Δραστηριότητα εκτός σκάφους

Δραστηριότητα εκτός σκάφους (Extravehicular activity, EVA) στην αστροναυτική ονομάζεται οποιαδήποτε δραστηριότητα που εκτελείται από έναν αστροναύτη έξω από ένα διαστημικό σκάφος το οποίο βρίσκεται πάνω από τη Γραμμή Κάρμαν. Συνήθως ως συνώνυμο του όρου χρησιμοποιείται από τα μέσα ενημέρωσης η φράση περίπατος στο διάστημα («spacewalk»), αλλά η EVA αφορά και τον χρόνο που πέρασαν οι αστροναύτες στην επιφάνεια της Σελήνης, έξω από τη σεληνάκατο (κοινή ονομασία «moonwalk»). Εξάλλου, εξαιτίας της αυξημένης επικινδυνότητας της παραμονής εκτός σκάφους σε σχέση με τον χρόνο στο διάστημα εντός του σκάφους, οι αστροναύτες δεν βγαίνουν στην κυριολεξία «για περίπατο» στο διάστημα, αλλά μόνο για να επιτελέσουν κάποια συγκεκριμένη εργασία ή εργασίες. Επιπλέον, κυριολεκτώντας, δεν είναι δυνατόν να περπατήσει κάποιος στο διάστημα.
Η έξοδος αστροναύτη στο διάστημα μπορεί να είναι είτε με πρόσδεση στο σκάφος τους (δια της οποίας ο αστροναύτης μπορεί είτε να προμηθεύεται οξυγόνο και ηλεκτρική ενέργεια, είτε όχι), είτε χωρίς πρόσδεση. Διαστημικός περίπατος με πρόσδεση έγινε για πρώτη φορά από τον Σοβιετικό αστροναύτη («κοσμοναύτη») Αλεξέι Λεόνοφ το 1965, ενώ χωρίς πρόσδεση έγινε μόλις το 1984. Σήμερα προτιμώνται οι έξοδοι με πρόσδεση, για λόγους ασφαλείας. Δραστηριότητες εκτός σκάφους έχουν πραγματοποιήσει μέχρι σήμερα αστροναύτες αρκετών εθνικοτήτων στα διαστημικά προγράμματα της ΕΣΣΔ/Ρωσίας, των ΗΠΑ και της Κίνας.

Ιστορία

Οι σχεδιαστές της NASA χρησιμοποίησαν τον όρο για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για το Πρόγραμμα «Απόλλων» και την προσεδάφιση ανθρώπων στη Σελήνη, επειδή οι αστροναύτες θα έβγαιναν έξω από το σκάφος τους για να συλλέξουν δείγματα σεληνιακών πετρωμάτων και να στήσουν επιστημονικά πειράματα. Ως δοκιμή, και καθώς ήταν σημαντικό σε πρώτο στάδιο να υπάρχει τουλάχιστον ένας ακόμα αστροναύτης στην αποστολή, ο οποίος θα παρέμενε στο σκάφος κατά την έξοδο του άλλου, αποφασίσθηκε κάτι τέτοιο να γίνει στα πλαίσια του Προγράμματος «Τζέμινι». Ωστόσο, καθώς η Σοβιετική Ένωση ήταν έντονα ανταγωνιστική στο να διατηρήσει την πρωτοπορία που είχε ως τότε στην επανδρωμένη πτήση, ο τότε Σοβιετικός ηγέτης Νικίτα Χρουστσόφ διέταξε τη μετατροπή της μονοθέσιας διαστημικής κάψουλας Βοστόκ σε ένα διθέσιο ή τριθέσιο διαστημόπλοιο, που ονομάσθηκε Βοσχόντ, προκειμένου να είναι ανταγωνιστικό με τα σκάφη των προγραμμάτων «Τζέμινι» και «Απόλλων». Οι Σοβιετικοί μπόρεσαν να εκτοξεύσουν δύο επανδρωμένα σκάφη Βοσχόντ προτού οι ΗΠΑ εκτοξεύσουν το πρώτο επάνδρωμένο «Τζέμινι».
Τα συστήματα του Βοσχόντ απαιτούσαν ψύξη από τον αέρα της καμπίνας (του θαλάμου του πληρώματος) για την αποφυγή υπερθερμάνσεως, οπότε χρειαζόταν έναν αεροθάλαμο για την έξοδο και την είσοδο ενός αστροναύτη από την καμπίνα πληρώματος, που παρέμενε υπό ατμοσφαιρική πίεση. Αντίθετα, τα συστήματα των «Τζέμινι» δεν απαιτούσαν ψύξη, επιτρέποντας την έξοδο και την είσοδο του αστροναύτη κατευθείαν από τον αποσυμπιεσμένο θάλαμο πληρώματος μέσα από μία θυρίδα. Εξαιτίας αυτού, το αμερικανικό διαστημικό πρόγραμμα υιοθέτησε διαφορετικούς ορισμούς για την ακριβή διάρκεια μιας EVA από ό,τι το σοβιετικό (και στη συνέχεια το ρωσικό). Το δεύτερο ορίζει ως αρχή της δραστηριότητας εκτός σκάφους τη στιγμή κατά την οποία ο αστροναύτης βρίσκεται σε κενό αέρα, μετά το άνοιγμα της εξωτερικής θυρίδας του αεροθαλάμου, ενώ στην αμερικανική ορολογία η EVA αρχίζει όταν ο αστροναύτης βγάλει το κεφάλι του έξω από το σκάφος.

Ο πρώτος «περίπατος στο διάστημα»

Η πρώτη EVA έλαβε χώρα στις 18 Μαρτίου 1965 από τον Σοβιετικό κοσμοναύτη Αλεξέι Λεόνοφ, ο οποίος πέρασε 12 λεπτά και 9 δευτερόλεπτα στο κενό, βγαίνοντας έξω από το διαστημόπλοιο Βοσχόντ 2. Σε αυτή τη χρονική διάρκεια, διένυσε μαζί με το σκάφος γύρω στα 5.000 χιλιόμετρα περιφερόμενος γύρω από τη Γη. Εφοδιασμένος με μεταλλικό εξοπλισμό πλάτης που περιείχε οξυγόνο αρκετό για 45 λεπτά αναπνοής, ο Λεόνοφ δεν είχε άλλο τρόπο ελέγχου της κινήσεώς του στο διάστημα εκτός από το τράβηγμα του μήκους 15,35 μέτρων σχοινιού που τον συνέδεε με το σκάφος. Αυτό ήταν σχετικά εύκολο, αλλά η διαστημική στολή του φούσκωσε από την εσωτερική της πίεση σε σχέση με το κενό του διαστήματος και έγινε τόσο άκαμπτη, ώστε δεν μπορούσε να πατήσει το κουμπί της φωτογραφικής μηχανής που έφερε στο στήθος του.
Στο τέλος του «διαστημικού περιπάτου» του, η διόγκωση της στολής του, του προκάλεσε ένα πολύ σοβαρότερο πρόβλημα: ο Λεόνοφ εισήλθε με λάθος τρόπο από την ύψους 2,5 μέτρων και διαμέτρου 1,2 εξωτερική θυρίδα του αεροθάλαμου, με το κεφάλι πρώτα, με αποτέλεσμα να σφηνώσει εκεί και να μην μπορεί να ξαναμπεί στο σκάφος. Χρειάσθηκε να μειώσει αργά την πίεση στο εσωτερικό της στολής του, ώστε να μη προσβληθεί από ασθένεια αποσυμπίεσης («νόσο των δυτών»). Με αυτόν τον τρόπο, μόλις και μετά βίας μπόρεσε να επιστρέψει στο εσωτερικό του σκάφους μετά από άλλα 12 λεπτά, κατά τη διάρκεια των οποίων η θερμοκρασία του σώματός του αυξήθηκε κατά 1,8 βαθμό Κελσίου από την προσπάθεια και την υπερένταση. Πέρασαν σχεδόν 4 χρόνια προτού να αποτολμήσει Σοβιετικός άλλη έξοδο εκτός σκάφους.

Στο πρόγραμμα «Τζέμινι»

Ο πρώτος αμερικανικός «διαστημικός περίπατος» έλαβε χώρα στις 3 Ιουνίου 1965 από τον Έντουαρντ Χουάιτ κατά τη διάρκεια της δεύτερης επανδρωμένης αποστολής «Τζέμινι», της Τζέμινι 4, και κράτησε 21 λεπτά. Ο Χουάιτ ήταν προσδεμένος στο διαστημόπλοιο και ο αέρας που ανέπνεε ερχόταν μέσα από έναν μήκους 7,6 μέτρων «ομφάλιο αγωγό», που επίσης μετέφερε τηλεπικοινωνία και βιοϊατρικές πληροφορίες. Υπήρξε η πρώτη EVA κατά την οποία ο αστροναύτης έλεγχε την κίνησή του με μία «Μονάδα Ελιγμών Χειρός» («Hand-Held Maneuvering Unit»), που λειτούργησε καλά, αλλά διέθετε αρκετό προωθητικό αέριο για 20 μόνο δευτερόλεπτα λειτουργίας. Ο Χουάιτ είπε ότι η πρόσδεσή του ήταν χρήσιμη για να μειώνει την απόστασή του από το σκάφος, αλλά δύσκολο να χρησιμοποιηθεί για να κινηθεί προς άλλες κατευθύνσεις, αντίθετα με τον ισχυρισμό του Λεόνοφ. Ωστόσο, ένα ελάττωμα στον μηχανισμό ανοίγματος της θυρίδας του θαλάμου δυσχέρανε το άνοιγμα και το κλείσιμό της, γεγονός που καθυστέρησε την έναρξη της EVA και έθεσε τον Χουάιτ και τον συνάδελφό του σε κίνδυνο.
Δεν προγραμματίσθηκαν άλλες EVA στις επόμενες τρεις πτήσεις του προγράμματος «Τζέμινι» και μία προγραμματισμένη, από τον Ντέιβιντ Σκοτ στο Τζέμινι 8, ματαιώθηκε από δυσλειτουργία του σκάφους. Αστροναύτες στις επόμενες πτήσεις του προγράμματος (Γιουτζήν Σέρναν, Μάικλ Κόλινς και Ρίτσαρντ Φ. Γκόρντον), πραγματοποίησαν αρκετές δραστηριότητες εκτός σκάφους, αλλά κανένας τους δεν μπόρεσε να εργασθεί επιτυχώς για μεγάλη διάρκεια έξω από το σκάφος χωρίς μεγάλη κόπωση και υπερθέρμανση. Ο Σέρναν επεχείρησε ανεπιτυχώς να δοκιμάσει μία «Μονάδα Ελιγμών Αστροναύτη» (Astronaut Maneuvering Unit) που περιελάμβανε ένα σύστημα οξυγόνου.
Στις 13 Νοεμβρίου 1966 ο Μπαζ Όλντριν έγινε ο πρώτος που άνθρωπος που εργάσθηκε στο διάστημα χωρίς να κουραστεί σε απαγορευτικό βαθμό, με την τελευταία αποστολή, την Τζέμινι 12. Ο Όλντριν εργάσθηκε έξω από το σκάφος επί 2 ώρες και 6 λεπτά. Το ενδιαφέρον του Όλντριν για την αυτόνομη κατάδυση ενέπνευσε τη χρήση της υποβρύχιας εκπαιδεύσεως για τους αστροναύτες ως προσομοίωση των συνθηκών ελλείψεως βάρους, που γενικεύθηκε από τότε μέχρι σήμερα.

Πρώτη μεταφορά πληρωμάτων με περίπατο στο διάστημα

Στις 16 Ιανουαρίου 1969 οι Σοβιετικοί αστροναύτες Αλεξέι Γιελισέγιεφ και Γιεβγκένι Χρουνόφ μεταφέρθηκαν από το διαστημόπλοιο Σογιούζ 5 στο Σογιούζ 4, στη δεύτερη σοβιετική EVA στην ιστορία. Θα περνούσαν σχεδόν άλλα εννέα χρόνια μεχρι να πραγματοποιηθεί η τρίτη.

Οι σεληνιακές δραστηριότητες του «Απόλλων»

Οι Αμερικανοί αστροναύτες Νηλ Άρμστρονγκ και Μπαζ Όλντριν εκτέλεσαν την πρώτη δραστηριότητα εκτός σκάφους πάνω στη σεληνιακή επιφάνεια στις 21 Ιουλίου του 1969 (ώρα Ελλάδας, 20 Ιουλίου σε ώρα Αμερικής), μετά την προσεδάφιση του σκάφους τους, της σεληνακάτου της αποστολής Απόλλων 11. Αυτός ο πρώτος «σεληνιακός περίπατος», με τη χρήση αυτόνομων Φορητών Συστημάτων Υποστήριξης Ζωής, διήρκεσε 2 ώρες και 36 λεπτά, δηλαδή έναν χρόνο συγκρίσιμο με αυτόν των αιωρούμενων EVA. Τα πληρώματα των 6 αποστολών του προγράμματος «Απόλλων» που προσσεληνώθηκαν εκτέλεσαν συνολικά 15 «σεληνιακούς περιπάτoυς».
Ο αστροναύτης Αλ Γουόρντεν του Απόλλων 15 εκτέλεσε και μία αιωρούμενη EVA στις 5 Αυγούστου 1971, κατά το ταξίδι της επιστροφής από τη Σελήνη, για να ανακτήσει ένα κάνιστρο καταγραφής εικόνων και δεδομένων από την εξωτερική πλευρά του σκάφους. Βοηθήθηκε σε αυτό από τον Τζέιμς Ίργουιν, που στεκόταν όρθιος στη θυρίδα του θαλάμου διακυβερνήσεως. Η ίδια διαδικασία επαναλήφθηκε από τους Κεν Μάτινγκλυ και Τσαρλς Ντιουκ στην επόμενη αποστολή Απόλλων 16, καθώς και από τους Ρόναλντ Έβανς και Χάρισον Σμιτ στην αποστολή Απόλλων 17.

Μετά τις αποστολές «Απόλλων»

Οι πρώτες επισκευές διαστημοπλοίου με EVA έγιναν από τους Πητ Κόνραντ, Τζόζεφ Κέργουιν, and Πωλ Γουάιτς στις 26 Μαΐου, 7 Ιουνίου και 19 Ιουνίου 1973, στον διαστημικό σταθμό Σκάιλαμπ. Με αυτές κατέστησαν τη λειτουργικότητα του σταθμού μετά τις ζημιές που έπαθε κατά την εκτόξευση, ελευθερώνοντας έναν ηλιακό συλλέκτη που είχε κολλήσει, αναπτύσσοντας ένα σκίαστρο για τον ήλιο και ελευθερώνοντας μία ηλεκτρική ασφάλεια που είχε επίσης πάθει εμπλοκή. Το δεύτερο αυτό πλήρωμα του Σκάιλαμπ πραγματοποίησε τρεις EVA, ενώ από τα τρία πληρώματα του σταθμού έγιναν συνολικά δέκα EVA. Διαπιστώθηκε ότι οι δραστηριότητες σε συνθήκες ελλείψεως βαρύτητας απαιτούσαν περίπου 2½ φορές περισσότερο χρόνο από ό,τι στη Γη επειδή πολλοί αστροναύτες υπέφεραν από σύνδρομο διαστημικής προσαρμογής κατά τα πρώτα στάδια των πτήσεών τους.
Μετά το Σκάιλαμπ δεν έγιναν άλλες δραστηριότητες εκτός σκάφους από τις ΗΠΑ μέχρι την έναρξη των αποστολών του διαστημικού λεωφορείου τη δεκαετία του 1980. Κατά την περιόδο αυτή οι Σοβιετικοί επανέλαβαν τις EVA, συνολικά 4 από τους διαστημικούς σταθμούς Σαλιούτ 6 και Σαλιούτ 7 μεταξύ του Δεκεμβρίου του 1977 και του τέλους Ιουλίου του 1982.

Διαδικασία ενδιάμεσης αποσυμπίεσης

Για EVA από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, η NASA σήμερα εφαρμόζει μια διαδικασία για να μειώσει τον κίνδυνο ασθένειας από αποσυμπίεση. Κατά τη διάρκεια αυτής, οι αστροναύτες κοιμούνται τον νυκτερινό ύπνο τους πριν από μία EVA στον αεροθάλαμο, όπου η πίεση του αέρα μειώνεται σε 0,7 ατμόσφαιρα. Η διαδικασία αυτή βοηθά τη μείωση του αζώτου στο αίμα, κάτι που αποτρέπει τη «νόσο των δυτών».