لباس فضانوردی جدید ناسا چطور اکتشافات فضایی را به سطوحی تازه می‌برد؟

سازمان فضایی ناسا اکنون در حال آماده شدن برای ارسال یک زن و یک مرد به ماه در سال ۲۰۲۴ میلادی است، این یعنی تا ۴ سال دیگر شاهد نخستین ماموریت در سطح کره ماه بعد از ۵۴ سال خواهیم بود. لباسی که ناسا برای این ماموریت طراحی می‌کند بسیار خوش‌قیافه است و مجهز به انبوهی از قابلیت‌های مختلف. قابلیت‌هایی که مشخصا در دوران ماموریت آپولو وجود خارجی نداشتند. بیایید به مرور هر آن چیزی بپردازیم که لازم است درباره لباس «آرتمیس» ناسا بدانید و اینکه چطور لباس فضانوردی جدید ناسا، اکتشاف کره ماه را به سطوحی تازه می‌رساند.

در روز ۱۴ دسامبر ۱۹۷۲، زمانی که فضانوردان آپولو ۱۷، یعنی یوجین کرنان و هریسون اشمیت، از سطح کره ماه بلند شدند و به سمت زمین حرکت کردند، هیچکس فکرش را نمی‌کرد که تا نیم قرن، هیچ ماموریت دیگری در این سیاره نداشته باشیم. اما بالاخره به آن نقطه رسیده‌ایم. بیش از ۵ دهه بعد، ناسا برای ماموریت‌های آرتمیس آماده می‌شود تا بالاخره انسان را به کره ماه بازگرداند.

ناسا همراه با چند شریک دیگر در مسیر توسعه تکنولوژی‌های لازم برای تحقق این ماموریت‌ها است. از جمله این تکنولوژی‌ها می‌توان به موشک غول‌آسای SLS، یک فرودگر قمری (که توسط بلو اوریجین ساخته می‌شود)، یک ماه‌پیمای بدون فشار و تجهیزات لازم برای نمونه‌برداری از یخ آب اشاره کرد. و البته که ناسا مشغول کار روی لباس فضانوردی جدیدی نیز هست که Exploration Extravehicular Mobility Unit (یا به اختصار xEMU) نام‌گذاری شده است.

ناسا اخیرا به صحبت راجع به هزینه‌های پروژه آرتمیس پرداخت و گفت این ماموریت نیازمند سرمایه ۲۸ میلیارد دلاری طی سال‌های ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۵ میلادی خواهد بود. در این میان، ۵۱۸ میلیون دلار از بودجه صرف توسعه و ساخت xEMU خواهد شد. با توجه به تجارب پیشین ناسا در ساخت لباس فضانوردی برای ماموریت‌های آپولو و همینطور فضانوردان حاضر در ایستگاه فضایی بین‌المللی، چنین رقمی واقعا زیاد است. البته که xEMU از لحاظ ظاهری شباهت زیادی به لباس فضانوردانی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی زندگی می‌کنند دارد، اما شباهت‌ها میان لباس‌ جدید و لباس قدیمی، همین‌جا به پایان می‌رسد.

xEMU از همان ابتدا به گونه‌ای طراحی شده که هم بسیار امن‌تر از پیش باشد و هم با احتمال کمتری دچار خطاهای فاجعه‌بار شود. هرچه نباشد فضای خارج از زمین جایی خطرناک است، اما کره ماه هم چالش‌های مخصوص به خود را به وجود می‌آورد.

کریس هنسن، مدیر دفتر ناسا در مرکز فضایی جانسون در هیوستون می‌گوید: «هنگام خروج از مدار پایینی زمین و حرکت به سمت سطح ماه، لباس‌ها باید در برابر سطوح بالاتری از تشعشعات و حرارت مقاومت نشان دهند. بسیار بیشتر از مقاومتی که لباس‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی از خود نشان می‌دهند. لباس‌های جدید قطعات الکترونیکی پیچیده‌تری نسبت به لباس‌های آپولو دارند، بنابراین باید مطمئن شد که این قطعات به اندازه کافی سرسخت و برای کار در آن محیط آماده باشند.»

برای ماموریت آرتمیس ۳ (نخستین ماموریتی که فرود خدمه را در پی خواهد داشت) ناسا می‌خواهد فضانوردان را در نزدیکی قطب جنوب ماه فرود آورد. این بخش از کره ماه به صورت همیشگی در سایه است و بنابراین تیم ناسا شانسی بیشتری برای یافتن و جمع‌آوری یخ آب خواهد داشت - یک منبع طبیعی ارزشمند که نیازی به اشاره به اهمیت آن برای جامعه پژوهشگران نیست. اما این نقطه از کره ماه بسیار سرد و خشک است، در واقع به شکل قابل توجهی سردتر از هرجایی که فضانوردان آپولو روی آن‌ها گام گذاشتند. به همین ترتیب، xEMU به گونه‌ای طراحی شده که حضور در این شرایط را آسان‌تر کند.

xEMU ضمنا باید از فضانوردان در برابر تشعشعات یونیزه و همینطور عدم وجود فشار اتمسفری محافظت کند. در عین حال، فضانوردان باید قادر به اکتشاف در محیط باشند، تجهیزات خود را راه‌اندازی کنند و به انجام آزمایش‌های علمی مشغول شوند. با توجه به مدت‌زمان هر ماموریت نیز، این لباس باید برای یک هفته کامل در این شرایط دوام بیاورد.

با توجه به تمام چیزهایی که بالاتر گفتیم، لباس ناسا به گونه‌ای طراحی شده که بتواند گستره وسیعی از دماهای مختلف را تحمل کند؛ از منفی ۱۵۷ درجه سلسیوس گرفته تا مثبت ۱۲۱ درجه زیر تابش مستقیم آفتاب. سیستم حمایت از حیات پرتابل (یا PLSS) لباس نیز به عنوان یک کوله‌ پشتی پوشیده می‌شود و ضمن حذف کربن دی‌اکسید و رطوبت، هوای قابل تنفس را در اختیار فضانوردان قرار می‌دهد. PLSS ضمنا قادر به تنظیم حرارت و فشار داخلی نیز هست و به صورت دائمی وضعیت لباس را پایش می‌کند تا مشکلات احتمالی خیلی زود شناسایی شوند.

هنسن می‌گوید که به صورت خاص، برای دو تکنولوژی تعبیه شده در xEMU هیجان‌زده است که مشابه آن‌ها را در هیچ لباس فضانوردی دیگری ندیده‌ایم.

«یکی از این تکنولوژی‌ها، سیستم خنک‌کننده‌ای است که SWME نام گرفته و ما به آن سوییمی می‌گوییم. سوییمی با استفاده از تبخیر آب، لباس و فضانوردان را خنک نگه می‌دارد و دیگر نیازی به پروسه تصعید یخ که در لباس‌های قبلی استفاده شده بود نیست. این سیستم بسیار قدرتمندتر از تصعیدکنندگان موجود در EMU ظاهر می‌شود».

تکنولوژی دوم نیز «Rapid Amine» یا «RCA» نام دارد که یک اسکرابر کربن دی‌اکسید جدید به حساب می‌آید.

«این سیستم به صورت مداوم کربن دی‌اکسید موجود در لباس را تخلیه می‌کند و بنابراین فضانوردان هیچوقت به خاطر جمع شدن کربن‌ دی‌اکسید در لباس، با محدودیت زمانی در ماموریت‌ها مواجه نخواهند بود.» هنسن ادامه می‌دهد: «لباس‌های فعلی تا مقادیر محدودی قادر به جذب کربن دی‌اکسید هستند و این یک فاکتور محدودکننده همیشگی از منظر مدت‌زمان حضور آن‌ها در ماموریت بود».

ناسا اخیرا در جریان یک پروژه آزمایشی، شروع به استفاده از سوییمی در ایستگاه فضایی بین‌المللی کرد. در این پروژه، تمام سیستم حرارتی xEMU برای صدها ساعت در محیطی با گرانش بسیار اندک تست خواهد شد. تکنولوژی RCA نیز از مدت‌ها پیش در ایستگاه فضایی بین‌المللی به کار گرفته شده و ورژن مینیاتوری آن راهش را به xEMU باز می‌کند.

بعد از این‌ها، غبار قمری که تحت عنوان رگولیث شناخته می‌شود نیز یک نگرانی دیگر است. یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌های ناسا هنگام آماده شدن برای آپولو این بود که فضانوردان ممکن است درون رگولیث نرم فرو روند. البته این اتفاق نیفتاد، اما سطح ماه پر شده از ذرات کوچک، برنده و فرساینده که می‌توانند خطرناک باشند. لباس جدید قرار است از فضانوردان در برابر ورود غبار به لباس و همینطور بسته شدن شریان‌های سیستم پشتیبانی حیات جلوگیری کند. جالب اینکه بخش‌های انعطاف‌پذیر لباس از ۱۶ لایه مختلف تشکیل شده‌اند. ناسا خود در این باره توضیح می‌دهد:

این لایه‌ها عملکردهای متعددی دارند، از نگه داشتن اکسیژن درون لباس گرفته تا محافظت از آن در برابر غبار فضایی. نزدیک‌ترین قسمت به پوست فضانوردان، یک لباس خنک‌کننده است که از سه لایه تشکیل شده. روی این‌ها نیز یک لایه بادکنکی داریم که پر از گاز شده و فشار لازم برای بدن فضانوردان را مهیا کرده و اکسیژن را برای تنفس در خود نگه می‌دارد. لایه بعدی، لایه بادکنکی را به شکل درست دور بدن فضانورد نگه می‌دارد. بعد به یک لایه مقاوم در برابر پارگی می‌رسیم و لایه‌های بعدی نیز مثل یک ترموستات عمل کرده و حرارت داخل لباس را حفظ می‌کنند.

در نهایت به لایه بیرونی می‌رسیم که حرارت نور خورشید را بازتاب می‌دهد و از سه ماده مختلف ساخته شده. یک ماده در برابر آب مقاوم است، ماده دوم در ساخت جلیقه‌های ضد گلوله استفاده می‌شود و ماده سوم هم در برابر آتش مقاومت نشان می‌دهد. برخی لباس‌ها کاملا سفید هستند و برخی دیگر نوارهای مخصوصی دارند تا بتوانید فضانوردان را از یکدیگر تشخیص دهید.

در جریان ماموریت آپولو، فضانوردان برای حرکت کردن تقلا می‌کردند، چون لباس‌شان آنقدر سنگین و جاگیر بود که حتی انجام کارهای ساده را نیز دشوار می‌کرد، کارهایی مانند خم کردن زانوها یا برداشتن چیزهای مختلف از روی سطح ماه. در واقع فضانوردان آپولو برای حرکت مجبور به جست و خیز کردن بودند. اما آن روزها به پایان رسیده و xEMU قرار است انعطاف‌پذیری و سهولت در حرکت را برای فضانوردان به ارمغان آورد.

لباس xEMU از یک نیم تنه بالایی، نیم تنه پایینی، کلاه و پوشش خنک‌کننده برخوردار شده. قطعات متعلق به بازو و دست، به نیم تنه بالایی متصل شده و انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهند. به این ترتیب فضانوردان آرتمیس می‌توانند دست‌شان را به نقاط مختلف بدن‌شان برسانند یا اشیای مختلف را بالای سر خود بگیرند. ضمنا دستان فضانوردان از شانه تا مچ به راحتی قابل چرخش خواهد بود و همین، یک پیشرفت بزرگ نسبت به لباس ماموریت آپولو به حساب می‌آید. در نیم تنه پایینی نیز فضانوردان می‌توانند به خوبی دولا شوند، نشیمنگاه را بچرخانند و زانوهایشان را خم کنند. پوشیدن لباس‌ها نیز از پشت امکان‌پذیر است.

از این‌ها که بگذریم، فضانوردان آرتمیس به کفش‌های مخصوص و شبیه به کفش‌های کوهنوردی و همینطور دستکش‌هایی که انگشت‌ها را شدیدا گرم نگه می‌دارند مجهز خواهند شد. و در نهایت نیز نوبت به چیزی می‌رسد که هیچکس انتظارش را ندارد: پوشک. بله، xEMU به پوشک مجهز شده و دلیلش هم واضح است: روی سطح ماه دستشویی عمومی پیدا نمی‌شود. در شرایط ایده‌آل، فضانوردان نیازی به استفاده از این پوشک نخواهند داشت و به محض بازگشت به فضاپیما می‌توانند قضای حاجت کنند. اما در صورتی که حین شکار مشکلی پیش آید، فضانوردان نیازی به پیچیدن به خود نخواهند داشت.

یک نکته بسیار جذاب درباره لباس جدید، میزان سازگاری‌اش با نیازهای هر فضانورد به صورت جداگانه است. فضانوردان درون مرکز فضایی جانسون ناسا یک اسکن سه‌بعدی تمام‌بدن را پشت سر می‌گذارند که به کمک آن، حرکات احتمالی‌شان روی کره ماه و با جاذبه کمتر شبیه‌سازی می‌شود. با مدل‌های به دست آمده، مهندسین می‌توانند اجزای مختلف لباس را دستکاری کنند تا فضانورد نه‌تنها احساس راحتی بیشتری داشته باشد، بلکه قادر به انجام فعالیت‌های گسترده‌تری باشد.

کلاه xEMU هم دقیقا همان چیزی است که از یک ماموریت فضایی در سال ۲۰۲۴ میلادی انتظار دارید. این کلاه به یک لایه محافظ قابل تعویض مجهز شده و در صورتی که روی آن خط بیفتد، کثیف شود یا به هر شکلی آسیب ببیند، در همان حین ماموریت می‌توان تعویضش کرد. یک ماسک محافظ در برابر خورشید با پوشش طلا نیز درون کلاه تعبیه شده که نقش عینک آفتابی را ایفا می‌کند. درون کلاه ضمنا می‌توان میکروفون‌هایی را یافت که با تشخیص صدا فعال می‌شوند و بنابراین دیگر نیازی به هدفون‌های مورد استفاده در ماموریت آپولو نیست. جالب‌تر از همه این‌ها اینکه در بخش جلویی کلاه یک تکه فوم قرار گرفته که به فضانوردان اجازه می‌دهد بینی به خارش افتاده خود را به آن بمالند.

بنابر برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، ناسا می‌خواهد لباس فضانوردی جدیدش را طی سال ۲۰۲۳ میلادی در ایستگاه فضایی بین‌المللی آزمایش کند. به این ترتیب، تغییراتی که باید در ایستگاه فضایی به وجود آیند تا پایان سال ۲۰۲۲ عملی خواهند شد. هنسن توضیح می‌دهد که: «وقتی کار ساخت لباس به پایان برسد، با ایستگاه فضایی بین‌المللی تعامل می‌کنیم تا وسیله نقلیه مناسب برای انتقال لباس را بیابیم و این موضوع هم به ترافیک ایستگاه فضایی در آن زمان بستگی خواهد داشت».

در نهایت باید گفت که یکی از مهم‌ترین فلسفه‌های پشت ماموریت آرتمیس، فراهم کردن شرایط برای ارسال فضانوردان به کره مریخ است و xEMU نیز با همین ذهنیت طراحی شده است. این لباس انبوهی از ویژگی‌های مختلف دارد که برای حضور در سطح سیاره سرخ نیز مناسب تلقی می‌شوند.