Skafandry potrebujú veľkú modernizáciu pre ďalšiu fázu prieskumu

Ľudia už dlho snívali o tom, že vstúpia na Mesiac a iné planetárne telesá, ako je Mars. Od 60. rokov 20. storočia si vesmírni cestovatelia obliekali obleky, ktoré ich mali chrániť pred vesmírnym vákuom, a vykročili do neznáma.

Misia Polaris Dawn, ktorej súčasťou má byť aj prvý výstup do vesmíru organizovaný súkromnou spoločnosťou, sa však oneskorila. Môžu za to komplikácie s návrhom a vývojom vhodného skafandru.

Mesačné obleky sú tiež jedným z kľúčových prvkov lunárneho programu Artemis od NASA, ktorý ešte nebol dodaný. V správe zverejnenej v novembri 2023 sa uvádza, že dodávateľ, ktorý vyrába obleky, musí prehodnotiť aspekty dizajnu poskytnutého NASA, čo by mohlo spôsobiť oneskorenia.

Napriek tomu sa prvý kozmonaut sovietskeho kozmonauta Alexeja Leonova uskutočnil v roku 1965. Neskôr sa 12 astronautov NASA v rokoch 1969 až 1972 prešlo po mesačnom povrchu pomocou technológie, ktorú by dnešné smartfóny zatienili. Preto nie je nerozumné pýtať sa, prečo môže byť stále ťažké navrhnúť a postaviť skafandre, aby ste robili to isté.

Odkedy misie Apollo vysadili na Mesiaci vlajky, veľa sa zmenilo. Geopolitika, ktorá riadi cestovanie vesmírom, sa posunula a od skafandrov sa už neočakáva, že budú len formou ochrany. Namiesto toho sú kritickým spôsobom, ako zlepšiť produktivitu astronautov. To zahŕňa prehodnotenie nielen samotných oblekov, ale aj technológie, ktorá ich podporuje.

V súčasných skafandroch sa popri multisenzorických kamerách, snímačoch teploty a senzoroch priblíženia nachádza celý rad výkonných telekomunikačných technológií na spojenie astronautov s vesmírnymi stanicami a pozemným riadením.

Situačné povedomie – pochopenie kľúčových prvkov v životnom prostredí, ako je zdravie astronauta – je základným princípom moderného dizajnu skafandra a je rozhodujúce pre bezpečnosť operátora. Schopnosť obleku sledovať srdcovú frekvenciu a iné vitálne funkcie je dôležitá vo vákuu, kde je potrebné neustále monitorovať hladinu kyslíka.

Očakávania týkajúce sa rizík, ktoré astronauti podstupujú, sa zmenili k lepšiemu. A úroveň investícií potrebných na výrobu skafandru si vyžaduje, aby sa dal použiť na budúce úlohy, ktoré môžu zahŕňať osídlenie Mesiaca v najbližších desaťročiach.

Kompromisom, ktorý musia inžinieri urobiť pri začlenení nositeľnej technológie, ako sú tie, ktoré už boli spomenuté, je hmotnosť. Výsledkom väčšieho situačného povedomia bude skafander, ktorý je príliš ťažký na to, aby sa doň mohol efektívne nasťahovať?

Keď Elon Musk v januári prvýkrát v prezentácii zamestnancom SpaceX naznačil výzvy spojené s skafandrom pre mimovozidlovú aktivitu pre Polaris Dawn, diskutoval o problémoch s prepojenou technológiou, ale o prerobení „obleku tak, aby ste sa v ňom skutočne pohybovali“. .

Situačný

Keď však hovoríme o mobilite v skafandri, musíte zvážiť úlohy, ktoré chcete, aby táto mobilita podporovala.

Pred príchodom moderných skafandrov sa astronauti Apolla snažili vykonávať misie. Pri vŕtaní do povrchu Mesiaca pomocou ručného vrtáka na zber vzoriek bolo pre astronautov ťažké poskytnúť dostatočnú silu smerom dole, aby pôsobili proti slabšej gravitácii Mesiaca.

Tento problém vyriešil až vynález vŕtačky s nulovou gravitáciou o desaťročia neskôr.

Súčasné skúmanie pneumatických exoskeletov, ktoré poskytujú podporu potrebnú pre pohyb v nízkej gravitácii, by mohlo byť súčasťou riešenia. Novšie skafandre však môžu potrebovať prepojenie s hardvérom, ako sú robotické vŕtačky, ktoré existujú mimo obleku. To si vyžiada aj väčšiu mobilitu v skafandroch.

Práca s robotmi

Vyloženie úloh, ktoré predtým vykonávali ľudia, na roboty bude súčasťou budúcnosti vesmírneho prieskumu. Je to primárny spôsob, akým budú inžinieri môcť zlepšiť mobilitu astronautov v skafandroch.

Napríklad, keď astronaut ide na výstup do vesmíru, aby skontroloval stav časti vesmírnej stanice a vykonal prípadné opravy, je podporovaný robotickým ramenom, ktoré zaisťuje, že nevyletí do vesmíru. Keď je toto rameno spojené, je pevné a môže obmedziť pohyb astronauta.

Prístup, ktorý sa v súčasnosti skúma na rozšírenie tohto rozsahu pohybu, je lezecký robot, ktorý je pripojený k astronautovi aj vesmírnej stanici a ktorý môže jednotlivec ovládať prostredníctvom svojho skafandru.

To by umožnilo astronautom pohybovať sa po vesmírnej stanici rýchlejšie a s väčším rozsahom pohybu ako predtým, čo by im umožnilo dosiahnuť a opraviť ťažko prístupné miesta, ako sú rohy.

Zatiaľ čo eventuálna nádej je, že roboti sami dokážu posúdiť akékoľvek poškodenie vesmírnej stanice a opraviť ju, kvôli možným narušeniam bežnej prevádzky musia byť ľudia pripravení zasiahnuť. Možné poruchy môžu byť prirodzené, ako napríklad malý meteorický roj, ktorý poškodí robota. , alebo vytvorené človekom, ako napríklad hackovanie vykonávané nepriateľskou skupinou alebo štátom.

Pre typy aktivít, ktoré chceme v budúcnosti realizovať, bude táto spolupráca človeka a robota nápomocná. Vybudovanie základne na Mesiaci, ako plánujú USA aj Čína, bude zahŕňať stavebné práce a vŕtanie, ktoré ľudia sami nezvládnu. Moderné skafandre budú musieť poskytnúť rozhranie na prácu s touto novou technológiou a môžeme očakávať, že sa obleky budú vyvíjať v súlade s robotikou.

Vzťah medzi ľuďmi a robotmi sa mení. Pôjde nad rámec vesmírnych vychádzok a predchádzajúceho používania robotov ako obmedzených nástrojov, až po situáciu, keď sú vo vesmíre spolupracujúcimi partnermi.

Ciele o desať alebo 20 rokov, ako je budovanie lunárnych osád, skúmanie ložísk nerastov na Mesiaci a efektívna oprava modulov vesmírnych staníc, je možné dosiahnuť iba pomocou robotiky.

Moderné skafandre budú kľúčovým základom tohto kolaboratívneho vzťahu a vytvoria rozhranie, kde môžu astronauti a roboti spolupracovať na dosiahnutí spoločných cieľov. Takže keď opäť zanecháme svoje stopy v iných svetoch, už nebudeme sami.

Yang Gao, profesor robotiky, vedúci Centra pre výskum robotiky, King's College London

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok.