чем можно будет открыть люк.
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Преимущества
[ редактировать ]Порты для костюмов имеют три основных преимущества перед традиционными шлюзами. Во-первых, масса и объем, необходимые для портика костюма, значительно меньше, чем у шлюза. дорого с химическими ракетными двигателями стоит Стартовая масса в современных ракетах-носителях , ее ориентировочная стоимость составляет 60 000 долларов США за килограмм, доставленный на поверхность Луны. [4]
Во-вторых, порты для костюмов могут устранить или свести к минимуму проблему миграции пыли . Во время программы «Аполлон» было обнаружено, что лунный грунт и электрически заряжен легко прилипает к любой поверхности, с которой он вступает в контакт, проблема усугубляется острыми, зазубренными формами частиц пыли. [5] Лунная пыль может быть вредной по нескольким причинам:
- Абразивная природа частиц пыли может тереть и изнашивать поверхности за счет трения.
- Пыль может повредить покрытия прокладок, оптических линз, солнечных панелей, окон и проводки.
- Пыль может повредить легкие космонавтов, подобно асбесту . [6] а также нервную и сердечно-сосудистую системы , что приводит к таким состояниям, как пневмокониоз . [7] [8]
Во время миссий «Аполлон» астронавты надевали скафандры внутри кабины лунного модуля «Аполлон» , давление в которой затем было разгерметизировано, что позволило им выйти из корабля. По окончании выхода в открытый космос астронавты снова входили в кабину в своих скафандрах, принося с собой большое количество пыли, прилипшей к скафандрам. Несколько астронавтов сообщили о запахе « пороха » и раздражении дыхательных путей или глаз после открытия шлемов и воздействия пыли. [5]
Когда костюм прикреплен к транспортному средству, любая пыль, которая могла прилипнуть к рюкзаку костюма, герметизируется между внешней частью рюкзака и боковым люком автомобиля. Любая пыль на костюме, за исключением рюкзака, остается запечатанной снаружи автомобиля. Кроме того, порт костюма предотвращает загрязнение внешней среды микробами, переносимыми космонавтом.
Наконец, порты костюмов значительно сокращают время входа и выхода и практически устраняют необходимость откачки воздушного шлюза – что обычно приводит либо к значительной потере воздуха, либо требует тяжелого и сложного насосного оборудования – поскольку единственный объем, который необходимо создать под давлением, - это объем между люк автомобиля и рюкзак жизнеобеспечения, да и то только по мере необходимости для ремонта, дезактивации или переоборудования скафандра. [1] [3]
Недостатки
[ редактировать ]К недостаткам портов скафандра относятся дополнительная масса интерфейса в задней части скафандра, которая может составлять более 4,5 кг (9,9 фунта), а также повышенная механическая сложность, потенциально снижающая общую надежность системы выхода в открытый космос. [9] НАСА По данным Управления миссий исследовательских систем , к недостаткам костюм-портов также относятся:
- Более низкий уровень технологической готовности (TRL), чем тамбуры.
- Повышенная сложность проникновения недееспособных членов экипажа.
- Возможные требования для надевания костюма при давлении 8 фунтов на квадратный дюйм (0,54 атм) при расслабленной рабочей нагрузке.
- , установленных сзади Вероятная потребность в некоторых компонентах основной системы жизнеобеспечения , что создает проблемы для достижения оптимального центра масс . [10]
Разработка и использование
[ редактировать ]
Первый скафандр с задним входом в открытый космос был разработан на НПП «Звезда» в 1962 году. [9] Концепция скафандра была предложена для использования в советской пилотируемой программе на Луне. Патент на иск был впервые подан в 1980 году в Советском Союзе Исааком Абрамовым из «Звезды» и Юрием Назаровым из ЦКБМ. [11]
Патент США на порт костюма был впервые подан в 1987 году Марком М. Коэном из Исследовательского центра Эймса НАСА . [12] Дальнейшие патенты были поданы в 1996 году Филипом Калбертсоном-младшим. [1] а в 2003 году — Йорг Беттчер, Стивен Рэнсом и Фрэнк Стейнсик. [2]
По состоянию на 1995 год порты для костюмов нашли практическое наземное применение в составе транспортного средства НАСА Эймса для перевозки опасных материалов, где использование портов для костюмов устраняет необходимость обеззараживания защитного костюма перед его снятием. [13] Прототип портфеля костюма, построенный Брэндом Гриффином, использовался в испытаниях с имитацией лунной гравитации на борту самолета НАСА Johnson C -135 . [13]
Костюмпорты могут найти применение в рамках будущих проектов НАСА, направленных на возвращение на Луну и исследование Марса с экипажем . НАСА Концептуальный корабль для космических исследований имеет два отсека для костюмов в задней части корабля.
Испытания проводились в сочетании с прототипом скафандра Z-1 внутри термовакуумной камеры B НАСА, предназначенной для человека, в Космическом центре Джонсона . [14] Первые беспилотные испытания костюм-порта были проведены в июне 2012 года. [15] [16] Первые испытания костюм-порта с экипажем прошли 16 и 18 июля 2012 года; во время этих испытаний в скафандре поддерживалось давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм (1 атм), а давление в камере - примерно 6,5 фунтов на квадратный дюйм (0,44 атм), что эквивалентно высоте 21 000 футов (6 400 м). [16] Будущие испытания были запланированы на сентябрь и август 2012 года, когда НАСА планировало поддерживать давление в скафандре 8 фунтов на квадратный дюйм (0,5 атм), а в вакуумной камере - примерно 0 фунтов на квадратный дюйм (0 атм). [16] Костюм-порты в конечном итоге могут быть испытаны на Международной космической станции . [17]
См. также
[ редактировать ]
- Исследование космоса - исследование космоса, планет и лун.
- Программа «Созвездие» - отменена программа пилотируемых космических полетов НАСА в 2005–2010 гг.
- Лунный форпост (НАСА) – концепции длительного присутствия человека на Луне
- Альтаир (космический корабль) - планируемый компонент спускаемого космического корабля отмененного проекта НАСА «Созвездие».
- Лунная поверхность – структура и состав Луны.
- Колонизация Луны – Поселение на Луне
- Колонизация Марса - Предлагаемые концепции населенных пунктов на Марсе
- Марсианский костюм - скафандр для поверхности Марса.
- Одноместный космический корабль - тип космического корабля с одним пассажиром.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Калбертсон, Филип младший (30 сентября 1996 г.). «Механизм стыковки костюма — патент США 5697108» . freepatentsonline.com . Проверено 15 июня 2006 г.
- ^ Jump up to: а б Беттчер, Йорг; Стивен Рэнсом; Фрэнк Стейнсик (17 июля 2003 г.). «Устройство и способ надевания защитного костюма — Патент США 6959456» . freepatentsonline.com . Проверено 15 июня 2006 г.
- ^ Jump up to: а б «Стыковочное приспособление и механизм защитного костюма» . Технические обзоры НАСА . НАСА . 1 марта 2003 года . Проверено 15 июня 2006 г.
- ^ «Эволюция CELSS от Земли до Луны» (PDF) . Материалы 7-й летней конференции Программы перспективного проектирования НАСА/USRA . Университет Колорадо. стр. 123–132 . Проверено 15 июня 2006 г.
- ^ Jump up to: а б Дэвид, Леонард (7 ноября 2006 г.). «Исследователи Луны сталкиваются с дилеммой лунной пыли» . Space.com . Проверено 15 июня 2008 г.
- ^ «Лунная пыль очень вредна для человека» . Бизнес-инсайдер .
- ^ Парк, Дж.С.; Ю. Лю; К.Д. Ким; Л.А. Тейлор. «Микроморфология и токсикологическое воздействие лунной пыли» (PDF) . Лунная и планетарная наука XXXVII (2006)- . Проверено 8 марта 2007 г.
Распределение частиц лунной пыли по размерам из образца 77051 с корабля Аполлон-17 было определено с помощью анализа изображений СЭМ. Данные о распределении по размерам характеризуются приближенным распределением Гаусса с одной модой на длине волны около 300 нм. Площадь поверхности реактивации высокопористых частиц «швейцарского сыра» примерно на 26% больше, чем у сферы. Морфология пылинок классифицируется по четырем типам: 1) сферическая; 2) угловые блоки; 3) осколки стекла; и 4) нерегулярные (веревочные или швейцарские). Эти данные помогут исследователям-медикам в изучении токсикологических последствий вдыхания лунной пыли человеком.
- ^ Янг, Келли (6 марта 2007 г.). «Валики для ворса могут собирать опасную лунную пыль» . Новый учёный . Проверено 17 февраля 2008 г.
Лунная пыль, которую называют потенциальным источником кислорода и металлов, вызывает беспокойство, поскольку врачи опасаются, что мельчайшие частицы могут попасть в легкие астронавтов, что может привести к долгосрочным последствиям для здоровья.
- ^ Jump up to: а б Абрамов Исаак П.; Скуг, Ингемар А. (23 ноября 2003 г.). Российские скафандры . Springer Science & Business Media.
- ^ «Дирекция миссий исследовательских систем, обновление лунной архитектуры, AIAA Space 2007» (PDF) . 20 сентября 2007 года . Проверено 24 декабря 2012 г.
- ^ «Луноход, Обама, Юрий Назаров и российская глупость» . 25 января 2009 года . Проверено 24 декабря 2010 г.
- ^ «Удобство доступа для внедорожного транспорта» . Ведомство США по патентам и товарным знакам. 27 июня 1988 года . Проверено 17 декабря 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Коэн, Марк М. (3–5 апреля 1995 г.). «Прогресс Костюмпорта» (PDF) . Конференция по наукам о жизни и космической медицине . Хьюстон, Техас: Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 19 ноября 2008 г.
- ^ «Обновление МКС: тестирование костюм-порта» . НАСА. 7 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 27 июля 2012 г.
- ^ «Обновление МКС: Суйпорт» . НАСА. 7 июня 2012 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 28 июля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с «Обновление МКС: тестирование костюм-порта» . НАСА. 19 июля 2012 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 27 июля 2012 г.
- ^ Уильямс, Кэтрин (август 2011 г.). «Посещаю ближайший к вам центр: Advanced Exploration Systems» (PDF) . НАСА . Проверено 27 октября 2011 г.