Caratteristiche delle Tute Spaziali


Atmosfera pressurizzata

La tuta spaziale fornisce la giusta pressione d’aria per mantenere i fluidi corporei allo stato liquido, In altre parole evita ai fluidi corporei di entrare in ebollizione. Così come accade ad un pneumatico per automobili, una tuta spaziale è essenzialmente un pallone a cui è impedito di espandersi oltre un certo limite da un tessuto speciale che in questo caso è costituito da fibre rivestite di Neoprene. Il tessuto di contenimento che impedisce alla tuta di gonfiarsi, fornisce la giusta pressione all’astronauta all’interno della tuta.Normalmente , le tute spaziali operano a pressioni inferiori alla pressione atmosferica di 1 Atm, mentre, per contro, la cabina di controllo dello Space Shuttle opera alla normale pressione atmosferica. Le tute spaziali impiegate dagli astronauti Shuttle vengono pressurizzate a 0,29 Atm. quindi, la pressione interna della cabina Shuttle o dell’airlock deve essere ridotta prima che un astronauta s’ inserisca nella tuta spaziale per uscire nello spazio. Un astronauta che debba eseguire un’attività extraveicolare può correre il rischio di incappare in un’ embolia, similmente a quanto accade ai sommozzatori e ai palombari quando, dopo aver operato per un certo periodo di tempo a grandi profondità riemergono troppo velocemente in superficie. Questo fenomeno , meglio conosciuto col termine “the bends”, è causato dal repentino passaggio da una pressione maggiore ad una inferiore in tempi ridotti.

Ossigeno per la respirazione

La tuta spaziale non può impiegare aria come quella respirata normalmente sulla Terra, composta dal 78% di azoto, dal 21% di ossigeno e dal 1% di altri gas, questo perché la minor pressione presente all’interno della tuta causerebbe una bassa concentrazione di ossigeno (pressione parziale di ossigeno) nei polmoni e quindi nel sangue, similmente a quanto accade se dovessimo scalare il monte Everest; questo è estremamente pericoloso. E’ per questo motivo che molte delle tute spaziali impiegano ossigeno puro per la respirazione. La tuta spaziale può ricevere ossigeno direttamente dalla navetta attraverso un “cordone ombelicale” o tramite un dispositivo di supporto vitale trasportato sulle spalle, similmente ad uno zaino, direttamente dall’astronauta. Sia lo Space Shuttle che la Stazione Spaziale Internazionale hanno miscele d’aria simili a quelle dell’atmosfera terrestre. Quindi, prima di inserirsi in una tuta spaziale in cui respirerà una miscela diversa composta d’ ossigeno al 100%, l’astronauta dovrà portare a termine una fase di deazotazione durante la quale respirerà ossigeno puro per un certo periodo di tempo ben stabilito, prima di vestire la tuta spaziale. Questo periodo di deazotazione permette all’astronauta di eliminare l’azoto presente nel sangue e nei tessuti, minimizzando notevolmente il rischio di embolie.

Eliminazione del Biossido di carbonio

Uno degli effetti della respirazione è la creazione di biossido di carbonio o anidride carbonica. All’interno della tuta spaziale, la concentrazione di anidride carbonica può raggiungere velocemente livelli letali per l’uomo, quindi l’accumulo di anidride deve essere rimossa dall’atmosfera interna della tuta spaziale. La tuta dispone quindi un particolare apparato funzionante ad idrossido di litio per eliminare l’eccesso d’ anidride carbonica. Il contenitore è inserito nel dispositivo di supporto vitale trasportato dall’astronauta o direttamente nella navetta spaziale, in questo caso il dispositivo è accessibile tramite un cordone ombelicale.

Controllo della Temperatura

Per far fronte alle estreme temperature che si riscontrano nello spazio, le tute spaziali vengono pesantemente foderate con diversi strati di tessuto speciale (Neoprene, Gore-Tex,Dacron) e rivestite con strati esterni riflettenti (di solito in Mylar o tessuto bianco) per riflettere i raggi solari.
Gli astronauti producono calore per via della traspirazione corporea, specialmente in occasione di pesanti attività fisiche. Se il calore prodotto in eccesso non viene adeguatamente rimosso, il sudore prodotto dagli astronauti potrebbe appannare la visiera del casco riducendo drasticamente la visibilità e ridurli in uno stato di disidratazione molto pericoloso. L’astronauta Eugene Cernan, ha constatato di persona gli effetti negativi di uno scarso raffreddamento interno della tuta, infatti, perse parecchio peso eseguendo la sua passeggiata spaziale durante la missione Gemini 9.
Al fine di eliminare il calore in eccesso, le tute spaziali delle missioni Mercury e Gemini erano fornite di speciali ventole e scambiatori di calore che mantenevano fresca l’aria, mentre dalle missioni Apollo in avanti, questo compito viene assunto da uno speciale indumento, una di sorta calzamaglia che riveste completamente il corpo dell’astronauta. Quest’indumento è interamente intrecciato con decine di metri di piccoli tubicini che lo circondano completamente, nei quali scorre l’acqua necessaria a raffreddare il corpo.

Protezione dalle Micrometeoriti

Per proteggere gli astronauti dalla collisione con micrometeoriti, la tuta spaziale viene fornita di strati multipli di tessuti ad alta resistenza come il Dacron od il Kevlar. Questi strati evitano in oltre strappi e rotture quando esposti a diretto contatto con le superfici della capsula spaziale o delle strutture su cui si sta operando.

Protezione dalle Radiazioni

La tuta spaziale offre solo una limitata protezione dalle radiazioni. Un certo livello di protezione viene assicurata dai rivestimenti in Mylar degli strati di cui è costituita la tuta la quale, però, non offre molta protezione al vento solare. Generalmente quindi le attività extraveicolari vengono programmate in occasione di periodi in cui l’attività solare è meno dannosa.

Buona Visuale

La tuta spaziale è provvista di un casco costruito in plastica o in policarbonato ad alta resistenza. I caschi sono dotati di rivestimenti speciali per riflettere i raggi solari e con visori colorati per ridurre il bagliore, similmente a quanto accade con i comuni occhiali da sole. Normalmente, prima di eseguire attività extraveicolari, la parte interna del visore viene cosparsa con un prodotto anti appannamento impiegando una bomboletta spray. Recentemente, i caschi sono provvisti di strutture su cui sono montate delle micro lampade che abilitano la visione anche in zone d’ombra.

Comunicazioni

Le tute spaziali sono equipaggiate con radio ricetrasmittenti in modo che l’astronauta, durante l’ EVA, possa discutere con i controllori di terra e/o gli altri componenti dell’equipaggio. L’astronauta indossa un casco in tessuto con cuffie e microfono. La ricetrasmittente è posizionata nello zaino in cui alloggia anche il dispositivo primario di sopravvivenza.

Mobilità

In completa assenza di peso, risulta molto difficile muoversi. Se si cerca di spingere qualcosa, si viene sospinti dalla parte opposta per via della Terza Legge del Moto di Newton. Durante le missioni Gemini, gli astronauti che effettuarono le escursioni extraveicolari, riportarono di avere avuto grossi problemi nel mantenere posizioni fisse, quando cercavano di ruotare una chiave, essi venivano sospinti dalla parte opposta. E’ per questo motivo che le navette spaziali sono equipaggiate con particolari appigli e maniglie, in modo tale da rendere meno difficoltoso il lavoro degli astronauti in microgravità. La NASA ha anche sviluppato dispositivi di manovra a razzo azionati da getti di gas per permettere agli astronauti di muoversi liberamente nello spazio senza essere vincolati alla navetta con cordoni ombelicali. Questi dispositivi, chiamati Manned Maneuvering Unit o MMU, sono sostanzialmente dei dispositivi con propulsione a gas, in cui l’astronauta sedendovi all’interno, può governare tramite un joistick. Un altro apparato sviluppato sempre dalla NASA consta di una unita spinta da getti d’azoto che viene assemblata allo zaino contenete il dispositivo primario di sopravvivenza. Questo dispositivo è chiamato SAFER – Simplified Aid for Extravehicular Activity Rescue permette ad un’astronauta il ritorno verso lo Shuttle o la ISS nel caso che, durante le normali operazioni EVA, si allontani troppo dalla navetta o dalla ISS stessa. Il SAFER dispone di 1,4 Kg di azoto come propellente e può trasportare un’astronauta alla velocità di 3 metri/sec.

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