لباس فضانوردی

فضانورد معروف باز آلدرین در ماموریت آپولو 11
لباس فضایی مبین چاوار سیستم پیچیده‌ای از پوشاک، تجهیزات و سیستم‌های زیست‌محیطی می‌باشد و به گونه‌ای طراحی شده‌است تا بتواند فضانورد را به راحتی در محیط خشن فضا زنده نگه دارد
انسان نمی‌تواند در فضا بدون لباس مناسب جان سالم به در ببرد. فضانوردان هنگامی که داخل ایستگاه فضایی یا در شاتل مشغول کار و زندگی هستند، به پوشیدن لباس مخصوص نیازی ندارند و گذشته از نبود گرانش در داخل شاتل یا ایستگاه فضایی، آن‌ها تفاوت دیگری را با زمین احساس نمی‌کنند. فضانوردان آنجا با لباسهای راحت و شلوار راحتی و اغلب بدون کفش هستند؛ اما هنگامی که یکی از آن‌ها برای کار مجبور شود به بیرون از سفینه برود باید لباس فضایی بر تن کند.
اگر انسان بدون پوشش مخصوص وارد فضا شود ظرف پانزده ثانیه بیهوش می‌شود و مغز او در مدت چهار دقیقه نابود می‌شود. حداقل دما در یک روز سرد زمستان در مناطق مسکونی زمین ۲۰-۳۰ درجه زیر صفر است است، اما در فضا این دما می‌تواند به کمتر از ۱۰۰ درجه زیر صفر هم برسد؛ با وجود این اختلاف دمای فاحش، خیلی مهم است که فضانوردان لباس محافظ را قبل از خارج شدن از ایستگاه فضایی یا شاتل بپوشند.
طرح آپولو
در ماموریت آپولو فضانوردان بر روی ماه به خوبی آن که در فضا حرکت می‌کنند راه بروند، لباس‌های فضانوردی برای پیاده روی‌های فضایی هم طراحی شده بودند.
لباس‌های فضانوردی ابتدایی که در زمان پرتاب موشک پوشیده می‌شدند، لباس‌های کمکی مورد نیاز بودند در زمانی که فشار از بین می‌رفت.
لباس‌های فضانوردی آپولو شامل این موارد می‌شدند:
یک نایلون خنک‌کننده آبی به عنوان زیرپوش
یک لباس با فشار چند لایه
لایه درونی-نایلونی سبک وزن با سوراخ‌هایی بر روی آن
لایه میانی- نایلون ورقه ورقه شده ازneoprene برای نگه داشتن فشار
لایه بیرونی- نایلونی برای نگهداری لایه‌های دارای فشار زیرین
پنج لایه ازMylar آلومینیومی بافته شده با چهار لایه ازDacron برای حفاظت از گرما
دو لایه از Kapton برای محافظت بیشتر از گرما
یک لایه از تفلون ورقه شده-نسوز- برای حفاظت از خراش
یک لایه تز تفلون سفید-نسوز-
لباس فضانوردی دارای کفش، دستکش، کلاه برای ارتباطات و کلاه پلاستیکی کاملا تمیز-Helmet-است. در زمان پرتاب اکسیژن و آب خنک‌کننده توسط فضاپیما تهیه می‌شود.
برای پیاده روی فضایی فضانورد با یک جفت کفش، دستکش با سر انگشت‌های لاستیکی، یک دست فیلتر یا کلاه آفتابگردان برای محافظت از نور آفتاب و یک کوله پشتی که اکسیژن، دستگاه دفع دی اکسید کربن و آب برای خنک‌کننده دارد، محافظت می‌شود کوله پشتی لباس فضانوردی وزنی معادل 82 کیلوگرم روی زمین و 14 کیلوگرم بر روی ماه دارد.
لباس‌های فضانوردی ابتدایی آپولو همچنین برای پیاده روی در ماموریت اسکای لاب Sky Labاستفاده شد.
در اوایل پرواز شاتل‌های فضایی فضانوردان لباس‌های فضانوردی قهوه‌ای رنگی می‌پوشیدند. مانند ماموریت‌های قبلی این لباس برای این مورد هم مورد استفاده قرار می‌گرفت که اگر فشار در کابین از بین رفت خطری متوجه فضانوردان نشود. طراحی این لباس‌ها همچنین بسیار شبیه به طراحی لباس‌ها آپولو بود.
وقتی که پرواز شاتل‌ها بیشتر جریان یافت، فضانوردان دیگر این نوع لباس‌ها را در زمان پرتاب نپوشیدند. در عوض آن لباس‌ها، آن‌ها لباس‌هایی با رنگ آبی روشن با چکمه‌هایی سیاه و یک کلاه ارتباطی -communications helmet- پلاستیکی سفید مقاوم و محکم میپوشیدند و این تمرین تا آن حادثه فضاپیمای چلنجر ادامه داشت
بعد از حادثه‌ی چلنجر، ناسا از تمام فضانوردان خواست در زمان پرتاب و برگشت به زمین لباس‌های دارای فشار را بپوشند. این لباس‌های نارنجی دارای فشار می‌باشند و به کلاه، کفش، دستکش، چتر نجات و محافظ جان که قابل باد شدن است. این لباس‌های فضانوردی برای مواقع ضروری ایجاد شده‌اند .. برای مواقعی که فشار درون کابین از بین برود یا مجبور بشوند در ارتفاع بلند در زمان پرتاب یا برگشت به زمین به بیرون بپرند. ما در مورد لباس‌های فضانوردی که اکنون استفاده می‌شوند در بخش بعدی یعنی واحد تغییرپذیری گردونه‌ای -Extravehicular Mobility Unit- که اختصارا EMU نامیده می‌شود برای پیاده روی از شاتل‌ها و ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده می‌شود.
لباس‌های فضانوردی پیشرفتهEMU
پیش‌تر لباس‌های فضانوردی بیشتر از جنس‌هایی نرم و سبک ساخته می‌شدند، امروزه EMUها ترکیبی از سبکی و مقاومت بسیار زیاد را دارند تا هم راحتی را برای فضانورد به ارمغان بیاورد و هم تغییر ناپذیری بالا.
به این منظور نیز دربرخی قسمت‌های آن طلا به کار برده می‌شود زیرا طلا واکنش‌پذیری‌ای در حد صفر دارد .
خود لباس از ۱۳ لایه تشکیل شده است، لایه خنک‌کننده‌ی داخلی-۲لایه-، لایه‌ی فشار-2لایه-، گرمای ناشی از ریز معلق‌های موجود در آسمان-8لایه-، و پوشش‌های بیرونی-1لایه-. مواد استفاده شده در این لباس‌ها عبارتند از:
Nylon tricot
Spande
نایلون Urethane ورقه شده
Dacron
نایلون Neoprene ورقه ورقه شده
Meylar
بخش کنترل ماموریت ناسا -NASA- هیچ مایل نیست حتی کمترین ریسک غیرضروری برای فضانوردان وجود داشته باشد. هر کدام از فضانوردان یک دست -یونیت- لباس مخصوص برای داشتن ایمنی در فضا دارند که -Extravehicular Mobility Unit -EMU یا در اصطلاح عامه لباس فضانوردی -space suit- نامیده می‌شود.
EMU دمای بدن را کنترل می‌کند و تهویه درآن بوسیله یک لوله که در لباسهای داخلی تعبیه شده انجام می‌شود. لوله‌های آب گردان، فضانوردان را موقع کار در فضا در راحتی نگه میدارند، این لباس همچنین شامل یک کیف آب برای ذخیره آب و یک مخزن نگهداری آب کثیف است. به‌علاوه یک هدفون و یک میکروفون برای برقراری ارتباط و یک سری وسایل ضروری دیگر از جمله تجهیزات این لباسها است.
برای مشاهده قسمت‌های مختلف یک لباس فضا نوردی، کلیک کنید.
تعداد زیادی از فضانوردان مختلف می‌توانند از این لباس‌ها استفاده کنند، بخش‌های مختلف آن‌ها قابل تعویض بوده و در سایزهای مختلف وجود دارند. تجهیزات اختصاصی این یونیت‌ها مانند گرمکن‌های نوک انگشت، سیستم‌های خنک‌کننده، قسمت‌هایی که روی کلاه متصل شده و برای جلوگیری از بخار تنفس و عرق و … هستند. همچنین کوله پشتی‌هایی که می‌توانند به فضانورد در مسیر برگشت به سفینه‌اش در صورتی که طناب اتصالشان با سفینه پاره شود کمک کنند.
EMU از فضانوردان در زمان‌های بحرانی کاری خارج از محدوده امن ایستگاه فضایی با این لباس‌های بی‌نظیر حمایت می‌کند و فضانوردان می‌توانند در حد ایده‌آل‌های ناسا کار کنند و محیط خشن فضا را دوست داشتنی‌تر کنند.
تمام این لایه‌ها در قالب یک لباس به هم دوخته و چسبیده می‌شوند. لباس‌های اولیه فضانوردی به صورت فردی و مخصوص یک نفر ساخته می‌شدند ولی EMUها قسمت‌های مختلف با اندازه‌های مختلف را داراست که فضانورد می‌تواند با انتخاب اندازه قطعات مورد نظر خود آن‌ها را کنار هم بگذارد تا لباس خودش را درست کند.
قسمت‌های مختلفEMU عبارتند از:
Maximum Absorption Garment قسمتی که وظیفه جمع‌آوری ادرار فضانورد را دارد و اختصارا MAG نامیده می‌شود.
Liquid Cooling and Ventilation Garment خنک‌کننده آبی و تهویه LCVG که وظیفه‌ی دفع گرمای اضافی تولید شده توسط فضانورد که در طول پیاده‌روی فضایی تولید می‌شود را بر عهده دارد.
EMU Electrical Harness قسمت اسباب وسایل الکتریکی EEH وظیفه برقراری ارتباط برای داشتن ارتباط با واحد مربوطه و وسایلی زیستی
Communications Carrier Assembly حمل کننده وسایل برای برقراری ارتباط که دارای میکروفون و و گوشی (Earphone) برای برقراری ارتباط است.
Lower Torso Assembly نیم تنه پایینی لباس که شامل نیم تنه‌ی پایینی لباس شلوار، مفصل و لولاهای مربوط به قوزک و زانوی پا، کفش‌ها و قسمت پایینی کمر است.
Hard Upper Torso نیم تنه بالایی لباس از پوسته‌ایی سخت از جنس فایبرگلاس برای محافظت از قسمت‌های نیم تنه‌ی بالایی یعنی بازوها، بدنه، کلاه، کوله پشتی و ماژول‌های کنترل، دست‌ها، دستکش‌ها، دستکش‌های بیرونی و داخلی، کلاه، کلاه آفتابگردان مانند فضانورد برای محافظت فضانورد از نور آفتاب
In-suit Drink Bag کیف آب آشامیدنی که آب آشامیدنی مورد نیاز فضانورد را در طول پیاده روی فضایی تامین می‌کند.
Secondary Oxygen Pack بسته‌ی دوم اکسیژن که اکسیژن مورد نیاز در مواقع ضروری را تامین می‌کند
Display and Control Module نمایش و ماژول کنترل که وظیفه‌ی نمایش و کنترل برای اجرای PLSS را بر عهده دارد.
Maximum Absorption Garment
پیاده روی‌های فضایی می‌تواند تا 7ساعت به طول بینجامد که در این مدت بدن فضانورد نیاز به دفع دارد.چون برای ایجاد فشار و از بین بردن فشار هم در لباس و هم در فضاپیما به زمان زیادی نیاز است، فضانوردان نمی‌توانند به فضاپیماها بروند و مشکل خود را برطرف کنند به خاطر همین یک نوع جمع‌کننده ادرار در لباس تعبیه شده‌است و زمانی که پیاده روی فضایی تمام شد فضانورد از دست آن راحت می‌شود!
* پوشیدن یک لباس فضانوردی
برای آماده‌سازی برای فضانوردی فضانوردان باید موارد زیر را انجام دهند:
1- فشار درون شاتل را به 0.7 اتمسفر کاهش دهند و اکسیژن را افزایش
2- اکسیژن خالص را برای 30 دقیقه تنفس کنند تا نیتروژن از خون و بافت‌ها بیرون برود
3- MAG را بپوشند
4- به اتاق تنظیم فشار وارد شوند
5- LCVG را بپوشند
6- EEHرا به HUTوصل کنند
7- DCM را به HUT وصل کنند-PLSSقبلا به HUT وصل شده است-
8- دست‌ها را به HUT متصل کنند
9- کلاه را با ترکیبات ضد بخار گرفتگی بمالند
10- آینه . چک لیست را بر روی آستین فضانورد قرار دهند
11- انبار غذا و IDB را درون HUT قرار دهند
12- نور و دوربین‌های تلویزیونی رویEVA را امتحان کند
13- EVA را روی کلاه-Helmet- قرار دهند
14- CCA را به EEH وصل کنند
15- درون LTA قدم بگذارند و آن را تا بالای کمرشان بالا بکشند
16- SCU را به DCM و شاتل وصل کنند
17- به داخل نیم تنه‌ی بالایی لباس بروند
18- لوله‌های خنک‌کننده LVCG را به PLSS وصل کنند
19- اتصالات الکتریکیEEH را به PLSS وصل کنند
20- LTA را به HUT قفل کنند
21-CCA و چشم بندها را بپوشند-اگر فضانورد آن‌ها را بپوشد-
22- دستکش‌ها راحتی را بپوشند
23- کلاه-Helmet- و EVA را قفل کنند
24- دستکش‌های بیرونی را قفل کنند
25- بررسیEMU برای اطمینان از نبودن هرگونه سوراخ با افزایش فشار به0.2 اتمسفر بالای فشار اتاق تنظیم فشار، نبودن هرگونه سوراخ بدین معناست که اتاق تنظیم فشار خالی از فشار است.
وقتی که فضانوردان روی ماه کار می‌کنند، فضانوردان آپولو سختی زیادی را در حرکت دادن خودشان در لباس داشتند. لباس‌های آپولو به خوبی EMU امروزی نبودند وEMU وزنی معادل دو برابر لباس‌های آپولو دارند و این هیچ مشکلی را به وجود نمی‌آورد چون EMUها برای کار در شرایط گرانش کم طراحی شده‌اند. در آینده برای ماموریت مریخ ناسا نوعی لباس بسیار مستحکم‌تر، راحت ترو کم وزن‌تر را طراحی می‌کند که هم چنین کار با آن بسیار راحت‌تر از کار با لباس‌های کنونی است.
لباسهای فضایی امروزی
لباسهای فضایی امروزی، از زمان ساخت اولین پیش نمونه آن توسط خلبانی به نام وایلی پست در سال 1934، راه درازی را برای تکامل خود پیموده‌اند، پست، لباسی را که خودش طراحی کرده بود پوشید تا یک حد نصاب ارتفاع به جای بگذارد؛ اما وقتی در ارتفاع 50000 پایی پرواز می‌کرد، موفق به کشف "جریان جت" شد. لباس او در اصل یک لباس غواصی لاستیکی بود که بخشهای مربوط به دست و پا را با نخ به آن بسته بود، به گونه‌ای که براحتی می‌توانست به قسمت‌های هدایت‌کننده هواپیما دسترسی داشته باشد و در بالای آن یک کلاه فلزی قرار داده بود.
از دهه 1960 میلادی، مسابقه برای تکمیل لباسی که برای سفر به فضا مناسب باشد، در جریان بوده‌است. نمونه‌های اولیه چندان راحت نبودند و تهویه در آن‌ها به سختی انجام می‌گرفت، اما تا 21 ژوئیه 1969 که نیل آرمسترانگ قدم به ماه گذاشت، لباسهای فضایی بهبود یافتند و آنچه آرمسترانگ بر تن کرد، بسیاری از خصوصیات لباسهای امروزی را در خود داشت. یکی از بزرگترین اصلاحات انجام گرفته، تعبیه دستگاه سرمایش مایع در لباس بود، که بخار گرفتگی داخل لباس را که فضانوردان قبلی از آن شکایت می‌کردند.، از بین برد. علاوه بر این، انعطاف‌پذیری آن را به حدی بود که اجازه انجام بسیاری از حرکات را فضانورد می‌داد.
امروزه فضانوردان مجموعه‌ای از لباسهای فضایی مختلف را در اختیار دارند. هر یک از آن‌ها برای کار در محیطی خاص طراحی شده‌است. در خلال پرتاب و فرود، آن‌ها لباسهای با فشار جزئی، به همراه محفظه مخصوص چتر نجات را می‌پوشند. این لباس تشکیل شده‌است از کلاه ایمنی، دستگاه ارتباطی، نیم تنه، چکمه‌ها و دستکش‌ها، قسمت‌های بادکنک مانندی در داخل لباس تعبیه شده‌است که هنگام کم شدن فشار داخل کابین، بطور خودکار باد می‌شوند تا فشار لازم را در قسمت پایینی بدن حفظ کنند. بدون وجود آنها، فضانوردان به علت جمع شدن خون در آن قسمت از بدنشان از حال می‌رفتند.
به محض رسیدن به مدار، فضانوردان لباس‌هایی را کم و بیش شبیه لباسهای عادی است به تن می‌کنند، البته با این تفاوت که این لباس‌ها تعداد زیادی جیب برای قرار دادن قلم و کاغذ دارند، زیرا در غیر اینصورت این وسایل در داخل کابین فضاپیما به پرواز در خواهند آمد.
اما لباس فضایی حقیقی، که بیشتر برای مردم آشناست، در واقع همان "امو" است. در گذشته لازم بود برای هر فضانورد یک لباس اختصاصی دوخته شود، اما طراحی‌های امروزی به صورت قطعه قطعه انجام می‌شود، بدین ترتیب که نیم تنه‌های بالا و پایین، دستها و دستکشها همه در اندازه‌های مختلف آماده می‌شوند که می‌توان آن‌ها را باهم ترکیب کرد تا لباسی به اندازه یک فضانورد خاص بدست آید. با این شیوه، هر لباس فضایی را می‌توان مورد استفاده قرار داد.
لباس فضایی برای مریخ
بزرگترین مسئله در حال حاضر، تکمیل امویی است که برای سفر به مریخ مناسب باشد. مایکل دمازی، مهندس لباسهای فضایی در ناسا، می‌گوید: "ما به لباسی نیاز داریم که قابلیت تحرک و راحتی آن برای سطح مریخ بسیار بالا باشد. تعداد فعالیت‌های برون نالوی فضانوردان در مدت اقامت 500 روزه آن‌ها بسیار زیاد خواهد بود: ما انتظار 300 مورد یا بیشتر را داریم". دمازی اضافه می‌کند: "ماموریت به مریخ، مثل این است که فضانوردان باید هر روز صبح از خوب بیدار شوند و به سر و کار بروند. از لباسهای فضایی کنونی برای مدت 6 تا 8 ساعت می‌توان استفاده کرد و ما نیز طراحی‌های خود را بر اساس حداقل این مقدار زمان انجام می‌دهیم. در برخی از موارد فضانوردان باید مدت 16 تا 18 ساعت روی سطح مریخ باشند".
در طراحی کنونی امو، موارد جدیدی تعبیه و جمع شده است، از جمله دستگاه جمع‌آوری ادرار، که آن را خود جمع می‌کند تا بعدا به دستگاه مدیریت مواد دفعی مدار گرد انتقال دهد و یک لباس تهویه به همراه دستگاه سرمایش مایع که زیر لباس اصلی پوشیده می‌شود. این لباس، یک تکه است و از ماده قابل کش آمدن ساخته شده و در آن مجراهایی برای عبور آب قرار داده شده‌است تا فضانورد را خنک نگه دارد و از گرما آزاد دهنده داخل لباس محافظت نماید. علاوه بر آن، امو یک محفظه آب آشامیدنی به حجم 620 سانتیمتر مکعب و یک دستگاه ارتباطی پیشرفته نیز دارد.
برای کارهای طولانی بر سطح مریخ، این اجزا باید بتوانند دو برابر حالت عادی کار کنند. دمازی می‌گوید: "موارد کلیدی عبارتند از راحتی، مدیریت آب و غذا، مواد دفعی، مورد کلیدی دیگر عبارت است از اینکه آیا ما مریخ نوردهای تحت فشار خواهیم داشت یا نه؟ فشار هوای داخل این مریخ نوردها چنان تنظیم شده‌است که فضانورد می‌تواند با ورود به آن، لباس فضایی خود را بیرون بیاورد، تا بهتر بتواند به خورد و خوراک و بهداشت خود برسد. در حالتی که این مریخ نوردها موجود نباشند، یا خراب شده باشند، باید بتوان این کارها را داخل لباس انجام داد".