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La prossima tuta spaziale della NASA
Se la NASA tornerà sulla luna nel 2020 come previsto, gli astronauti usciranno con una tuta spaziale nuova di zecca. Darà loro nuova mobilità e flessibilità sulla superficie lunare, proteggendoli comunque dal suo ambiente ostile. La tuta sarà anche in grado di sostenere la vita fino a 150 ore e sarà persino dotata di un computer che si collega direttamente alla Terra.
Verso l'infinito e oltre: La David Clark Company, in collaborazione con Oceaneering International, sta progettando una nuova tuta spaziale statunitense per missioni sulla stazione spaziale, sulla luna e su Marte. Ha parti intercambiabili, quindi braccia, gambe, stivali e casco possono essere scambiati. La prima configurazione, mostrata qui, è progettata per il lancio, la discesa e le attività di emergenza, mentre la seconda è pensata per l'esplorazione lunare.
Il nuovo design consentirà agli astronauti di lavorare anche al di fuori della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e sarà adatto per i viaggi su Marte, come delineato nel programma di esplorazione della NASA, chiamato Costellazione . Le attuali tute non possono fare tutto ciò di cui abbiamo bisogno, dice Terry Hill , il responsabile del progetto di ingegneria della tuta spaziale Constellation presso la NASA Johnson Space Center a Houston. Abbiamo un design completamente nuovo, qualcosa che non è mai stato fatto prima.
La NASA ha proposto un design plug-in-play, in modo che le stesse braccia, gambe, stivali e caschi possano essere utilizzati con diversi torsi della tuta. È una tuta riconfigurabile che può svolgere il lavoro di tre tute specializzate, afferma Hill. L'agenzia spaziale ha assegnato un contratto da 500 milioni di dollari per 6,5 anni per la progettazione e lo sviluppo della tuta spaziale Constellation alla società con sede a Houston. Oceaneering Internazionale , che produce principalmente attrezzature per l'esplorazione di acque profonde. Oceaneering ha collaborato con il Worcester, MA-based David Clark Company , che ha sviluppato tute spaziali per l'agenzia spaziale statunitense dagli anni '60.
Gli astronauti dello space shuttle attualmente indossano due diversi tipi di tute spaziali. L'Advanced Crew Escape Suit (ACES) viene indossato durante le fasi di lancio e rientro del volo. È morbido, a base di tessuto e protegge dalla perdita di pressione atmosferica o dall'esposizione all'acqua fredda in caso di sbarco nell'oceano e fornisce raffreddamento ad acqua per regolare la temperatura corporea di un astronauta. L'intero assemblaggio include un pacchetto di sopravvivenza, un sistema di ossigeno di emergenza e un paracadute personale in modo che gli astronauti possano abortire la navetta durante la fase di atterraggio.
Gli astronauti indossano una seconda tuta, chiamata Extravehicular Mobility Unit (EMU), quando svolgono compiti al di fuori dei confini della navetta o della ISS, come aggiungere pannelli solari alla stazione spaziale o eseguire riparazioni. Ha una parte superiore del busto rigida, strati di materiale per proteggere gli astronauti da micrometeoroidi e radiazioni, un sistema di regolazione della temperatura e un proprio supporto vitale e sistemi di comunicazione. L'EMU pesa più di 300 libbre e ha una mobilità delle gambe limitata: i piedi degli astronauti sono normalmente bloccati in posizione sui poggiapiedi durante l'esecuzione di compiti extraveicolari e durante le missioni Apollo, che utilizzavano una tuta EMU diversa, gli astronauti erano costretti a sviluppare un salto da coniglio per attraversare la superficie lunare.
Quando siamo andati sulla luna la prima volta, stavamo solo cercando di arrivarci. Ora gli astronauti devono essere in grado di esplorare la superficie, raccogliere risorse e fare scienza, afferma Daniel Barry, vicepresidente e direttore della ricerca e sviluppo presso la David Clark Company e capo del progetto delle tute spaziali Constellation.
La nuova tuta spaziale sarà composta da due configurazioni. La prima è simile all'attuale tuta di fuga dello Space Shuttle ed è progettata per operazioni di lancio, rientro e emergenza a gravità zero e sulla Terra. È morbido e consente la mobilità in caso di perdita di pressione o nel caso in cui i membri dell'equipaggio debbano abortire.
Quando le tute spaziali esistenti vengono pressurizzate, tendono ad irrigidirsi. Per le tute Constellation, il team di Barry ha costruito pannelli di materiale alle articolazioni - spalle, gomiti e ginocchia - che mantengono costante il volume all'interno della tuta, consentendo agli astronauti di muoversi facilmente. Gli ingegneri di David Clark stanno anche sviluppando materiali traspiranti per la tuta, rendendola più confortevole rispetto ai tradizionali tessuti in nylon rivestiti in uretano o neoprene.
La seconda configurazione della tuta spaziale Constellation, che verrà utilizzata per le escursioni lunari, utilizza le stesse braccia, gambe, stivali e casco. Questi sono agganciati a un nuovo torso rinforzato dotato di supporto vitale, elettronica e sistemi di comunicazione. Gli astronauti indosseranno anche un indumento esterno per proteggerli dalla dura atmosfera lunare, compresi i micrometeoriti. Gli ingegneri stanno anche lavorando su materiali potenziati per combattere la polvere lunare molto fine, che, come la NASA ha appreso dalle missioni Apollo, può essere problematica e pericolosa per l'equipaggio.
Il nuovo design eliminerà molti degli elementi duri che aggiungono peso alle attuali tute spaziali e possono ferire l'equipaggio in caso di atterraggio brusco. Invece, gli ingegneri utilizzano strutture composite leggere. Inoltre, gli astronauti potranno entrare e uscire dalla tuta più rapidamente attraverso un'entrata posteriore con cerniera o, per la tuta lunare, un portello di entrata posteriore. Gli abiti attuali sono composti da due pezzi che richiedono tre ore e una mano per assemblarli.
Barry afferma che una singola tuta modulare sarà più economica da produrre e ridurrà la massa di lancio e la complessità logistica. La David Clark Company ha costruito un primo prototipo che sarà sottoposto a test la prossima settimana alla NASA con il nuovo veicolo di esplorazione dell'equipaggio, chiamato Orion, anch'esso in fase di sviluppo per il programma Constellation.
Hill afferma che la prima tuta completata sarà pronta per i test a settembre e il design della tuta finale sarà pronto entro il 2013 e pronto per il volo nel 2015. La tuta lunare incorporerà display OLED e un computer e agirà come un nodo sul Internet, trasmettendo i dati alla Terra.
Nelle prossime settimane, l'amministrazione Obama prenderà una decisione sul futuro del volo spaziale umano degli Stati Uniti, che potrebbe cambiare significativamente la direzione del programma Constellation. La linea di fondo è che se vogliamo svolgere missioni con equipaggio, abbiamo bisogno di una nuova tuta spaziale, afferma Hill. E, aggiunge, per questo motivo abbiamo reso la tuta modulare; se decidono di saltare la luna e andare su Marte, non cambia la nostra architettura.