نگاهي به تجهيزات فضانوردي

[Hadi1001]

نگاهي به تجهيزات و امكانات لباس هاي فضايي: پوشاك 22 ميليون دلاري


سازمان هوانوردي و فضانوردي امريكا (ناسا) به تازگي براي طراحي، ساخت و توليد لباس هاي فضايي جديد قراردادي را با يك شركت بين المللي منعقد كرده است. فضانوردان از اين لباس جديد در برنامه هاي بعدي سفر به ايستگاه فضايي بين المللي و سپس سفر به سطح ماه در سال 2020 استفاده مي كنند. به گفته جف هانلي مدير برنامه ناوگان در مركز فضايي جانسون ناسا واقع در هيوستون، انعقاد قرارداد لباس هاي فضايي، ملزومات سخت افزاري مورد نياز پروازهاي فضايي سرنشين دار را براي نخستين پرواز برنامه ناوگان در سال 2015 فراهم مي كند. قراردادهاي كپسول سرنشين دار اوريون و راكت آرس I طي دو سال گذشته واگذار شده است. قرارداد منعقده در زمينه لباس فضايي شامل دوره زماني عملياتي از ژوئن 2008 تا سپتامبر 2014 و ارزش آن بالغ بر 8/183 ميليون دلار است. به گزارش ايسنا طي مدت قرارداد، شركت اوشن يرينگ و پيمانكارانش كار طراحي، ساخت، آزمون و ارزيابي درباره ساخت، مونتاژ و نخستين پرواز اجزاي لباسي كه براي فضانوردان مستقر در وسيله سرنشين دار اوريون لازم است، انجام مي دهند. همچنين، قرارداد پايه شامل كار اوليه روي طراحي لباس فضايي مورد نياز براي سفر به سطح ماه نيز مي شود. لباس ها و سامانه هاي پشتيباني مورد نياز بايد براي بيش از چهار فضانورد عازم به ماه و شش نفر مسافر ايستگاه فضايي بين المللي تهيه شود. اين لباس فضايي، براي سفرهاي كوتاه به كره ماه از پياده روي هايي فضايي روي سطح آن به مدت يك هفته طراحي مي شود. همچنين اين سامانه بايد به گونه يي طراحي شود كه بتوان با استفاده از آن شمار قابل توجهي پياده روي فضايي را طي ماموريت هاي بالقوه گروه هاي اعزامي به ايستگاه در مدت شش ماه انجام داد. افزون بر اين، لباس فضايي و سامانه هاي پشتيباني امكان راهپيمايي هاي فضايي محتمل و محافظت از فضانوردان در برابر محيط پرتاب و فرود ( مانند نشتي هاي كابين فضاپيما) را فراهم مي كند.




اگر شخصي بدون استفاده از لباس هاي فضايي از جو خارج شود، به دليل وضعيت خاص محيط، دشواري هاي بسياري براي وي به وجود مي آيد، از جمله:

- از دست دادن هوشياري به دليل نبود اكسيژن

- به جوش آمدن خون و ديگر مايعات بدن به دليل نبود فشار هوا

- انبساط اندام هاي بدن به دليل جوشش مايعات

- روبه رو شدن با تغييرهاي شديد دماي محيط پيرامون (از 120 درجه سانتيگراد در نور خورشيد تا100 درجه در سايه)

- روبه رو شدن با انواع مختلف تابش ها از جمله پرتوهاي كيهاني و ذرات بارداري كه از خورشيد گسيل مي شوند (بادهاي خورشيدي)

- برخورد با انواع ذرات كوچك سرگردان در فضا كه با سرعت زياد در حركتند.

بنابراين براي آنكه شخص بتواند يك سفر فضايي بي خطر را به پايان برساند، بايد از يك دست لباس فضايي استفاده كند كه داراي ويژگي هاي زير باشد:

- محيطي با فشار مناسب براي بدن پديد آورد.

- اكسيژن بدن را فراهم كند.

- دي اكسيد كربن توليد شده را دور كند.

- دماي مناسبي را فراهم آورد تا شخص بتواند حتي در نور خورشيد هم به فعاليت هاي خود ادامه دهد.

- مانعي براي فعاليت و تحرك و جابه جايي شخص نشود.

- از شخص در برابر انواع ذرات فضايي محافظت كند.

- مانعي براي رسيدن پرتوهاي كيهاني به بدن شخص شود.

- مانعي براي ديدن محيط پيرامون نشود.

- امكان گفت وگو با ديگران (ديگر فضا نوردان همكار و پايگاه زميني ) را فراهم آورد.

- امكان حركت در خارج از فضاپيما را به وجود آورد.

با توجه به موارد بالامي توان دريافت كه لباس هاي فضايي بايد گستره وسيعي از امكانات را براي فضا نورد فراهم آورد و در عين حال وي را از بسياري از مشكلات و دشواري هاي فضا دور نگه دارد.

در ادامه مهم ترين ويژگي هاي لباس فضايي را بررسي مي كنيم.

تامين فشار جو: لباس فضايي فشاري بر بدن فضا نوردان وارد مي كند تا مانع جوشيدن مايعات بدن شود. امروزه بيشتر لباس هاي فضايي ساختاري چند لايه دارد و بخش دروني آن به شكل بدن انسان است. باتوجه به وجود هوا در لايه هاي آن فشاري ( كه البته كمتر از فشار در سطح زمين است ) بر بدن فضا نوردان وارد مي كند كه وضعيت سطح زمين را براي فضانورد شبيه سازي مي كند.

تامين اكسيژن: از آنجا كه فشار درون لباس فضايي كمتر از يك اتمسفر است، فضا نورد نمي تواند از هواي معمولي ( كه داراي 78 درصد نيتروژن، 21 درصد اكسيژن و يك درصد گازهاي ديگر است) استفاده كند زيرا در اين صورت با كمبود اكسيژن در ريه ها و خون مواجه مي شود. ( شبيه حالتي كه كوهنوردان هنگام صعود به قله اورست با آن روبه رو مي شوند.) بنابراين بيشتر لباس هاي فضايي اكسيژن خالص را براي تنفس در اختيار فضانوردان قرار مي دهند. برخي از لباس هاي فضايي اين اكسيژن را توسط لوله يي كه از يك طرف به بدن فضا نورد و از طرف ديگر به فضاپيما متصل است، فراهم مي كنند، اما برخي ديگر از لباس ها به يك كوله پشتي مجهز هستند كه اكسيژن مورد نياز در آن ذخيره شده است. البته هم در شاتل فضايي و هم در ايستگاه فضايي بين المللي تركيب درصد هواي تنفسي شبيه به هواي سطح زمين است و بنابراين شخص براي آنكه لباس فضايي بپوشد و اكسيژن خالص تنفس كند، بايد ابتدا مدتي هواي با اكسيژن خالص مصرف كند تا نيتروژن موجود در خون و اندام هاي وي خارج شود.

حذف دي اكسيد كربن: فضا نورد در عمل تنفس دي اكسيد كربن آزاد مي كند كه تجمع اين دي اكسيد كربن در فضاي بسته لباس فضايي موجب مرگ وي مي شود، بنابراين لازم است اين دي اكسيد كربن را جمع آوري كرد. معمولاً در كوله پشتي فضانوردان بخشي است كه هيدروكسيد ليتيم درون آن، دي اكسيد كربن بازدم فضا نوردان را به خود جذب مي كند.

تنظيم دما: لباس هاي فضايي براي آنكه دماي مناسبي را براي فعاليت فضانوردان فراهم كند، داراي چند لايه از الياف هاي خاص است و با توجه به خاصيت نارسانايي حرارتي، دما را از خود عبور نمي دهد.

لايه بيروني لباس هم به خوبي پرتوهاي خورشيد را بازتاب مي دهد و از افزايش دما جلوگيري مي كند. بدن فضانوردان هنگام كار و فعاليت حرارت ايجاد مي كند كه باعث افزايش عرق مي شود. براي جلوگيري از افزايش دما در درون لباس فضايي تدابيري انديشيده اند، از جمله در برنامه هاي مركوري و جميني لباس هاي فضايي به فن و تبادل گرهاي حرارتي مجهز بودند، اما امروزه لباس هاي فضايي با جريان آب خنك، سرد مي شود.

حفاظت در برابر ذرات و تابش: براي آنكه لباس هاي فضايي بتوانند از فضانورد در برابر برخورد ذرات سرگردان فضا محافظت كنند، آنها را از چندين لايه الياف مقاوم مي سازند. علاوه براين، لباس هاي فضايي از فضانورد در برابر پرتوها نيز محافظت مي كند، البته بايد به خاطر داشت اين لباس ها توانايي چنداني براي مقابله با اين پرتوها و به ويژه زبانه هاي خورشيدي ندارد، بنابراين برنامه هاي راهپيمايي فضايي را در دوره هايي كه فعاليت خورشيدي كمتر است، برنامه ريزي مي كنند.

امكان ديدن محيط اطراف: لباس هاي فضايي، كلاه هاي ايمني ويژه يي دارند كه پلاستيك شفافي در بخش جلويي دارد و امكان ديدن اطراف را براي فضانورد فراهم مي كند. بسياري از اين كلاه هاي ايمني همانند عينك هاي آفتابي پوششي دارد كه نور خورشيد را بازتاب مي كند. علاوه بر اين فضانوردان پيش از راهپيمايي فضايي بخش دروني كلاه ايمني را با ماده يي ضد مه اسپري مي كنند تا از تشكيل مه در اثر بخارهاي عرق بدن فضانورد جلوگيري شود.

توانايي حركت: هنگامي كه شخص لباس فضايي اش را مي پوشد، حركت و جابه جايي براي وي دشوار مي شود. بسياري از ما اين تجربه را داشته ايم كه هنگام پوشيدن دستكش هاي ضخيم، از توانايي و حركت انگشت هاي ما به شدت كاسته مي شود. فضانوردان اوليه نيز از دشواري حركت دادن دست، بازو و پاها به ويژه در مفصل ها شكايت مي كردند اما امروزه لباس ها را چنان مي سازند كه حركت اندام ها در مفصل ها آسان تر باشد.

ارتباطات: لباس هاي فضايي داراي گيرنده و فرستنده راديويي است و بنابر اين فضانورد مي تواند در هنگام راهپيمايي فضايي با ديگر فضانوردان و كاركنان ايستگاه زميني در ارتباط باشد. اين گيرنده- فرستنده كه در كوله پشتي فضانوردان نصب مي شود، داراي ميكروفن و گوشي است كه در كلاه ايمني تعبيه شده است.

- حركت در فضا: حركت در حالت بي وزني بسيار دشوار است. اگر فضانورد چيزي را به سمت جلو پرتاب كند، خودش رو به عقب مي رود. (قانون سوم نيوتن: براي هر عملي عكس العملي است مساوي با آن و در خلاف جهت ) فضانورداني كه در برنامه فضايي جميني راهپيمايي كردند، مي گفتند براي تثبيت مكان خود، با دشواري هاي بسياري روبه رو مي شدند. اما امروزه فضاپيما داراي جاي پا و دست است تا فضانوردان در حالت بي وزني هم بتوانند كار كنند. علاوه براين فضانوردان پيش از انجام راهپيمايي هاي واقعي فضايي، چنين كاري را روي زمين تمرين مي كنند. پوشيدن لباس هاي فضايي و شناور شدن در مخزن هاي بزرگ آب حالت بي وزني را شبيه سازي مي كند. علاوه براين ناسا، ابزارهايي ابداع كرده است كه به فضانورد امكان مي دهد، در فضا به آساني جابه جا شود، بدون آنكه با طناب يا چيز ديگري به فضاپيما متصل باشد. چنين ابزارهايي معمولاً از موتورهاي پيشران تشكيل شده اند كه با خروج گاز از پشت سر، فضا نورد را به جلو مي راند. اين ابزارها داراي يك اهرم كنترل هستند كه فضانورد مي تواند با استفاده از آن جهت خود را تغيير دهد. اين ابزارها داراي مخزني هستند كه حاوي 4/1 كيلو گرم گاز نيتروژن است و فضانورد را با سرعت سه متر بر ثانيه به حركت در مي آورد.

تاريخچه لباس هاي فضايي

از زماني كه هواپيماهاي جت ابداع شد، خلبانان نياز به لباس پرواز كه فشار طبيعي زمين را فراهم سازد، احساس كردند زيرا د ر ارتفاعات زياد فشار جو به شدت كم مي شود و اكسيژني براي تنفس وجود ندارد. معمولاً از اين لباس ها وقتي استفاده مي شود كه فشار طبيعي درون كابين خلبان بنا به دلايلي كاهش مي يابد. اين لباس ها را از الياف هايي مي ساختند كه داراي روكش نئوپرن بودند. اين لباس ها همانند بادكنك منبسط مي شوند و به بدن خلبان فشار مي آورند. لوله يي هم از درون كابين به لباس خلبان وصل مي شد كه وظيفه تامين اكسيژن را به عهده داشت.

هنگامي كه ناسا برنامه مركوري را آغاز كرد، لباس هاي فضايي به لباس پرواز خلبان ها بسيار شبيه بود، اما روي نئوپرن را با يك لايه از ميلار آلومينيوم دار پوشاندند. علاوه بر اين لباس فضايي مركوري داراي چكمه، دستكش و كلاه ايمني بود كه با حلقه يي به لباس متصل مي شد. اين لباس به وسيله يك فن خارجي كه فضانورد همراه داشت، خنك مي شد. فضانوردان اكسيژن مصرفي خود را به وسيله لوله يي كه به لباس وصل مي شد، دريافت مي كردند. هرچند لباس فضايي مركوري آنها را از خطرات حفظ مي كرد، اما هنگامي كه پرفشار مي شد، از كارايي آن كاسته مي شد زيرا براي راهپيمايي فضايي طراحي نشده بود. به همين دليل براي برنامه جميني لباس هاي جديدي طراحي شد كه نه تنها براي وضعيت هاي اضطراري، بلكه براي راهپيمايي فضايي مناسب بود. لباس هاي برنامه جميني از قالب هايي به شكل بدن انسان ساخته شده بود. اين لباس ها روكشي داشت كه فضانورد را در برابر ذرات ريز شهاب سنگ ها محافظت مي كرد. فضاپيما نيز اكسيژن و هواي لازم براي خنك كردن لباس فضانورد را به وسيله يك لوله به فضانورد مي رساند.

اما پس از برنامه جميني فضانوردان دريافتند كه هوا خنك كننده چندان مناسبي نيست. در موارد بسيار دماي بدن فضانورد در اثر راهپيمايي فضايي بالامي رفت و مه از درون كلاه ايمني آنها را فرا مي گرفت. به همين دليل ناسا براي برنامه آپولو به فكر افتاد از لباس هاي كارآمدتر استفاده كند.

لباس فضايي برنامه آپولو: از آنجا كه قرار بود فضانوردان در اين برنامه در ماه نيز پياده روي كنند، لباس ويژه يي طراحي شد كه انجام اين كار را امكان پذير مي ساخت. لباس فضايي آپولو شامل موارد زير بود:

- يك زيرپوش كه با آب خنك مي شد.

- بخش چندلايه براي تامين فشار:

1- لايه دروني كه از نايلون سبك وزن بود.

2- لايه مياني كه نايلون با پوشش نئوپرن بود و فشار را تنظيم مي كرد.

3- لايه بيروني كه فشار لايه هاي زيري را نگه مي داشت.

- پنج لايه از ميلار آلومينيوم دار كه با چهار لايه از داكرون به هم بافته شده بود و وظيفه حفاظت گرمايي را به عهده داشت.

- دو لايه از كابتون كه آن هم نارساناي حرارتي است.

- يك لايه ديگر با پوشش تفلون براي حفاظت در برابر ضربه

- يك لايه ديگر از جنس تفلون

اين لباس به چكمه، دستكش، ابزارهاي ارتباطي و كلاه با پلاستيك شفاف مجهز بود و براي راهپيمايي در ماه نيز تجهيزات اضافه داشت. يك كوله پشتي نيز اكسيژن و آب براي خنك كردن را تامين و دي اكسيد كربن اضافه را حذف مي كرد. اين لباس روي زمين در مجموع 82 كيلوگرم وزن داشت، اما وزنش در ماه فقط 14 كيلوگرم بود. از لباس طراحي شده براي ماموريت آپولو در ماموريت اسكاي لب نيز استفاده شد. پس از آنكه پرواز شاتل به كاري عادي تبديل شد، فضانوردان مجبور نبودند هنگام پرتاب يا ورود به زمين لباس فضايي متداول را بپوشند تا اينكه سانحه چلنجر روي داد. در اين حادثه، چلنجر لحظاتي پس از پرتاب منفجر شد و همه هفت سرنشين آن جان باختند. از آن پس ناسا پوشيدن لباس هاي فضايي را هنگام پرتاب و ورود به زمين اجباري كرد. از اين لباس ها كه ابزار جابه جايي فرازميني (EMU) نام دارد، براي راهپيمايي فضايي و جابه جايي در ايستگاه فضايي استفاده مي شود. هرچند لباس هاي فضايي امروزي كارايي خوبي دارند، ناسا هر روزه در جست وجوي لباس هاي فضايي بهتري است و طراحي و ساخت لباس ها (و گاهي بخش كوچكي از آن مانند دستكش كه داراي ويژگي هاي خاصي باشد) را به مناقصه مي گذارد. به همين دليل برخي شركت ها لباس هايي ارائه كردند كه داراي ويژگي هاي بسيار جالب و قيمت هاي بسيار زياد ( حدود 22 ميليون دلار) است. در سال 2008 نيز ناسا يك پروژه 745 ميليون دلاري را براي طراحي و ساخت لباس هاي فضايي نسل جديد به اجرا گذاشت.

منبع روزنامه اعتماد (منبع اصلی )http://www.magiran.com/npview.asp?ID=1643151 (منبع اینترنتی)

[Hadi1001]

[External Link Removed for Guests]