وتقوم الشركة بتطوير هذه الملابس الجديدة اكسيوم سبيس (بموجب عقد مع وكالة ناسا)، أعلنت في أكتوبر من العام الماضي وفاجأت اتفاق تعاون مع ماركة الأزياء الإيطالية الشهيرة برادا.
جلد متعدد الطبقات
تشبه بدلة الفضاء سفينة فضاء مصممة للمستخدم ومجهزة بإمكانية الحركة. يمكن تقسيم هيكل بدلة الفضاء إلى مكونين رئيسيين: ملابس الضغط ونظام دعم الحياة.
بدلة الضغط مكونة من 16 طبقة، وهي جزء من بدلة فضائية على شكل إنسان، تحمي الجسم وتسمح بالحركة.
في الفضاء، يتعرض رواد الفضاء لبيئة معادية للغاية حيث تتبدد الحرارة بشكل رئيسي عن طريق الإشعاع. تصل الطبقات الخارجية للبدلات إلى درجات حرارة شديدة للغاية (+120 درجة مئوية و-180 درجة مئوية) عندما يتلقى رائد الفضاء الإشعاع الشمسي أو يتعرض فقط للفضاء السحيق، حيث تبلغ درجة الحرارة -270 درجة مئوية. يوجد نظام لعزل رواد الفضاء حرارياً من الخارج طبقات متعددة مادة تعرف باسم مايلر الألومنيوم.
وأيضًا، يجب أن تحمي الطبقة الخارجية المصنوعة من مادة تقويمية رائد الفضاء فقط. مخاطر مختلفةيشبه الإشعاع المؤين الأشعة فوق البنفسجية والبلازما والنيازك المجهرية، لكنه يلعب دورًا أساسيًا من خلال امتصاص الإشعاع وانبعاثه.
تعتبر خصائصه الحرارية الضوئية مهمة لإبقاء رواد الفضاء في درجة حرارة مناسبة. يعكس اللون الأبيض المميز للسخام الكثير من الإشعاع الشمسي المباشر وينبعث منه كمية كبيرة من الإشعاع في نفس الوقت الذي يصل إليه من سطح القمر (البياض).
غبار القمر، المشكلة الأكبر
على سطح القمر، يضاف تحدي كبير: الغبار الكاشطة الذي لا ينبغي أن يدخل البدلة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الثرى القمري على شحنات كهربائية تلتصق بسطح البدلة، مما يجعل أي مهمة صعبة للغاية.
أعرب قائد أبولو 17 جين سيرنان عن صعوبة التعامل مع الغبار القمري. تجربة على القمر: “إلى جانب الغبار، أعتقد أنه يمكننا التعامل مع المشاكل الفسيولوجية أو الفيزيائية أو الميكانيكية.”
وحدات xEMU الحالية هي أ درع الغبار الكهروديناميكي. يستخدم النظام هذه الشحنات الكهروستاتيكية لطرد الغبار القمري من السطح الخارجي للبدلة الفضائية.
بدلات الفضاء متعرقة أيضًا
إذا كان رائد الفضاء معزولًا تمامًا عن البيئة الخارجية، فإننا نواجه تحديًا كبيرًا: فالكائن الحي نفسه يبدد الحرارة من خلال عملية التمثيل الغذائي، ويولد ما بين 200 إلى 400 واط اعتمادًا على النشاط البدني. سيؤدي ذلك إلى زيادة درجة الحرارة داخل البدلة. ولتجنب هذه المشكلة، توجد بدلة تبريد سائلة وجيدة التهوية أسفل طبقة الحفاظ على الضغط وملامسة لجلد رائد الفضاء. (لكفج).
في السبعينيات، وجد أن تبريد الهواء في بدلات الفضاء غير كافٍ، وتم استخدام LCVG للتبريد السائل من خلال دائرة مغلقة.
في هذا النظام، تدور المياه المدفوعة بالمضخة حول الجسم، وتمتص الحرارة. ثم ينتقل بعد ذلك إلى المبادل الحراري الموجود في نظام دعم الحياة. في هذا الجهاز، يتعرض الماء الموجود في الخزان إلى فراغ ويتجمد، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة دائرة التبريد. عندما يمتص الثلج الحرارة منه، يحدث التسامي، الذي يتحول مباشرة إلى بخار الماء ويتم إطلاقه في الفضاء من خلال بنية مسامية.
على الرغم من كفاءة جهاز التسامي هذا، فإن كمية المياه التي يستهلكها عالية جدًا (ما يقرب من نصف لتر في الساعة)، وهو أمر لا يمكن تحمله في حالات xEMU الحالية. ولهذا السبب، يتم استبداله بنظام يسمى sublimator SWME، يعتمد على استخدام غشاء مكشوف مفرغ من الهواء مكون من ألياف البولي بروبيلين ذات المسام الصغيرة. يمنع هذا الغشاء مرور الماء السائل من نظام التبريد من خلاله، بينما يسمح بمرور البخار من خلاله. يؤدي انخفاض الضغط في SWME إلى تبخر جزء من الماء وإطلاقه في الفضاء، مما يؤدي إلى امتصاص معظم الحرارة الأيضية للدائرة.
مرشحات تجديد ثاني أكسيد الكربون والمياه
أحد المتطلبات الأساسية لبدلات الفضاء هو إزالة ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء من الداخل. الرطوبة العالية ليست مريحة لعمليات رواد الفضاء ويمكن أن تسبب تكثف الماء داخل البدلة.
على عكس بدلات EMU الأقدم التي تستخدم مرشح أكسيد الفضة الذي يمكن استبداله بعد عدد معين من ساعات الاستخدام، تتمتع بدلات xEMU بتحسن كبير على النظام. “الدورة السريعة أمين”. بمجرد امتصاص CO₂ وH₂O بواسطة الطبقة الماصة، يتم تعريضها لفراغ، مما يسمح بإطلاق الجزيئات إلى الفضاء بينما تستمر طبقة أخرى في عملية الامتصاص. تزيد دورة الشفاء الذاتي هذه من استقلالية بدلات الفضاء.
كيف يؤثر الفراغ علينا؟
التحدي الذي نواجهه عندما يتعين علينا العمل في الفضاء هو “الفراغ”. ومع انخفاض الضغط في الهواء، تصبح كمية الأكسجين غير كافية لبقاء رواد الفضاء على قيد الحياة.
مشكلة مرتبطة بالتوتر ويرتبط بدرجة غليان الماء. عند ضغط 3.5 كيلو باسكال، فوق ارتفاع 19 كم (يسمى حد أرمسترونج)، يبدأ الماء في الغليان عند درجة حرارة الغرفة. وبما أن حوالي 60% من جسمنا يتكون من الماء، تنشأ مشكلة خطيرة في ظل هذه الظروف.
يبدأ الماء الموجود في أجسامنا بالتسرب عبر مسام بشرتنا. أثناء التبخر، يمتص الماء الحرارة من الجسم ويجمد الأنف والفم تدريجياً. على الرغم من أن تصلب الجلد والضخ المستمر للدورة الدموية يمنعان الدم من الغليان، إلا أنه لسوء الحظ، لا يستغرق القلب سوى دقيقة واحدة حتى يتوقف.
ومن الواضح أن البدلات الفضائية يجب أن تكون مضغوطة، حتى لو كان الضغط الزائد يمكن أن يعيق حركة رائد الفضاء. لهذا السبب، في العمليات غير المتعلقة بالمركبات، عادةً ما يتم ضغط بدلات الفضاء بأكسجين نقي يصل إلى 30 كيلو باسكال (ثلث الضغط المحيط).
أحد التحسينات الملحوظة في مجموعات xEMU هو نظام الضغط المتغير وهذا يقلل من مقدار الوقت الذي يتعين على رواد الفضاء استبدال تنفسهم بالأكسجين النقي عند الضغط المنخفض. وإذا تم ذلك فجأة، فإن النيتروجين الموجود في الدم يمكن أن يشكل فقاعات خطيرة لرواد الفضاء، على غرار ما يحدث للغواصين أثناء الزفير، أو فقاعات ثاني أكسيد الكربون عند فتح مشروب غازي.
على مدى تاريخها الممتد 60 عامًا، أثبتت البدلات الفضائية أنها درعنا ضد أقسى الظروف التي واجهناها خارج الأرض، وتعد بأن تكون شريكتنا في استكشاف ليس فقط القمر، بل بقية الكوكب. . من الممكن أننا لم نكن بعيدين عن الخيال العلمي حتى وقت قريب.
ديفيد جونزاليس بارسيناأستاذ مساعد في قسم ديناميكيات الموائع والدفع الفضائي في ETSIAE وباحث في معهد الجاذبية الصغرى بجامعة “إغناسيو دا ريفا”، جامعة البوليتكنيك بمدريد (UPM)
تم نشر هذه المقالة في الأصل محادثة. ليقرأ إبداعي.
