ریپورتر
31st December 2008, 08:34 AM
مقدمه اي بر كار لباس هاي فضانوردي
فكر كنيد كه يك روز سرد زمستاني است مي خواهيد به بيرون برويد. شما براي محافظت خودتان از سرما پيراهن شلوار جوراب، شال، دستكش و ... مي پوشيد. اما حالا فرض كنيد مي خواهيد به بيرون از فضا برويد! لباس شما بايد از شما محافظت كند و شما را راحت نگه دارد مانند يك فضاپيما! براي شما آب هوا را فراهم كند و شما را از تشعشعات كيهاني محافظت كند.
در اين مقاله ما مشكلات پياده روي فضايي را براي شما تشريح مي كنيم و اينكه لباسهاي فضانوردي چگونه شما را در مقابل آن محافظت مي كنند. بيرون از فضا محلي بسيار خطرناك است. اگر شما از ايستگاه هاي بين المللي فضايي بيرون برويد يا بخواهيد روي مكاني بدون اتمسفر مانند ماه يا مريخ قدم بزنيد اين حوادث براي شما پيش خواهد آمد:
^ شما بعد از 15 ثانيه بي هوش مي شويد چون هيچ اكسيژني آن جا نيست.
^ خون شما و ديگر آب هاي بدن شما بخار شده و سپس يخ مي زنند چون در آنجا فشار هوا بسيار كم است يا بهتر است بگوييم اصلا فشاري وجود ندارد.
^ تمام قسمت هاي بدنتان از هم باز شده و جدا مي شوند چون تمام آب بدنتان بخار مي شود.
^ شما همچنين تغييرات بسياري در دما مشاهده خواهيد كرد: دما در سايه به منفي 100 درجه سلسيوس و در نور خورشيد به 120 درجه سلسيوس مي رسد!
^ شما همچنين در معرض انواع تشعشعات قرار مي گيريد مانند امواج كيهاني و ذرات باردار ساتع شده از خورشيد(باد هاي خورشيدي).
^ شما ممكن است با ذرات و صخره هايي كه با سرعت بسيار زيادي در حال حركت هستند(ريز معلق ها) و يا موادي كه از ماهواره ها و فضاپيما به بيرون ريخته مي شود برخورد كنيد.
--> بنابراين براي حفظ كردن شما از اين خطرات توسط يك لباس فضانوردي مي بايست:
+ اتمسفر داراي فشار باشد.
+ برابر با فشار درون بدن به شما اكسيژن برساند.
+ كربن دي اكسيد را به بيرون منتقل كند.
+ شما را در دماي عادي نگه دارد.
+ از شما در مقابل ريز معلق ها محافظت كند.
+ به شما اجازه دهد به خوبي ببينيد.
+ به شما اجازه دهد به راحتي در لباس حركت كنيد.
+ به شما اجازه دهد با ديگران صحبت كنيد. (كنتركننده هاي زميني با ديگر فضانوردان).
+ به شما اجازه دهد بيرون از فضاپيما حركت كنيد.
ما در مورد اين احتياجات صحبت خواهيم كرد و خواهيم گفت چگونه يك لباس فضانوردي
اين احتياجات را براي شما تامين مي كند.
** يك لباس فضانوردي چگونه كار مي كند؟
لباس فضانوردي با به وجود آوردن شرايط محيطي كره ي زميني براي فضانورد اين امكان را فراهم مي كند كه فضانورد در فضا قدم بزند.
** اتمسفر داراي فشار
لباس فضانوردي براي ما فشار هوا را تهيه مي كند تا آب بدنمان را در حالت مايع قرار دهد ... به عبارتي ديگر براي جلوگيري از بخار شدن آب بدن ما. مانند يك لاستيك، لباس فضانوردي مانند يك بالون باد شده است كه با مقداري تركيب لاستيكي كه در اين جا فيبرهاي Neoprene هستند ورقه شده است. اين محفظه روي بالون قرار گرفته است. قسمتي از لباس كه فشار هوا را براي فضانورد فراهم مي آورد مانند باد كردن يك بالون از طريق يك لوله ي كاغذي است كه در بيش تر لباس ها فشاري را كه به وجود مي آورد فشاري برابر يك جو است يعني برابر يك اتمسفر. كابين هاي شاتل هاي فضايي همچنين فشاري را كه به وجود مي آورند فشاري برابر يك اتمسفر است. فضاپيماهايي كه فضانوردان از آن استفاده مي كنند فشارشان برابر است با فشاري معادل 0.29 اتمسفر پس فشار در كابين هر شاتلي قبل از اين كه فضانورد لباسش را به تن كند براي قدم زدن در فضا مي بايست كاهش پيداكند . در پياده روي هاي فضايي خطر پيچ خوردگي بسيار زياد است كه اين به علت اختلاف فشار بين لباس فضانورد و كابين شاتل هاي فضايي است.
** اكسيژن
لباس هاي فضانوردي نمي توانند از هواي معمولي كه داراي 78درصد نيتروژن 21درصد اكسيژن و يك درصد گازهاي ديگر است استفاده كنند چون فشار كم است غلظت، اكسيژن را در خون و رگ ها كم مي كند كه مانند بالا رفتن ازقله ي اورست بسيار خطرناك است. بنابراين بيش تر لباس ها اكسيژن خالص را براي فضانورد براي تنفس فراهم مي كنند. لباس اكسيژن لازم را به وسيله ي يك لوله از فضاپيما مي گيرد يا به صورت يك بسته در پشت خود حمل مي كند.
هم شاتل هاي فضايي و هم ايستگاه بين المللي فضايي يك مخلوط عادي هوا مانند آن چه روي زمين مي بينيم را دارا هستند پس به همين دليل فضانورد مي بايست قبل از پوشيدن لباس خود چندين بار در يك محدوده ي زماني اكسيزن خالص را تنفس كند. اين كار باعث مي شود كه نيتروژن موجود در خون فضانورد از بدن او خارج شود و خطر پيچ خوردگي را كم كند.
** كربن دي اكسيد
فضانورد كربن دي اكسيد را از بدن خود خارج مي كند. در اين فضاي محدود لباس تجمع كربن دي اكسيد مي تواند سريعا به حد مرگ آوري برسد. بنابراين كربن دي اكسيد اضافي
مي بايست از فضاي لباس خارج شود. براي اين كار لباس فضانوردي از قوطي هاي ليتيم هيدروكسيد استفاده مي كند كه در كوله پشتي فضانورد تعبيه شده اند.
** دما
براي مواجه شدن با دماهاي فوق العاده زياد بيش تر لباس هاي فضانوردي به خوبي ولي به سنگيني با لايه هاي فابريكي( مانند:Neoprene, Gore-Tex, Dacron) و با صفحه هاي بازتابنده اي براي بازتاب نورخورشيد پوشانده شده اند (مانند:Mylar ميا تركيبات سفيد). فضانورد از بدنش گرما توليد مي كند مخصوصا وقتي كه فضانورد در حال فعاليت هاي شديدي باشد. اگر اين گرما گرفته و دفع نشود لباس وي نيز پر از گرما مي شود و مي تواند او را خشك كند! فضانورد اوجنه سرنان (Eugene Cernan) در حين قدم زدن در جميني 9 چندين پوند وزن كم كرد.
براي حذف كردن اين گرماي اضافي هر لباس يك فن و يا مبادله گر گرما دارد تا گرما را بگيرد و هواي خنك را به داخل فضاي لباس بدمد؛ مانند: برنامه هاي جميني و عطارد و يا
لباس هايي كه با آب خنك مي شوند كه از ماموريت آپولو تاكنون از آنها استفاده مي شود.
** ريزمعلق ها
براي محافظت از فضانورد در مقابل برخورد با ريزمعلق ها، لباس فضانوردي داراي لايه هايي مقاوم و مركب است مانند Dacron ياKevlar. اين لايه ها همچنين از پاره شدن لباس در برخورد با سطح فضاپيماها، ماه يا يك سياره جلوگيري مي كنند.
** تشعشعات
لباس فضانوردي در برابر تشعشعات نمي تواند شما را به خوبي محافظت كند و بايد
پياده روي فضايي در زماني رخ دهد كه خورشيد فعاليت كم تري مي كند تا بادهاي خورشيدي در آن زمان نوزند. تنها محافظتي كه لباس هاي فضانوردي مي توانند از شما بكنند اين است كه ورقه هاي Mylar برخي تشعشات را بازتاب كنند.
** ديد خوب
لباس هاي فضانوردي كلاهي دارند كه از پلاستيكهاي تميز و مقاوم پلي كربني
ساخته شده اند. بيش تر كلاه ها پوشانده شده اند تا بتوانند نور خورشيد را بازتاب كنند و قسمتي از آن كه براي كم كردن روشنايي، مانند عينك هاي آفتابي رنگ رزي شده است مانند گل آفتابگردان مي تواند بچرخد. هم چنين قبل از اين كه به پياده روي در فضا بپردازيم، بايد يك ضد رطوبت در قسمتي از كلاه نصب كنيم تا از تجمع بخار روي آن جلوگيري شود. در انتهاي كلاه لباس هاي فضانوردي پيشرفته چراغي دارد تا قادر باشد قسمت هايي كه نور خورشيد به آن نمي تابد و سايه تشكيل شده است را هم ببيند.
** تغييرپذيري لباس هاي فضانوردي
حركت با يك لباس فضانوردي بسيار سخت است. تصور كنيد ميخواهيد سعي كنيد انگشتتان را در يك محفظه ي پلاستيكي كه پر از باد شده است حركت دهيد. براي حل اين مشكل لباس به لولا هايي مجهز شده است تا به فضانوردان كمك كند دستهايشان، بازوهايشان و پاهايشان ... را به راحتي خم كنند.
** ارتباطات
لباس هاي فضانوردي به فرستنده ها و گيرنده هايي مجهز شده اند تا فضانوردان بتوانند با كنترل كننده هاي زميني با ديگر فضانوردان ارتباط برقرار كنند. فضانوردان هدستي با خود حمل مي كنند كه داراي ميكروفون و گوشي است. فرستنده ها و گيرنده ها در كول پشتي كه پوشيده اند تعبيه شده اند.
** تغيير پذيري در فضاپيما
در شرايط بي وزني بسيار سخت است كه بخواهيد حركت كنيد. اگر بخواهيد چيزي را هل دهيد شما در جهت مخالف به حركت در مي آييد (قانون سوم نيوتون كه بيان مي كند براي هر كنشي يك واكنش وجود دارد). در پياده روي جميني فضانوردان مشكلات زيادي را در مورد نگاهداشتن خود گزارش دادند. در حالي كه آن هاي تلاش مي كردند جهتشان را تغيير دهند در جهت مخالف حركت مي كردند. به همين دليل فضاپيماها به وسايلي مجهز شده اند تا دستها و پاهاي فضانوردان را نگه دارند و به فضانوردان در پياده روي هاي فضايي كمك كنند. همچنين فضا نوردان قبل از ماموريت، روي كره ي زمين در محفظه هايي پر از آب راه رفتن را تمرين مي كنند. شناور بودن يك لباس فضانوردي بسيار شبيه به حالتي است كه گرانش بسيار كم شده است.
http://static.howstuffworks.com/gif/space-suit-space-station-iss-training.jpg
ناسا همچنين وسيله اي ساخته است تا فضانوردان بدون محدوديت و وصل بودن به فضاپيما به راحتي در فضا حركت كنند. در اين وسيله هم از قانون سوم نيوتن استفاده شده است و عملكردي شبيه به موشك ها ولي در ابعاد بسيار كوچك تر را دارا ميباشد. اولين مدل اين وسيله به گونه اي بود كه داراي يك صندلي بود، يك پمپ گاز پشت آن و يك كنترل در دستان شما. ناسا همچنين يك واحد پيشران كه از گاز نيتروژن براي سوخت خود استفاده مي كند را ساخته است. اين واحد پيشران مي تواند روي كوله پشتي فضانورد تعبيه شود كه اختصارا سافرناميده مي شود Simplified Aid for Extravehicular Activity Rescue .
سافر مي تواند به فضانورد كمك كند تا زماني كه از فضاپيما جدا مي شود به فضاپيما برگردد. سافر مي تواند 1.4 كيلوگرم سوخت نيتروژن براي پيشران حمل كند و مي تواند سرعت فضانورد را تا 3 متر بر ثانيه افزايش دهد
فكر كنيد كه يك روز سرد زمستاني است مي خواهيد به بيرون برويد. شما براي محافظت خودتان از سرما پيراهن شلوار جوراب، شال، دستكش و ... مي پوشيد. اما حالا فرض كنيد مي خواهيد به بيرون از فضا برويد! لباس شما بايد از شما محافظت كند و شما را راحت نگه دارد مانند يك فضاپيما! براي شما آب هوا را فراهم كند و شما را از تشعشعات كيهاني محافظت كند.
در اين مقاله ما مشكلات پياده روي فضايي را براي شما تشريح مي كنيم و اينكه لباسهاي فضانوردي چگونه شما را در مقابل آن محافظت مي كنند. بيرون از فضا محلي بسيار خطرناك است. اگر شما از ايستگاه هاي بين المللي فضايي بيرون برويد يا بخواهيد روي مكاني بدون اتمسفر مانند ماه يا مريخ قدم بزنيد اين حوادث براي شما پيش خواهد آمد:
^ شما بعد از 15 ثانيه بي هوش مي شويد چون هيچ اكسيژني آن جا نيست.
^ خون شما و ديگر آب هاي بدن شما بخار شده و سپس يخ مي زنند چون در آنجا فشار هوا بسيار كم است يا بهتر است بگوييم اصلا فشاري وجود ندارد.
^ تمام قسمت هاي بدنتان از هم باز شده و جدا مي شوند چون تمام آب بدنتان بخار مي شود.
^ شما همچنين تغييرات بسياري در دما مشاهده خواهيد كرد: دما در سايه به منفي 100 درجه سلسيوس و در نور خورشيد به 120 درجه سلسيوس مي رسد!
^ شما همچنين در معرض انواع تشعشعات قرار مي گيريد مانند امواج كيهاني و ذرات باردار ساتع شده از خورشيد(باد هاي خورشيدي).
^ شما ممكن است با ذرات و صخره هايي كه با سرعت بسيار زيادي در حال حركت هستند(ريز معلق ها) و يا موادي كه از ماهواره ها و فضاپيما به بيرون ريخته مي شود برخورد كنيد.
--> بنابراين براي حفظ كردن شما از اين خطرات توسط يك لباس فضانوردي مي بايست:
+ اتمسفر داراي فشار باشد.
+ برابر با فشار درون بدن به شما اكسيژن برساند.
+ كربن دي اكسيد را به بيرون منتقل كند.
+ شما را در دماي عادي نگه دارد.
+ از شما در مقابل ريز معلق ها محافظت كند.
+ به شما اجازه دهد به خوبي ببينيد.
+ به شما اجازه دهد به راحتي در لباس حركت كنيد.
+ به شما اجازه دهد با ديگران صحبت كنيد. (كنتركننده هاي زميني با ديگر فضانوردان).
+ به شما اجازه دهد بيرون از فضاپيما حركت كنيد.
ما در مورد اين احتياجات صحبت خواهيم كرد و خواهيم گفت چگونه يك لباس فضانوردي
اين احتياجات را براي شما تامين مي كند.
** يك لباس فضانوردي چگونه كار مي كند؟
لباس فضانوردي با به وجود آوردن شرايط محيطي كره ي زميني براي فضانورد اين امكان را فراهم مي كند كه فضانورد در فضا قدم بزند.
** اتمسفر داراي فشار
لباس فضانوردي براي ما فشار هوا را تهيه مي كند تا آب بدنمان را در حالت مايع قرار دهد ... به عبارتي ديگر براي جلوگيري از بخار شدن آب بدن ما. مانند يك لاستيك، لباس فضانوردي مانند يك بالون باد شده است كه با مقداري تركيب لاستيكي كه در اين جا فيبرهاي Neoprene هستند ورقه شده است. اين محفظه روي بالون قرار گرفته است. قسمتي از لباس كه فشار هوا را براي فضانورد فراهم مي آورد مانند باد كردن يك بالون از طريق يك لوله ي كاغذي است كه در بيش تر لباس ها فشاري را كه به وجود مي آورد فشاري برابر يك جو است يعني برابر يك اتمسفر. كابين هاي شاتل هاي فضايي همچنين فشاري را كه به وجود مي آورند فشاري برابر يك اتمسفر است. فضاپيماهايي كه فضانوردان از آن استفاده مي كنند فشارشان برابر است با فشاري معادل 0.29 اتمسفر پس فشار در كابين هر شاتلي قبل از اين كه فضانورد لباسش را به تن كند براي قدم زدن در فضا مي بايست كاهش پيداكند . در پياده روي هاي فضايي خطر پيچ خوردگي بسيار زياد است كه اين به علت اختلاف فشار بين لباس فضانورد و كابين شاتل هاي فضايي است.
** اكسيژن
لباس هاي فضانوردي نمي توانند از هواي معمولي كه داراي 78درصد نيتروژن 21درصد اكسيژن و يك درصد گازهاي ديگر است استفاده كنند چون فشار كم است غلظت، اكسيژن را در خون و رگ ها كم مي كند كه مانند بالا رفتن ازقله ي اورست بسيار خطرناك است. بنابراين بيش تر لباس ها اكسيژن خالص را براي فضانورد براي تنفس فراهم مي كنند. لباس اكسيژن لازم را به وسيله ي يك لوله از فضاپيما مي گيرد يا به صورت يك بسته در پشت خود حمل مي كند.
هم شاتل هاي فضايي و هم ايستگاه بين المللي فضايي يك مخلوط عادي هوا مانند آن چه روي زمين مي بينيم را دارا هستند پس به همين دليل فضانورد مي بايست قبل از پوشيدن لباس خود چندين بار در يك محدوده ي زماني اكسيزن خالص را تنفس كند. اين كار باعث مي شود كه نيتروژن موجود در خون فضانورد از بدن او خارج شود و خطر پيچ خوردگي را كم كند.
** كربن دي اكسيد
فضانورد كربن دي اكسيد را از بدن خود خارج مي كند. در اين فضاي محدود لباس تجمع كربن دي اكسيد مي تواند سريعا به حد مرگ آوري برسد. بنابراين كربن دي اكسيد اضافي
مي بايست از فضاي لباس خارج شود. براي اين كار لباس فضانوردي از قوطي هاي ليتيم هيدروكسيد استفاده مي كند كه در كوله پشتي فضانورد تعبيه شده اند.
** دما
براي مواجه شدن با دماهاي فوق العاده زياد بيش تر لباس هاي فضانوردي به خوبي ولي به سنگيني با لايه هاي فابريكي( مانند:Neoprene, Gore-Tex, Dacron) و با صفحه هاي بازتابنده اي براي بازتاب نورخورشيد پوشانده شده اند (مانند:Mylar ميا تركيبات سفيد). فضانورد از بدنش گرما توليد مي كند مخصوصا وقتي كه فضانورد در حال فعاليت هاي شديدي باشد. اگر اين گرما گرفته و دفع نشود لباس وي نيز پر از گرما مي شود و مي تواند او را خشك كند! فضانورد اوجنه سرنان (Eugene Cernan) در حين قدم زدن در جميني 9 چندين پوند وزن كم كرد.
براي حذف كردن اين گرماي اضافي هر لباس يك فن و يا مبادله گر گرما دارد تا گرما را بگيرد و هواي خنك را به داخل فضاي لباس بدمد؛ مانند: برنامه هاي جميني و عطارد و يا
لباس هايي كه با آب خنك مي شوند كه از ماموريت آپولو تاكنون از آنها استفاده مي شود.
** ريزمعلق ها
براي محافظت از فضانورد در مقابل برخورد با ريزمعلق ها، لباس فضانوردي داراي لايه هايي مقاوم و مركب است مانند Dacron ياKevlar. اين لايه ها همچنين از پاره شدن لباس در برخورد با سطح فضاپيماها، ماه يا يك سياره جلوگيري مي كنند.
** تشعشعات
لباس فضانوردي در برابر تشعشعات نمي تواند شما را به خوبي محافظت كند و بايد
پياده روي فضايي در زماني رخ دهد كه خورشيد فعاليت كم تري مي كند تا بادهاي خورشيدي در آن زمان نوزند. تنها محافظتي كه لباس هاي فضانوردي مي توانند از شما بكنند اين است كه ورقه هاي Mylar برخي تشعشات را بازتاب كنند.
** ديد خوب
لباس هاي فضانوردي كلاهي دارند كه از پلاستيكهاي تميز و مقاوم پلي كربني
ساخته شده اند. بيش تر كلاه ها پوشانده شده اند تا بتوانند نور خورشيد را بازتاب كنند و قسمتي از آن كه براي كم كردن روشنايي، مانند عينك هاي آفتابي رنگ رزي شده است مانند گل آفتابگردان مي تواند بچرخد. هم چنين قبل از اين كه به پياده روي در فضا بپردازيم، بايد يك ضد رطوبت در قسمتي از كلاه نصب كنيم تا از تجمع بخار روي آن جلوگيري شود. در انتهاي كلاه لباس هاي فضانوردي پيشرفته چراغي دارد تا قادر باشد قسمت هايي كه نور خورشيد به آن نمي تابد و سايه تشكيل شده است را هم ببيند.
** تغييرپذيري لباس هاي فضانوردي
حركت با يك لباس فضانوردي بسيار سخت است. تصور كنيد ميخواهيد سعي كنيد انگشتتان را در يك محفظه ي پلاستيكي كه پر از باد شده است حركت دهيد. براي حل اين مشكل لباس به لولا هايي مجهز شده است تا به فضانوردان كمك كند دستهايشان، بازوهايشان و پاهايشان ... را به راحتي خم كنند.
** ارتباطات
لباس هاي فضانوردي به فرستنده ها و گيرنده هايي مجهز شده اند تا فضانوردان بتوانند با كنترل كننده هاي زميني با ديگر فضانوردان ارتباط برقرار كنند. فضانوردان هدستي با خود حمل مي كنند كه داراي ميكروفون و گوشي است. فرستنده ها و گيرنده ها در كول پشتي كه پوشيده اند تعبيه شده اند.
** تغيير پذيري در فضاپيما
در شرايط بي وزني بسيار سخت است كه بخواهيد حركت كنيد. اگر بخواهيد چيزي را هل دهيد شما در جهت مخالف به حركت در مي آييد (قانون سوم نيوتون كه بيان مي كند براي هر كنشي يك واكنش وجود دارد). در پياده روي جميني فضانوردان مشكلات زيادي را در مورد نگاهداشتن خود گزارش دادند. در حالي كه آن هاي تلاش مي كردند جهتشان را تغيير دهند در جهت مخالف حركت مي كردند. به همين دليل فضاپيماها به وسايلي مجهز شده اند تا دستها و پاهاي فضانوردان را نگه دارند و به فضانوردان در پياده روي هاي فضايي كمك كنند. همچنين فضا نوردان قبل از ماموريت، روي كره ي زمين در محفظه هايي پر از آب راه رفتن را تمرين مي كنند. شناور بودن يك لباس فضانوردي بسيار شبيه به حالتي است كه گرانش بسيار كم شده است.
http://static.howstuffworks.com/gif/space-suit-space-station-iss-training.jpg
ناسا همچنين وسيله اي ساخته است تا فضانوردان بدون محدوديت و وصل بودن به فضاپيما به راحتي در فضا حركت كنند. در اين وسيله هم از قانون سوم نيوتن استفاده شده است و عملكردي شبيه به موشك ها ولي در ابعاد بسيار كوچك تر را دارا ميباشد. اولين مدل اين وسيله به گونه اي بود كه داراي يك صندلي بود، يك پمپ گاز پشت آن و يك كنترل در دستان شما. ناسا همچنين يك واحد پيشران كه از گاز نيتروژن براي سوخت خود استفاده مي كند را ساخته است. اين واحد پيشران مي تواند روي كوله پشتي فضانورد تعبيه شود كه اختصارا سافرناميده مي شود Simplified Aid for Extravehicular Activity Rescue .
سافر مي تواند به فضانورد كمك كند تا زماني كه از فضاپيما جدا مي شود به فضاپيما برگردد. سافر مي تواند 1.4 كيلوگرم سوخت نيتروژن براي پيشران حمل كند و مي تواند سرعت فضانورد را تا 3 متر بر ثانيه افزايش دهد