Разработка отличного скафандра требует напряженной работы. Зачастую он является стержнем успешной миссии, хороший скафандр может сделать жизнь вдали от Земли легкой, а плохой - перевернуть жизнь астронавта с ног на голову.
Никто не хочет возвращаться из космоса с синяками и травмами плеча, но именно с этим приходится сталкиваться некоторым астронавтам. Однако эти раны не вызваны чем-то настолько поразительным, как столкновение спутников или аномалия в глубоком космосе - они часто возникают из-за собственной униформы члена экипажа.
За годы своего существования НАСА испробовало несколько различных стратегий для совершенствования следующего поколения скафандров. Начиная со скафандра "Меркурий" и заканчивая нынешней версией внекорабельного блока мобильности (xEMU), история одежды для астронавтов была богата событиями, которые иногда сопровождались казусами.
В свете этого в рамках программы Института передовых концепций НАСА (NIAC) один из бывших астронавтов, участвовавших в полетах Space Shuttle, надеется сделать будущие скафандры полностью настраиваемыми. Бонни Данбар, ныне профессор аэрокосмической техники в Техасском университете A&M, говорит, что она уже более 20 лет думает о том, как сделать скафандры астронавтов более безопасными и уютными.
Бонни Данбар в специальном российском скафандре "Сокол" на космической станции "Мир" в 1984 году. НАСА"Скафандр действительно не похож на костюм, который вы покупаете в магазине", - говорит Данбар. "Это просто космический корабль в форме человека, поэтому он очень сложный". А поскольку многие коммерческие космические путешественники надевают свое собственное снаряжение, дешевое и относительно быстрое производство скафандров будет расти.
Предложение Данбара, названное "Цифровая нить космического костюма", стало одной из 12 концепций, отобранных НАСА для получения финансирования в размере 175 000 долларов США в этом году, чтобы доказать осуществимость своих проектов в течение следующих девяти месяцев. Он работает, сочетая популярный научно-фантастический троп с довольно современной концепцией производства с использованием биометрических данных и цифровых инструментов.
"Я могу создать его в цифровом виде, посмотреть, как он будет работать механически, а затем изготовить его", - говорит Данбар.
Используя свет и два сканера движения всего тела для создания трехмерного изображения, система за 20 секунд создает "цифрового двойника" человека. После этого команда Данбара может модифицировать и адаптировать скафандр к потребностям человека. Упрощение процесса проектирования и производства на Земле и во время космического полета может позволить астронавтам, а также будущим космическим туристам печатать новые скафандры в 3D-формате и ремонтировать старые в течение от нескольких минут до нескольких часов.
Поскольку еще сотни астронавтов и будущих космических туристов планируют отправиться к последнему рубежу, мечта о производстве облегающего скафандра в рекордные сроки была бы сродни современному чуду по сравнению с прошлыми годами.
Во время полетов "Аполлона", продолжавшихся с 1961 по 1972 год, каждому члену экипажа было выдано по три скафандра, изготовленных по индивидуальному заказу. Созданные с использованием специальных материалов, таких как бета-ткань - ткань, изготовленная из тканого стекла и покрытая огнеупорным тефлоном, и с применением устаревших технологий строительства, многие астронавты, как говорят, были ими довольны. Но после начала программы Space Shuttle в 1981 году, большее количество астронавтов означало большее распределение размеров, больших и маленьких. А поскольку не существует такого понятия, как стандартный человек, было трудно приспособиться к такому количеству различных форм и размеров.
Для сокращения расходов было построено всего 18 различных скафандров, в которых могли разместиться почти 200 астронавтов НАСА, что не всегда срабатывало наилучшим образом. Хотя типичный экипаж в среднем состоит из семи человек, не все из них могли поместиться в скафандр или функционировать в нем.
До окончания программы в 2011 году некоторые астронавты сообщали о потере ногтей на пальцах и почти 50-процентной потере прочности из-за сопротивления давлению внутри скафандра (представьте, что вы находитесь внутри огромного шара, который сопротивляется каждому вашему движению). Поскольку только два члена экипажа должны были иметь возможность выходить в открытый космос или выходить за пределы шаттла, скафандры практически не ремонтировались. В 2019 году НАСА отказалось от женского выхода в открытый космос после того, как две астронавтки - Энн Макклейн и Кристина Кох - запросили скафандры среднего размера, но им ответили, что на МКС есть только один скафандр, способный выдержать суровые условия космоса.
Сегодня Данбар считает, что возвращение к первоначальной идее настраиваемых скафандров позволит минимизировать физические риски внепланетных исследований и улучшить некоторые характеристики современных конструкций.
"Во всей этой истории костюма мне было совершенно ясно, что независимо от бюджетных причин сокращения размеров, у нас действительно не было костюма, который бы лучше всего подходил всем и обладал тем, что мы называем хорошей мобильностью", - говорит она. Но цель ее команды - сделать костюм настолько мобильным, что "вы не будете знать, что он на вас надет".
Есть еще как минимум две вещи, которые должны быть приоритетными для хорошего скафандра: высокая видимость и способность защищать астронавтов от чрезвычайно суровых условий окружающей среды. В большинстве случаев это означает, что скафандр должен быть способен выжить в идеальном вакууме космоса, лишенном всякой материи (включая кислород).
Хотя такой костюм позволит астронавтам эффективно исследовать поверхность Луны и Марса, Данбар также предполагает, что эта концепция распространится на защитное снаряжение для суровых условий на Земле, особенно для исследователей, работающих под водой или путешествующих по Антарктиде.
Но насколько далеко в будущем находится такое современное чудо инженерной мысли?
"Технология существует", - говорит Винсент Даффи, профессор промышленного машиностроения в Университете Пердью. "Что мы будем делать [дальше], так это собирать ее вместе, чтобы продемонстрировать доказательство концепции".
Даффи, который присоединился к команде Данбара в качестве эксперта по цифровому моделированию человека, говорит, что нужен человек с видением, чтобы решить, можно ли сделать проект такого масштаба функциональным, доступным по цене после коммерциализации и практичным.
"Одна из самых приятных вещей в этом деле - это возможность применения, как только она начинает функционировать", - объясняет он.
Достижения в области 3D-печати и производства привели к появлению бесчисленного количества технологических чудес, и этот все еще формирующийся рынок распространился и на космическую отрасль. Некоторые исследователи даже хотят использовать 3D-печать для создания мебели в космосе.
И хотя до массового производства персонализированных скафандров еще далеко, Даффи уверен, что к концу первого девятимесячного исследования этот проект станет первым из многих проектов НАСА, применяющих уникальные технологии производства для космических полетов. В будущем вы сможете получить новый скафандр в свои руки одним нажатием кнопки. И кто знает, возможно, вы получите его раньше, чем Prius, который вы ждали с января.