Att bo och arbeta i rymden under längre perioder är hårt arbete. Inte bara effekterna av viktlös ta en fysisk vägtull , men att genomföra rymdpromenader är en utmaning i sig. Under en rymdpromenad kan astronauter bli desorienterade, förvirrade och illamående, vilket gör det svårt att ta sig hem. Och även om rymdvandringar har genomförts i årtionden, är de särskilt viktiga ombord Internationell rymdstation (ISS).
Därför varför Charles Stark Draper Laboratory (aka. Draper Inc.), ett Massachusetts-baserat icke-vinstdrivande forsknings- och utvecklingsföretag, designar en ny rymddräkt med stöd från NASA. Förutom gyroskop, autonoma system och annan banbrytande teknologi kommer denna nästa generations rymddräkt att ha en ' Ta mig hem ”-knapp som tar bort mycket av förvirringen och gissningar från rymdpromenader.
Rymdpromenader, även kända som ' Utomfordonsaktivitet ” (EVA), är en integrerad del av rymdresor och rymdutforskning. Ombord på ISS tar rymdvandringar vanligtvis mellan fem och åtta timmar, beroende på vilken typ av arbete som utförs. Under en rymdpromenad använder astronauter tjuder för att förbli fixerade vid stationen och hindra deras verktyg från att flyta iväg.
En annan säkerhetsfunktion som spelar in är Förenklat stöd för EVA Rescue (SAFER), en enhet som bärs av astronauter som en ryggsäck. Den här enheten förlitar sig på jetpropeller som styrs av en liten joystick för att tillåta astronauter att röra sig i rymden i händelse av att de lossnar och flyter iväg. Denna enhet användes flitigt under konstruktionen av ISS, som involverade över 150 rymdvandringar.
Men även med en SAFER på, är det inte svårt för en astronaut att bli desorienterad under och EVA och förlora sin orientering. Eller som Draper-ingenjören Kevin Duda indikerade i en Draper pressmeddelande , 'Utan ett felsäkert sätt att återvända till rymdfarkosten riskerar en astronaut att drabbas av det värsta scenariot: förlorad i rymden.' Som rymdsystemingenjör har Duda under en tid studerat astronauter och deras habitat ombord på den internationella rymdstationen.
Han och hans kollegor ansökte nyligen ett patent för tekniken, som de hänvisar till som ett system för 'assisterad extravehicular aktivitet självretur'. Som de beskrev konceptet i patentet:
'Systemet uppskattar en besättningsmedlems navigeringstillstånd i förhållande till en fast plats, till exempel på en medföljande rymdfarkost som kretsar runt, och beräknar en vägledning för att återföra besättningsmedlemmen till den fasta platsen. Systemet kan ta hänsyn till säkerhets- och frigångskrav när det beräknas vägledningsbanan.'
På väg tillbaka från månen gick Apollo 17-astronauten Ronald Evans på en rymdpromenad. Evans tog in film från kameror utanför kommando- och servicemodulen. Apollo 17 var det sista Apollo-uppdraget till månen. Kredit: NASA
I en konfiguration kommer systemet att styra besättningsmedlemmens SAFER-paket och följa en föreskriven bana tillbaka till en plats betecknad som 'hemma'. I ett annat kommer systemet att ge anvisningar i form av visuella, auditiva eller taktila signaler för att styra besättningsmedlemmen tillbaka till sin startpunkt. Besättningsmedlemmen kommer att kunna aktivera systemet själv, men en fjärroperatör kommer också att kunna slå på det om det behövs.
Enligt Séamus Tuohy, Drapers chef för rymdsystem, är den här typen av teknik för återvändande hem ett framsteg inom rymddräktsteknologin som är sedan länge väntad.'Den nuvarande rymddräkten har ingen automatisk navigeringslösning – den är rent manuell – och det kan utgöra en utmaning för våra astronauter om de är i en nödsituation, säger han. sa .
Ett sådant system erbjuder flera utmaningar, inte minst av dem har att göra med Global Positioning Systems (GPS), som helt enkelt inte är tillgängliga i rymden. Systemet måste också beräkna en optimal returbana som tar hänsyn till tid, syreförbrukning, säkerhet och krav på frigång. Slutligen måste den kunna leda en desorienterad (eller till och med medvetslös astronaut) effektivt tillbaka till deras luftsluss. Som Duda förklarade :
'Att ge astronauter en känsla av riktning och orientering i rymden är en utmaning eftersom det inte finns någon gravitation och inget enkelt sätt att avgöra vilken väg som är upp och ner. Vår teknik förbättrar uppdragets framgång i rymden genom att hålla besättningen säker.'
Även verktyg måste vara förbundna i rymden. Astronauter ser alltid till att deras verktyg är anslutna till deras rymddräkter så att verktygen inte flyter iväg. Kredit: NASA
Lösningarna, för Duda och hans kollegor, är att utrusta framtida rymddräkter med sensorer som kan övervaka bärarens rörelse, acceleration och relativa position till ett fast föremål. Enligt patentet skulle detta sannolikt vara en åtföljande rymdfarkost i omloppsbana. Navigations-, väglednings- och kontrollmodulerna kommer också att programmeras för att rymma olika scenarier, allt från GPS till synstödd navigering eller stjärnspårning.
Draper har också utvecklat proprietär programvara för systemet som sammansmälter data från visionbaserade och tröghetsnavigeringssystem. Systemet kommer ytterligare att dra nytta av företagets omfattande arbete med bärbar teknologi, som också har omfattande kommersiella tillämpningar. Genom att utveckla rymddräkter som gör att bäraren kan få mer data från sin omgivning, tar de effektivt ut förstärkt verklighetsteknik i rymden.
Utöver rymdutforskning planerar företaget även applikationer för deras navigationssystem här hemma. Dessa inkluderar räddningspersonal och brandmän som måste navigera genom rökfyllda rum, fallskärmshoppare som faller mot jorden och dykare som kan bli desorienterade på djupt vatten. Bokstavligen alla situationer där liv och död kan bero på att inte gå vilse kan dra nytta av denna teknik.
Vidare läsning: Draper , Google Patent