Las siete grandes innovaciones de los trajes espaciales del futuro

Adiós a los trajes toscos y peligrosos que impedían el movimiento y no se adaptaban al cuerpo de las mujeres. Los nuevos modelos xEMU de la NASA lograrán que los próximos viajes y estancias de los astronautas en la Luna sean lo más cómodos y seguros posibles

Más que a cualquier prenda de vestir, un traje espacial se parece más a una nave espacial en miniatura que se usa alrededor del cuerpo. Está presurizado, equipado con sistemas de soporte vital y suele tener un aspecto fantástico. Pero, si falla, acaba con la vida del astronauta.

Que de momento nadie hay muerto por un traje espacial defectuoso no significa que los modelos actuales sean perfectos. Los astronautas nunca han estado completamente satisfechos con la equipación que deben poner para las misiones, ya sea para el lanzamiento al espacio o para la vuelta a la Tierra, o para una actividad extravehicular (EVA, coloquialmente conocida como caminata o paseo espacial).

No obstante, afortunadamente, la gran cantidad de nuevas actividades espaciales ha mejorado la innovación en el diseño y rendimiento de los trajes espaciales más que nunca. Los trajes también tienen un mejor aspecto. La aparición de nuevos vehículos privados como el Crew Dragon de SpaceX y el Starliner de Boeing implica que los astronautas de la NASA que van a la Estación Espacial Internacional (EEI o ISS, por sus siglas en inglés) ya utilizan nuevos trajes espaciales especialmente modernos e impecables.

En vez del holgado traje naranja Advanced Crew Escape Suit (ACES, cariñosamente apodado el “traje calabaza”) que se ponían las tripulaciones de los transbordadores espaciales cuando se lanzaban a la órbita, SpaceX y Boeing han diseñado otros mucho más ajustados y que pesan la mitad. Los astronautas que llegaron a la Estación Espacial Internacional en el Crew Dragon en mayo, Doug Hurley y Bob Behnken, comentaron que los trajes eran muy cómodos y fáciles de poner y quitar. Los trajes que se usan durante el despegue y para el regreso están diseñados para proteger a los astronautas del fuego y se conectan a los umbilicales de los asientos que transportan oxígeno y aire frío en caso de que la cabina se despresurice por algún motivo.

Pero, el último trabajo más interesante en este campo tiene que ver con el traje espacial de próxima generación de la NASA para los próximos astronautas que irán a la Luna: la Unidad de Movilidad Extravehicular de Exploración, o xEMU. Aparentemente, se trata del sucesor de los trajes espaciales que usaron Neil Armstrong, Buzz Aldrin y otros astronautas del programa Apollo cuando pisaron la superficie lunar hace medio siglo. Pero, también incorpora las lecciones aprendidas de los trajes EMU utilizados en órbita durante los períodos de exploración humana del transbordador espacial y la EEI, así como las duras enseñanzas de Apollo.

El objetivo del programa Artemis es que la gente viva y trabaje en la Luna. Los nuevos trajes espaciales serán fundamentales para garantizar que la experiencia sea segura y cómoda. El ingeniero de los trajes espaciales de la NASA que trabaja en el xEMU Richard Rhodes Estamos, afirma: “Estamos muy ilusionados con el regreso de gente a la Luna. Nuestro principal objetivo consiste en que la tripulación ni siquiera piense en nosotros. Se ponen el traje y hacen su trabajo científico, la exploración, y ni siquiera piensan en su movilidad o en la eficacia con la que pueden trabajar. Se trata de una tarea difícil, pero intentamos acercarnos a eso al máximo. Queremos ser invisibles”.

Presentamos algunas de las mayores innovaciones que podemos esperar del xEMU.

Más movilidad

“Cuando se diseña un traje espacial, la idea es que se mueva libre y eficientemente, con el menor esfuerzo, para acercarse lo más cerca posible a la movilidad en mangas de camisa”, explica Rhodes. El objetivo es limitar el volumen del traje, porque cuanto más volumen hay, más difícil es para los astronautas doblar sus articulaciones, y eso se puede volver agotador rápidamente.

La solución consiste en utilizar rodamientos, ya que giran alrededor de un solo punto y garantizan una cantidad constante de volumen. Los viejos trajes de Apollo solo tenían rodamientos en los brazos, porque básicamente era un traje multipropósito (usado tanto para el lanzamiento como para la vuelta, y también para la exploración lunar). Tenían que ser lo suficientemente ligeros para adaptarse a todas estas situaciones diferentes, y demasiados rodamientos habrían aumentado mucho su peso.

El traje xEMU tiene rodamientos más ligeros y cercanos a las articulaciones que los utilizados en los EMU anteriores. Los que están en los hombros deberían permitir que los astronautas se estiren y levanten objetos con mayor facilidad mientras se reduce el riesgo de lesiones en la parte superior del cuerpo. En total, hay rodamientos en la cintura, en las caderas, en los muslos y en los tobillos, lo que crea una movilidad mucho mayor en la parte inferior del cuerpo. “Todos juntos permiten una movilidad y movimiento de muy baja fuerza y requiere poca energía”, asegura Rhodes.

Los trajes también tienen un sistema de presión variable para dar a los astronautas más flexibilidad si la necesitan. Debería permitirles prepararse más rápidamente con el traje cuando sea necesario, pero también levantar materiales o arrodillarse para analizar algo cuando la situación lo requiera.

Caminar

Los rodamientos de movilidad de la cadera en particular son un gran problema para los paseos lunares. Los astronautas del Apollo no pasaban mucho tiempo en la superficie de la Luna durante sus misiones, y lo hacían principalmente para conocer este nuevo entorno. Pronto les resultó difícil caminar normalmente en la microgravedad, y también tuvieron mucho cuidado para evitar cualquier peligro.

Con una movilidad de cadera tan limitada, caminar a zancadas era imposible. Así que casi siempre tenían que arrastrar los pies; cuando se sentían más cómodos y aventureros, conseguían andar más rápido con saltitos. Intentar recoger algunos objetos del suelo requería inclinarse de una forma incómoda.

Se supone que el traje xEMU facilita la marcha normal en lugar de saltar, y hace que sea más fácil arrodillarse de forma estable en un solo movimiento para trabajar cerca del suelo, lo que no era una opción para los astronautas de la misión Apollo. Se acabaron las inclinaciones raras para recoger objetos. Esto facilitará mucho más el trabajo científico de los astronautas en el suelo, como examinar muestras geológicas o instalar algunos instrumentos complejos.

Mitigación del polvo

Una de las grandes lecciones del Apollo fue que el polvo lunar es terrible. La superficie de la Luna no ha estado expuesta al tipo de meteorización que ha sufrido la geología de la Tierra. Como resultado, el suelo lunar es muy áspero y escarpado, y se pega a todo (sí, sé que sueno como Anakin Skywalker). Contamina las capas internas de la prenda y cualquier parte desprendible, y provoca un desgaste generalizado en el exterior de los trajes.

Por eso, para evitar las zonas expuestas, los diseñadores minimizaron algunos componentes como cremalleras o desconectadores de muñeca, así como las costuras donde el polvo podría infiltrarse. “Se trata más de una prenda completa que lo cubre todo, con pequeñas aperturas para aún poder realizar verificaciones operativas y desconectar algo en algún imprevisto. Es como una camisa y unos pantalones completos, todo en una sola pieza, sin espacios donde el polvo puda entrar”, explica Rhodes. Y para las zonas donde hay aperturas (como rodamientos), el equipo está trabajando para desarrollar e incorporar cierres capaces de mantener el polvo fuera.

El espacio para la cabeza

El casco xEMU ofrece un rango de visión más amplio que el de Apollo, con focos incorporados para ayudar a iluminar lugares oscuros. Tendrán una HUD (pantalla de visualización frontal) para que los astronautas accedan a información importante sobre la marcha. Las cámaras al hombro de alta definición grabarán los viajes como si fueran directamente vistos por los ojos del astronauta.

Las “orejas de Snoopy” que se usan para la comunicación son una parte bastante reconocible de los trajes EMU, pero, como la mayoría de los astronautas que han realizado caminatas espaciales pueden atestiguar, pueden empaparse rápidamente de sudor y sus micrófonos no siempre funcionan bien después de muchas horas de movimiento. En lugar de eso, los xEMU llegan un sistema de audio integrado que se activa por voz para captar automáticamente los sonidos a medida que se producen.

Guantes

Una queja común entre cualquier astronauta que haya realizado un EVA es que los guantes son un peligro. Sus voluminosas capas quitan mucha destreza, y tampoco se puede controlar la presión que se ejerce cuando se agarra algo. La falta de circulación y la acumulación de humedad pueden provocar algunos efectos secundarios desagradables, como uñas quebradizas e incluso hongos. “Los guantes no son un nuevo desafío. Hay mucho margen de mejora”, asegura Rhodes.

Las principales mejoras en las que Rhodes y su equipo están trabajando para el xEMU se centran en asegurar que las manos de los astronautas estén protegidas de los cambios extremos de temperatura y del polvo, y que puedan manipular el material lunar de forma segura. La NASA también está buscando la manera de facilitarles la realización de las tareas simples como manejar herramientas y operar equipos pequeños.

Soporte vital

En 2014, el astronauta italiano Luca Parmitano estaba dando una caminata espacial cuando su traje comenzó a gotear, inundando su casco y casi ahogándolo. Más tarde, los ingenieros descubrieron que la contaminación había provocado que el agua del sistema de enfriamiento cayera, un problema agravado por el hecho de que el agua y los circuitos de enfriamiento estaban en un contacto tan estrecho. Por eso, el traje xEMU ahora mantiene esas partes completamente separadas para evitar que ocurra otra emergencia de este tipo.

El xEMU también tiene un nuevo sistema de depuración de dióxido de carbono que utiliza dos lechos de absorción diferentes (en este caso, son latas pequeñas hechas de hidróxido de litio que atraen y atrapan fácilmente el dióxido de carbono). Mientras se usa uno, el otro puede exponerse al vacío del espacio y vaciarse, por lo que el dióxido de carbono se limpia constantemente sin obligar a los astronautas a regresar al interior para llevarlo a cabo. Los depósitos de oxígeno son sistemas de mayor presión que deberían suministrar oxígeno durante períodos de tiempo más largos que los trajes de Apollo. La única limitación de cuánto tiempo alguien puede permanecer en el traje, en teoría, es la energía de la batería.

Mientras tanto, el xEMU conserva algunas características de seguridad y de soporte vital probadas y confirmadas. Existe una protección contra los micrometeoritos basada en un diseño similar de los actuales EMU orbitales. También hay protección térmica para resistir los cambios bruscos de temperatura (de -157 ° C a la sombra a 121 ° C bajo el Sol).

Personalizado y adaptable al futuro

En marzo de 2019, la NASA canceló sus planes para la primera caminata espacial de solo mujeres porque no había suficientes trajes espaciales de tamaño adecuado y solo estaban disponibles los más grandes.

Fue una dura lección sobre la necesidad de asegurarse de que los trajes estén diseñados correctamente para adaptarse a astronautas de todos los tamaños. La agencia ha decidido que los xEMU no dejan nada al azar. Cada traje se ajustará específicamente a la altura, al tamaño y la comodidad de cada astronauta individual y tendrá como objetivo proporcionar el rango de movimiento más amplio para las actividades en la Luna. Si de nuevo se cancela un paseo lunar, no será porque los trajes no les queden bien, aunque el diseño del traje espacial es todavía un trabajo en progreso. “No hay muchos datos de funcionamiento en la superficie lunar. Cualquier tipo de feedback será fantástico”, concluye Rhodes.

La NASA tiene intención de incorporar lo que aprenda de las primeras misiones de Artemisa para ir mejorando el xEMU continuamente, con miras a fabricar algo que funcione en Marte algún día.

Fuente: technologyreview.es

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