لباس هاي فضانوردي چگونه كار ميكنند؟

[آبجی]

لباس فضانوردی دارای کفش، دستکش، کلاه برای ارتباطات و کلاه پلاستیکی کاملا تمیز
(Helmet) است. در زمان پرتاب اکسیژن و آب خنک کننده توسط فضاپیما تهیه می شود.

طرح آپولو
در ماموريت آپولو فضانوردان بر روي ماه به خوبي آن كه در فضا حركت مي كنند راه بروند، لباس هاي فضانوردي براي پياده روي هاي فضايي هم طراحي شده بودند.
لباس هاي فضانوردي ابتدايي كه در زمان پرتاب موشك پوشيده مي شدند، لباس هاي كمكي مورد نياز بودند در زماني كه فشار از بين مي رفت.
لباس هاي فضانوردي آپولو شامل اين موارد مي شدند:
* يك نايلون خنك كننده آبي به عنوان زيرپوش
* يك لباس با فشار چند لايه
* لايه دروني-نايلوني سبك وزن با سوراخ هايي بر روي آن
* لايه مياني- نايلون ورقه ورقه شده ازneoprene براي نگه داشتن فشار
* لايه بيروني- نايلوني براي نگه داري لايه هاي داراي فشار زيرين
* پنج لايه ازMylar آلومينيومي بافته شده با چهار لايه ازDacron براي حفاظت از گرما
* دو لايه از Kapton براي محافظت بيش تر از گرما
* يك لايه از تفلون ورقه شده(نسوز) براي حفاظت از خراش
* يك لايه تز تفلون سفيد(نسوز)



لباس فضانوردي داراي كفش، دستكش، كلاه براي ارتباطات و كلاه پلاستيكي كاملا تميز(Helmet)است. در زمان پرتاب اكسيژن و آب خنك كننده توسط فضاپيما تهيه مي شود.
براي پياده روي فضايي فضانورد با يك جفت كفش، دستكش با سر انگشت هاي لاستيكي، يك دست فيلتر يا كلاه آفتابگردان براي محافظت از نور آفتاب و
يك كوله پشتي كه اكسيژن، دستگاه دفع دي اكسيد كربن و آب براي خنك كننده دارد، محافظت مي شود كوله پشتي لباس فضانوردي وزني معادل 82 كيلوگرم روي زمين و 14 كيلوگرم بر روي ماه دارد
لباس هاي فضانوردي ابتدايي آپولو همچنين براي پياده روي در ماموريت اسكاي لاب Sky Labاستفاده شد.
در اوايل پرواز شاتل هاي فضايي فضانوردان لباس هاي فضانوردي قهوه اي رنگي مي پوشيدند. مانند ماموريت هاي قبلي اين لباس براي اين مورد هم مورد استفاده قرار مي گرفت كه اگر فشار در كابين از بين رفت خطري متوجه فضانوردان نشود. طراحي اين لباس ها همچنين بسيار شبيه به طراحي لباس ها آپولو بود.





وقتي كه پرواز شاتل ها بيش تر جريان يافت، فضانوردان ديگر اين نوع لباس ها را در زمان پرتاب نپوشيدند. در عوض آن لباس ها، آن ها لباس هايي با رنگ آبي روشن با چكمه هايي سياه و يك كلاه ارتباطي (communications helmet) پلاستيكي سفيد مقاوم و محكم ميپوشيدند و اين تمرين تا آن حادثه چالش برانگيز ادامه يافت.



بعد از آن حادثه ي پر انتقاد و چالش برانگيز، ناسا از تمام فضانوردان خواست در زمان پرتاب و برگشت به زمين لباس هاي داراي فشار را بپوشند. اين لباس هاي نارنجي داراي فشار مي باشند و به كلاه، كفش، دستكش، چتر نجات و محافظ جان كه قابل باد شدن است. اين لباس هاي فضانوردي براي مواقع ضروري ايجاد شده اند .. براي مواقعي كه فشار درون كابين از بين برود يا مجبور بشوند در ارتفاع بلند در زمان پرتاب يا برگشت به زمين به بيرون بپرند. ما در مورد لباس هاي فضانوردي كه اكنون استفاده مي شوند در بخش بعدي يعني واحد تغيير پذيري گردونه اي (Extravehicular Mobility Unit) كه اختصارا EMU ناميده مي شود براي پياده روي از شاتل ها و ايستگاه فضايي بين المللي استفاده مي شود.

لباس هاي فضانوردي پيشرفتهEMU
پيش تر لباس هاي فضانوردي بيش تر از جنس هايي نرم و سبك ساخته مي شدند ،امروزه EMU ها تركيبي از سبكي و مقاومت بسيار زياد را دارند تا هم راحتي را براي فضانورد به ارمغان بياورد و هم تغيير پذيري بالا. خود لباس از 13 لايه تشكيل شده است، لايه خنك كننده ي داخلي(2لايه)، لايه ي فشار(2لايه) ، گرماي ناشي از ريز معلق هاي موجود در آسمان(8لايه)، و پوشش هاي بيروني(1لايه). مواد استفاده شده در اين لباس ها عبارتند از:
Nylon tricot
Spandex
نايلونUrethane ورقه شده
Dacron
نايلونNeoprene ورقه ورقه شده
Mylar
Gortex
Kevlar(ماده اي كه در جليقه هاي ضد گلوله استفاده مي شود.)
Nomex
تمام اين لايه ها در قالب يك لباس به هم دوخته و چسبيده مي شوند. لباس هاي اوليه فضانوردي به صورت فردي و مخصوص يك نفر ساخته مي شدند ولي EMU ها قسمت هاي مختلف با اندازه هاي مختلف را داراست كه فضانورد مي تواند با انتخاب اندازه قطعات مورد نظر خود آن ها را كنار هم بگذارد تا لباس خودش را درست كند.
قسمت هاي مختلفEMU عبارتند از:
+ قسمتي كه وظيفه ي جمع آوري ادرار فضانورد را دارد و اختصارا
Maximum Absorption Garment (MAG) ناميده مي شود.
+ خنك كننده آبي و تهويه ((Liquid Cooling and Ventilation Garment (LCVG) - كه
وظيفه ي دفع گرماي اضافي توليد شده توسط فضانورد كه در طول پياده روي فضايي توليد مي شود را بر عهده دارد.
+ قسمت اسباب وسايل الكتريكي ((EMU Electrical Harness (EEH) - وظيفه ي برقراري ارتباط براي داشتن ارتباط با واحد مربوطه و وسايلي زيستي
+ حمل كننده ي وسايل براي برقراري ارتباط ((Communications Carrier Assembly (CCA) - كه داراي ميكروفون و و گوشي(Earphone) براي برقراري ارتباط است.
+ نيم تنه ي پاييني لباسLower Torso Assembly (LTA) - كه شامل نيم تنه ي پاييني لباس شلوار، مفصل و لولاهاي مربوط به قوزك و زانوي پا، كفش ها و قسمت پاييني كمر است.
+ نيم تنه ي بالايي لباس ((Hard Upper Torso (HUT) - از پوسته ايي سخت از جنس فايبرگلاس براي محافظت از قسمت هاي نيم تنه ي بالايي يعني بازوها ، بدنه، كلاه، كوله
+ پشتي و ماژول هاي كنترل
+ دست ها
+ دستكش ها- دستكش هاي بيروني و داخلي
+ كلاه
+ كلاه آفتابگردان مانند فضانوردExtravehicular Visor Assembly (EVA)-براي محافظت فضانورد از نور آفتاب
+ كيف آب آشاميدني ((In-suit Drink Bag (IDB )- كه آب آشاميدني مورد نياز فضانورد را در طول پياده روي فضايي تامين مي كند.
+ بسته ي دوم اكسيژن ((Secondary Oxygen Pack (SOP)- كه اكسيژن مورد نياز در مواقع ضروري را تامين مي كند
+ نمايش و ماژول كنترل ((Display and Control Module (DCM) - كه وظيفه ي نمايش و كنترل براي اجراي PLSS را بر عهده دارد.

((Maximum Absorption Garment (MAG)):
پياده روي هاي فضايي ممي تواند تا 7ساعت به طول بينجامد كه در اين مدت بدن فضانورد نياز به دفع دارد.چون براي ايجاد فشار و از بين بردن فشار هم در لباس و هم در فضاپيما به زمان زيادي نياز است، فضانوردان نمي توانند به فضاپيما ها بروند و مشكل خود را برطرف كنند به خاطر همين يك نوع جمع كننده ادرار در لباس تعبيه شده است و زماني كه پياده روي فضايي تمام شد فضانورد از دست آن راحت مي شود!
خنك كننده ي آبي و تهويه ((Liquid Cooling and Ventilation Garment (LCVG )
LCVG يك دست از Nylon tricot و Spandex به عنوان يك زيرپوش بلند كه با يك لايه نازك از لوله هاي پلاستيك پوشيده مي شود. آب سرد از طريق اين لوله ها به حركت در مي آيد تا گرماي اضافي توليد شده توسط فضانورد را از بين ببرد. آب از طريق كوله پشتي فضانورد از طريق يك لوله ي مركزي وارد مي شود.



قسمت اسباب الكتريكي ((EMU Electrical Harness (EEH):
اين قسمت از يك دست سيم هاي ارتباطي و وسايل زيستي كه توسط فضانورد حمل مي شود تشكيل شده است.اين قسمت ارتباط با راديو و وسايل زيستي در كوله پشتي را برقرار مي كند.اين قسمت همچنين اجازه ايجاد برقراري ارتباط و همچنين نمايش علام حياتي را مي دهد(مانند ميزان تنفس،ضربان قلب، درجه حرارت و....)
حمل كننده ي وسايل برقراري ارتباطCommunications Carrier Assembly (CCA):
CCA يك كلاه است كه فضانورد مي پوشد. اين كلاه ميكروفون و سخنگو (Speaker) براي استفاده از راديو را دارا مي باشد. اين كلاه همچنين به هنزفري هاي راديويي اجازه برقراري ارتباط را مي دهد.
نيم تنه ي پاييني (Lower Torso Assembly (LTA ):
LTA يك قسمت از EMU است كه شامل شلوار، لولاها و مفصل هاي مربوط به قوزك پا و سرزانو ها ، كفش ها و نيمه ي پاييني كمر مي باشد.اين قسمت توسط يك حلقه فلزي با قسمت نيم تنه ي بالايي جفت مي شود.LTAيك كمر بند دارد كه با بستن آن از باد شدن لباس در فضا جلو گيري مي كند.
نيم تنه ي بالاييHard Upper Torso (HUT):
HUTيك پوسته ي سفت از فايبرگلاس است كه به شكل جليقه درست شده است. HUT ازبازوها،بدنه ي پاييني، كلاه ، كوله پشتي فضانوردو ماژول هاي كنترل حمايت مي كند.اين همچنين مي توانند يك قطعه كوچك حامل را هم نگه دارد. تمام تكه با يك اتصال سريع به HUT تبديل مي شوند.

[آبجی]

بازوها:
قسمت بازوها،شانه ها، قسمت بالايي دست و لولاهاي آرنج تا فضانورد بتواند دستش را در جهت هاي گوناگون حركت دهد.قسمت دست EMU در اندازه اي مختلفي وجود دارد تا فضانورد بتواند اندازه ي مورد نظر خود را پيدا كند و بپوشد.قسمت دست ها هم بهHUTوصل مي شود با يك اتصال سريع.
دستكش ها:
همانند دست ها دستكش ها هم داراي وسيله هايي براي حركت دادن بند هاي انگشت هستند.آن ها با يك اتصال كوچك به دست ها متصل مي شوند. سرانگشت دستكش ها داراي پوششي پلاستيكي است براي اين كه فضانورد بتواند به راحتي اجسم را در دست خود بگيرد. فضانورد همچنين يك دستكش دروني براي راحتي بيش تر در زير دستكش خارجي مي پوشند. دستكش خارجي هم چنين داراي يك كمربند است تا وسايل را در كنار هم قرار دهد.
كلاه Helmet :
كلاه ازموادي تميز، مقاوم و پلاستيكي پلي كربني ساخته شده است و به HUT با يك اتصال كوچك متصل مي شود. در پشت كلاه عرق جمع مي شود چون كلاه بيش تر ثابت مي ماند تا اين كه همراه سر فضانورد حركت كند.Helmet داراي يك منفذ است تا دي اكسيد كربن در زماني كه به اكسيژن كمكي نياز باشد از آن خارج شود. در كلاه اكسيژن از پشت سر و جلوي دهان فضانورد سرازير مي شود.در داخل كلاه براي جلوگيري از تجمع بخار آب يك ضد بخار بر روي آن تعبيه شده است تا ديد فضانورد را خراب نكند.
كلاه آفتابگردان مانند فضانورد ((Extravehicular Visor Assembly (EVA)
EVAبالاي كلاه (Helmet) نصب مي شود و داراي قسمت هاي زير است:
*يك فيلتر فلزي-طلا- براي فيلتر كردن نور خورشيد
*يك پوشش محكم و مقاوم براي محافظت از برخورد و حرارت
*چشم بند هايي تنظيم شدني براي برگشت دادن نور خورشيد
*چهار لامپ
*يك دوربين تلويزيوني
كيف آب آشاميدنيIn-suit Drink Bag (IDB)
فضانوردان تا 7 ساعت و يا شايد بيش تر در فضا مي مانند و به آب نيازمند مي شوند.بنابراين IDBقرار داده شده است كه در يك كيسه ي پلاستيكي در درون HUTسوار شده است.IDB مي تواند 1.9 ليتر آب را كه داراي يك لوله، يك ني است و در مقابل دهان فضانورد تعبيه شده است را نگه دارد.
در درون كلاه همچنين يك قسمت كه داراي ميوه و غلات است قرار دارد تا در صورت اين كه فضانورد احساس گرسنگي كند بتواند آن را ميل كند. قسمت انبار غذا طوري طراحي شده است تا فضانورد بتواند يك گاز بزند و باقي مانده را به بالا بكشد و همچنين اگر از غذاي موجود استفاده شود مي بايست براي جلوگيري از به پرواز در آمدن خرده غذاها آن را تا آخر خورد ولي فضانوردان ترجيح مي دهند قبل از پياده رويي فضايي غذا بخورند تا اين كه در درون لباس فضانوردي اين كار رابكنند.
سيستم حياتي اوليهPrimary Life-Support Subsystem (PLSS):
PLSS كوله پشتي است كه توسط فضانورد پوشيده مي شود. اين مخزن اكسيژن(0.54 كيلو گرم در فشار 518 اتمسفري مخزن)،فيلتر هاي كربن دي اكسيد، آب خنك كننده(4.6 كيلوگرم) راديو، منبع الكتريكي، فن هاي تهويه و سيستم هشدار دهنده را شامل مي شود. اكسيژن از بالاي سر فضانورد به داخل لباس فضانوردي شارش پيدا مي كندو از پاها و آرنج خارج مي شود.يك بار درون PLSS هوا از يك منفذ از زغال چوب عبور مي كند تا بوهاي آن را بگيرد و بعد از محفظه پاك كننده كربن دي اكسيد عبور مي كند.گاز ازيك فن عبور مي كند وبعد به يك تصعيد كننده براي از بين بردن بخارهاي آب موجود و برگرداندن آن ها به محفظه خنك كننده ي آبي. گاز در دماي12.8 سانتي گراد نگهداري مي شود. فضانورد مي تواند دما، فشار، و شارش گاز را از طريق كترل هاي روي DCM تنظيم كنند. PLSS مي تواند تا 7 ساعت اكسيژن مورد نياز را تامين و كربن دي اكسيد را دفع نمايد.
باتري هايEMU از 11 سلول از جنس روي تشكيل شده است كه به صورت سري به هم متصل شده اند.باتري حدود 27آمپر ساعت جريان الكتريكي را توليد كند كه مي توانذ در شاتل دوباره شارژ شود.
بسته ي اكسيژن دومينSecondary Oxygen Pack (SOP):
SOP اكسيژن ضروري را تامين مي كند كه در كوله پشتي فضانورد در زيرPLSS تعبيه شده است. اين داراي 2 مخزن اكسيژن است كه روي هم رفته داراي 1.2 كيلوگرم اكسيژن در فشار408 اتمسفري مخزن است.اين اكسيژن براي 30 دقيقه كافي است كه اين مدت زمان براي برگشت فضانوردان به فضاپيما كافي است.اين مخزن اكسيژن به صورت خود كار شروع به كار مي كند زماني كه فشار اكسيژن در داخل لباس به 0.23 اتمسفر افت كند.
نمايش و ماژول كنترل
Display and Control Module (DCM )
DCM يك واحد است كه بر روي سينه سوار مي شود. اين شامل تمام سوئيچ ها، موقعيت نما ها، دريچه ها و نمايشگر LCD براي اجراي DCM. PLSSرا مي توان برخي مواقع مي توان به كمك آينه اي كه بر روي آستين فضانورد تعبيه شده است ديد.

علاوه بر اين موارد EMU داراي موارد زير هم هست:
* لوله هاي خنك كننده و سرويس دهندهServicing and Cooling Umbilical (SCU) -ارتباطات به اكسيژن، منبع تغذيه، مخابرات،و خط هاي آبي
Airlock Adapter Plate (AAP)- زماني كه فضانورد در حال پوشيدن لباس است قطعات ديگر را نگه مي دارد.
* نور و دوربين كلاه- نور و دوربين هاي اضافي را براي كنترل نمايش زمين
* آينه هاي سوار شده بر روي آستين-به فضانورد براي مشاهده موقعيت نما ها بر روي DCM كمك مي كند
* چك ليست تعبيه شده بر روي آستين- روش هاي پياده روي فضايي را براي آنان يادآوري مي كند.
لوله هاي سرويس دهنده و خنك كننده ((Servicing and Cooling Umbilical (SCU):
SCU يك لوله ي اصلي است كه شامل لوله هاي ديگر براي خنك سازي آبي، سيم هاي الكتريكي براي منبع تغذيه و لوله ها براي اكسيژن. SCU استفاده مي شود براي تهيه آب ، منبع تغذيه و اكسيژن برايEMU زماني كه فضانورد در حال آماده شدن براي پياده روي فضايي است.اين به اين امر كمك مي كند كه تا قبل از اين كه فضانورد هنوز كاملا از فضاپيما خارج نشده است امكانات از بين رفتني EMU نگه داشته بشوند.
((Airlock Adapter Plate (AAP )
AAP يك قالب است در اتاق تنظيم فشار بر روي ديوار آن تعبيه شده است كه به فضانورد كمك مي كند تا در زماني كه در حال پوشيدن لباس است ديگر قطعات EMU را نگه بدارد.
نور و دوربين كلاه
اين قطعات بر روي EVAسوار شده اند و بالاي كلاه جفت مي شود. آن ها به فضانورد و كنترلر ها زميني كمك مي كند تا قسمت هاي تاريك را هم به خوبي ببينند.
آينه هاي و چك ليست هاي تعبيه شده بر روي آستين
اين قطعات بر روي آستين هاي EVA تعبيه شده است. آينه ها به فضانورد كمك مي كند تا نمايش هايDCMو چيز هاي پشت سرش را ببيند. چك ليست هم به فضانورد قواعد و دستورات لازم را براي 7 ساعت پياده روي يادآوري مي كند.

پوشيدن يك لباس فضانوردي
براي آماده سازي براي فضانوردي فضانوردان بايد موارد زير را انجام دهند:
1- فشار درون شاتل را به 0.7 اتمسفر كاهش دهند و اكسيژن را افزايش
2- اكسيژن خالص را براي 30 دقيقه تنفس كنند تا نيتروژن از خون و بافت ها بيرون برود
3- MAG را بپوشند
4- به اتاق تنظيم فشار وارد شوند
5- LCVG را بپوشند
6- EEHرا به HUTوصل كنند
7- DCM را به HUT وصل كنند(PLSSقبلا به HUT وصل شده است)
8- دست ها را به HUT متصل كنند
9- كلاه را با تركيبات ضد بخار گرفتگي بمالند
10- آينه . چك ليست را بر روي آستين فضانورد قرار دهند
11- انبار غذا و IDB را درون HUT قرار دهند
12- نور و دوربين هاي تلويزيوني رويEVA را امتحان كند
13- EVA را روي كلاه(Helmet) قرار دهند
14- CCA را به EEH وصل كنند
15- درون LTA قدم بگذارند و آن را تا بالاي كمرشان بالا بكشند
16- SCU را به DCM و شاتل وصل كنند
17- به داخل نيم تنه ي بالايي لباس بروند
18- لوله هاي خننك كننده LVCG را به PLSS وصل كنند
19- اتصالات الكتريكيEEH را به PLSS وصل كنند
20- LTA را به HUT قفل كنند
21-CCA و چشم بند ها را بپوشند(اگر فضانورد آن ها را بپوشد)
22- دستكش ها راحتي را بپوشند
23- كلاه(Helmet) و EVA را قفل كنند
24- دستكش هاي بيروني را قفل كنند
25- بررسيEMU براي اطمينان از نبودن هرگونه سوراخ با افزايش فشار به0.2 اتمسفر بالاي فشار اتاق تنظيم فشار
نبودن هرگونه سوراخ بدين معناست كه اتاق تنظيم فشار خالي از فشار است.
اكنون مي بايستي اين مراحل هم طي شوند:
1- EMU به صورت خودكار به فشار اجرايي كاهش پيدا مي كند.
2- لباس ها به اتاق تنظيم فشار بسته مي شوند
3- در بيروني اتاق تنظيم فشار باز مي شود
4- SCU از EMU جدا مي شود
5- فضانوردان اكنون به خارج از اتاق تنظيم فشار قدم مي گذرند و به قسمت دهنه ي فضاپيما مي روند و پياده روي فضايي شروع مي شود. در اين لحظه EMU براي خودش يك فضاپيما مي شود جدا از شاتل يا ايستگاه فضايي. به اين دليل است كه هر اي ام يو 12ميليون دلار قيمت دارد. بعد از پياده رويي فضايي تمام اين مراحل برعكس انجام مي شود تا فضانورد به فضاپيما برگردد.

وقتي كه فضانوردان روي ماه كار مي كنند، فضانوردان آپولو سختي زيادي را در حركت دادن خودشان در لباس داشتند. لباس هاي آپولو به خوبي EMU امروزي نبودند وEMU وزني معادل دو برابر لباس هاي آپولو دارند و اين هيچ مشكلي را به وجود نمي آورد چون EMU ها براي كار در شرايط گرانش كم طراحي شده اند. در آينده براي ماموريت مريخ ناسا نوعي لباس بسيار مستحكم تر، راحت ترو كم وزن تر را طراحي مي كند كه هم چينين كار با آن بسيار راحت تر از كار با لباس هاي كنوني است.