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Traje espacial Apolo usado por el astronauta Buzz Aldrin en el Apolo 11
Traje espacial Orlan usado por el astronauta Michael Fincke fuera de la Estación Espacial Internacional

Un traje espacial o traje espacial es una prenda que se usa para mantener vivo a un humano en el duro entorno del espacio exterior , el vacío y las temperaturas extremas. Los trajes espaciales a menudo se usan dentro de las naves espaciales como precaución de seguridad en caso de pérdida de presión en la cabina , y son necesarios para la actividad extravehicular (EVA), trabajo realizado fuera de las naves espaciales. Se han usado trajes espaciales para tal trabajo en la órbita terrestre, en la superficie de la Luna., y en ruta de regreso a la Tierra desde la Luna. Los trajes espaciales modernos aumentan la prenda de presión básica con un complejo sistema de equipos y sistemas ambientales diseñados para mantener al usuario cómodo y minimizar el esfuerzo requerido para doblar las extremidades, resistiendo la tendencia natural de una prenda de presión suave a endurecerse contra el vacío. Con frecuencia se emplea un sistema autónomo de suministro de oxígeno y control ambiental para permitir una total libertad de movimiento, independientemente de la nave espacial.

Existen tres tipos de trajes espaciales para diferentes propósitos: IVA (actividad intravehicular), EVA (actividad extravehicular) e IEVA (actividad intra / extravehicular). Los trajes IVA están diseñados para usarse dentro de una nave espacial presurizada y, por lo tanto, son más livianos y cómodos. Los trajes IEVA están diseñados para usarse dentro y fuera de la nave espacial, como el traje Gemini G4C . Incluyen más protección contra las duras condiciones del espacio, como la protección contra micrometeoritos y cambios extremos de temperatura. Los trajes de EVA, como el EMU , se utilizan fuera de las naves espaciales, ya sea para exploración planetaria o paseos espaciales. Deben proteger al usuario contra todas las condiciones del espacio, además de proporcionar movilidad y funcionalidad. [1]

Algunos de estos requisitos también se aplican a los trajes de presión usados ​​para otras tareas especializadas, como los vuelos de reconocimiento a gran altitud. En altitudes superiores al límite de Armstrong , alrededor de 19.000 m (62.000 pies), el agua hierve a la temperatura corporal y se necesitan trajes presurizados.

Los primeros trajes de presión total para su uso en altitudes extremas fueron diseñados por inventores individuales ya en la década de 1930. El primer traje espacial usado por un humano en el espacio fue el traje soviético SK-1 usado por Yuri Gagarin en 1961.

Requisitos

Trajes espaciales que se utilizan para trabajar en la Estación Espacial Internacional.

Un traje espacial debe realizar varias funciones para permitir que su ocupante trabaje de manera segura y cómoda, dentro o fuera de una nave espacial. Debe proporcionar:

  • Una presión interna estable. Esto puede ser menor que la atmósfera de la Tierra, ya que generalmente no es necesario que el traje espacial transporte nitrógeno (que comprende aproximadamente el 78% de la atmósfera de la Tierra y no es utilizado por el cuerpo). Una presión más baja permite una mayor movilidad, pero requiere que el ocupante del traje respire oxígeno puro durante un tiempo antes de entrar en esta presión más baja, para evitar la enfermedad por descompresión .
  • Movilidad. El movimiento normalmente se opone a la presión del traje; La movilidad se logra mediante un cuidadoso diseño de las articulaciones. Consulte la sección Teorías del diseño de trajes espaciales .
  • Suministro de oxígeno respirable y eliminación de dióxido de carbono ; estos gases se intercambian con la nave espacial o un sistema de soporte vital portátil (PLSS)
  • Regulación de la temperatura. A diferencia de la Tierra, donde el calor se puede transferir por convección a la atmósfera, en el espacio, el calor se puede perder solo por radiación térmica o por conducción a objetos en contacto físico con el exterior del traje. Dado que la temperatura en el exterior del traje varía mucho entre la luz del sol y la sombra, el traje está muy aislado y la temperatura del aire se mantiene a un nivel cómodo.
  • Un sistema de comunicación, con conexión eléctrica externa a la nave espacial o PLSS
  • Medios para recolectar y contener desechos corporales sólidos y líquidos (como una prenda de máxima absorción )

Requisitos secundarios

De izquierda a derecha, Margaret R. (Rhea) Seddon, Kathryn D. Sullivan, Judith A. Resnick, Sally K. Ride, Anna L. Fisher y Shannon W. Lucid: las primeras seis mujeres astronautas de los Estados Unidos están con un recinto de rescate personal , una bola esférica de soporte vital para el traslado de emergencia de personas en el espacio

Los trajes avanzados regulan mejor la temperatura del astronauta con una prenda de refrigeración y ventilación líquida (LCVG) en contacto con la piel del astronauta, desde la cual el calor se vierte al espacio a través de un radiador externo en el PLSS.

Los requisitos adicionales para EVA incluyen:

  • Blindaje contra la radiación ultravioleta
  • Blindaje limitado contra la radiación de partículas
  • Medios para maniobrar, atracar, soltar y / o atar a una nave espacial
  • Protección contra pequeños micrometeoroides , algunos viajando a una velocidad de hasta 27.000 kilómetros por hora, proporcionada por una prenda térmica de micrometeoroides resistente a los pinchazos , que es la capa más externa del traje. La experiencia ha demostrado que la mayor probabilidad de exposición se produce cerca del campo gravitacional de una luna o un planeta, por lo que se emplearon por primera vez en los trajes EVA lunares de Apolo (consulte los modelos de trajes de los Estados Unidos a continuación).

Como parte del control de higiene astronáutica (es decir, proteger a los astronautas de temperaturas extremas, radiación, etc.), un traje espacial es esencial para la actividad extravehicular. El traje Apollo / Skylab A7L incluía once capas en total: un forro interior, un LCVG, una vejiga de presión, una capa de sujeción, otro forro y una prenda térmica de micrometeoroides que consta de cinco capas de aislamiento aluminizado y una capa externa de Ortho-Fabric blanca. . Este traje espacial es capaz de proteger al astronauta de temperaturas que oscilan entre -156 ° C (-249 ° F) y 121 ° C (250 ° F). [ cita requerida ]

Durante la exploración de la Luna o Marte, existe la posibilidad de que el polvo lunar / marciano se retenga en el traje espacial. Cuando se quita el traje espacial al regresar a la nave espacial, existe la posibilidad de que el polvo contamine las superficies y aumente los riesgos de inhalación y exposición de la piel. Los higienistas astronáuticos están probando materiales con tiempos de retención de polvo reducidos y el potencial para controlar los riesgos de exposición al polvo durante la exploración planetaria. También se están explorando nuevos enfoques de entrada / salida, como los maleteros .

En los trajes espaciales de la NASA , las comunicaciones se proporcionan a través de una gorra que se coloca sobre la cabeza, que incluye auriculares y un micrófono. Debido a la coloración de la versión utilizada para Apollo y Skylab , que se parecía a la coloración del personaje de tira cómica Snoopy , estas gorras se conocieron como " gorras de Snoopy ".

Presión operacional

El astronauta Steven G. MacLean respira previamente antes de un EVA

Generalmente, para suministrar suficiente oxígeno para la respiración , un traje espacial que utiliza oxígeno puro debe tener una presión de aproximadamente 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi), igual a la presión parcial de 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi) de oxígeno en la Tierra. atmósfera al nivel del mar, más 5.3 kPa (40 Torr; 0.77 psi) CO
2[ cita requerida ] y 6,3  kPa (47  Torr ; 0,91  psi ) de presión de vapor de agua , los cuales deben restarse de la presión alveolar para obtener la presión parcial de oxígeno alveolar en atmósferas de oxígeno al 100%, mediante la ecuación del gas alveolar . [2]Las dos últimas cifras se suman a 11,6 kPa (87 Torr; 1,7 psi), por lo que muchos trajes espaciales modernos no utilizan 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi), sino 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi) (esto es un ligera sobrecorrección, ya que las presiones parciales alveolares a nivel del mar son ligeramente menores que las primeras). En los trajes espaciales que utilizan 20,7 kPa, el astronauta obtiene solo 20,7 kPa - 11,6 kPa = 9,1 kPa (68 Torr; 1,3 psi) de oxígeno, que es aproximadamente la presión parcial de oxígeno alveolar alcanzada a una altitud de 1.860 m (6.100 pies) por encima. el nivel del mar. Esto es aproximadamente el 42% de la presión parcial normal de oxígeno al nivel del mar, aproximadamente lo mismo que la presión en un avión comercial de pasajeros , y es el límite inferior realista para la presurización segura del traje espacial ordinario que permite una capacidad de trabajo razonable.

Cuando se utilizan trajes espaciales por debajo de una presión operativa específica de naves que están presurizadas a la presión atmosférica normal (como el transbordador espacial ), esto requiere que los astronautas "respiren previamente" (es decir, respiren previamente oxígeno puro durante un período) antes de ponerse sus trajes y despresurización en la esclusa de aire. Este procedimiento purga el cuerpo de nitrógeno disuelto, para evitar la enfermedad por descompresión debido a la rápida despresurización de una atmósfera que contiene nitrógeno.

Efectos físicos de la exposición a espacios desprotegidos

Artículo principal: Exposición espacial

El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, [3] a pesar de las descripciones contrarias en alguna ciencia ficción popular . La carne humana se expande a aproximadamente el doble de su tamaño en tales condiciones, dando el efecto visual de un fisicoculturista en lugar de un globo sobrellenado. La conciencia se retiene por hasta 15 segundos a medida que aparecen los efectos de la falta de oxígeno . No se produce ningún efecto de congelación repentina porque todo el calor debe perderse a través de la radiación térmica o la evaporación de líquidos, y la sangre no hierve porque permanece presurizada dentro del cuerpo .

En el espacio, hay muchos protones subatómicos diferentes de alta energía que expondrán al cuerpo a una radiación extrema. Aunque estos compuestos son mínimos en cantidad, su alta energía puede interrumpir procesos físicos y químicos esenciales en el cuerpo, como alterar el ADN o causar cánceres. La exposición a la radiación puede crear problemas a través de dos métodos: las partículas pueden reaccionar con el agua en el cuerpo humano para producir radicales libres que rompen las moléculas de ADN, o rompiendo directamente las moléculas de ADN. [1] [4]

La temperatura en el espacio puede variar enormemente dependiendo de dónde esté el sol. Las temperaturas de la radiación solar pueden alcanzar hasta 250 ° F (121 ° C) y bajar hasta −387 ° F (−233 ° C). Debido a esto, los trajes espaciales deben proporcionar un aislamiento y enfriamiento adecuados. [1]

El vacío en el espacio crea presión cero, lo que hace que los gases y procesos del cuerpo se expandan. Para evitar que los procesos químicos en el cuerpo reaccionen de forma exagerada, es necesario desarrollar un traje que contrarreste la presión en el espacio. [1] [5] El mayor peligro es intentar contener la respiración antes de la exposición, ya que la posterior descompresión explosiva puede dañar los pulmones. Estos efectos se han confirmado a través de varios accidentes (incluso en condiciones de gran altitud, espacio exterior y cámaras de vacío de entrenamiento ). [3] [6] La piel humana no necesita estar protegida del vacío [ cita requerida ]y es estanco al gas por sí mismo. En cambio, solo necesita ser comprimido mecánicamente para mantener su forma normal. Esto se puede lograr con un traje de cuerpo elástico ajustado y un casco para contener los gases respiratorios , conocido como traje de actividad espacial (SAS).

Conceptos de diseño

Un traje espacial debe permitir a su usuario un movimiento natural sin obstáculos. Casi todos los diseños intentan mantener un volumen constante sin importar los movimientos que haga el usuario. Esto se debe a que se necesita trabajo mecánico para cambiar el volumen de un sistema de presión constante. Si flexionar una articulación reduce el volumen del traje espacial, entonces el astronauta debe hacer un trabajo extra cada vez que dobla esa articulación, y debe mantener una fuerza para mantener la articulación doblada. Incluso si esta fuerza es muy pequeña, puede ser muy fatigoso luchar constantemente contra el propio palo. También dificulta mucho los movimientos delicados. El trabajo requerido para doblar una articulación está dictado por la fórmula

donde V i y V f son respectivamente el volumen inicial y final de la junta, P es la presión en el traje y W es el trabajo resultante. En general, es cierto que todos los trajes son más móviles a presiones más bajas. Sin embargo, debido a que los requisitos de soporte vital dictan una presión interna mínima, el único medio de reducir aún más el trabajo es minimizar el cambio de volumen.

Todos los diseños de trajes espaciales intentan minimizar o eliminar este problema. La solución más común es formar el traje con varias capas. La capa de la vejiga es una capa elástica y hermética, muy parecida a un globo. La capa de sujeción sale fuera de la vejiga y proporciona una forma específica para el traje. Dado que la capa de la vejiga es más grande que la capa de restricción, la restricción toma todas las tensiones causadas por la presión dentro del traje. Dado que la vejiga no está bajo presión, no "explotará" como un globo, incluso si se perfora. La capa de sujeción tiene una forma tal que al doblar una articulación, se abren bolsas de tela, llamadas "cortes", en el exterior de la articulación, mientras que los pliegues denominados "convolutas" se pliegan en el interior de la articulación. Los corzos compensan el volumen perdido en el interior de la articulación,y mantenga el traje a un volumen casi constante. Sin embargo, una vez que los gajos se abren por completo, la articulación no se puede doblar más sin una cantidad considerable de trabajo.

En algunos trajes espaciales rusos, se envolvieron tiras de tela alrededor de los brazos y piernas del cosmonauta fuera del traje espacial para evitar que el traje espacial se inflara cuando estaba en el espacio. [ cita requerida ]

La capa más externa de un traje espacial, la prenda térmica de micrometeoroides, proporciona aislamiento térmico, protección contra micrometeoroides y protección contra la radiación solar dañina .

Hay cuatro enfoques conceptuales principales para adaptarse al diseño:

Traje espacial experimental de caparazón rígido AX-5 de la NASA (1988)

Trajes suaves

Los trajes suaves suelen estar hechos principalmente de telas. Todos los trajes blandos tienen algunas partes duras, algunos incluso tienen cojinetes de unión dura. La actividad intravehicular y los primeros trajes de EVA eran trajes suaves.

Trajes de caparazón duro

Los trajes de caparazón duro generalmente están hechos de metal o materiales compuestos y no usan tela para las juntas. Las juntas de los trajes duros utilizan cojinetes de bolas y segmentos de anillo de cuña similares a un codo ajustable de un tubo de estufa para permitir un amplio rango de movimiento con los brazos y piernas. Las articulaciones mantienen un volumen constante de aire internamente y no tienen ninguna fuerza contraria. Por lo tanto, el astronauta no necesita esforzarse para sostener el traje en ninguna posición. Los trajes duros también pueden operar a presiones más altas, lo que eliminaría la necesidad de que un astronauta respire previamente oxígeno para usar un traje espacial de 34 kPa (4,9 psi) antes que un EVA desde una cabina de nave espacial de 101 kPa (14,6 psi). Las articulaciones pueden llegar a una posición restringida o bloqueada que requiera que el astronauta manipule o programe la articulación. El Centro de Investigación Ames de la NASA experimentalEl traje espacial rígido AX-5 tenía un índice de flexibilidad del 95%. El usuario podría moverse al 95% de las posiciones que podría sin el traje puesto.

Trajes híbridos

Los trajes híbridos tienen partes rígidas y de tela. La Unidad de Movilidad Extravehicular (EMU) de la NASA utiliza un Torso Superior Duro (HUT) de fibra de vidrio y extremidades de tela. El I-Suit de ILC Dover reemplaza el HUT con un torso superior de tela suave para ahorrar peso, restringiendo el uso de componentes duros a los cojinetes de las articulaciones, el casco, el sello de la cintura y la trampilla de entrada trasera. Prácticamente todos los diseños de trajes espaciales viables incorporan componentes duros, particularmente en interfaces como el sello de la cintura, los cojinetes y, en el caso de los trajes de entrada trasera, la escotilla trasera, donde las alternativas totalmente blandas no son viables.

Trajes ceñidos

Más información: traje de contrapresión mecánica

Los trajes ajustados, también conocidos como trajes de contrapresión mecánica o trajes de actividad espacial, son un diseño propuesto que usaría una media elástica pesada para comprimir el cuerpo. La cabeza está en un casco presurizado, pero el resto del cuerpo está presurizado solo por el efecto elástico del traje. Esto mitiga el problema de volumen constante, [ cita requerida ] reduce la posibilidad de despresurización del traje espacial y da un traje muy liviano. Cuando no se usan, las prendas elásticas pueden parecer las de un niño pequeño. Estos trajes pueden ser muy difíciles de poner y enfrentar problemas para proporcionar una presión uniforme. La mayoría de propuestas utilizan la transpiración natural del cuerpo para mantenerse fresco. El sudor se evapora fácilmente en el vacío y puede desublificarse.o depositar sobre objetos cercanos: ópticas, sensores, la visera del astronauta y otras superficies. La película helada y los residuos de sudor pueden contaminar las superficies sensibles y afectar el rendimiento óptico.

Tecnologías contribuyentes

Las tecnologías anteriores relacionadas incluyen la máscara de gas utilizada en la Segunda Guerra Mundial , la máscara de oxígeno utilizada por los pilotos de bombarderos de alto vuelo en la Segunda Guerra Mundial, el traje de vacío o de gran altitud requerido por los pilotos del Lockheed U-2 y SR-71 Blackbird , el traje de buceo , rebreather , equipo de buceo y muchos otros.

Muchos diseños de trajes espaciales se toman de los trajes de la Fuerza Aérea de EE. UU., Que están diseñados para funcionar en "presiones de aeronaves de gran altitud", [1] como el traje Mercury IVA o el Gemini G4C, o los trajes de escape de tripulación avanzada . [7]

Tecnología de guantes

El Mercury IVA , el primer diseño de traje espacial de EE. UU., Incluía luces en las puntas de los guantes para proporcionar ayuda visual. A medida que crecía la necesidad de actividad extravehicular, los trajes como el Apollo A7L incluían guantes hechos de una tela metálica llamada Chromel-r para evitar pinchazos. Para retener un mejor sentido del tacto para los astronautas, las yemas de los dedos de los guantes estaban hechas de silicona. Con el programa del transbordador, se hizo necesario poder operar los módulos de la nave espacial, por lo que los trajes ACES presentaban agarre en los guantes. Los guantes EMU, que se utilizan para caminatas espaciales, se calientan para mantener calientes las manos del astronauta. Los guantes Phase VI, diseñados para usar con el traje Mark III, son los primeros guantes diseñados con "tecnología de escaneo láser, modelado por computadora en 3D, estereo litografía, tecnología de corte por láser y mecanizado CNC". [NASA, ILC Dover Inc. 1] Esto permite una producción más barata y precisa, así como un mayor detalle en la movilidad y flexibilidad de las articulaciones.

Tecnología de soporte vital

Antes de las misiones Apolo , el soporte vital en trajes espaciales estaba conectado a la cápsula espacial a través de un dispositivo similar a un cordón umbilical. Sin embargo, con las misiones Apolo, el soporte vital se configuró en una cápsula extraíble llamada Sistema Portátil de Soporte Vital que permitió al astronauta explorar la Luna sin tener que estar conectado a la nave espacial. El traje espacial EMU, utilizado para caminatas espaciales, permite al astronauta controlar manualmente el entorno interno del traje. El traje Mark III tiene una mochila llena con aproximadamente 12 libras de aire líquido, así como presurización e intercambio de calor. [7]

Tecnología de casco

El desarrollo del casco de domo esferoidal fue clave para equilibrar la necesidad de campo de visión, compensación de presión y bajo peso. Un inconveniente con algunos trajes espaciales es que la cabeza se fija mirando hacia adelante y no puede girar para mirar de lado. Los astronautas llaman a este efecto "cabeza de cocodrilo".

Trajes de gran altitud

Prototipo de traje presurizado diseñado por el ingeniero militar Emilio Herrera para un vuelo en globo estratosférico. hacia 1935
  • Evgeniy Chertovsky creó su traje de presión total o "skafandr" de gran altitud (скафандр) en 1931. (скафандр también significa " aparato de buceo ").
  • Emilio Herrera diseñó y construyó un " traje espacial estratáutico " de presión completa en 1935, que debía haber sido utilizado durante un vuelo estratosférico de globo de canasta abierta programado para principios de 1936. [8]
  • Wiley Post experimentó con varios trajes de presión para vuelos sin precedentes.
  • Russell Colley creó los trajes espaciales usados ​​por los astronautas del Proyecto Mercury, incluida la instalación de Alan Shepard para su viaje como el primer hombre de Estados Unidos en el espacio el 5 de mayo de 1961.

Lista de modelos de trajes espaciales

Modelos de trajes soviéticos y rusos.

  • Serie SK (CK) , el traje espacial utilizado para el programa Vostok (1961-1963). Usado por Yuri Gagarin en el primer vuelo espacial tripulado.
  • No se usaron trajes presurizados a bordo del Voskhod 1 .
  • Berkut (Беркут = " águila dorada ") , el traje espacial era un SK-1 modificado utilizado por la tripulación del Voskhod 2 que incluyó a Alexei Leonov en la primera caminata espacial durante (1965).
  • Desde Soyuz 1 hasta Soyuz 11 (1967-1971) no se usaron trajes de presión durante el lanzamiento y reentrada . [ cita requerida ]
  • Traje espacial de actividad extravehicular Yastreb (haстреб = " halcón ") utilizado durante un intercambio de tripulación entre Soyuz 4 y Soyuz 5 (1969).
  • Krechet-94 (Кречет = " gerifalte ") traje espacial, diseñado para el Soviética usado tripulada Luna aterrizaje.
  • Traje espacial Strizh (Стриж = " swift (pájaro) ") desarrollado para pilotos deorbitadores clase Buran .
  • Trajes de Sokol (Сокол = " falcon ") usados ​​porlos miembros de la tripulación de Soyuz durante el lanzamiento y el reingreso Se usaron por primera vez en Soyuz 12 . Se han utilizado desde 1973 hasta la actualidad.
  • Trajes Orlan (Орлан = " águila marina " o " águila calva ") para actividades extravehiculares, desarrollados originalmente para el programa lunar soviético como un traje EVA de órbita lunar. Es el traje EVA actual de Rusia. Utilizado desde 1977 hasta la actualidad.

  • Traje espacial SK-1

  • Traje espacial Berkut

  • Traje espacial Yastreb

  • Traje espacial Krechet

  • Traje espacial Strizh

  • Traje espacial Sokol-KV2

  • Traje espacial Orlan-MK

Modelos de traje de Estados Unidos

  • A principios de la década de 1950, Siegfried Hansen y sus colegas de Litton Industries diseñaron y construyeron un traje de trabajo duro, que se usó dentro de cámaras de vacío y fue el predecesor de los trajes espaciales utilizados en las misiones de la NASA. [9]
  • Traje de gran altitud / vacío Navy Mark IV utilizado para el Proyecto Mercury (1961-1963).
  • Trajes espaciales Gemini (1965-1966), se desarrollaron tres variantes principales: G3C diseñado para uso dentro del vehículo; G4C especialmente diseñado para EVA y uso dentro del vehículo; y un traje especial G5C usado por latripulacióndel Gemini 7 durante 14 días dentro de la nave espacial.
  • Trajes espaciales tripulados del Laboratorio Orbital MH-7 para el programa MOL cancelado.
  • El traje Apollo Block I A1C (1966-1967) fue un derivado del traje Gemini, usado por las tripulaciones primarias y de respaldo en el entrenamiento de las dos primeras misiones Apollo. La prenda de presión de nailon se derritió y se quemó en elincendio de la cabinadel Apolo 1 . Este traje se volvió obsoleto cuando los vuelos tripulados del Apolo del Bloque I se interrumpieron después del incendio.
  • Trajes Apollo / Skylab A7L EVA y Moon. El traje Block II Apollo fue el traje de presión principal usado para once vuelos de Apollo, tres vuelos de Skylab y los astronautas estadounidenses en el proyecto de prueba Apollo-Soyuz entre 1968 y 1975. La capa exterior de nailon de la prenda de presión se reemplazó con tela Beta ignífugadespués de la Fuego del Apolo 1. Este traje fue el primero en emplear una prenda interior refrigerada por líquido y una prenda exterior de micrometeroides. Comenzando con lamisión Apollo 13 , también introdujo "rayas de comandante" para que un par de caminantes espaciales no parezcan idénticos en la cámara. [10]
  • Shuttle Eyection Escape Suit utilizado desde STS-1 (1981) hasta STS-4 (1982) por una tripulación de dos hombres utilizado junto con los asientos eyectables instalados en ese momento. Derivado de unmodelo de la USAF . [11] Estos se eliminaron una vez que el Shuttle obtuvo la certificación.
  • Desde STS-5 (1982) hasta STS-51-L (1986) no se usaron trajes de presión durante el lanzamiento y reentrada. La tripulación usaría solo un traje de vuelo azul con un casco de oxígeno.
  • Launch Entry Suit se utilizó por primera vez en STS-26 (1988), el primer vuelo después del desastre del Challenger . Era un traje de presión parcial derivado de un modelo de la USAF. [12] Se utilizó de 1988 a 1998.
  • Traje de escape de tripulación avanzada utilizado en el transbordador espacial a partir de 1994. [13] El traje de escape de tripulación avanzada o traje ACES es un traje de presión total que usan todas las tripulaciones de transbordador espacial para las partes de ascenso y entrada del vuelo. El traje es un descendiente directo de lostrajes de presión para gran altitudde la Fuerza Aérea de los Estados Unidos que usan los pilotos de aviones espía SR-71 Blackbird y U-2, los pilotos-astronautas norteamericanos X-15 y Gemini , y los trajes de entrada de lanzamiento usados ​​por la NASA. astronautas partiendo del vuelo STS-26. Se deriva de un modelo de la USAF.
  • Unidad de movilidad extravehicular (EMU) utilizada tanto en el transbordador espacial como en la estación espacial internacional (ISS). La EMU es un sistema antropomórfico independiente que proporciona protección ambiental, movilidad, soporte vital y comunicaciones para que un miembro de la tripulación del transbordador espacial o de la ISS realice un EVA en órbita terrestre . Usado desde 1982 hasta el presente, pero solo disponible en tamaños limitados a partir de 2019. [14]
  • La compañía aeroespacial SpaceX desarrolló un traje IVA que usan los astronautas involucrados en misiones del Programa de Tripulación Comercial operadas por SpaceX desde la misión Demo-2 (ver traje #SpaceX ("traje Starman") ).
  • El sistema de supervivencia Orion Crew (OCSS) se utilizará durante el lanzamiento y el reingreso en el Orion MPCV . Se deriva del traje de escape de tripulación avanzada, pero puede funcionar a una presión más alta y tiene una movilidad mejorada en los hombros. [15]

  • Traje de mercurio

  • Traje Gemini G4C

  • Traje espacial tripulado laboratorio orbital MH-7

  • Traje Apollo Block I A1C

  • Traje espacial Apollo / Skylab

  • Traje de escape de expulsión de lanzadera

  • Traje de vuelo de lanzadera

  • Traje de entrada de lanzamiento

  • Traje de escape Advance Crew

  • Unidad de movilidad extravehicular

  • Traje SpaceX IVA

Traje de SpaceX ("traje de Starman")

En febrero de 2015, SpaceX comenzó a desarrollar un traje espacial para que los astronautas lo usen dentro de la cápsula espacial Dragon 2 . [16] Su apariencia fue diseñada conjuntamente por José Fernández, un diseñador de vestuario de Hollywood conocido por sus trabajos para películas de superhéroes y ciencia ficción, y el fundador y director ejecutivo de SpaceX, Elon Musk . [17] [18] Las primeras imágenes del traje se revelaron en septiembre de 2017. [19] Un maniquí, llamado "Starman" (después de la canción del mismo nombre de David Bowie ), usó el traje espacial SpaceX durante el lanzamiento inaugural. del halcón pesadoen febrero de 2018. [20] [21] Para el lanzamiento de esta exposición, el traje no estaba presurizado y no llevaba sensores. [22]

El traje, que es adecuado para el vacío, ofrece protección contra la despresurización de la cabina a través de una sola correa en el muslo del astronauta que alimenta el aire y las conexiones electrónicas. Los cascos, que están impresos en 3D, contienen micrófonos y altavoces. Como los trajes necesitan la conexión de sujeción y no ofrecen protección contra la radiación, no se utilizan para actividades fuera de los vehículos. [23]

En 2018, los astronautas de la tripulación comercial de la NASA Bob Behnken y Doug Hurley probaron el traje espacial dentro de la nave espacial Dragon 2 para familiarizarse con el traje. [24] Lo usaron en el vuelo Crew Dragon Demo-2 lanzado el 30 de mayo de 2020. [21] El traje es usado por astronautas involucrados en misiones del Programa de Tripulación Comercial que involucran a SpaceX.

Modelos de traje chino

  • Traje espacial Shuguang : Traje espacial EVA de primera generación desarrollado por China para elprograma espacial tripulado Proyecto 714 cancelado en 1967. Tiene una masa de unos 10 kilogramos (20 libras), es de color naranja y está fabricado con tejido de poliéster multicapa de alta resistencia. El astronauta podría usarlo dentro de la cabina y también realizar un EVA. [25] [26] [27]
  • ' Proyecto 863 traje espacial: Proyecto cancelado del traje espacial chino EVA de segunda generación. [28]
  • Traje espacial Shenzhou IVA (神舟): el traje fue usado por primera vez por Yang Liwei en Shenzhou 5 , el primer vuelo espacial chino tripulado, se parece mucho a untraje Sokol-KV2 , pero se cree que es una versión de fabricación china en lugar de un traje ruso real. [29] [30] Las imágenes muestran que los trajes de Shenzhou 6 difieren en detalles del traje anterior, también se informa que son más ligeros. [31]
  • Haiying (海鹰 号 航天 服) Traje espacial EVA: El traje ruso Orlan-M EVAimportadose llama Haiying . Utilizado en Shenzhou 7 .
  • Traje espacial EVA de Feitian (飞天 号 航天 服): Traje espacial EVA de nueva generación desarrollado en China, también utilizado para la misión Shenzhou 7. [32] El traje fue diseñado para una misión de caminata espacial de hasta siete horas. [33] Los astronautas chinos han estado entrenando con los trajes espaciales fuera de la cápsula desde julio de 2007, y los movimientos están seriamente restringidos en los trajes, con una masa de más de 110 kilogramos (240 libras) cada uno. [34]

  • Traje espacial de actividad intravehicular de Shenzhou

  • Traje espacial Feitian

Tecnologías emergentes

Varias empresas y universidades están desarrollando tecnologías y prototipos que representan mejoras sobre los trajes espaciales actuales.

Fabricación aditiva

La impresión 3D (fabricación aditiva) se puede utilizar para reducir la masa de trajes espaciales rígidos y, al mismo tiempo, conservar la alta movilidad que proporcionan. Este método de fabricación también permite la fabricación y reparación in situ de trajes, una capacidad que no está disponible actualmente, pero que probablemente será necesaria para la exploración marciana. [35] La Universidad de Maryland comenzó a desarrollar un prototipo de traje duro impreso en 3D en 2016, basado en la cinemática del AX-5 . El segmento del brazo prototipo está diseñado para ser evaluado en el Laboratorio de Sistemas Espaciales.guantera para comparar la movilidad con los trajes blandos tradicionales. La investigación inicial se ha centrado en la viabilidad de imprimir elementos de trajes rígidos, pistas de rodamientos, rodamientos de bolas, sellos y superficies de sellado. [36]

Desafío de guantes de astronauta

Existen ciertas dificultades en el diseño de un guante de traje espacial diestro y existen limitaciones en los diseños actuales. Por esta razón, se creó el Centennial Astronaut Glove Challenge para construir un guante mejor. Se han celebrado competiciones en 2007 y 2009, y está prevista otra. El concurso de 2009 requirió que el guante estuviera cubierto con una capa de micrometeorito.

Aouda.X

Aouda.X

Desde 2009, el Foro Espacial de Austria [37] ha estado desarrollando "Aouda.X", un traje espacial analógico experimental de Marte que se centra en una interfaz hombre-máquina avanzada y una red informática a bordo para aumentar la conciencia de la situación . El traje está diseñado para estudiar vectores de contaminación en entornos analógicos de exploración planetaria y crear limitaciones según el régimen de presión elegido para una simulación.

Desde 2012, para la misión analógica Mars2013 [38] del Foro Espacial Austriaco a Erfoud , Marruecos , el traje espacial analógico Aouda.X tiene una hermana en forma de Aouda.S. [39] Este es un traje un poco menos sofisticado destinado principalmente a ayudar a las operaciones de Aouda.X y poder estudiar las interacciones entre dos astronautas (analógicos) con trajes similares.

Los trajes espaciales Aouda.X y Aouda.S llevan el nombre de la princesa ficticia de la novela de 1873 de Julio Verne La vuelta al mundo en ochenta días y se pueden seguir en Facebook . [40] Una maqueta de exhibición pública de Aouda.X (llamada Aouda.D) se encuentra actualmente en exhibición en la cueva de hielo de Dachstein en Obertraun , Austria , después de los experimentos realizados allí en 2012. [41]

Bio-traje

Bio-Suit es un traje de actividad espacial en desarrollo en el Instituto de Tecnología de Massachusetts , que a partir de 2006 constaba de varios prototipos de la parte inferior de la pierna. El traje biológico se adapta a la medida de cada usuario, mediante escaneo corporal con láser. [ necesita actualización ]

Sistema Constellation Space Suit

El 2 de agosto de 2006, la NASA indicó planes para emitir una Solicitud de propuesta (RFP) para el diseño, desarrollo, certificación, producción e ingeniería de mantenimiento del Constellation Space Suit para satisfacer las necesidades del Programa Constellation . [42] La NASA previó un solo traje capaz de soportar: supervivencia durante el lanzamiento, entrada y aborto; EVA de gravedad cero ; EVA de la superficie lunar; y EVA de la superficie de Marte.

El 11 de junio de 2008, la NASA otorgó un contrato de 745 millones de dólares a Oceaneering International para crear el nuevo traje espacial. [43]

Traje espacial IVA de Final Frontier Design

Traje espacial IVA de Final Frontier Design

Final Frontier Design (FFD) está desarrollando un traje espacial comercial con IVA completo, y su primer traje se completó en 2010. [44] Los trajes de FFD están pensados ​​como trajes espaciales comerciales livianos, altamente móviles y económicos. Desde 2011, FFD ha actualizado los diseños, el hardware, los procesos y las capacidades de los trajes IVA. FFD ha construido un total de 7 conjuntos de trajes espaciales IVA (2016) para diversas instituciones y clientes desde su fundación, y ha realizado pruebas humanas de alta fidelidad en simuladores, aviones, microgravedad y cámaras hipobáricas. FFD tiene un Acuerdo de Ley Espacial con la Oficina de Capacidades Espaciales Comerciales de la NASA para desarrollar y ejecutar un Plan de Calificación Humana para la demanda IVA de FFD. [45]FFD clasifica sus trajes IVA según su misión: Terra para pruebas en la Tierra, Stratos para vuelos a gran altitud y Exos para vuelos espaciales orbitales. Cada categoría de traje tiene diferentes requisitos para controles de fabricación, validaciones y materiales, pero tienen una arquitectura similar.

Yo-traje

El I-Suit es un prototipo de traje espacial también construido por ILC Dover, que incorpora varias mejoras de diseño sobre la EMU, incluido un torso superior suave que ahorra peso. Tanto el Mark III como el I-Suit han participado en las pruebas de campo anuales de Estudios de Tecnología e Investigación del Desierto (D-RATS) de la NASA , durante las cuales los ocupantes del traje interactúan entre sí y con rovers y otros equipos.

Mark III

El Mark III es un prototipo de la NASA, construido por ILC Dover, que incorpora una sección dura del torso inferior y una mezcla de componentes blandos y duros. El Mark III es notablemente más móvil que los trajes anteriores, a pesar de su alta presión de funcionamiento (57 kPa u 8,3 psi), lo que lo convierte en un traje de "prerrespiración cero", lo que significa que los astronautas podrían hacer la transición directamente desde una atmósfera mixta. -Entorno de la estación espacial de gas, como el de la Estación Espacial Internacional, al traje, sin riesgo de enfermedad por descompresión, que puede ocurrir con una rápida despresurización de una atmósfera que contiene nitrógeno u otro gas inerte.

MX-2

El MX-2 es un análogo del juego de espacio construido en la Universidad de Maryland 's Laboratory Space Systems . Se utiliza el MX-2 [ ¿cuándo? ] para las pruebas de flotabilidad neutra con tripulación en la Instalación de Investigación de Flotabilidad Neutral del Laboratorio de Sistemas Espaciales. Al aproximar el entorno de trabajo de un traje de EVA real, sin cumplir con los requisitos de un traje de vuelo, el MX-2 proporciona una plataforma económica para la investigación de EVA, en comparación con el uso de trajes de EMU en instalaciones como el Laboratorio de Flotabilidad Neutral de la NASA .

El MX-2 tiene una presión de funcionamiento de 2,5 a 4 psi. Es un traje de entrada trasera, con una HUT de fibra de vidrio . El aire, el agua de refrigeración LCVG y la energía son sistemas de circuito abierto que se proporcionan a través de un umbilical . El traje contiene una computadora Mac mini para capturar datos del sensor, como la presión del traje, la temperatura del aire de entrada y salida y la frecuencia cardíaca. [46] Los elementos redimensionables del traje y lastre ajustable permiten que el traje se adapte a sujetos con una altura de 68 a 75 pulgadas (170-190 cm) y con un rango de peso de 120 lb (54 kg). [47]

Traje de Dakota del Norte

A partir de mayo de 2006, cinco universidades de Dakota del Norte colaboraron en un nuevo prototipo de traje espacial, financiado con una subvención de 100.000 dólares de la NASA, para demostrar tecnologías que podrían incorporarse en un traje planetario. El traje fue probado en las tierras baldías del Parque Nacional Theodore Roosevelt en el oeste de Dakota del Norte. El traje tiene una masa de 47 libras (21 kg) sin una mochila de soporte vital, y cuesta solo una fracción del costo estándar de US $ 12,000,000 para un traje espacial de la NASA con clasificación de vuelo. [48] El traje fue desarrollado en poco más de un año por estudiantes de la Universidad de Dakota del Norte , Estado de Dakota del Norte , Estado de Dickinson , la Facultad de Ciencias del estado yColegio Comunitario de Turtle Mountain . [49] La movilidad del traje de Dakota del Norte se puede atribuir a su baja presión de funcionamiento; Mientras que el traje de Dakota del Norte se probó en el campo a una presión de 1 psi (6,9 kPa; 52 Torr) diferencial, el traje EMU de la NASA funciona a una presión de 4,7 psi (32 kPa; 240 Torr), una presión diseñada para suministrar aproximadamente el nivel del mar. presión parcial de oxígeno para la respiración (ver discusión arriba ).

PXS

El Prototype eXploration Suit (PXS) de la NASA, al igual que la serie Z, es un traje de entrada trasera compatible con los trajes deportivos. [50] El traje tiene componentes que podrían imprimirse en 3D durante las misiones con una variedad de especificaciones, para adaptarse a diferentes individuos o requisitos de movilidad cambiantes. [51]

Suitports

Un suitport es una alternativa teórica a una esclusa de aire , diseñada para su uso en entornos peligrosos y en vuelos espaciales tripulados , especialmente en la exploración de la superficie planetaria . En un sistema de puerto deportivo, se coloca un traje espacial de entrada trasera y se sella contra el exterior de una nave espacial, de modo que un astronauta puede ingresar y sellar el traje, luego ir en EVA, sin la necesidad de una esclusa de aire o despresurizar la cabina de la nave espacial. . Los maleteros requieren menos masa y volumen que las esclusas de aire, proporcionan polvomitigación, y prevenir la contaminación cruzada de los ambientes internos y externos. Philip Culbertson Jr., del Centro de Investigación Ames de la NASA, presentó las patentes para los diseños de maletas en 1996 y en 2003 lo hicieron Joerg Boettcher, Stephen Ransom y Frank Steinsiek. [52] [53]

Serie Z

Artículo principal: trajes espaciales de la serie Z
Traje de la serie Z-1

En 2012, la NASA presentó el traje espacial Z-1, el primero de la serie Z de prototipos de trajes espaciales diseñados por la NASA específicamente para la actividad extravehicular planetaria. El traje espacial Z-1 incluye un énfasis en la movilidad y protección para misiones espaciales. Presenta un torso suave en comparación con los torsos duros que se ven en los trajes espaciales EVA anteriores de la NASA, lo que proporciona una masa reducida. [54] Ha sido etiquetado como el "traje de Buzz Lightyear" debido a sus rayas verdes para un diseño.

En 2014, la NASA lanzó el diseño del prototipo Z-2, el siguiente modelo de la serie Z. La NASA realizó una encuesta pidiendo al público que decida sobre un diseño para el traje espacial Z-2. Los diseños, creados por estudiantes de moda de la Universidad de Filadelfia, fueron "Tecnología", "Tendencias en la sociedad" y "Biomimetismo". [55] El diseño "Tecnología" ganó, y el prototipo se construye con tecnologías como la impresión 3D . El traje Z-2 también se diferenciará del traje Z-1 en que el torso vuelve a la capa dura, como se ve en el traje EMU de la NASA . [56] [57]

En ficción

Artículo principal: Trajes espaciales en la ficción

La primera ficción espacial ignoró los problemas de viajar a través del vacío y lanzó a sus héroes a través del espacio sin ninguna protección especial. A finales del siglo XIX, sin embargo, surgió una marca más realista de ficción espacial, en la que los autores han tratado de describir o representar los trajes espaciales que usan sus personajes. Estos trajes ficticios varían en apariencia y tecnología, y van desde los más auténticos hasta los absolutamente improbables.

Un relato ficticio muy temprano de los trajes espaciales se puede ver en la novela de Garrett P. Serviss , Edison's Conquest of Mars (1898). Las series de cómics posteriores como Buck Rogers (década de 1930) y Dan Dare (década de 1950) también presentaron sus propias versiones del diseño de trajes espaciales. Autores de ciencia ficción como Robert A. Heinlein contribuyeron al desarrollo de conceptos de trajes espaciales ficticios.

Ver también

Osos de peluche elevados a 30,085 metros (98,704 pies) sobre el nivel del mar en un globo de helio en un experimento de materiales realizado por CU Spaceflight y el club de ciencias SPARKS. Cada uno de los osos vestía un traje espacial diferente diseñado por niños de 11 a 13 años de SPARKS.
  • Traje de buceo atmosférico
  • Efecto de los vuelos espaciales en el cuerpo humano  : consecuencias médicas de los vuelos espaciales
  • Actividad extravehicular  : actividad realizada por un astronauta o cosmonauta fuera de una nave espacial: enumera:
    • Por época:
      • Lista de caminatas espaciales y caminatas lunares 1965–1999  - Artículo de la lista de Wikipedia
      • Lista de caminatas espaciales 2000-2014  : artículo de la lista de Wikipedia
    • Por estacion:
      • Lista de caminatas espaciales Mir  - artículo de la lista de Wikipedia
      • Lista de caminatas espaciales de la Estación Espacial Internacional  - artículo de la lista de Wikipedia
    • Lista de registros acumulativos de caminatas espaciales  - artículo de la lista de Wikipedia
  • Unidad de maniobras tripuladas  - Unidad de propulsión de astronautas de la NASA

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