گزارش تصويري - تشريحي از سير تكاملي لباس فضانوردان

[Rez@ee]

خبرگزاري مهر - گروه فناوريهاي نوين: موفقيت در ماموريتهاي متعدد و بي شماري كه تاكنون توسط سازمان فضايي آمريكا شكل گرفته است متاثر از عوامل متفاوتي است كه يكي از آنها در كنار حضور فضانورد در ماموريتها، وجود لباسهاي فضايي مقاوم بوده است.
به گزارش خبرگزاري مهر، حضور انسانها در فضا به طور حتم نيازمند عاملي محافظت كننده در برابر محيط نامناسب فضا است زيرا انسان بدون وجود لباسهاي مناسب توانايي مقاومت در برابر سرما و خلا مطلق فضاي خارج از زمين را نخواهد داشت.
نشريه نيوساينتيست طي گزارشي جالب به بررسي سير تكاملي 5 دهه اخير اين پوششهاي حياتي پرداخته است كه در صورت عدم حضور آنها بسياري از اطلاعاتي كه اكنون در دسترس بشر قرار گرفته است، همچنان در اعماق كهكشانها پنهان باقي مي ماندند.
اولين فضانوردي كه به دور مدار زمين حركت كرد، جان گلن نام دارد كه طي ماموريت خود در سالهاي 1958 تا 1963 اولين لباس فضانوردي ناسا را به تن كرد.
اين لباس مطابق با ساختار لباسهاي نيروي هوايي آمريكا به منظور مقاومت در فشار ارتفاع بالا طراحي شده و مناسب راهپيمايي هاي فضايي نبوده است.

به همين دليل اين لباس در مناطق مفصلي به يكديگر فشرده شده و حجم لباس را كاهش مي داده است. اين فرايند به خودي خود باعث افزايش فشار در ديگر نواحي لباس خواهد شد و به همين دليل فضانوردان توانايي خم كردن زانوها و يا بازوهاي خود را نداشته اند. از اين رو اين نوع از لباس تنها به عنوان محافظي در برابر كاهش شديد فشار استفاده مي شده است.
طراحي لباسهاي فضايي طي ماموريت جميني كه اولين راهپيمايي فضايي بشر در 3 ژوئن 1965 طي آن صورت گرفت، يك گام به پيش رفت.
به منظور حفظ فضانوردان از فشار و حرارت پايين در فضا لباسهاي جميني به يك لايه اضافه و كيسه هايي بادكنك مانند مملو از گاز مجهز بود تا فشار در بدن افراد همزمان با انعطاف پذيري حفظ شود.

گاس گريشام و جان يانگ دو فضانورد اولين ماموريت جميني به شمار مي روند كه در اين تصوير لباسهاي جميني را به تن دارند. اين لباس به سيستم تهويه هواي مجزايي متصل است كه دماي بدن فضانوردان را خنك نگه مي دارد.
آزمايش قدرت لباس فضايي جميني در 3 مارچ 1965 و زماني كه فضانورد ادوارد وايت به مدت 23 دقيقه در فضا به راهپيمايي پرداخت، شكل گرفت.

وايت به منظور افزايش توانايي در راهپيمايي فضايي از يك سلاح گازي استفاده كرد. اكسيژن مورد نياز فضانورد نيز از طريق كابلي از فضاپيماي جميني 4 به لباس فضانورد منتقل مي شده است.
به منظور افزايش انعطاف پذيري در لباسهاي فضايي لباس فضايي آپولو در قسمتهاي مفصلي مانند زانو، شانه ها و آرنج از موادي لاستيكي توليد شد.

در اين تصوير خلبان باب اسميث مشاهده مي شود كه طرح اوليه لباس فضايي اپولو را در سال 1964 به تن كرده است. تسمه هاي تيره رنگ قسمتي از تجهيزان محافظتي در خلال راهپيمايي بر سطح ماه به شمار مي روند.
هنگامي كه براي اولين بار بشر در سال 1969 بر سطح ماه فرود آمد، لباس فضايي آپولو به كوله پشتي تجهيز شده بود كه اكسيژن كافي را براي تنفس، تهويه و كنترل فشار لباس به مدت 7 ساعت و طي راهپيمايي بر سطح ماه تهيه مي كرد.

در اين تصوير فضانورد باز آلدرين ديده مي شود كه طي ماموريت آپولو 11 در حال جستجو و تحقيق بر سطح سياره ماه به سر مي برد.
با وجود اينكه اين لباس عملكرد خوبي را طي 6 ماموريت بر سطح ماه از خود نشان داد غبارهاي ماه كه بر سطح لباس قرار مي گرفتند به عنوان يك خطر جدي سلامت عملكرد آنها را با تهديد مواجه مي ساختند. فضانوردان گزارش داده اند كه غبارهاي تيز و ساينده ناشي از خاك سطح ماه به اين لباسها آسيب وارد آورده و به لايه هاي مختلف آن نفوذ مي كنند.
لباس آپولو بايد از ساختاري بسيار سبك تشكيل مي شد تا فضانوردان بتوانند در ميان نيروي گرانشي ماه و با توجه به وزن 82 كيلوگرمي لباس به راحتي به حركت بپردازند.
فضانوردان ناسا اكنون به منظور راهپيمايي هاي فضايي از دو تكه لباس فضايي استفاده مي كنند كه به اختصار EMU خوانده مي شوند.
بر خلاف لباس آپولو كه تنها متناسب با سايز فضانورد ساخته مي شد، اين لباسها به دليل داشتن قسمتهاي قابل تغيير مي توانند مورد استفاده افراد مختلف با سايزهاي متفاوت قرار گيرد.

اين لباس فشاري برابر يك سوم فشار اتمسفر را داشته و به همين دليل فضانوردان به منظور جداسازي نيتروژن موجود در خون و نسوج بدن خود را با قرار گيري در اتاقكي كم فشار قبل از آغاز راهپيمايي فضايي از بين ببرند. حركت سريع در فشار پايين مي تواند منجر به ايجاد حباب از گاز نيتروژن و انسداد جريان خون در بدن انسان شود كه گاهي اوقات موقعيتهاي خطرناكي را به وجود خواهد آورد.
اين لباس وزنيبرابر 180 كيلوگرم داشته و مي توان به مدت 8 ساعت از آن در محيط فضا استفاده كرد. همچنين عمر مفيد اين دسته از لباسها 30 سال خواهد بود.
لباسهاي EMU تنها لباسهاي مناسب براي راهپيمايي هاي فضايي نيستند. در اين تصوير مي توان فضانورد مايك فينكز را مشاهده كرد كه لباس فضايي روسي اورلان را در حين انجام ماموريت در خارج از ايستگاه بين المللي فضايي به تن دارد.
بر خلاف لباسهاي EMU ناسا كه از قسمتهاي جداشونده اي برخوردارند، لباس اورلان از محفظه اي در پشت لباس برخردار است كه فضانورد از اين محفظه لباس را به تن مي كند.

اين محفظه به فضانورد اجازه مي دهد با سرعت بالا و بدون نياز به كمك شخصي ديگر لباس را پوشيده و يا از تن بيرون آورند. وزن اين لباس در حدود 110 كيلوگرم بوده و امكان 7 ساعت مداوم استفاده از آن در محيط فضا وجود دارد. در عين حال اين لباس براي حداكثر 21 راهپيمايي فضايي طراحي شده است.
لباس فضايي فيتان چيني ها در سپتامبر 2008 و در زمان خروج فضانوردان چيني از فضاپيماي شنژو 7 كه از اولين ماموريت راهپيمايي فضايي كشور چين بازمي گشت، در معرض ديد عموم قرار گرفت.

اين لباس فضايي پس از توليد لباس اورلان روسي ها طراحي شده است كه طي ماموريت چيني ها مورد استفاده فضانوردان چيني قرار گرفت.
دستكشها به طور حتم يكي از مهمترين بخشهاي لباس فضايي و يكي از مهمترين تجهيزات محافظتي فضانوردان به شمار مي رود. فضانوردان به منظور حركت دادن انواع اهرم ها و كنترل انواع تجهيزات از دستهاي خود استفاده مي كنند و دستكشهايي با فشار كنترل شده حركت انگشتهاي دست را براي فضانوردان بسيار سخت مي كند.

لباس فضايي آپولو به دو سري دستكش مجهز بوده است كه يكي به عنوان لايه زيري و ديگري به عنوان لايه رويي مورد استفاده قرار مي گرفته است. لايه زيرين به بالشتكهاي فشار مجهز بوده و لايه رويي از كتان، پلي استر و شبكه هاي فلزي ساخته شده بود.
اين لايه در راهپيمايي هاي فضايي به منظور محافظت در برابر ذرات كيهاني، حرارت و خراشها مورد استفاده فضانوردان قرار مي گرفته است.
در ماه مي سال 2007 مهندسي با نام پيتر هومر موفق به كسب جايزه اي 200 هزار دلاري به خاطر طراحي دستكش فضايي براي سازمان ناسا شد.

به گفته وي اين دستكش بر خلاف دستكشهاي رايج كه به دليل ساختار چين دار باعث فرم گرفتن انگشتان فضانوردان مي شود، در مناطقي داراي تا خوردگي خواهد شد كه انگشتان دست به صورت طبيعي توانايي خم شدن را دارند.
اين خصوصيت توانايي حركت دادن انگشتهاي دست را درفضانوردان افزايش خواهد داد كه در نتيجه توانايي عملياتي فضانوردان و قدرت حمل تجهيزات مختلف توسط آنها افزايش خواهد يافت.
براي مدتها ناسا در تلاش مداوم براي ابداع نسل جديدي از لباسهاي فضايي بود تا در كنار انعطاف پذيري بيشتر توانايي عملياتي آنها در فشارهاي بالاتر نيز افزايش يابد.
لباس فضايي مارك 3 نسل اوليه اين لباس است كه از دهه 1980 توليد و تكامل آن آغاز شده امكان انجام اعمال متفاوتي از جمله زانو زدن را براي فضانوردان ايجاد خواهد كرد.

ناسا در تلاش براي بازگشت به ماه در سال 2015 از اين نسل از لباسهاي فضايي براي پوشش فضانوردان خود استفاده خواهد كرد. اين لباس نسبت به راهپيمايي هاي طولاني در ماه مقاوم بوده و از انعطاف پذيري بسيار بالايي برخوردار است.
از گذشته لباسهاي متناسب راهپيمايي هاي فضايي بايد بر اساس فشار هوا به منظور حفظ فشار اطراف بدن فضانورد توليد مي شده است اما در آينده اي نه چندان دور مي توان از لباسهايي با ابعاد و حجمي كمتر استفاده كرد تا امكان حركت آزادانه براي فضانورد وجود داشته باشد.

لباسهاي Biosuit كه توسط محققان موسسه ام آي تي طراحي و توليد شده است از لايه هايي مستحكم و مقاوم از مواد براي حفظ فشار بدن توليد شده است.
اين لباس از قالب ميله اي تشكيل شده است كه تحت تاثير حركت اعضاي بدن فضانورد انبساط پيدا نمي كنند. اين خطوط غير كشسان اسكلت بندي مستحكمي را به وجود مي آورند كه حركات فضانورد را محدود نكرده و فرد مي تواند به راحتي در اين لباس حركت كند. محققان اعلام كرده اند كه تكميل نهايي و استفاده از اين لباس در فضا نيازمند چندين سال زمان خواهد بود.
در عين حال گروهي ديگر از متخصصان در حال توليد لباسهايي هوشمند فضايي هستند كه روزي قادر به خود ترميمي، توليد انرژي الكتريسيته و از بين بردن ميكروبها خواهند بود.