Spacesuit

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Um traje espacial é uma vestimenta pressurizada usada pelos astronautas durante os voos espaciais. Ele é projetado para protegê-los das condições potencialmente prejudiciais vividas no espaço. Os trajes espaciais também são conhecidos como unidades de mobilidade extraveicular (EMUs) para refletir o fato de que também são usados ​​como auxiliares de mobilidade quando um astronauta faz uma caminhada espacial fora de uma espaçonave em órbita. Eles são compostos por vários componentes feitos sob medida, produzidos por diversos fabricantes e montados pela Agência Espacial Nacional da Aeronáutica (NASA) em sua sede em Houston. Os primeiros trajes espaciais foram introduzidos durante a década de 1950, quando a exploração espacial começou. Eles evoluíram com o tempo, tornando-se mais funcionais e complicados. Hoje, a NASA tem 17 EMUs concluídas, cada uma com um custo de produção superior a US $ 10,4 milhões.

Antecedentes

Na Terra, nossa atmosfera nos fornece as condições ambientais de que precisamos para sobreviver. Damos por garantidos as coisas que ele fornece, como ar para respirar, proteção contra radiação solar, regulação de temperatura e pressão consistente. No espaço, nenhuma dessas características protetoras estão presentes. Por exemplo, um ambiente sem pressão consistente não contém oxigênio respirável. Além disso, a temperatura no espaço é tão baixa quanto -459,4 ° F (-273 ° C). Para os humanos sobreviverem no espaço, essas condições protetoras tiveram que ser sintetizadas.

Um traje espacial é projetado para recriar as condições ambientais da atmosfera da Terra. Ele fornece as necessidades básicas para suporte de vida, como oxigênio, controle de temperatura, invólucro pressurizado, remoção de dióxido de carbono e proteção contra luz solar, radiação solar e minúsculos micrometeoróides. É um sistema de suporte de vida para astronautas que trabalham fora da atmosfera da Terra. Os trajes espaciais têm sido usados ​​para muitas tarefas importantes no espaço. Isso inclui auxiliar na implantação de carga útil, recuperação e manutenção de equipamentos orbitais, inspeção externa e reparo do orbitador e tirar fotografias impressionantes.

História

Os trajes espaciais evoluíram naturalmente com os avanços tecnológicos nas áreas de materiais, eletrônica e fibras. Durante os primeiros anos do programa espacial, os trajes espaciais foram feitos sob medida para cada astronauta. Estes eram muito menos complexos do que os trajes de hoje. Na verdade, o traje usado por Alan Shepard no primeiro suborbital dos EUA era pouco mais do que um traje pressurizado adaptado do traje pressurizado para aeronaves a jato de alta altitude da Marinha dos Estados Unidos. Este traje tinha apenas duas camadas e era difícil para o piloto mover seus braços ou pernas.

O traje espacial da próxima geração foi projetado para proteger contra a despressurização enquanto os astronautas estavam em uma espaçonave em órbita. No entanto, passeios espaciais com esses trajes não eram possíveis porque eles não protegiam contra o ambiente hostil do espaço. Esses trajes eram compostos de cinco camadas. A camada mais próxima do corpo era uma roupa íntima de algodão branco com acessórios para dispositivos biomédicos. Uma camada de náilon azul que fornecia conforto foi a próxima. No topo da camada de náilon azul havia uma camada de náilon preta pressurizada revestida de neoprene. Isso fornecia oxigênio no caso de falha de pressão da cabine. Uma camada de teflon era a próxima a manter o formato do traje quando pressurizado, e a camada final era um material de náilon branco que refletia a luz do sol e protegia contra danos acidentais.

Para as primeiras caminhadas espaciais que ocorreram durante o Gêmeos missões em 1965, um traje de sete camadas foi usado para proteção extra. As camadas extras eram compostas por Mylar aluminizado, que proporcionava maior proteção térmica e proteção contra micrometeoróides. Esses trajes pesavam 15 kg no total. Embora fossem adequados, havia certos problemas associados a eles. Por exemplo, a máscara facial do capacete embaçou rapidamente, dificultando a visão. Além disso, o sistema de resfriamento de gás não era adequado porque não conseguia remover o calor e a umidade excessivos com rapidez suficiente.

Sally Ride

Sally Ride é mais conhecida como a primeira mulher americana enviada ao espaço sideral. Cientista e professora, ela atuou como bolsista no Centro de Segurança Internacional e Controle de Armas da Universidade de Stanford, membro do conselho de diretores da Apple Computer Inc. e diretora de instituto espacial e professora de física na Universidade da Califórnia em San Diego. Ride optou por escrever principalmente para crianças sobre viagens e exploração espacial.

Sally Kristen Ride é a filha mais velha de Dale Burdell e Carol Joyce (Anderson) Ride de Encino, Califórnia, e nasceu em 26 de maio de 1951. Como a autora Karen O'Connor descreve a moleca Ride em seu jovem livro, Sally Ride e os novos astronautas, Sally competiria com o pai para a seção de esportes do jornal quando tinha apenas cinco anos de idade. Uma família ativa, aventureira, mas também erudita, os Rides viajaram por toda a Europa por um ano quando Sally tinha nove anos e sua irmã Karen, sete. Enquanto Karen foi inspirada a se tornar uma ministra, no espírito de seus pais, que eram presbíteros em sua igreja presbiteriana, o próprio gosto crescente de Ride pela exploração a levaria a se inscrever no programa espacial quase por capricho. "Não sei por que quis fazer isso", confessou ela à Newsweek antes de embarcar em seu primeiro vôo espacial.

A oportunidade foi acidental, pois o ano em que ela começou a procurar emprego marcou a primeira vez que a NASA abriu seu programa espacial para candidatos desde o final dos anos 1960, e a primeira vez que as mulheres não seriam excluídas da consideração. Ride se tornou um dos trinta e cinco escolhidos de um campo original de candidatos que somavam oito mil para o treinamento de voo espacial de 1978. "Por que fui selecionada permanece um mistério completo", ela admitiu mais tarde a John Grossmann em uma entrevista em 1985 no Health. . "Nunca foi dito a nenhum de nós."

Ride posteriormente se tornaria, aos 31 anos, a pessoa mais jovem enviada para a órbita, bem como a primeira mulher americana no espaço, a primeira mulher americana a fazer dois voos espaciais e, coincidentemente, o primeiro astronauta a se casar com outro astronauta no ativo dever.

Ride deixou a NASA em 1987 para ir ao Centro de Segurança Internacional e Controle de Armas de Stanford, e dois anos depois ela se tornou diretora do Instituto Espacial da Califórnia e professora de física na Universidade da Califórnia em San Diego.

As missões Apollo utilizaram trajes mais complicados que resolveram alguns desses problemas. Para caminhadas na lua, os astronautas usavam uma vestimenta de sete camadas com uma mochila de suporte de vida. O peso total era de cerca de 57 lb (26 kg). Para as missões do ônibus espacial, a NASA introduziu a Unidade de Mobilidade Extraveicular (EMU). Este era um traje espacial projetado para caminhadas espaciais que não exigiam uma conexão com o veículo orbital. Uma diferença primária nesses trajes é que eles foram projetados para uso múltiplo de astronautas, em vez de serem feitos sob medida como os trajes espaciais anteriores. Nos últimos 20 anos, as EMUs passaram por melhorias constantes, no entanto, elas ainda têm a mesma aparência de quando o programa do ônibus espacial começou em 1981. Atualmente, a EMU tem 14 camadas de proteção e pesa mais de 125 kg.

Matérias-primas

Numerosas matérias-primas são usadas para construir um traje espacial. Os materiais de tecido incluem uma variedade de diferentes polímeros sintéticos. A camada mais interna é composta de um material tricô de Nylon. Outra camada é composta de spandex, um polímero elástico que pode ser usado. Há também uma camada de náilon revestido de uretano, que está envolvida na pressurização. Dacron - um tipo de poliéster - é usado como camada de restrição de pressão. Outros tecidos sintéticos usados ​​incluem Neoprene, que é um tipo de borracha esponjosa, Mylar aluminizado, Gortex, Kevlar e Nomex.

Além das fibras sintéticas, outras matérias-primas têm papéis importantes. A fibra de vidro é o material principal para o segmento rígido do torso superior. O hidróxido de lítio é usado na fabricação do filtro que remove o dióxido de carbono e o vapor d'água durante uma caminhada no espaço. Uma mistura de zinco prata compreende a bateria que alimenta o traje. Um tubo de plástico é tecido no tecido para transportar a água de resfriamento por todo o traje. Um material de policarbonato é usado para construir a concha do capacete. Vários outros componentes são usados ​​para compor o circuito eletrônico e os controles do traje.

Design

Um único traje espacial da EMU é construído a partir de vários componentes feitos sob medida, produzidos por mais de 80 empresas. O tamanho das peças varia de arruelas de um oitavo de polegada a um tanque de água de 30 polegadas (76,2 cm) de comprimento. A UEM consiste em 18 itens separados. Alguns dos principais componentes são descritos a seguir.

O principal sistema de suporte de vida é uma mochila independente equipada com um suprimento de oxigênio, filtros de remoção de dióxido de carbono, energia elétrica, ventilador e equipamento de comunicação. Ele fornece ao astronauta a maioria das coisas necessárias para sobreviver, como oxigênio, purificação do ar, controle de temperatura e comunicação. Até sete horas de oxigênio podem ser armazenadas no tanque do traje. Um pacote de oxigênio secundário também é encontrado no traje. Isso fornece 30 minutos adicionais de oxigênio de emergência.

O capacete é uma grande bolha de plástico pressurizada que possui um anel de pescoço e uma almofada de distribuição de ventilação. Ele também tem uma válvula de purga, que é usada com um pacote de oxigênio secundário. No capacete, há um canudo para um saco de bebida para o caso de o astronauta ficar com sede, uma viseira que protege os raios do sol forte e uma câmera que registra as atividades extra veiculares. Como as caminhadas espaciais podem durar mais de sete horas seguidas, o traje é equipado com um sistema de coleta de urina para permitir pausas no banheiro. O conjunto MSOR é preso na parte externa do capacete. Este dispositivo (também conhecido como "Snoopy Cap") se encaixa com uma tira de queixo. Consiste em fones de ouvido e um microfone para comunicação bidirecional. Ele também tem quatro pequenos "faróis dianteiros" que emitem uma luz extra quando necessário. A viseira é ajustada manualmente para proteger os olhos do astronauta.

Para manter a temperatura, uma vestimenta de resfriamento e ventilação líquida é usada sob a vestimenta externa. É composto de tubos de resfriamento, que têm fluido fluindo através deles. A roupa interior é um fato de malha de uma peça só composto por spandex. Tem um zíper para permitir a entrada pela frente. Possui mais de 300 pés de tubos plásticos entrelaçados dentro dos quais circula água fria. Normalmente, a água circulante é mantida a 40-50 ° F (4,4-9,9 ° C). A temperatura é controlada por uma válvula no painel de controle do display. A roupa de baixo pesa 8,4 lb (3,8 kg) quando carregada com água.

O conjunto inferior do tronco é composto por calças, botas, "unidade de cueca, joelho e tornozelo e a conexão da cintura. É composto por uma bexiga de pressão de náilon revestido de uretano. Uma camada de contenção de Dacron e uma vestimenta térmica externa composta de náilon revestido de neoprene. Ele também tem cinco camadas de Mylar aluminizado e uma camada de superfície de tecido composta por Teflon, Kevlar e Nomex. Esta parte do traje pode ser encurtada ou mais longa ajustando os anéis de dimensionamento na seção da coxa e da perna . As botas têm uma biqueira isolada para melhorar a retenção de calor. Meias térmicas também são usadas. O dispositivo de armazenamento de urina também está localizado nesta seção do traje. Modelos antigos podem conter até 950 mililitros de líquido. Atualmente, um tipo de fralda descartável vestimenta é usada.

O conjunto do braço é ajustável da mesma forma que o conjunto da parte inferior do tronco. As luvas contêm Uma Unidade de Mobilidade Extraveicular (EMU). aquecedores miniatura alimentados por bateria em cada dedo. O resto da unidade é coberto por um acolchoamento e uma camada externa protetora adicional.

O torso superior rígido é construído com fibra de vidro e metal. É onde a maioria das peças do traje são fixadas, incluindo o capacete, os braços, o visor do sistema de suporte de vida, o módulo de controle e a parte inferior do tronco. Inclui garrafas de oxigênio, tanques de armazenamento de água, um sublimador, um cartucho de controle de contaminantes, reguladores, sensores, válvulas e um sistema de comunicação. O oxigênio, o dióxido de carbono e o vapor d'água saem do traje pela vestimenta de ventilação perto dos pés e cotovelos do astronauta. Um saco para bebidas na parte superior do tronco pode conter até 32 onças (907,2 g) de água. O astronauta pode tomar um gole pelo bocal que se estende até o capacete.

O módulo de controle montado no peito permite que o astronauta monitore o status do traje e se conecte a fontes externas de fluidos e eletricidade. Ele contém todos os controles operacionais mecânicos e elétricos e também um painel de exibição visual. Uma bateria recarregável de zinco prateado que opera a 17 volts é usada para alimentar o traje. Este módulo de controle está integrado ao sistema de alerta encontrado na parte superior do torso rígido para garantir que o astronauta saiba o status do ambiente do traje. O traje se conecta ao orbitador por meio de uma linha umbilical. Ele é desconectado antes de sair da câmara de descompressão.

O terno branco pesa cerca de 124,8 kg na Terra e tem uma expectativa de vida útil de cerca de 15 anos. É pressurizado a 4,3 lb (1,95 kg) por polegada quadrada e pode ser recarregado conectando-se diretamente ao orbitador. O existente O sistema de suporte de vida principal é uma mochila independente equipada com um suprimento de oxigênio e remoção de dióxido de carbono filtros, energia elétrica, ventilador e equipamento de comunicação. os trajes espaciais são modulares para que possam ser compartilhados por vários astronautas. As quatro seções básicas intercambiáveis ​​incluem o capacete, a parte superior do tronco, os braços e a parte inferior do tronco. Essas peças são ajustáveis ​​e podem ser redimensionadas para caber em mais de 95% de todos os astronautas. Cada conjunto de braços e pernas vem em tamanhos diferentes que podem ser ajustados para se adequar ao astronauta específico. Os braços permitem um ajuste de até uma polegada. As pernas permitem um ajuste de até três polegadas.

Demora cerca de 15 minutos para vestir o traje espacial. Para colocar o traje espacial, o astronauta primeiro coloca a vestimenta de baixo que contém o sistema de refrigeração e ventilação com líquido. O conjunto inferior do tronco é colocado em seguida, com as botas sendo fixadas. Em seguida, o astronauta desliza para a unidade superior do tronco, que é montada com a mochila de suporte de vida em um conector especial na câmara de descompressão. Os anéis de resíduos são conectados e, em seguida, as luvas e o capacete são colocados.

O processo de fabricação

A fabricação de um traje espacial é um processo complicado. Ele pode ser dividido em duas fases de produção. Primeiro, os componentes individuais são construídos. Em seguida, as peças são reunidas em um local de fabricação principal, como a sede da NASA em Houston, e montadas. O processo geral é delineado da seguinte forma.

Conjunto de capacete e viseira

• 1 O capacete e a viseira podem ser construídos usando técnicas tradicionais de moldagem por sopro. Uma EMU é feita de 14 camadas de proteção. Os materiais de tecido incluem uma variedade de diferentes polímeros sintéticos. A camada mais interna é um material tricô de Nylon. Outra camada é composta de spandex, um polímero elástico que pode ser usado. Há também uma camada de náilon revestido de uretano, que está envolvida na pressurização. Dacron - um tipo de poliéster - é usado como camada de restrição de pressão. Outros tecidos sintéticos usados ​​incluem Neoprene, que é um tipo de borracha esponjosa, Mylar aluminizado, Gortex, Kevlar e Nomex. Pellets de policarbonato são carregados em uma máquina de moldagem por injeção. Eles são derretidos e forçados a entrar em uma cavidade que tem o tamanho e a forma aproximados do capacete. Quando a cavidade é aberta, a peça principal do capacete é construída. Um dispositivo de conexão é adicionado na extremidade aberta para que o capacete possa ser preso ao torso superior rígido. A almofada de distribuição de ventilação é adicionada junto com as válvulas de purga antes que o capacete seja embalado e despachado. O conjunto da viseira é similarmente equipado com "faróis dianteiros" e equipamento de comunicação.

Sistemas de suporte de vida

• 2 Os sistemas de suporte de vida são estruturados em várias etapas. Todas as peças são encaixadas na caixa externa da mochila. Primeiro, os tanques de oxigênio pressurizado são enchidos, tampados e colocados no compartimento. O equipamento de remoção de dióxido de carbono é montado. Isso normalmente envolve um recipiente de filtro que é preenchido com hidróxido de lítio, que fica preso a uma mangueira. A mochila é então equipada com sistema de ventilação, energia elétrica, rádio, sistema de alerta e equipamento de refrigeração líquida. Quando completamente montado, o sistema de suporte de vida pode se conectar diretamente ao torso superior rígido.

Módulo de controle

• 3 Os principais componentes do módulo de controle são construídos em unidades separadas e, em seguida, montados. Esta abordagem modular permite que as peças-chave sejam facilmente reparadas, se necessário. O módulo de controle montado no peito contém todos os controles eletrônicos, um display digital e outras interfaces eletrônicas. A válvula de purga primária também é adicionada a esta peça.

Roupa refrescante

• 4 A vestimenta de resfriamento é usada dentro das camadas de pressão. É feito de uma combinação de náilon, fibras de spandex e tubos de refrigeração líquida. O tricô de náilon é primeiro cortado em forma de roupa íntima longa. Enquanto isso, as fibras de spandex são tecidas em uma folha de tecido e cortadas no mesmo formato. O spandex é então equipado com uma série de tubos de resfriamento e depois costurado com a camada de náilon. Um zíper frontal é anexado, bem como conectores para anexar ao sistema de suporte de vida.

Torso superior e inferior

• 5 A parte inferior do tronco, a montagem do braço e as luvas são feitas de maneira semelhante. As várias camadas de fibras sintéticas são tecidas juntas e então cortadas no formato apropriado. Os anéis de conexão são fixados nas extremidades e os vários segmentos são fixados. As luvas são equipadas com aquecedores em miniatura em cada dedo e cobertas com forro de isolamento.
• 6 A parte superior do tronco rígido é forjada com uma combinação de fibra de vidro e metal. Ele tem quatro aberturas onde o conjunto inferior do tronco, os dois braços e o capacete são fixados. Além disso, adaptadores são adicionados onde o pacote de suporte de vida e o módulo de controle podem ser acoplados.

Montagem final

• 7 Todas as peças são enviadas para a NASA para serem montadas. Isso é feito no solo, onde o traje pode ser testado antes de ser usado no espaço.

Controle de qualidade

Os fornecedores individuais realizam testes de controle de qualidade em cada etapa do processo de produção. Isso garante que todas as peças sejam feitas de acordo com os padrões exigentes e funcionem no ambiente extremo do espaço. A NASA também realiza testes extensivos no traje totalmente montado. Eles verificam coisas como vazamento de ar, despressurização ou sistemas de suporte de vida não funcionais. O teste de controle de qualidade é crucial porque um único defeito pode ter consequências terríveis para um astronauta.

O Futuro

O desenho atual da UEM é o resultado de muitos anos de pesquisa e desenvolvimento. Embora sejam uma ferramenta poderosa para operações orbitais, muitas melhorias são possíveis. Foi sugerido que o traje espacial do futuro pode parecer dramaticamente diferente do traje atual. Uma área que pode ser melhorada é o desenvolvimento de trajes que podem operar a pressões mais altas do que a atual UEM. Isso teria a vantagem de reduzir o tempo atualmente necessário para a pré-respiração antes de uma caminhada espacial. Para fazer melhorias nas roupas de alta pressão, será necessário fazer melhorias nas juntas de conexão de cada parte da roupa. Another improvement can be in the resizing of the suit in orbit. Currently, it takes a significant amount of time to remove or add extending inserts in the leg and arm areas. One other possible improvement is in the electronic controls of the suit. What now requires complex command codes will be done with the push of a single button in the future.