Космічна безпечна мода: в чому ми будемо ходити на Марсі?

І космічний ентузіаст Ілон Маск, і президент США Дональд Трамп мають намір відправити людей на Марс. Але чи є у людства відповідні захисні костюми, в яких ми зможемо там перебувати безпечно?

Космічні ландшафти

Марс навряд чи стане бажаним місцем для проведення вашої літньої відпустки. Звичайно, гірський масив Olympus Mons, що є найвищим піком в Сонячній системі, може бути цікавим для кількох любителів екстриму. В цілому ж, Марс не є аж надто приємним місцем.

Перш за все, мало кому сподобаються його непривітні ландшафти: переважно каньйони, вулкани, кратери і пересохлі озера. Крім того, на Марсі дуже розріджена атмосфера, в основному з вуглекислого газу, без озонозахисної магнітосфери чи радіаційного поясу Ван Аллена. З цієї причини на його поверхню потрапляє будь-яке шкідливе для людини випромінення — від космічних променів до сонячної радіації. Відсутність щільної атмосфери гарантує величезні температурні перепади навіть на екваторі — від приблизно +22°С в літній день до -60°С вночі.

Один з найбільших регіонів водних джерел на Марсі — Echus Chasma. Знімок європейського космічного агентства (ESA), 16 липня 2008 року

Один з найбільших регіонів водних джерел на Марсі — Echus Chasma. Знімок європейського космічного агентства (ESA), 16 липня 2008 року

Крім того, безстрашним туристам доведеться боротися з потужними пиловими бурями, які можуть охоплювати ціли континенти і триматися протягом тижня. От чому виникає питання, в чому ж пересуватися марсіанською поверхнею.

Ні «помаранчевим гарбузам»!

Абігейл Харрісон (Abigail Harrison) мріє стати першою астронавткою, що залишить свій слід на червоній планеті. Але її непокоїть питання, у що вона буде одягнена на Марсі. Наразі і федеральні, і комерційні підприємства США розпочали нову «космічну гонку», завдяки чому перша пілотована місія на Марс може відбутися у 2030-х роках за планами NASA, або вже в середині 2020-х років, якщо досягне успіху проект SpaceX Ілона Маска.

Навіть Дональд Дж. Трамп, чий інтерес до космосу в основному полягає в тому, щоб його мілітаризувати, хоче, щоб американці спочатку повернулися на Місяць, а потім – полетіли на дослідження червоної планети. І коли це станеться, Харрісон і колеги повинні мати ідеальний образ. Емі Росс (Amy Ross), дизайнер космічного одягу в космічному центрі Джонсон NASA, знає, що це лише питання часу, коли її послуги будуть потрібні для пілотованої місії на Марс.

Астронавти космічного човника Discovery у скафандрах, що мають неофіційну назву «помаранчевий гарбуз»,  перед стартом в космічному центрі ім. Кеннеді

Астронавти космічного човника Discovery у скафандрах, що мають неофіційну назву «помаранчевий гарбуз»,  перед стартом в космічному центрі ім. Кеннеді

Щоб виготовити так званий «планетарний костюм для дослідження», NASA доведеться знову повернутися до креслярської дошки. Ані так званий «помаранчевий гарбуз», який астронавти одягають всередині космічного човника, ані міцніші скафандри Extravehicular Mobility Units, що використовуються для коротких виходів у відкритий космос, не підходять для перебування на Марсі. Перші здатні забезпечити лише обмежену підтримку живого організму; другі — не призначені для ходьби.

Навіть ті скафандри, які носили на Місяці Нейл Армстронг (Neil Armstrong) і Базз Олдрін (Buzz Aldrin), будуть далекі від оптимальних для марсіанської поверхні. Оскільки діаметр та сила тяжіння на Марсі в 2 рази більше, ніж на Місяці, дослідження червоної планети набагато складніші фізично, ніж місячні прогулянки. Це означає, що костюми повинні бути легшими і забезпечувати більшу гнучкість у талії, колінах та щиколотках.

«На вивчення Місяця вам може знадобитися кілька тисяч циклів ходьби, — говорить Росс. — Коли ж ви досліджуєте Марс, то це потенційно — мільйони циклів ходьби, для яких вам потрібно зробити відповідний скафандр. Отже, вимоги до надійності та довговічності дуже високі».

Скафандр являє собою безпечний для життя «кокон» в жорстких умовах оточення. Він одночасно має бути міцним, надійним і достатньо гнучким, щоб космонавти змогли збирати зразки з Марсу.

«Якщо ви плануєте провести на червоній планеті близько 500 днів, ваш костюм має бути інструментом, про який ви навіть не думаєте. Ви повинні одягти цей скафандр і робити все, що потрібно, навіть якщо мова йде про те, щоб замінити шину на марсоході», — зауважує Росс.

Але текстиль та спеціальне покриття матеріалу можуть вести себе на Марсі не так, як на Землі. Низький тиск, ультрафіолет від сонячного випромінювання та пилові бурі здатні прискорити «старіння» матеріалу. І хоча в земних умовах можна розробити певний базовий прототип, однак неможливо передбачити, як він поведе себе на Марсі. Адже імітації навколишнього середовища червоної планети, такі як «марсіанська камера», не замінять тестування в реальному космосі.

Саме тому, наступний марсоход, спадкоємець Curiosity, який буде працювати на Марсі 2 роки, несе з собою невелике корисне навантаження з тефлону, полікарбонатів та поліуретанів. Аналізуючи старіння цих зразків в умовах Марсу, а також порівнюючи з результатами випробувань на Землі, розробники зможуть з’ясувати, як довго скафандр буде служити на червоній планеті, перш ніж життя астронавта буде поставлено під загрозу.

Біоскафандр для Марсу

Як відомо, людські органи мають перебувати під певним атмосферним тиском, щоб нормально функціонувати. Якщо тиск занадто великий, як на дні глибокого моря чи океану, ваші органи стисне, як порожню бляшанку з під газованої води. Якщо ж тиск занадто малий, як на великій висоті або в космосі, то вода та інша рідина в організмі почнуть кипіти. Щоб боротися з цією проблемою, NASA тримає в скафандрах підвищений тиск у порівнянні з оточуючим середовищем, фактично як в реактивному пасажирському літаку.

Проблема такого методу полягає в тому, що скафандр роздувається і стає менш гнучким. Це обтяжує рух людини і швидко втомлює її. Астронавти, яким доводилося виконувати ремонтні роботи у відкритому космосі, відзначають, що саме жорсткість рукавичок скафандру є особливою проблемою. Уявіть, що астронавту треба годинами працювати з точним інструментом, а надуті газом рукавички не дозволяють навіть згинати пальці руки.

Дейва Ньюман (Dava Newman), в минулому заступник адміністратора в NASA, створила спеціальний еластичний костюм, який використовує сплав, що «пам’ятає» форму. Це дозволяє застосувати механічний тиск безпосередньо до тіла людини. Названий Biosuit і подібний до комбінезону, одяг має складну мережу кабелів і котушок, вкритих швами. При подачі електричного струма котушки стискаються і створюють відповідний тиск для того, хто знаходиться всередині. Відключення струму зменшує тиск, що полегшує процес одягання чи зняття скафандру.

Дейва Ньюман в своєму біоскафандрі

Дейва Ньюман в своєму біоскафандрі

Винахідниця все ще працює над розробкою костюма, оскільки намагається інтегрувати туди систему життєзабезпечення, яка надає кисень, обігрів та інші умови, не збільшуючи надто сильно вагу та розміри скафандру. Можливо, оптимальною була б модульна система, яка дозволяє астронавтам компонувати тільки ті модулі, які потрібні для їх завдання.

«Костюми під тиском є головним завданням, оскільки ця технологія вже відпрацьована. Вони вже використовуються. Біокостюм Ньюман — це технологія, яка все ще знаходиться в стадії розробки. Якщо винахідники зможуть довести, що він краще і надійніше, ніш звичайний, його візьмуть в експлуатацію», — каже Росс.

Втім, навряд чи технологію механічного тиску, що реалізована в Biosuit, варто застосувати повною мірою. Скоріш за все її реалізують лише в деяких компонентах, наприклад, в рукавичках.

Чи має бути скафандр красивим?

Практично в кожному фільмі, що зображає сцени в космосі чи на інших планетах, скафандри виглядають досить красиво і елегантно, але чи повинно так бути? Кетлін Льюїс (Cathleen Lewis), куратор історії космосу в Смітсонівському національному авіаційно-космічному музеї, вважає, що скафандр – це справді витвір мистецтва.

Льюїс любить нагадувати людям, що Рассел Коллі (Russell Colley), людина, що розробила перший костюм для висотних польотів (який дозволив пілоту-новатору Вайлі Пост в 1935 році досягти неможливих на той час висот), спочатку був дизайнером жіночого модного одягу. Коллі і пізніше продовжував робити дизайнерські скафандри для астронавтів Project Mercury. Не випадково в 1996 році в некролозі «Нью-Йорк Таймс» назвав його «Келвіном Кляйном в галузі космічних скафандрів».

Знімок у відкритому космосі біля МКС.

Знімок у відкритому космосі біля МКС

Оскільки скафандри призначені, в першу чергу, для виконання певних функцій, існує безліч варіантів дизайну. Саме тому костюми, які носили радянські космонавти, дуже відрізняються зовнішнім виглядом від скафандрів NASA та Європейського космічного агентства. За словами Льюїса, це – лише естетичний вибір, який зробили дизайнери.

«Весь світ захоплюється космосом, тому скафандри мають привертати увагу людей, – каже Харрісон. – Ми сподіваємось, що це буде сприяти підтримці розвідування космосу».

І хто знає, можливо одного разу саме Абігейл Харрісон буде здіймати червоний пил на Марсі і надихати нове покоління на міжпланетні подорожі. Але на той момент вона точно буде знати, що одягнути на роботу своєї мрії.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

Джерело: RACKED