Скафандры нуждаются в серьезной модернизации для будущих исследований космоса
Люди давно мечтали побывать на Луне и других планетах, таких как Марс. Начиная с 1960-х годов космические путешественники надевают скафандры, призванные защитить их от вакуума космоса, и отправляются в неизвестность.
Однако миссия Polaris Dawn, в рамках которой должен состояться первый выход в открытый космос, организованный частной компанией, была отложена. Причиной тому стали сложности с проектированием и разработкой подходящего скафандра.
Лунные скафандры также являются одним из ключевых элементов программы НАСА Artemis. В отчете, опубликованном в ноябре 2023 года, говорится, что подрядчику, изготавливающему скафандры, приходится пересматривать дизайн, предоставленный НАСА, что может привести к задержкам.
Скафандры больше не считаются просто средством защиты. Вместо этого они стали важнейшим способом повышения производительности труда астронавтов. Для этого необходимо переосмыслить не только сами скафандры, но и технологии, которые их поддерживают.
В современных скафандрах наряду с мультисенсорными камерами, термодатчиками и датчиками приближения установлен целый ряд мощных телекоммуникационных технологий для связи астронавтов с космическими станциями и наземными службами управления.
Ситуационная осведомленность — понимание ключевых элементов окружающей среды, таких как состояние здоровья астронавта, — является основным принципом конструкции современного скафандра и критически важна для безопасности оператора. Способность скафандра отслеживать частоту сердечных сокращений и другие жизненно важные показатели необходима в вакууме, где требуется постоянный контроль уровня кислорода.
Однако не приведет ли повышение уровня ситуационной осведомленности к тому, что скафандр будет слишком тяжелым для эффективного передвижения?
Когда Илон Маск впервые намекнул на проблемы со скафандром для внекорабельной деятельности для Polaris Dawn в презентации SpaceX в январе, он говорил не о трудностях с подключаемой технологией, а о переделке «скафандра, чтобы вы действительно могли в нем передвигаться».
Однако, говоря о мобильности скафандра, необходимо учитывать задачи, которые нужно решить с его помощью.
До появления современных скафандров астронавты «Аполлона» с трудом справлялись с заданиями. При сборе образцов с поверхности Луны с помощью ручного бура астронавтам было сложно создать достаточную силу, направленную вниз, чтобы противостоять слабой гравитации Луны. Эта проблема была решена только после изобретения бура для нулевой гравитации несколько десятилетий спустя.
Частичным решением проблемы могут стать нынешние исследования пневматических экзоскелетов, обеспечивающих поддержку, необходимую для передвижения в условиях низкой гравитации. Однако новые скафандры могут потребовать взаимодействия с дополнительным оборудованием вне скафандра. Это также потребует от скафандров большей мобильности.
Перекладывание задач, которые раньше выполняли люди, на роботов станет частью будущего освоения космоса. Это основной способ, с помощью которого инженеры также смогут повысить мобильность астронавтов в скафандрах.
Например, когда астронавт выходит в открытый космос, чтобы проверить состояние части космической станции и произвести возможный ремонт, его поддерживает роботизированная рука, которая не дает ему улететь в космос. Несмотря на наличие шарниров, эта рука является жесткой и может ограничивать движения астронавта.
В настоящее время изучается подход, позволяющий расширить диапазон движений, — это робот-скалолаз, который крепится как к астронавту, так и к космической станции, и которым человек может управлять через скафандр. Это позволит астронавту передвигаться быстрее и с большим диапазоном движений, чем раньше, что позволит ему добраться до труднодоступных мест, например, углов, и отремонтировать их.
Хотя в конечном итоге роботы сами смогут оценить ущерб, нанесенный космической станции, и отремонтировать ее, из-за возможных сбоев в нормальной работе люди должны быть готовы вмешаться.
Для тех видов деятельности, которые мы хотим осуществить в будущем, такое сотрудничество человека и робота будет играть важную роль. Строительство базы на Луне будет включать в себя работы, которые человек не сможет выполнить в одиночку. Современные скафандры должны будут обеспечивать интерфейс для работы с новыми технологиями, и мы можем ожидать, что скафандры будут развиваться вместе с робототехникой.
Отношения между людьми и роботами меняются. Они выйдут за рамки выходов в открытый космос и прежнего использования роботов в качестве ограниченных инструментов. Такие задачи, как строительство лунных поселений, разведка месторождений полезных ископаемых на Луне и эффективный ремонт модулей космических станций, могут быть решены только с помощью робототехники.
Современные скафандры станут ключевой основой этого сотрудничества, формируя интерфейс, с помощью которого астронавты и роботы смогут работать вместе для достижения общих целей.