combinaison spatiale

Combinaison spatiale de Apollo 11 moonwalk

Une combinaison spatiale est un syst??me complexe de v??tements , d'??quipement et syst??mes environnementaux visant ?? maintenir une personne en vie et ?? l'aise dans l'environnement hostile de l'espace. Cela se applique ?? activit??s extra-v??hiculaires (EVA) ?? l'ext??rieur engin spatial en orbite de la Terre et a demand?? ?? la marche, et la circonscription du Lunar Rover, sur la Lune .

Certaines de ces exigences se appliquent ??galement aux combinaisons pressuris??es port??s pour d'autres t??ches sp??cialis??es, telles que vol ?? haute altitude de reconnaissance. Dessus Ligne d'Armstrong (~ 63 000 ft / ~ 19 000 m), combinaisons pressuris??es sont n??cessaires dans l'atmosph??re clairsem??e. costumes Hazmat qui ressemblent superficiellement combinaisons spatiales sont parfois utilis??s lorsqu'il se agit de risques biologiques.

exigences en mati??re de Spacesuit

Une combinaison spatiale doit remplir plusieurs fonctions pour permettre ?? son occupant de travailler en toute s??curit?? et confortablement. Il doit fournir:

• Une ??curie interne pression. Cela peut ??tre inf??rieure ?? l'atmosph??re de la terre, comme il est g??n??ralement pas n??cessaire pour la combinaison spatiale pour mener azote. Pression inf??rieure permet une plus grande mobilit??, mais introduit l'obligation de pr??-respiration pour ??viter d??compression.
• Mobilit??. Le mouvement est g??n??ralement oppos?? par la pression de la combinaison; la mobilit?? est assur??e par une conception commune prudent. Voir les th??ories de la conception spatiale section.
• Respirant l'oxyg??ne . La circulation de l'oxyg??ne refroidi et purifi?? est contr??l??e par la Life Support System primaire.
• Temp??rature r??glementation. Contrairement ?? la Terre, o?? la chaleur peut ??tre transf??r??e par convection de l'atmosph??re, dans l'espace de la chaleur ne peut ??tre perdu par ou par rayonnement thermique conduction objets en contact physique avec le costume de l'espace. Comme la temp??rature ?? l'ext??rieur de la combinaison varie consid??rablement entre la lumi??re du soleil et de l'ombre, le costume est tr??s bien isol??e, et la temp??rature ?? l'int??rieur du costume est r??gul??e par un Le liquide de refroidissement de v??tement en contact avec la peau de l'astronaute, ainsi que la temp??rature de l'air maintenu par le syst??me de survie de base.
• Blindage contre le rayonnement ultraviolet
• Blindage limit??e contre rayonnement de particules
• Protection contre les petits microm??t??orites, fourni par un Thermique microm??t??orites v??tement, qui est la couche la plus externe de la combinaison
• Syst??me de communication
• Moyens pour recharger et d??charger les gaz et liquides
• Moyens de man??uvre, quai, la lib??ration et / ou attache sur vaisseau spatial
• Moyens de collecte et contenant des d??chets solides et liquides (comme un Absorption maximale v??tement)

Pression de service

G??n??ralement, pour fournir assez d'oxyg??ne pour respiration, en utilisant une combinaison spatiale de l'oxyg??ne pur doit avoir une pression d'environ 4,7 psi (32,4 kPa), ??gale ?? la 3 psi (20,7 kPa) la pression partielle de l'oxyg??ne dans le atmosph??re de la Terre au niveau de la mer, plus 40 torr (5,3 kPa) CO ₂ et 47 torr (6,3 kPa) vapeur d'eau pression, qui doivent tous deux ??tre soustraite de la alv??olaire pression pour obtenir une pression partielle en oxyg??ne alv??olaire dans une atmosph??re ?? 100% d'oxyg??ne, par le ??quation des gaz alv??olaire. Les deux derniers chiffres se additionnent ?? 87 torr (11,6 kPa, 1,7 psi), ce est pourquoi de nombreuses combinaisons spatiales modernes ne utilisent pas 3 psi, mais 4,7 psi (ce est une l??g??re surcorrection, que les pressions partielles alv??olaires au niveau de la mer ne sont pas un plein 3 psi, mais un peu moins). Dans les combinaisons spatiales qui utilisent 3 psi, l'astronaute ne re??oit que 3 ?? 1,7 = 1,3 psi (9 kPa) d'oxyg??ne, ce qui est de la pression partielle de l'oxyg??ne alv??olaire atteint ?? une altitude de 6100 pi (1 860 m) au dessus du niveau de la mer. Ce est environ 78% de la pression du niveau normal de la mer, environ la m??me que la pression dans un avion commercial ?? r??action de passagers, et est la limite inf??rieure r??aliste pour assurer la s??curit?? ordinaire pressurisation de combinaison spatiale qui permet la capacit?? de travail raisonnable.

Les th??ories de la conception spatiale

Une combinaison spatiale devrait permettre ?? son utilisateur grande libert?? de mouvement naturel. Presque tous les mod??les essaient de maintenir un volume constant quelle que soit mouvements du porteur fait. En effet, le travail m??canique est n??cessaire pour modifier le volume d'un syst??me de pression constante. Si fl??chir une articulation r??duit le volume de la combinaison spatiale, l'astronaute doit ensuite faire un travail suppl??mentaire ?? chaque fois qu'il se penche cette articulation, et il doit maintenir une force pour maintenir la pente commune. M??me si cette force est tr??s faible, il peut ??tre s??rieusement fatigante pour lutter constamment contre votre costume. Il rend ??galement les mouvements d??licats tr??s difficile. Le travail requis pour plier une articulation est dict??e par la formule

o?? V _i et V _f sont respectivement le volume initial et final de l'articulation, P est la pression dans le costume, et W est le travail r??sultant. Parce que la pression est dict??e par les exigences de maintien de la vie, le seul moyen de r??duire le travail est de minimiser la variation de volume.

Tous les mod??les de maillot de l'espace tentent de minimiser ou d'??liminer ce probl??me. La solution la plus courante consiste ?? former la combinaison de plusieurs couches. La couche de vessie est un caoutchouc, une couche ??tanche ?? l'air un peu comme un ballon. La couche de retenue va ?? l'ext??rieur de la vessie, et fournit une forme sp??cifique pour le costume. Comme la couche de la vessie est plus grande que la couche de retenue, le dispositif de retenue prend toutes les contraintes provoqu??es par la pression ?? l'int??rieur de la combinaison. Depuis la vessie ne est pas sous pression, il ne sera pas "pop" comme un ballon, m??me si perc??. La couche de retenue est conform??e de mani??re ?? ce que le pliage d'une des causes communes poches de tissu, appel??e "goussets", ?? se ouvrir sur l'ext??rieur de l'articulation, tandis que les plis appel??es "spires" se replient ?? l'int??rieur de l'articulation. Les fuseaux compenser la perte de volume ?? l'int??rieur de l'articulation, et de garder le costume ?? un volume ?? peu pr??s constant. Cependant, une fois les fuseaux sont ouverts tout le chemin, l'articulation ne peut pas ??tre pli?? plus loin sans une quantit?? consid??rable de travail.

Dans certains combinaisons spatiales russes, des bandes de tissu ont ??t?? ??troitement enroul??s autour des bras et des jambes du cosmonaute en dehors de la combinaison spatiale pour arr??ter la combinaison spatiale de montgolfi??re lorsque dans l'espace.

La couche ext??rieure d'une combinaison spatiale, le Garment microm??t??orites thermique, fournit une isolation thermique, la protection contre microm??t??orites, et le blindage des effets n??fastes du rayonnement solaire .

Il ya trois approches th??oriques pour r??pondre ?? la conception:

Costumes ?? carapace dure

Costumes coque dure sont g??n??ralement en m??tal ou en mat??riaux composites. Bien qu'ils ressemblent ?? des armures, ils sont ??galement con??us pour maintenir un volume constant. Cependant, ils ont tendance ?? ??tre difficile ?? d??placer, car elles reposent sur des paliers au lieu de soufflet sur les articulations, et finissent souvent dans des positions impaires qui doivent ??tre manipul??s pour retrouver la mobilit??.

Costumes mixtes

Costumes mixtes ont des parties ?? carapace dure et pi??ces de tissu. NASA s ' Unit?? Mobilit?? extrav??hiculaire utilise une fibre de verre Dur haut du torse (HUT) et les membres tissu. ILC Dover de I-Suit remplace la partie sup??rieure du torse dur avec un tissu doux torse pour gagner du poids, limitant l'utilisation de composants durs aux roulements communs, casque, ??tanch??it?? de la taille, et ?? l'arri??re trappe d'entr??e. Pratiquement tous les mod??les de spacesuit r??alisables int??grent composants durs, en particulier au niveau des interfaces comme ce est le sceau de la taille, les roulements, et dans le cas de poursuites ?? entr??e arri??re, la trappe arri??re, o?? tous mous alternatives ne sont pas viables.

Costumes moulants

Costumes moulants, ??galement connus comme les costumes de contre-pression m??caniques ou activit??s spatiales costumes, sont une conception propos??e qui permettrait d'utiliser un ??lastique bas de corps lourd pour comprimer le corps. La t??te est dans un casque sous pression, mais le reste du corps est sous pression que par l'effet ??lastique de la combinaison. Ceci ??limine le probl??me de volume constant, r??duit la possibilit?? d'une d??pressurisation de la combinaison spatiale et donne une couleur tr??s l??ger. Cependant, ces costumes sont tr??s difficiles ?? mettre et ?? faire face ?? des probl??mes de fournir une pression constante partout. La plupart des propositions utilisent le corps du naturel transpirer pour garder au frais.

Technologies Contribuer

Technologies pr??c??dentes connexes comprennent la masque de gaz utilis?? dans la Seconde Guerre mondiale , le masque ?? oxyg??ne utilis?? par les pilotes de bombardiers de haut vol dans la Seconde Guerre mondiale, la haute altitude ou maillot de vide requis par les pilotes de la Lockheed U-2 et SR-71 Blackbird , le combinaison de plong??e, recycleur, ??quipement de plong??e sous-marine, et bien d'autres.

Le d??veloppement du casque d??me sph??rique ??tait essentiel dans l'??quilibre de la n??cessit?? pour le champ de vue, la compensation de pression, et un faible poids. Le seul inconv??nient avec quelques combinaisons spatiales est la t??te ??tant fixe vers l'avant et d'??tre incapable de se tourner vers regarder de c??t??. Les astronautes appellent cet effet "t??te de crocodile".

mod??les de Spacesuit d'importance historique

Costumes haute altitude

• Evgeniy Chertanovskiy cr???? son costume complet pression ou ?? haute altitude "skafandr" (скафандр) en 1931. (скафандр signifie aussi " appareils de plong??e ").
• Wiley Post a exp??riment?? avec un certain nombre de mod??les ?? coque dure pour les vols de record.
• Russell Colley a cr???? les combinaisons spatiales port??es par les astronautes projet Mercury, y compris montage Alan B. Shepard pour sa monte historique en tant que premier homme dans l'espace de l'Am??rique le 5 mai 1961.

Mod??les de combinaison russe

• SK-1, la combinaison spatiale de Youri Gagarine , le premier homme dans l'espace
• Berkut (Беркут = " de l'aigle royal "), la combinaison spatiale de Alexei Leonov, le cosmonaute qui, le premier fait une sortie dans l'espace
• Krechet (Кречет = " gerfaut ") costume, con??u pour l'atterrissage annul??e lune habit?? sovi??tique
• Yastreb (Ястреб = " faucon ") de combinaison spatiale pour activit??s extra-v??hiculaires, sur la base du Krechet
• Orlan (Орлан = " aigle de mer ??ou?? aigle chauve ??) convient pour activit??s extra-v??hiculaires
• Sokol (Сокол = " faucon ") costumes port??s par Membres d'??quipage Soyouz pendant lift-off et rentr??e
• Strizh (Стриж = " rapide (oiseaux) ") spatiale d??velopp?? pour les pilotes de la Bourane navette spatiale

Mod??les de costume am??ricains

• Au d??but des ann??es 1950 Siegfried Hansen et ses coll??gues de Litton Industries con??u et construit un costume de travail ?? coque dure, qui a ??t?? utilis?? ?? l'int??rieur des chambres ?? vide et a ??t?? le pr??d??cesseur de combinaisons spatiales dures utilis??es dans les missions de la NASA.
• Marine Mark V costume haute altitude / vide utilis?? pour Projet Mercury
• Maillots de sortie dans l'espace Gemini, utilis??s pour Projet Gemini
• Manned Orbiting laboratoire MH-sept combinaisons spatiales
• Apollo / Skylab A7L EVA et maillots de lune. La combinaison spatiale Apollo et Skylab A7L est le principal costume de pression port?? par la NASA pour les astronautes Projet Apollo, les trois habit??s Vols Skylab, et de la Test Project Apollo-Soyouz entre 1968 et la fin du programme Apollo en 1975.
• Advance Crew Suit syst??me d'??vacuation de pression utilis?? sur le Navette Spatiale. The Escape Suit avanc??e Equipage ou costume ACES, est une pleine combinaison pressuris??e actuellement port?? par tous ??quipages de la navette spatiale pour l'ascension et d'entr??e des portions de vol. Le costume est un descendant direct de la L'US Air Force ?? haute altitude combinaisons pressuris??es port??s par SR-71 Blackbird et U-2 pilotes d'avion espion, X-15 et Pilote- Gemini astronautes, et les costumes Launch-entr??e port??s par la NASA astronautes ?? compter de la STS-26 vol, le premier vol apr??s la Challenger catastrophes
• Unit?? de mobilit?? extrav??hiculaire utilis?? ?? la fois sur la La navette spatiale et la Station spatiale internationale . L'UEM est un syst??me anthropomorphique ind??pendant qui fournit protection de l'environnement, la mobilit??, le soutien de la vie, et de la communication pour une navette ou l'ISS membre d'??quipage d'effectuer activit??s extra-v??hiculaires (EVA) dans orbite terrestre.

Mod??les de costume chinois

• Shenzhou 5 combinaison spatiale. Le costume port?? par Yang Liwei sur Shenzhou 5, le premier vol habit?? chinois dans l'espace, ressemble beaucoup ?? une Costume Sokol-KV2, mais il est consid??r?? comme une version chinoise fait plut??t qu'une combinaison russe r??elle.

• Shenzhou 6 combinaison spatiale. Photos montrent que les costumes port??s par Fei Junlong et Nie Haisheng sur Shenzhou 6 diff??rer dans le d??tail ?? partir de la premi??re action, ils sont ??galement signal??s ?? ??tre plus l??ger.

• Shenzhou 7 combinaison spatiale. Nouvelles combinaisons spatiales pour l'activit?? extrav??hiculaire (舱外 航天 服) sera utilis??, notamment ?? base de mat??riaux intelligents ("聪明 材"). . Le costume est con??u pour une mission de sortie dans l'espace d'un maximum de sept astronautes de hours.The avait ??t?? la formation dans les combinaisons spatiales des out-of-capsule depuis Juillet 2007, et les mouvements sont s??rieusement limit??e dans les costumes, avec une masse de plus de 110 kg chacun . Des rapports r??cents laissent entendre que la Chine a achet?? un certain Combinaisons spatiales russes Orlan comme une option alternative dans la misson.

Les technologies ??mergentes

Plusieurs entreprises et les universit??s d??veloppent des technologies et des prototypes qui repr??sentent des am??liorations par rapport combinaisons spatiales actuelles.

Mark III

Le Mark III est un prototype de la NASA, construit par ILC Dover, qui comprend une section inf??rieure de torse dur et un m??lange de composants mous et durs. Le Mark III est nettement plus mobiles que les costumes pr??c??dents, en d??pit de sa pression de fonctionnement ??lev??e (8,3 psi / 57 kPa), ce qui en fait un costume "z??ro pr??-respiration", ce qui signifie que les astronautes seraient en mesure de faire la transition directement ?? partir d'une une atmosph??re, mixte l'environnement de la station spatiale -Gaz, comme celle sur la Station spatiale internationale , la poursuite, sans risquer d??compression, qui peut se produire avec une d??pressurisation rapide d'une atmosph??re contenant de l' azote ou un autre gaz inerte.

I-Suit

Le I-Suit est un prototype de scaphandre ??galement construit par ILC Dover, qui int??gre plusieurs am??liorations de conception plus de l'UEM, y compris une partie sup??rieure du torse douce gain de poids. Tant le Mark III et l'I-Suit ont pris part ?? la NASA annuelle ??tudes technologiques (D-RATS) essais sur le terrain, au cours de laquelle les occupants de costume interagissent entre eux et avec les rovers et d'autres ??quipements de recherche et de d??sert.

Bio-Suit

Bio-Suit est une activit?? de combinaison spatiale en cours de d??veloppement au Massachusetts Institute of Technology, qui, comme des 2006 se compose de plusieurs prototypes de la jambe inf??rieure. Bio-costume est ajustement personnalis?? ?? chaque porteur, en utilisant l'analyse du corps de laser.

MX-2

Le MX-2 est un analogue de la combinaison spatiale construite ?? la Universit?? de Maryland Laboratoire Space Systems. Le MX-2 est utilis?? pour pilot??s flottabilit?? neutre essais ?? Neutre facilit?? de la Space Systems Lab flottabilit?? recherche. En rapprochant l'enveloppe de travail d'une v??ritable combinaison EVA, sans satisfaire aux exigences d'une combinaison de vol-class??, le MX-2 fournit une plate-forme peu co??teuse pour la recherche EVA, compar?? ?? l'utilisation UEM convient ?? des installations comme la NASA Neutral Buoyancy Laboratory.

Le MX-2 a une pression de fonctionnement de 2,5 ?? 4 psi. Ce est un costume ?? entr??e arri??re, avec une fibre de verre torse dur. Air, L'eau de refroidissement LCG, et la puissance sont des syst??mes ?? boucle ouverte, fournis gr??ce ?? un ombilical. Le costume comprend une mac mini pour capturer les donn??es des capteurs, tels que la pression de costume, temp??ratures d'entr??e et sortie d'air, et la fr??quence cardiaque. ??l??ments de costume redimensionnables et ballast r??glable permettent le costume pour accueillir des sujets allant en hauteur de 68 ??. 75 in., Et avec une gamme de poids de 120 lb (54 kg).

Costume du Dakota du Nord

?? compter de mai 2006, cinq ??coles du Dakota du Nord ont collabor?? sur un nouveau prototype de combinaison spatiale, financ?? par une subvention de $ 100,000 la NASA , ?? la d??monstration de technologies qui pourraient ??tre int??gr??es dans un costume plan??taire. La plainte a ??t?? test?? dans le Parc national Theodore Roosevelt badlands de l'ouest du Dakota du Nord. Le costume p??se ?? 47 sans un sac ?? dos de soutien de la vie, et ne co??te qu'une fraction du co??t standard $ 22,000,000 pour une combinaison spatiale de la NASA de vol nominale. La plainte a ??t?? d??velopp?? en un peu plus d'un an par les ??tudiants de la Universit?? du Dakota du Nord, ??tat du Dakota du Nord, ??tat Dickinson, l'??tat Coll??ge des sciences et Turtle Mountain Community College. La mobilit?? de la combinaison du Dakota du Nord peut ??tre attribu?? ?? sa faible pression de fonctionnement; tandis que le costume du Dakota du Nord a ??t?? test?? sur le terrain ?? une pression de 1 psi diff??rentiel, costume UEM de la NASA fonctionne ?? une pression de 4,7 psi, une pression con??u pour fournir une pression partielle d'environ niveau de la mer oxyg??ne pour la respiration (voir la discussion ci-dessus ).

NASA Constellation syst??me Space Suit

Le 2 Ao??t 2006, la NASA a indiqu?? son intention d'??mettre une demande de propositions (DP) pour la conception, le d??veloppement, la certification, la production et ing??nierie de soutien de la Constellation Combinaison spatiale pour r??pondre aux besoins de Constellation projet. NASA pr??voit une seule demande capable de supporter: survie pendant le lancement, l'entr??e et annuler; apesanteur EVA; EVA surface lunaire; et Mars surface EVA.

Le 11 Juin 2008, la NASA a attribu?? un contrat de $ 745 000 000 Oceaneering International pour cr??er la nouvelle combinaison spatiale.

Suitports

Un suitport est une alternative th??orique ?? une sas, con??u pour une utilisation dans des environnements dangereux et vols habit??s, surtout plan??taire exploration de surface. Dans un syst??me de suitport, un espace costume arri??re d'entr??e est fix?? et scell?? contre l'ext??rieur d'un engins spatiaux, tels qu'un astronaute peut entrer et sceller le costume, puis aller sur EVA, sans la n??cessit?? d'un sas ou d??pressurisation de la cabine de l'engin spatial. Suitports n??cessitent moins de masse et le volume de sas, fournissent att??nuation de la poussi??re, et emp??cher la contamination crois??e de l'int??rieur et les environnements ext??rieurs. Brevets pour des conceptions de suitport ont ??t?? d??pos??es en 1996 par Philip Culbertson Jr. de la NASA Centre de recherche Ames et en 2003 par Joerg Boettcher, Stephen Ransom, et Frank Steinsiek.

Combinaisons spatiales dans la fiction

Pour aussi longtemps que il ya eu fiction situ?? dans l'espace, les auteurs ont essay?? de d??crire ou de repr??senter les combinaisons spatiales port??es par leurs caract??res. Ces combinaisons de fiction varient en apparence et de la technologie, et la gamme de la tr??s authentique ?? l'totalement improbable.

Un r??cit fictif tr??s t??t des combinaisons spatiales peut ??tre vu dans le livre Conqu??te d'Edison de Mars (1898). Plus tard s??rie de bande dessin??e tels que Buck Rogers (1930) et Dan Dare (1950) a ??galement comport?? leur propre prend la conception du costume de l'espace. Les auteurs de science-fiction tels que Robert A. Heinlein a contribu?? ?? l'??laboration de concepts de fiction de costume de l'espace.