Tipologia di Tute Spaziali


Tipologie di tute spaziali.

Fino ad oggi, sono state sviluppate 3 tipologie di tute: le Intravehicular Activity – Attività Intraveicolare (IVA), le Extravehicular Activity – Attività Extraveicolare (EVA) e una versione combinata delle precedenti due, denominata Intra-Extravehicular Activity – Attività Intra-Extraveicolare (IEVA).

Tute di Salvataggio – Lancio – Rientro

La funzione fondamentale delle tute IVA è quella di mantenere in vita l’astronauta o il cosmonauta nel caso di perdite di pressurizzazione interne della capsula. Questi apparati, devono sostanzialmente fornire ossigeno nel caso in cui l’atmosfera interna della cabina si riveli contaminata, devono supportare la fuga dell’astronauta dalla capsula in caso di emergenza e permettergli di poter sopravvivere per una certo lasso  di tempo, sufficiente per potersi mettere in salvo.

Le prime tute pressurizzate sviluppate, sia americane sia russe, furono di tipo IVA. Sin dall’inizio dello sviluppo di questi apparati, i primi tentativi di raggiungere lo spazio non prevedevano nessuna uscita dalla capsula pressurizzata. Nonostante questo, le tute IVA hanno continuato a essere sviluppate in quanto divenute parte del sistema di sicurezza del veicolo, Con  esse infatti, venivano moltiplicate  le possibilità di sopravvivenza dell’equipaggio in caso di incidente.

Questa peculiarità è di fondamentale importanza durante il lancio ed il rientro in una missione spaziale. In queste delicate fasi della missione,  elevate pressioni  e una considerevole quantità di vibrazioni sollecitano l’equipaggio e le strutture della capsula. In queste condizioni, minor peso, minor ingombro, assenza di contatti fastidiosi e deleteri con gli elementi della tuta, divengono fattori estremamente importanti per garantire adeguata mobilità, operatività e assicurare il giusto grado di comfort.

Questi fattori diventano altrettanto importanti nelle ore che precedono il volo; infatti  gli astronauti possono restare vincolati ai loro seggiolini per molto tempo prima di poter decollare. Diviene quindi indispensabile per l’equipaggio rimanere liberi da qualsiasi tipo di contatto con elementi rigidi della tuta ed eventuali sagome non antropomorfe devono essere accuratamente evitate.

Peso  e ingombro minimo, diventano di essenziale importanza in caso si manifesti un grave incidente sul pad di lancio, al fine di assicurare all’astronauta quell’agilità necessaria per uscire velocemente dal veicolo e abbandonare l’area mettendosi in salvo.

Entrambe le combinazioni di volo IVA sia Russe che Americane, implementano apparati di sopravvivenza basilari che includono un sistema per l’erogazione di ossigeno di emergenza da usarsi in condizioni di avaria del sistema di erogazione principale, un dispositivo di galleggiamento gonfiabile in caso di ammaraggio, imbottiture confortevoli, un indumento interno per il mantenimento della corretta temperatura, sistemi biomedici e di comunicazione radio, dispositivi per l’eliminazione delle scorie e dei rifiuti organici, acqua potabile,  lampeggiatori, barre luminose d’emergenza, un coltello e lo strato esterno protettivo. Nel riconoscere queste caratteristiche di sicurezza, i Russi hanno sempre chiamato le loro tute IVA “Rescue Suits”. Gli apparati americani dispongono oppure vengono interfacciati con un sistema a paracadute per l’abbandono della navetta dopo il lancio. Gli apparati oggi impiegati sono la ACES americana impiegata per le missioni Shutte e la Sokol KV 2 per le missioni a bordo della navetta Soyuz.

Tute per Attivita’ Extraveicolari

Una tuta EVA, permette ad un astronauta o ad un cosmonauta di eseguire attività all’esterno del veicolo spaziale, nel vuoto spaziale, in orbita terrestre, sul suolo lunare o su di un altro pianeta. Mentre le caratteristiche richieste possono cambiare in base agli scenari operativi, genericamente parlando, l’apparato EVA fornisce una protezione seppur limitata alle radiazioni, protegge da temperature troppo elevate ( oltre 120 °C) o troppo basse (sotto i -100 °C), da luci accecanti e da particelle microscopiche che potrebbero potenzialmente viaggiare a velocità superiori ai 28.000 Km/h.

Le tute EVA permettono in oltre di disporre di fonti di illuminazione e di particolari supporti per gli utensili necessari per adempiere ai compiti richiesti dalla missione. Gli attrezzi devono poter permettere all’astronauta di lavorare in ogni condizione e con uno sforzo di movimento minimo, al fine di garantire diverse ore di autonomia operativa.

Due tipologie di approccio sono state affrontate nello sviluppare apparati EVA in grado di poter lavorare nello spazio. Il primo prevedeva lo sviluppo di un sistema specificatamente progettato per l’EVA, ottimizzato per operare nello spazio ma che non supportava le fasi di lancio e rientro.

L’altro approccio, prevedeva lo sviluppo di un apparato dal duplice impiego (Intra-Extra Veicolare – IEVA) il quale permetteva di effettuare il lancio ed il rientro ma anche di permettere attività EVA una volta dotato di un dispositivo di supporto vitale.

Entrambe le agenzie spaziali, sia quella Russa che Americana, dispongono di apparati progettati esclusivamente per impieghi EVA. Queste tute, impiegano la parte superiore, chiamata torso, realizzata con materiali speciali che permettono di ottenere una sorta di guscio rigido, corredata di cuscinetti a sfera e di giunti progettati appositamente e implementati da elementi specifici che permettono un basso sforzo in modo tale da favorire il più agevolmente possibile  l’esecuzione  di movimenti.

Queste caratteristiche però, se da una parte garantiscono una maggior destrezza, possono presentare potenziali punti di contatto e di sfregamento nonché un consistente aumento di massa che risulta inaccettabile nella progettazione di apparati IVA.

Svincolati dai requisiti delle tute IVA, gli apparati EVA sono invece ottimizzati per favorire l’aggancio di utensili, di cavi di sicurezza, di bloccaggi da impiegare in condizioni particolari ove sia necessario anche disporre di una base di appoggio fissa.

In condizioni di microgravità, il peso di qualsiasi apparato non viene percepito, contrariamente alla massa che, invece, gli astronauti percepiscono durante i movimenti. E’ per questo motivo che in ambiente lunare, un apparato EVA deve essere ottimizzato per agevolare il cammino, la salita e la discesa da veicoli o per raggiungere specifici punti di esplorazione. Dato l’elevato costo per permettere a degli astronauti di poter vivere e lavorare nello spazio, fare in modo che questi possano adempiere ai loro compiti nella miglior maniera possibile favorisce quasi esclusivamente l’approccio di tipo EVA.

Il primo apparato EVA impiegato operativamente fu russo, si trattava di una tuta Orlan D, utilizzata il 20 Dicembre 1977. Questo apparato fu usato per effettuare una ispezione esterna della stazione spaziale Salyut 6. L’equivalente americano fu visto all’opera per la prima volta il 7 Aprile 1983, si trattava della prima EVA effettuata dallo Shuttle, si trattava dell’ Extravehicular Mobility Unit (EMU), al fine di verificarne le capacità operative e testare equipaggiameno e sistemi, durante la missione Shuttle STS-6.

Tute per Attività Intra-Extraveicolari

La prima tuta spaziale impiegata operativamente da Russi e da Americani fu di tipo IEVA, ovvero un apparato dal duplice impiego, il primo per supportare gli astronauti durante la fase di lancio e rientro, mentre il secondo ne prevedeva l’uso come tuta specifica per attività extraveicolari.

Questa necessità di disporre di un apparato unico per l’adempimento di tutte le attività richieste dalla missione, fu dovuta sostanzialmente al fatto che i primi apparati sviluppati per le EVA presentavano ingombri eccessivi per gli angusti spazi delle capsule spaziali, in oltre esisteva un limite di peso per il lancio che non poteva essere superato.

Impiegare una tuta EVA durante il lancio ed il rientro, avrebbe generato un eccessivo carico di “G” sull’addome durante la fase di lancio, mentre l’ingombro stesso dell’apparato diventava un fastidioso ostacolo negli spostamenti a bordo della capsula. A questo va anche aggiunto il fatto che le tute EVA dispongono di particolari costruttivi di tipo rigido e di superfici che possono causare dei contatatti anomali ed inaccettabili sul corpo dell’astronauta durante le fasi crtiche di lancio e rientro.

Disponendo di attacchi e staffaggi specifici per poter impiegare attrezzi ed utensili, le tute EVA risultano estremamente pericolose in quanto potrebbero possono costituire un’ulteriore impaccio e ostruzione in condizioni di emergenza.

Fu per questi motivi che le due agenzie, russa ed americana, adottarono 2 tiplogie di tute (IVA e IEVA), specificatamente svliluppate per le diverse condizioni in cui avrebbero dovuto operare.

Le tute IEVA risultarono in sostanza un ottimo compromesso e asservirono egregiamente ai compiti loro richiesti. Questi apparati permisero di contere il volume ed il peso al lancio rendendo possibile le prime scursioni al di fuori di una capsula spaziale maturarando una lunga sequenza di missioni storiche, supportando attività EVA durante le missioni Voskhod, Gemini, Apollo e le missioni Soyuz e Skylab.

Con l’avvento del nuovo programma spaziale Constellation, e con la rinnovata  l’ambizione umana di ritornare a calcare il suolo lunare spingendosi poi fino a Marte, i fattori peso-volume assumeranno di nuovo un importante fattore discriminante che giocherà di nuovo a favore di apparati tipo IEVA. Nell’ottica di realizzare nuovi apparati pressurizzati per l’esplorazione planetaria, il fattore gravità, e quindi il peso, dovrà essere tenuto in alta considerazione. La gravità lunare è circa un sesto di quella terrestre mentre quella di Marte è di circa tre ottavi. Questo significa che le attuali tute spaziali per EVA (EMU ed Orlan MK) che pesano sulla terra 112-125 Kg. peserebbero sulla Luna 18-21 Kg, mentre su Marte ne peserebbero 44-48 Kg. Mentre nel vuoto spaziale dove attualmente vengono impiegate, esse non hanno peso.

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