Suitport или suitlock является альтернативой технологии к шлюзу , предназначенный для использования во взрывоопасных средах , а также в пилотируемых космических полетах , особенно планетарной разведке поверхности. Костюмы имеют преимущества по сравнению с традиционными воздушными шлюзами с точки зрения массы, объема и способности уменьшать загрязнение окружающей средой и от нее.
Операция
В системе скафандров скафандр с задним входом прикреплен и герметично прилегает к космическому кораблю , космической среде обитания или марсоходу под давлением , обращенным наружу. Для того, чтобы начать внекорабельную активность (EVA), в астронавт в рубашке впервые входит в костюме ноге первой из внутренней среды находящихся под давлением, а также закрывает и герметизирует пространство костюма Рюкзак и люк транспортного средства (что уплотнения в рюкзак для пыли сдерживание). Затем космонавт распечатывает и отделяет скафандр от корабля и готов к выходу в открытый космос. [1] [2] [3]
Чтобы снова войти в транспортное средство, космонавт возвращается в порт для скафандра и прикрепляет скафандр к транспортному средству, прежде чем открыть люк и рюкзак и вернуться 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
Преимущества
Костюмы обладают тремя основными преимуществами по сравнению с традиционными воздушными шлюзами. Во-первых, масса и объем, необходимые для костюма, значительно меньше, чем для воздушного шлюза. Launch масса на премии в современных химических ракетных Приведены ракетах - носителях , по ориентировочной стоимости $ США 60 000 за килограмм поставленного на поверхность Луны. [4]
Во-вторых, чемоданы могут устранить или минимизировать проблему миграции пыли . Во время программы Apollo , было обнаружено , что лунный грунт является электрически заряженным , и легко прилипает к любой поверхности , с которой она вступает в контакт, проблема усугубляется резким, бородки подобные формы частиц пыли. [5] Лунная пыль может быть вредной по нескольким причинам:
- Абразивный характер частиц пыли может истирать и изнашивать поверхности из-за трения.
- Пыль может повредить покрытия, используемые на прокладках, оптических линзах, солнечных батареях, окнах и проводке.
- Пыль может вызвать повреждение легких космонавта, а также нервной и сердечно-сосудистой систем , что приведет к таким заболеваниям, как пневмокониоз . [6] [7]
Во время миссий «Аполлон» астронавты облачились в свои скафандры внутри кабины лунного модуля « Аполлон» , давление в которой было сброшено, чтобы позволить им покинуть корабль. По окончании выхода в открытый космос астронавты возвращались в кабину в своих скафандрах, прихватив с собой большое количество пыли, приставшей к скафандрам. Несколько астронавтов сообщили о запахе " пороха " и раздражении органов дыхания или глаз, когда они открывали шлемы и подвергались воздействию пыли. [5]
Когда костюм прикреплен к транспортному средству, любая пыль, которая могла приставать к рюкзаку костюма, запечатывается между внешней стороной рюкзака и боковым люком транспортного средства. Любая пыль на костюме, которой нет в рюкзаке, остается закрытой снаружи автомобиля. Точно так же порт для костюма предотвращает заражение внешней среды микробами, переносимыми космонавтом.
Кроме того, скафандры значительно сокращают время входа и выхода и практически исключают необходимость откачки шлюзовой камеры, которая обычно связана с потерей воздуха или требует тяжелого и сложного насосного оборудования, поскольку единственное пространство, в котором требуется повышенное давление, - это пространство между люком автомобиля и рюкзаком жизнеобеспечения, да и то только в случае необходимости ремонта, дезактивации и переоборудования костюма. [1] [3]
Недостатки
К недостаткам скафандров можно отнести дополнительную массу интерфейса на задней части скафандра, которая может составлять более 4,5 кг (9,9 фунта), и повышенную механическую сложность, потенциально снижающую общую надежность системы EVA. [8] По данным NASA's Exploration Systems Mission Directorate , к недостаткам чемоданов также можно отнести:
- Более низкий уровень технологической готовности (TRL), чем у шлюзов.
- Повышенная трудность выхода недееспособных членов экипажа
- Возможное требование для надевания костюма с плотностью 8 фунтов на квадратный дюйм (0,54 атм) при расслабленной нагрузке на человека.
- Вероятная потребность в некоторых устанавливаемых сзади компонентах основной системы жизнеобеспечения , что создает проблемы для достижения оптимального центра масс . [9]
Разработка и использование
Первый EVA задний вход скафандр был разработан на АЭС Звезде в 1962 году [8] Понятие suitport было предложено использовать в советской пилотируемой программе Луны. Патент на чемодан был впервые подан в 1980 году в Советском Союзе Исааком Абрамовым из «Звезды» и Юрием Назаровым из ЦКБМ. [10]
Патент США на спортивный костюм был впервые подан в 1987 году Марком М. Коэном из Исследовательского центра Эймса НАСА . [11] Дальнейшие патенты были поданы в 1996 году Филипом Калбертсоном-младшим [1] и в 2003 году Йоргом Бетчером, Стивеном Рэнсомом и Фрэнком Стейнсиком. [2]
С 1995 года чемоданы нашли практическое, наземное применение как часть транспортного средства NASA Ames для перевозки опасных материалов, где использование костюма исключает необходимость дезинфицировать защитный костюм перед снятием. [12] suitport прототип построен Марка Гриффина был использован в моделируемой лунной испытания гравитации на борту NASA Johnson «s C-135 самолетов. [12]
Suitports могут найти применение в будущих проектах НАСА, направленных на возвращение на Луну и пилотируемое исследование Марса . У концептуального космического корабля НАСА есть два чемодана на задней части корабля.
Испытания проводились в сочетании с прототипом скафандра Z-1 внутри термовакуумной камеры B НАСА, рассчитанной на человека, в Космическом центре Джонсона . [13] Ранние беспилотные испытания костюм-порта были проведены в июне 2012 года. [14] [15] Первые пилотируемые испытания костюм-порт произошли 16 и 18 июля 2012 года; во время этих испытаний скафандр поддерживался под давлением 14,7 фунта на квадратный дюйм (1 атм), а давление в камере составляло приблизительно 6,5 фунта на квадратный дюйм (0,44 атм), что эквивалентно высоте 21 000 футов (6 400 м). [15] Будущие испытания были запланированы на сентябрь и август 2012 года, когда НАСА планировало поддерживать в скафандре давление 8 фунтов на квадратный дюйм (0,5 атм), а в вакуумной камере - примерно 0 фунтов на квадратный дюйм (0 атм). [15] Костюмопорты могут в конечном итоге быть испытаны на Международной космической станции . [16]
Смотрите также
- Исследование космоса - открытие и исследование космического пространства
- Программа "Созвездие" - отменена программа пилотируемых космических полетов США на 2005–2010 годы, направленная на исследование Луны, Марса и малых планет с экипажем.
- Лунный форпост (НАСА) - Концепции длительного присутствия человека на Луне
- Альтаир (космический корабль) - Запланированный спускаемый аппарат космического корабля в рамках отмененного проекта НАСА «Созвездие».
- Лунная поверхность
- Колонизация Луны - Предлагаемое создание постоянного человеческого сообщества или робототехнических предприятий на Луне.
- Колонизация Марса - Предлагаемые концепции колонизации Марса людьми
- Костюм марс
- Одноместный космический корабль - Тип космического корабля с одним человеком.
Рекомендации
- ^ a b c Калбертсон, Филип-младший (1996-09-30). «Стыковочный механизм Suitlock - Патент США 5697108» . freepatentsonline.com . Проверено 15 июня 2006 .
- ^ а б Boettcher, Joerg; Стивен Рэнсом; Франк Стейнсик (17 июля 2003 г.). «Аппарат и способ надевания защитного костюма - Патент США 6959456» . freepatentsonline.com . Проверено 15 июня 2006 .
- ^ а б «Стыковочное приспособление и механизм для защитного костюма» . Краткие сведения о НАСА . НАСА . 1 марта 2003 . Проверено 15 июня 2006 .
- ^ "Эволюция CELSS с Земли на Луну" (PDF) . Труды 7-й летней конференции NASA / USRA Advanced Design Programme . Колорадский университет. С. 123–132 . Проверено 15 июня 2006 .
- ^ а б Дэвид, Леонард (7 ноября 2006 г.). "Лунные исследователи сталкиваются с дилеммой лунной пыли" . Space.com . Проверено 15 июня 2008 .
- ^ Park, JS; Ю. Лю; К.Д. Кихм; Л.А. Тейлор. «Микроморфология и токсикологические эффекты лунной пыли» (PDF) . Наука о Луне и планетах XXXVII (2006 г.) - . Проверено 8 марта 2007 .
Гранулометрический состав лунной пыли из образца 77051 Аполлона 17 был определен с использованием анализа изображений SEM. Данные распределения по размерам показывают приблизительное распределение по Гауссу с одной модой на длине волны около 300 нм. Площадь реактивационной поверхности высокопористых частиц «швейцарского сыра» примерно на 26% больше, чем у сферы. Морфология пылинок классифицирована по четырем типам: 1) сферическая; 2) угловые блоки; 3) осколки стекла; и 4) нерегулярные (тесьма или швейцарский сыр). Эти данные помогут исследователям-медикам в их исследованиях токсикологических эффектов вдыхания лунной пыли человеком.
- ^ Янг, Келли (6 марта 2007 г.). «Валики для ворса могут собирать опасную лунную пыль» . Новый ученый . Проверено 17 февраля 2008 .
Несмотря на то, что лунная пыль считается потенциальным источником кислорода и металлов, она вызывает беспокойство, потому что врачи опасаются, что мельчайшие зерна могут оседать в легких астронавтов, что может вызвать долгосрочные последствия для здоровья.
- ^ а б Абрамов, Исаак П .; Скуг, Ингемар А. (23 ноября 2003 г.). Русские скафандры . Springer Science & Business Media.
- ^ «Управление разведки систем, обновление лунной архитектуры, AIAA Space 2007» (PDF) . 20 сентября 2007 . Проверено 24 декабря 2012 года .
- ^ «Луноход, Обама, Юрий Назаров и русская глупость» . 25 января 2009 . Проверено 24 декабря 2010 года .
- ^ «Сюитпорт для внетранспортного доступа» . Ведомство США по патентам и товарным знакам. 27 июня 1988 . Проверено 17 декабря 2012 года .
- ^ а б Коэн, Марк М. (3–5 апреля 1995 г.). «Прогресс Suitport» (PDF) . Конференция по наукам о жизни и космической медицине . Хьюстон, Техас: Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 19 ноября 2008 .
- ^ «Обновление МКС: Тестирование костюмов» . НАСА. 7 июня 2012 . Проверено 27 июля 2012 года .
- ^ «Обновление МКС: Сьютпорт» . НАСА. 7 июня 2012 . Проверено 28 июля 2012 года .
- ^ а б в «Обновление МКС: Тестирование костюма» . НАСА. 19 июля 2012 . Проверено 27 июля 2012 года .
- ^ Уильямс, Кэтрин (август 2011 г.). «По прибытии в ближайший к вам центр: передовые исследовательские системы» (PDF) . НАСА . Проверено 27 октября 2011 года .