Amikor az űrutazásról beszélünk, rengeteg megoldandó probléma jut azonnal az eszünkbe: milyen rakétával, milyen űrhajóval induljunk, mi a legszükségesebb felszerelés, hogyan hatnak az emberi szervezetre a megváltozott életkörülmények? Mit fogunk enni, reális-e a hibernáció, milyen anyagokat bányászunk majd a Holdon, hogyan tudunk élni a Marson? Az űrutazás egyik legfontosabb kelléke viszont ritkán kerül terítékre: az űrruha, amiről hajlamosak vagyunk úgy gondolkodni, mint egy már kifejlesztett, kipróbált elemről, pedig legalább annyian dolgoznak újabb és hatékonyabb szkafanderek kifejlesztésén, mint amennyien új generációs rakétát építenének.
Nem mindegy, hogy űrséta lesz, vagy hónapokig tartó Mars-misszió
Az, hogy milyen a tökéletes űrruha, rengeteg mindentől függ. A fejlesztés első lépése meghatározni, hogy milyen célra, milyen hosszú használatra készül a speciális viselet: nem mindegy, hogy a Holdra, a Marsra, vagy egy másik bolygó kísérőjére indulunk, űrsétát akarunk tenni benne, esetleg a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén szeretnénk használni. Az sem elhanyagolható szempont, hogy néhány órás missziókat akarunk lezavarni, esetleg hónapokon át a ruhában szeretnénk mozogni. Jelenleg a legtöbb űrruha, ami tervezés és tesztelés alatt áll, Föld körüli útra, a Holdra vagy a Marsra készül.
"Ez a cél meghatározza az alapvető elvárásokat az űrruha felé: ha csak a világűrben fogsz lebegni, nincs szükséged komoly cipőre, ami megvédene a holdi és marsi felszínen" - mondta el a 24.hu-nak dr. Gernot Grömer, az Osztrák Űrfórum adminisztratív igazgatója, akivel a Puli Space Technologies a Holdra szállás 50. évfordulójára szervezett rendezvényén találkoztunk. Grömer arról tartott előadást, hogy az űrfórum jelenleg milyen űrruha-szimulátorokkal dolgozik, és miképp próbálják lemodellezni a marsi körülményeket.
"Persze vannak olyan alapvető elvárások, amelyeknek egy űrruhának meg kell felelnie. Ilyen, hogy megvédje az űrhajóst az ionizáló sugárzástól, a külső, zord körülmények ellenére is kellemes hőmérsékletet biztosítson (a Holdon például nagyjából -170 Celsius-fok is lehet árnyékban, és 120 fok a napos területeken). Meg kell tartania az ideális légnyomást, oxigénnel kell ellátnia az űrhajóst, az égitestek felszínén használt űrruháknak pedig meg kell védeniük az embert a mérgező portól. Ráadásul olyan súlyúnak kell lenniük, amit az asztronauták elbírnak."
Utóbbi nagyon fontos, lévén a különböző gravitációs körülmények különböző súlyú ruhákat jelentenek. Egy Hold-misszióhoz egész nyugodtan lehet pakolni 150 kilogrammos ruhát, ami a majdnem zérógravitációs környezetben olyan, mintha mindössze 25 kilós lenne. Ugyanez a ruha a Marson nagyjából 50 kilót nyom, amit már rövid missziókon is sokkal nehezebb viselni.
Más kell a Holdra, mint a Marsra
Teljesen más űrruhát kell tervezni a Holdra, és mást a Marsra. Ott vannak például a légköri különbségek, pontosabban az, hogy a Marsnak van légköre - még akkor is, ha igencsak ritka -, a Holdnak viszont nincs. Azok a hőszigetelő rendszerek, amiket a NASA az Apollo-missziókban használt, valamint a szublimátorokkal működő hűtési folyamatok csak a holdi, atmoszféra nélküli körülmények között működnek megfelelően, a Marsra teljesen mást kell kitalálni.
"Egy nagyon fontos aspektusa továbbá a marsi utazásnak, és ezzel egy marsi űrruhának is: a bolygó védelme" - mondta Grömer. "Ha elindulunk a Marsra, az egyik fő célunk, hogy az élet nyomaira bukkanjunk. De nem szeretnénk olyan baktériumokat vagy egyéb mikrobákat találni, amiket a mi felfedezőink visznek oda. Nemcsak az élő, hanem az elpusztult baktériumokra is gondolnunk kell. Minden Marsra eljutó eszköznek extrém tisztának kell lennie. A Holdon nem az élet keresése az elsődleges feladat, ott nem kell ilyesmivel kiemelten foglalkozni."
Fontos az is, hogy egy űrruhának pontosan milyen az anyaga: a tűzoltók egyenruhájának anyaga például kifejezetten jó kiindulási pont lehet egy ilyen eszköz kifejlesztésére, mivel ellenáll a hőmérsékleti extremitásoknak, és erősen kopásálló. Minden potenciálisan felhasználható anyagnak át kell mennie részletes tesztelésen, mielőtt felhasználnák akár még prototípusokhoz is.
Az űrruha egyik leglátványosabb tulajdonsága, a színe pedig részben a választott anyagtól függ, részben pedig leköveti, hogy milyen körülményhez milyen árnyalatok a leghatékonyabbak.
"Az űrruha belsejét például könnyebb hűvösen tartani az extrém melegben is, ha világosabb, a fényt visszaverő árnyalatra festjük" - mondta Grömer. Viszont ha a szín az adott űrruhánál nem ad semmilyen többletfunkciót, és ha nem is túl nagy munka azt átszínezni, a dizájn is szerepet játszhat, ez az űrruha tervezőinek a döntése.
Ahol nem tudunk mindent, ott a legrosszabbra kell készülni
Persze mindig van olyan körülmény, amire nem lehet felkészülni, főleg akkor, ha a marsi utazásról beszélünk. A Holdon már többször is jártunk, és bár újabb és újabb információk derülnek ki az űrhajósokat veszélyeztető körülményekről (nemrég jelent meg egy kutatás például arról, mennyire veszélyes a holdi por), azért mégis ott voltunk, és a saját szemünkkel láttuk, hogy mi történik a kísérőnkön. A Marson viszont csak a számításokra és a robotos megfigyelésekre támaszkodhatunk.
"A holdi porral ellentétben, amelyről vannak mintáink, és ezeket tanulmányozni is tudjuk, a marsi por toxicitásáról csak a robotok által készített mérések utáni szimulációkból tudhatunk meg bármit is" - mondta Grömer. "Arról már vannak információink, hogy ugyanolyan apró szemcsés, mint a holdi por, így könnyedén bejuthat a légutakba, és hasonlóképp veszélyt jelent az űrhajósokra."
Mérgezi a Holdon szálló por az űrhajósokat
Daganatos megbetegedéseket is okozhat.
"Amíg nem tudunk biztosat, a legrosszabbra kell készülni. A Mars-missziók tervezőinek azt kell feltételezni, hogy a marsi por legalább olyan mérgező, mint a holdi, meg kell határozniuk egy megengedett, még egészséges mennyiséget, ami maximálisan megjelenhet az asztronauták által látogatott területeken és az űrruhákban, és az összes rendszert ez alapján kell tervezniük" - tette hozzá Grömer.
Az űrutazás során fellépő ismert és ismeretlen veszélyekre két módszer szerint lehet felkészülni: az egyik, hogy konzervatív módon kell tervezni, ami azt jelenti, hogy annyira elővigyázatosan, ahogy csak lehet. A másik az, amivel az Osztrák Űrfórumban Grömer is foglalkozik: a földi szimulációk.
Az Űrfórum különböző helyszíneken szimulálja a marsi körülményeket, a következő misszió, az AMADEE-20 Izraelben zajlik majd 2020 októberében és novemberében. Korábban volt már hét különböző, ehhez hasonló misszió, mindegyik más terepen és más körülmények között. A szimulációk alatt az osztrák szakemberek saját fejlesztésű űrruhákat használnak, amikből jelenleg kettő van teljesen készen: az Aouda.X és az Aouda.S, és készül a Serenity nevű prototípus.
Fontos tudni, hogy ezek nem kész űrruhák, hanem szimulátorok, amik a Marson 20-30 év múlva várható körülményekhez igazodnak. A legfontosabb különbség az, hogy nem túlnyomásos ruhákról van szó, de minden más marsi jellegzetességet képesek velük szimulálni - van bennük például egy olyan exoskeleton, amitől az analóg űrhajósok, tehát a tesztelést végző emberek úgy érzik magukat, mintha egy nyomáskiegyenlített szkafanderben dolgoznának.
Mivel a szimulátorok nem valódi űrruhák, úgy alakítják ki őket, hogy egy kis változtatással lehessen rajtuk holdi missziókat is tesztelni, de az Űrfórum fő területe mégis csak a vörös bolygó.
"A mi szimulációinkon elsősorban azt szeretnénk letesztelni, hogy a limitált szaktudással rendelkező analóg asztronautáink - azok, akik használhatják az űrruha-szimulátorokat - mennyi mindent tudnak kideríteni egy helyszín geológiájáról, mikrobiológiájáról és hasonlókról egy nagyon rövid tréning után" - mondta Grömer. Aztán ezt összehasonlítjuk azzal, amit a korábbi expedíciókon mértünk, és azzal, hogy korábban kutatók mit találtak. Ebből tudjuk, hogy milyen eszközöket kell vinnünk egy expedícióra."
A magáncégek is beszállnak
De nemcsak az Űrfórum dolgozik komolyan új, továbbfejlesztett űrruhákon: már több magáncég beszállt a versenybe, és a NASA is leváltaná az 1983-ban tervezett, most használatban lévő szkafandereit.
A Boeing például nagy lelkesedéssel készíti a sajátját, a Starliner űrruhát. Ez inkább a vadászpilóták kezeslábasára hasonlít, mint a hagyományos űrruhákra, ráadásul nem is fehér, hanem élénk kék színe van. Fontos megjegyezni, hogy ez nem egy komoly űrsétára vagy Mars-misszióra, hanem Föld körüli utazásra tervezett szkafander, a Space Shuttle pilótái által viselt űrruhához hasonló darab.
A SpaceX legfrissebb űrruháját éppen a napokban tesztelik, múlt nyáron mutatták be őket. A szkafanderek futurisztikusak, tényleg gyönyörűek, a funkcionalitást helyezik előtérbe, és már a háromdimenziós nyomtatást is észben tartva készítették őket. Viszont ezek is rövidebb utakra készülnek, és - bár vészhelyzetben használhatók vákuumos környezetben is - alapvetően nem nyomáskiegyenlítettek. A tervek szerint először a Crew Dragon kapszulák utasai használják majd őket.
What's new with our @Commercial_Crew astronauts? @AstroBehnken and @Astro_Doug recently performed suit-up & leak checks using the same Ground Support Equipment hardware that they will use for launch on @SpaceX's Demo-2 mission. Keep up with their training: https://t.co/irbF3GDaC3 pic.twitter.com/lqIsMGWjYI
- NASA Astronauts (@NASA_Astronauts) August 8, 2019
Grömer szerint kifejezetten jó, hogy a magánszféra az űrruhák tervezésébe is beszállt, mert új perspektívákat és megközelítést hozhat. "A nagyobb űrügynökségek is mind terveznek Mars-ruhákat, de ha jól tudom, egyik sincs még kész a repülésre. A fő fókusz most mindenhol a Holdon van" - tette hozzá.
