Polskie Forum Astronautyczne
Plany i rozwój => Technologie => Wątek zaczęty przez: LooZ^ w Sierpnia 23, 2011, 19:06
-
Trochę informacji o projekcie MIT w.. Polsce.
W Kosmos z hełmem krakowskiego doktoranta
Krakowski doktorant z ASP Michał Kracik zaprojektował hełm do nowoczesnego skafandra kosmicznego BioSuit. Prototyp będzie można obejrzeć jesienią na wystawie poświęconej kosmicznym technologiom w Muzeum Historii Naturalnej w Nowym Jorku.
Michał Kracik jako stypendysta Fulbbrighta dołączył do zespołu prof. Davy Newman, który projektuje skafander kosmiczny BioSuit. Pisaliśmy o tym w poniedziałkowej "Gazecie" na stronach poświęconych nauce. Osiągnięcia krakowskiego naukowca ocenia prof. Ryszard Tadeusiewicz, były rektor Akademii Górniczo-Hutniczej, który zajmuje się m.in. biocybernetyką i inżynierią biomedyczną.
Małgorzata Skowrońska: Nasi w Kosmosie!
Prof. Ryszard Tadeusiewicz: To na pewno osiągnięcie niebanalne, ale z dostępnych materiałów wynika, że jest to głównie projekt obejmujący aspekty formy odpowiednich elementów kosmicznego stroju, a nie technologii jego wykonania. Forma ubioru astronauty jest ważna, bo chodzi między innymi o zapewnienie odpowiedniej ruchliwości osobie ubranej w taki skafander - i to w skrajnie niesprzyjających życiu warunkach przestrzeni kosmicznej. Niektórzy z nas pamiętają, a inni mogą obejrzeć na dokumentalnych filmach, niezdarną "gorylowatą" sylwetkę pierwszych ludzi spacerujących po Księżycu i ich niezgrabne ruchy. Wszystko to spowodowane było faktem, że skafandry tych pierwszych "Lunonautów" były usztywnione jak napompowana opona. Również astronauci wychodzący obecnie w przestrzeń kosmiczną z wahadłowców i z międzynarodowej stacji kosmicznej noszą skafandry wyraźnie ograniczające ich ruchy, a ich hełmy są wyraźnie niedoskonałe. Aktualnie używane hełmy mają formę podobną do szklanej skorupki jajka (taka forma nazywa się elipsoidą obrotową), a osłonę przed niepożądanym światłem zapewnia specjalny kaptur. Takie hełmy z jednej strony ograniczają widoczność, a z drugiej nie chronią dostatecznie przez jaskrawym słońcem, które poza osłaniającą nas warstwą atmosfery jest nieporównanie bardziej oślepiające niż na ziemi.
Projektant jednak mówi, że nie pracował w oderwaniu od współczesnych technologii. Zastosował m.in. system, dzięki któremu hełm może śledzić ruchy głowy i podążać za nią.
- W stosunku do tych obecnie istniejących ubiorów ten projekt jest z pewnością projektem nowatorskim, mającym wiele istotnych zalet. Jednak poza dobrze wymyśloną formą kosmicznego ubioru bardzo ważną rzeczą są jego funkcje - a te zagwarantować może jedynie odpowiednia technologia.
Jakie funkcje musi spełniać skafander astronauty?
- To nie jest po prostu jeszcze jeden ubiór. W istocie jest to pojazd kosmiczny, który musi zapewnić warunki wygodnego i bezpiecznego życia człowiekowi znajdującemu się w skrajnie niekorzystnych dla życia warunkach, jakie narzuca Kosmos. Trzeba zapewnić ochronę przed zabójczą próżnią. Mówiąc o wodzie wydychanej i wypacanej, nie możemy zapominać też o wodzie, którą każdy z nas kilka razy dziennie pozostawia w WC. To też jest spory problem w absolutnie szczelnym skafandrze kosmicznym, otoczonym śmiercionośną próżnią. Brak stosownych udogodnień we wczesnych skafandrach astronautów dał się we znaki już w czasie pionierskiej wyprawy w Kosmos pierwszego amerykańskiego astronauty Alana Sheparda (5 maja 1961 roku). Podczas oczekiwania na opóźniający się start rakiety Redstone Shepard poczuł przemożne ciśnienie w pęcherzu. Zamknięty szczelnie na czubku rakiety w kapsule nie miał innych możliwości i musiał nasikać do wnętrza swego kosmicznego skafandra. Oczywiście aparatura elektroniczna, która miała kontrolować podczas lotu stan jego organizmu natychmiast odmówiła posłuszeństwa, w skafandrze porobiły się zwarcia i tylko przemożna presja, żeby jednak doprowadzić do lotu kosmicznego Amerykanina jak najszybciej po sukcesie Gagarina, spowodowała, że Shepard jednak w Kosmos wystartował i szczęśliwie wrócił.
Polacy mogą pochwalić się osiągnięciami w podboju Kosmosu?
- Jak najbardziej. Pojazd LRV, którym astronauci amerykańscy jeździli po Księżycu w ramach programu Apollo, był dziełem polskiego inżyniera pracującego w USA, Mieczysława Bekkera. Kevlar - niezwykle mocny i odporny materiał, z którego wykonuje się skafandry kosmiczne wynalazła Polka, Stephanie Kwolek. Mamy więc już - jako Polacy - jakiś swój udział w tworzeniu narzędzi do podboju kosmosu. Może pan Kracik będzie następnym na tej liście chwały?
Michał Kracik o hełmie: - Ukończyłem wydział form przemysłowych. Jak każdy chłopiec marzyłem o podróżach kosmicznych. Dzięki rocznemu stypendium Fulbrighta udało się połączyć wiedzę ze studiów z marzeniami. Moją aplikację przyjęła prof. Davy Newman z Massachusetts Institute of Technology (MIT), której zespół pracuje nad supernowoczesnym skafandrem BioSuit. Ten skafander nie przypomina starych strojów dla kosmonautów. Zastosowano w nim inną technikę. Kompresję uzyskano nie przez wpompowanie gazu do skafandra, ale przez mechaniczny ucisk na ciało astronauty. Moim zadaniem było zaprojektowanie hełmu, który pasowałby do BioSuit. Skoncentrowałem się przede wszystkim na zmniejszeniu wielkości hełmu oraz zaprojektowaniu połączenia elastycznego materiału skafandra i kasku. Głowa musi mieć ciśnienie gazowe, a innego rodzaju kompresja zastosowana jest w ubraniu kosmonauty. Kask wykorzystuje system Inertial Measurement Unit, dzięki któremu hełm może śledzić ruchy głowy. Informacja o położeniu głowy w czasie rzeczywistym przekazywana jest sztucznym mięśniom, odpowiedzialnym za poruszanie kaskiem. Dzięki temu kosmonauta poszerza pole swojego widzenia. Przy tym w systemie można też zastosować wreszcie osiągnięcia technologiczne, które w ubiorze starego typu nie były możliwe. Chodzi o wyświetlanie komunikatów na przedniej ścianie kasku. W hełmie współczesnych kosmonautów to także jest możliwe, ale nie praktykowane, bo wyświetlane informacje mogą zaburzać percepcję astronauty przy każdym przesunięciu głowy w stosunku do nieruchomego hełmu. Zmieniłem też sposób zakładania kasku. Specjalny pierścień dzieli bryłę na pół, a otwarcie tylnej klapy powiększa otwór na głowę. Taki system pozwala zminimalizować kask. Dzięki zmienionym proporcjom i poszerzeniu pola widzenia nowy hełm przypomina bardziej kask motocyklowy niż dawną banię. Astronauta zobaczy wreszcie własne stopy, co w niepewnym terenie, po którym musi się poruszać, ma kolosalne znaczenie.
A tyle mowi o tym wikipedia:
Bio-Suit is an experimental space activity suit under construction at the Massachusetts Institute of Technology at the direction of professor Dava Newman, with support from the NASA Institute for Advanced Concepts. Similar to the SAS in concept, the BioSuit applies a number of advances in engineering and measurement to produce a dramatically simplified version of the SAS design.
Newman has worked extensively in biomechanics, especially in the field of computerized measurement of human movement. Applying this knowledge, Newman's team looked for points on the body where stretching motions did not take place by painting a series of circles over a portion of the body and then watching their deformations as the wearer walked around or performed various tasks. The circles deform into ellipses as the skin stretches over the moving musculature, and these deformations were recorded. After a huge number of such measurements the data is then examined to find all of the possible deformations of the circles, and more importantly, the non-moving points on them where the original circle and the deformed ellipse intersect (at four points per circle). By mapping these points over the entire body, a series of lines are produced that Newman refers to as "lines of non-elongation". These lines generally follow the musculation, for instance there is a prominent line of non-elongation running from the shoulder area, down the front of the body, then curving under the armpit. This follows the line where the subscapularis connects to the skeleton.
The primary structure of the BioSuit is built by placing an elastic cord along a line of non-elongation. As the cord will not be stretched along these lines, at least in normal movements, whatever pressure they provide will be constant even as the wearer moves. In this way they can very accurately control the mechanical counter-pressure being applied by the suit. The rest of the suit is then built up from spandex lying between the primary pressure cording. The Bio-Suit team has thus far constructed a number of lower leg prototypes using different materials, including nylon-spandex, elastic, and urethane-painted foam.[4] In one experimental design, kevlar fabric was used between the cording, in areas where the expansion was limited. Each suit has to be custom tailored for the wearer, but the complexity of this task is greatly reduced through the use of whole-body laser scans.
The result is a one-layer version of the SAS, it is lighter than the original and considerably more flexible, allowing much more natural motion and decreasing the energy cost of motion. Current versions of portions the BioSuit have consistently reached 25 kilopascals (190 mmHg; 3.6 psi), and the team is currently aiming for 30 kilopascals (230 mmHg; 4.4 psi) for a baseline design. As mechanical counterpressure has proven difficult for small joints such as those in the hands, the BioSuit baseline design uses gas-filled gloves and boots in addition to a gas-filled helmet.[5]
Nowe, aktualne linki mile widziane :)
Jak myślicie, czy ten projekt w niedługiej przyszłości może zastąpić znane nam dzisiaj skafandry? Nie powiem, wygląda super ;)
-
Jak myślicie, czy ten projekt w niedługiej przyszłości może zastąpić znane nam dzisiaj skafandry?
Nie. I nie dlatego, że nie da się czegoś takiego zbudować, ale dlatego, że można się bez niego obejść. Kiedy pojawi się załogowa komercja (o ile się pojawi), to nastąpi wysyp realizacji takich projektów - a na razie Orlan wiecznie żywy.