우주복

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우주복은 우주 비행사가 우주 비행 중에 착용하는 가압 의복입니다. 우주에서 경험할 수 있는 잠재적인 손상 조건으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 우주복은 우주 비행사가 궤도를 도는 우주선 외부에서 우주 유영을 할 때 이동 보조 장치로도 사용된다는 사실을 반영하기 위해 EMU(Extravehicular Mobility Units)라고도 합니다. 그들은 다양한 제조업체에서 생산하고 휴스턴에 있는 본사에서 NASA(National Aeronautics Space Agency)에서 조립한 수많은 맞춤형 구성 요소로 구성됩니다. 최초의 우주복은 우주 탐사가 시작된 1950년대에 도입되었습니다. 그들은 시간이 지남에 따라 더 기능적이고 복잡해졌습니다. 오늘날 NASA는 17개의 완성된 EMU를 보유하고 있으며 각 EMU는 제작 비용이 1,040만 달러가 넘습니다.

배경

지구에서 대기는 우리가 생존하는 데 필요한 환경 조건을 제공합니다. 우리는 호흡을 위한 공기, 태양 복사로부터 보호, 온도 조절 및 일정한 압력과 같이 공기가 제공하는 것을 당연하게 여깁니다. 우주에서는 이러한 보호 특성이 존재하지 않습니다. 예를 들어, 일정한 압력이 없는 환경에는 호흡 가능한 산소가 포함되어 있지 않습니다. 또한 우주의 온도는 -273°C(-459.4°F)만큼 차갑습니다. 인간이 우주에서 생존하려면 이러한 보호 조건이 합성되어야 했습니다.

우주복은 지구 대기의 환경 조건을 재현하도록 설계되었습니다. 그것은 산소, 온도 조절, 가압 인클로저, 이산화탄소 제거, 햇빛, 태양 복사 및 작은 미세 유성체로부터의 보호와 같은 생명 유지를 위한 기본 필수품을 제공합니다. 지구 대기권 밖에서 일하는 우주비행사를 위한 생명 유지 시스템입니다. 우주복은 우주에서 많은 중요한 작업에 사용되었습니다. 여기에는 탑재물 배치 지원, 궤도 장비 검색 및 서비스, 궤도선의 외부 검사 및 수리, 멋진 사진 촬영이 포함됩니다.

연혁

우주복은 재료, 전자 및 섬유 분야의 기술 발전으로 자연스럽게 진화했습니다. 우주 프로그램의 초기 몇 년 동안 우주복은 각 우주비행사를 위해 맞춤 제작되었습니다. 이것들은 오늘날의 슈트보다 훨씬 덜 복잡했습니다. 사실, 앨런 셰퍼드(Alan Shepard)가 미국 최초의 준궤도 비행선에서 입었던 슈트는 미해군의 고고도 제트기 압력복을 개조한 압력복에 불과했습니다. 이 슈트는 2겹으로 되어 있어 조종사가 팔이나 다리를 움직이는 것이 어려웠습니다.

차세대 우주복은 우주 비행사가 궤도를 도는 우주선에 있는 동안 감압으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 하지만 이러한 슈트를 입고 우주 유영은 불가능했던 이유는 우주의 혹독한 환경을 보호하지 않았기 때문입니다. 이 슈트는 5개의 레이어로 구성되었습니다. 몸에 가장 가까운 층은 생체의료기기 부착물이 달린 흰색 면 속옷이었다. 편안함을 제공하는 파란색 나일론 레이어가 그 다음이었습니다. 파란색 나일론 레이어 위에는 검은색 네오프렌 코팅된 압축 나일론 레이어가 있었습니다. 이것은 기내 압력이 실패한 경우 산소를 제공했습니다. 압력을 가했을 때 슈트의 형태를 유지하기 위해 옆에 테플론 레이어가 있었고, 마지막 레이어는 햇빛을 반사하고 우발적인 손상을 방지하는 흰색 나일론 소재였습니다.

쌍둥이자리 기간 동안 발생한 최초의 우주 유영의 경우 1965년 임무에서 추가 보호를 위해 7겹 보호복이 사용되었습니다. 추가 레이어는 알루미늄 처리된 Mylar로 구성되어 열 보호와 미세유성체로부터의 보호를 제공합니다. 이 슈트의 총 무게는 15kg(33파운드)이었습니다. 그것들은 적절했지만 그것들과 관련된 특정한 문제들이 있었습니다. 예를 들어 헬멧의 안면 마스크는 빠르게 흐려 시야가 방해를 받았습니다. 또한 가스 냉각 시스템은 과도한 열과 습기를 충분히 빠르게 제거하지 못하여 적절하지 않았습니다.

샐리 라이드

샐리 라이드는 우주로 보낸 최초의 미국 여성으로 가장 잘 알려져 있습니다. 과학자이자 교수인 그녀는 스탠포드 대학교 국제 안보 및 무기 통제 센터의 펠로우, Apple Computer Inc.의 이사회 이사, 캘리포니아 대학교의 우주 연구소 소장 및 물리학 교수를 역임했습니다. 샌디에고. Ride는 주로 아이들을 위해 우주 여행과 탐험에 관한 글을 쓰기로 결정했습니다.

Sally Kristen Ride는 캘리포니아주 Encino의 Dale Burdell과 Carol Joyce(Anderson) Ride의 큰 딸이며 1951년 5월 26일에 태어났습니다. 작가 Karen O'Connor는 그녀의 젊은 독자의 책 Sally Ride에서 말괄량이 Ride에 대해 설명합니다. 그리고 새로운 우주비행사, Sally는 겨우 다섯 살 때 신문의 스포츠 섹션을 위해 아버지와 경쟁했습니다. 활동적이고 모험심이 강하면서도 학문적인 가족인 Rides는 Sally가 9살이고 여동생 Karen이 7살이었을 때 1년 동안 유럽 전역을 여행했습니다. Karen은 목사가 되려는 영감을 받았지만 장로교의 장로였던 부모의 정신에 따라 Ride는 탐험에 대한 자신의 발전된 취향으로 인해 결국 거의 변덕스럽게 우주 프로그램에 지원하게 되었습니다. 그녀는 Newsweek 에 "왜 하고 싶었는지 모르겠습니다."라고 고백했습니다. 첫 우주비행을 하기 전.

그녀가 구직을 시작한 해는 NASA가 1960년대 후반 이후 처음으로 우주 프로그램을 지원자에게 공개했으며 여성이 고려 대상에서 제외되지 않은 최초의 해였기 때문에 기회는 우연이었습니다. Ride는 1978년 우주 비행 훈련을 위해 8,000명에 달하는 지원자의 원래 분야에서 35명 중 한 명이 되었습니다. "내가 선택받은 이유는 완전한 미스터리로 남아 있습니다." 그녀는 나중에 Health의 1985년 인터뷰에서 John Grossmann에게 인정했습니다. . "우리 중 누구도 말한 적이 없습니다."

라이드는 이후 31세가 되었을 때 궤도에 보내진 최연소 여성이자 최초의 미국 여성 우주 비행사가 되었으며, 두 번의 우주 비행을 한 최초의 미국 여성이 되었으며, 공교롭게도 현역 우주인과 결혼한 최초의 우주 비행사가 되었습니다. 의무.

라이드는 1987년 나사를 떠나 스탠포드 국제 안보 및 무기 통제 센터로 옮겼고 2년 후 캘리포니아 우주 연구소 소장과 샌디에고 캘리포니아 대학교 물리학 교수가 되었습니다.

Apollo 임무는 이러한 문제 중 일부를 해결하는 더 복잡한 슈트를 사용했습니다. 달을 걷는 동안 우주비행사들은 생명 유지 배낭이 달린 7겹 의복을 입었습니다. 총 무게는 약 57파운드(26kg)였습니다. NASA는 우주 왕복선 임무를 위해 EMU(Extravehicular Mobility Unit)를 도입했습니다. 이것은 궤도선과의 연결이 필요 없는 우주 유영을 위해 설계된 우주복이었습니다. 이 슈트의 주요 차이점 중 하나는 이전 우주복처럼 맞춤 제작되는 대신 여러 우주 비행사를 위해 설계되었다는 것입니다. 지난 20년 동안 EMU는 꾸준히 개선되었지만 1981년에 셔틀 프로그램이 시작되었을 때와 여전히 동일하게 보입니다. 현재 EMU에는 14개의 보호 레이어가 있고 무게는 275lb(125kg)가 넘습니다.

원자재

우주복을 만드는 데는 수많은 원료가 사용됩니다. 직물 재료에는 다양한 합성 폴리머가 포함됩니다. 가장 안쪽 레이어는 나일론 트리코 소재로 구성되어 있습니다. 또 다른 레이어는 신축성 있는 웨어러블 폴리머인 스판덱스로 구성되어 있습니다. 또한 가압에 관여하는 우레탄 코팅 나일론 층이 있습니다. 내압층은 폴리에스터의 일종인 데이크론(Dacron)을 사용한다. 기타 합성섬유로는 스펀지고무의 일종인 네오프렌, 알루미늄화 마일라, 고텍스, 케블라, 노멕스 등이 있다.

합성 섬유 외에도 다른 원료가 중요한 역할을 합니다. 유리 섬유는 단단한 상부 몸통 부분의 기본 재료입니다. 수산화리튬은 우주 유영 중에 이산화탄소와 수증기를 제거하는 필터를 만드는 데 사용됩니다. 은 아연 혼합물은 슈트에 전원을 공급하는 배터리로 구성됩니다. 플라스틱 튜브는 옷 전체에 냉각수를 전달하기 위해 직물에 짜여져 있습니다. 헬멧의 외피는 폴리카보네이트 소재를 사용합니다. 다양한 기타 구성 요소가 전자 회로 및 슈트 컨트롤을 구성하는 데 사용됩니다.

디자인

단일 EMU 우주복은 80개 이상의 회사에서 생산한 다양한 맞춤형 구성 요소로 구성됩니다. 부품의 크기는 1/8인치 와셔에서 30인치(76.2cm) 길이의 물 탱크에 이르기까지 다양합니다. EMU는 18개의 개별 항목으로 구성됩니다. 주요 구성 요소 중 일부는 아래에 설명되어 있습니다.

주요 생명 유지 시스템은 산소 공급 장치, 이산화탄소 제거 필터, 전력, 환기 팬 및 통신 장비가 장착된 독립형 배낭입니다. 산소, 공기 정화, 온도 조절, 통신 등 생존에 필요한 대부분의 것들을 우주 비행사에게 제공합니다. 슈트의 탱크에는 최대 7시간 분량의 산소를 저장할 수 있습니다. 2차 산소 팩도 슈트에서 찾을 수 있습니다. 이것은 추가로 30분의 비상 산소를 제공합니다.

헬멧은 목 고리와 환기 분배 패드가 있는 큰 플라스틱 압력 거품입니다. 또한 2차 산소 팩과 함께 사용되는 퍼지 밸브가 있습니다. 헬멧 안에는 우주 비행사가 갈증을 느낄 때를 대비해 음료 주머니에 넣을 빨대, 밝은 태양으로부터 광선을 차단하는 바이저, 차량의 추가 활동을 기록하는 카메라가 있습니다. 우주 유영은 한 번에 7시간 이상 지속될 수 있으므로 이 슈트에는 화장실에서 휴식을 취할 수 있도록 소변 수집 시스템이 장착되어 있습니다. MSOR 어셈블리는 헬멧 외부에 부착됩니다. 이 장치("스누피 캡"이라고도 함)는 턱끈으로 제자리에 고정됩니다. 양방향 통신을 위한 헤드폰과 마이크로 구성되어 있습니다. 또한 필요한 곳에 여분의 빛을 비추는 4개의 작은 "헤드 램프"가 있습니다. 바이저는 우주 비행사의 눈을 보호하기 위해 수동으로 조정됩니다.

온도를 유지하기 위해 액체 냉각 및 통풍 보호복을 겉옷 안에 입습니다. 유체가 흐르는 냉각 튜브로 구성됩니다. 속옷은 스판덱스로 구성된 메쉬 원피스 수트입니다. 지퍼가 있어 앞쪽으로 들어갈 수 있습니다. 300피트가 넘는 플라스틱 튜브가 얽혀 있어 시원한 물을 순환시킵니다. 일반적으로 순환하는 물은 40-50°F(4.4-9.9°C)에서 유지됩니다. 온도는 디스플레이 제어판의 밸브로 제어됩니다. 하의는 물을 채웠을 때 무게가 3.8kg(8.4lb)입니다.

하부 몸통 어셈블리는 바지, 부츠, "브리프 유닛, 무릎 및 발목 관절 및 허리 연결부로 구성됩니다. 우레탄 코팅 나일론의 압력 주머니로 구성됩니다. Dacron의 구속 층과 외부 방열 의류로 구성된 네오프렌 코팅된 나일론 5겹의 알루미늄 마일라와 Teflon, Kevlar, Nomex로 구성된 패브릭 표면층으로 구성되어 있습니다. . 부츠에는 보온성을 높이기 위해 절연된 발가락 캡이 있습니다. 열 양말도 착용합니다. 이 섹션에는 소변 저장 장치도 있습니다. 구형 모델은 최대 950 밀리리터의 액체를 담을 수 있습니다. 현재는 일회용 기저귀 유형 의복이 사용되었습니다.

암 어셈블리는 하체 어셈블리처럼 조절 가능합니다. 장갑에는 차량 외 이동 장치(EMU). 각 손가락에 소형 배터리 전원 히터. 장치의 나머지 부분은 패딩과 추가 보호 외부 레이어로 덮여 있습니다.

단단한 상부 몸통은 유리 섬유와 금속으로 구성되어 있습니다. 헬멧, 팔, 생명 유지 시스템 디스플레이, 제어 모듈 및 하체를 포함하여 대부분의 슈트 조각이 부착되는 곳입니다. 여기에는 산소 병, 물 저장 탱크, 승화기, 오염 물질 제어 카트리지, 조절기, 센서, 밸브 및 통신 시스템이 포함됩니다. 산소, 이산화탄소 및 수증기는 우주비행사의 발과 팔꿈치 근처에 있는 환기 장치를 통해 슈트를 빠져 나옵니다. 상반신의 드링크백에는 32온스(907.2g)의 물을 담을 수 있습니다. 우주 비행사는 헬멧으로 확장된 마우스피스를 통해 음료를 마실 수 있습니다.

가슴에 장착된 제어 모듈을 통해 우주 비행사는 슈트의 상태를 모니터링하고 외부 유체 및 전기 소스에 연결할 수 있습니다. 여기에는 모든 기계 및 전기 작동 컨트롤과 시각적 디스플레이 패널이 포함됩니다. 17볼트에서 작동하는 은아연 충전식 배터리가 슈트에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 이 제어 모듈은 단단한 상반신에 있는 경고 시스템과 통합되어 우주 비행사가 슈트의 환경 상태를 알 수 있도록 합니다. 슈트는 탯줄을 통해 궤도선에 연결됩니다. 에어록을 떠나기 전에 분리됩니다.

흰색 옷의 무게는 지구상에서 약 124.8kg이며 제품 수명은 약 15년입니다. 제곱인치당 4.3파운드(1.95kg)의 압력이 가해지며 궤도선에 직접 연결하여 재충전할 수 있습니다. 기존 주요 생명 유지 시스템은 산소 공급, 이산화탄소 제거 기능이 있는 독립형 배낭입니다. 필터, 전력, 환풍기 및 통신 장비. 우주복은 모듈식이므로 여러 우주 비행사가 공유할 수 있습니다. 4개의 기본 교체 가능한 섹션에는 헬멧, 단단한 상부 몸통, 팔 및 하부 몸통 어셈블리가 포함됩니다. 이 부품은 조정 가능하며 모든 우주비행사의 95% 이상에 맞게 크기를 조정할 수 있습니다. 팔과 다리의 각 세트는 특정 우주비행사에 맞게 미세 조정할 수 있는 다양한 크기로 제공됩니다. 팔은 1인치 정도 조정할 수 있습니다. 다리는 최대 3인치 조정이 가능합니다.

우주복을 입는 데 약 15분이 걸립니다. 우주 비행사에게 우주복을 입으려면 먼저 액체 냉각 및 환기 시스템이 포함된 하의를 입습니다. 부츠가 부착된 상태에서 하부 몸통 어셈블리를 다음으로 장착합니다. 다음으로, 우주 비행사는 에어록 챔버의 특수 커넥터에 생명 유지 배낭과 함께 장착된 상체 유닛으로 미끄러집니다. 웨이스트 링을 연결한 다음 장갑과 헬멧을 착용합니다.

제조
프로세스

우주복의 제조는 복잡한 과정입니다. 생산의 두 단계로 나눌 수 있습니다. 먼저 개별 구성 요소가 구성됩니다. 그런 다음 휴스턴에 있는 NASA 본부와 같은 주요 제조 장소에서 부품을 모아 조립합니다. 일반적인 과정은 다음과 같습니다.

헬멧 및 바이저 어셈블리

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1 헬멧과 바이저는 전통적인 블로우 성형 기술을 사용하여 제작할 수 있습니다. EMU는 14개의 보호 레이어로 구성됩니다. 직물 재료에는 다양한 합성 폴리머가 포함됩니다. 가장 안쪽 층은 나일론 트리코 소재입니다. 또 다른 레이어는 신축성 있는 웨어러블 폴리머인 스판덱스로 구성되어 있습니다. 또한 가압에 관여하는 우레탄 코팅 나일론 층이 있습니다. 내압층은 폴리에스터의 일종인 데이크론(Dacron)을 사용한다. 기타 합성섬유로는 스펀지고무의 일종인 네오프렌, 알루미늄화 마일라, 고텍스, 케블라, 노멕스 등이 있다. 폴리카보네이트 펠렛이 사출 성형기에 로드됩니다. 그것들은 헬멧의 대략적인 크기와 모양과 같은 구멍에 녹아서 강제로 들어갑니다. 캐비티가 열리면 헬멧의 주요 부분이 구성됩니다. 헬멧을 단단한 상체에 고정할 수 있도록 열린 끝 부분에 연결 장치가 추가되었습니다. 헬멧이 포장 및 배송되기 전에 퍼지 밸브와 함께 환기 분배 패드가 추가됩니다. 바이저 어셈블리에는 "헤드 램프" 및 통신 장비가 유사하게 장착되어 있습니다.

생명 유지 시스템

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2 생명 유지 시스템은 여러 단계로 구성됩니다. 모든 부품은 외부 배낭 하우징에 장착됩니다. 먼저 가압된 산소 탱크를 채우고 뚜껑을 닫고 하우징에 넣습니다. 이산화탄소 제거 장비가 함께 설치됩니다. 여기에는 일반적으로 호스에 부착되는 수산화리튬으로 채워진 필터 캐니스터가 포함됩니다. 그런 다음 배낭에는 환기 팬 시스템, 전력, 라디오, 경고 시스템 및 수냉식 장비가 장착됩니다. 완전히 조립되면 생명 유지 시스템을 단단한 상반신에 직접 부착할 수 있습니다.

제어 모듈

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3 제어 모듈의 주요 구성 요소는 별도의 단위로 조립된 후 조립됩니다. 이 모듈식 접근 방식을 통해 필요한 경우 핵심 부품을 쉽게 수리할 수 있습니다. 가슴에 장착된 제어 모듈에는 모든 전자 제어 장치, 디지털 디스플레이 및 기타 전자 인터페이스가 포함되어 있습니다. 1차 퍼지 밸브도 이 부분에 추가됩니다.

방한복

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4 방한복은 압력 레이어 안에 착용합니다. 나일론, 스판덱스 섬유 및 액체 냉각 튜브의 조합으로 만들어집니다. 나일론 트리코를 먼저 긴 속옷 모양으로 자른다. 한편, 스판덱스 섬유는 직물 시트로 짜여져 같은 모양으로 절단됩니다. 그런 다음 스판덱스에 일련의 냉각 튜브를 장착한 다음 나일론 층과 함께 재봉합니다. 그런 다음 전면 지퍼와 생명 유지 시스템에 부착하기 위한 커넥터가 부착됩니다.

상체 및 하체

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5 하부 몸통, 팔 어셈블리 및 장갑도 비슷한 방식으로 만듭니다. 여러 겹의 합성 섬유를 엮은 다음 적절한 모양으로 자릅니다. 연결 링이 끝 부분에 부착되고 다양한 세그먼트가 부착됩니다. 장갑의 모든 손가락에는 소형 히터가 장착되어 있으며 절연 패딩으로 덮여 있습니다.

6 단단한 상부 몸통은 유리 섬유와 금속의 조합을 사용하여 단조됩니다. 하부 몸통 어셈블리, 2개의 팔, 헬멧이 부착되는 4개의 구멍이 있습니다. 또한 생명 유지 팩과 제어 모듈을 부착할 수 있는 어댑터가 추가됩니다.

최종 조립

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7 모든 부품은 조립을 위해 NASA로 배송됩니다. 이것은 우주에서 사용하기 전에 슈트를 테스트할 수 있는 지상에서 수행됩니다.

품질 관리

개별 공급업체는 생산 공정의 각 단계에서 품질 관리 테스트를 수행합니다. 이를 통해 모든 부품이 엄격한 표준에 따라 제작되고 극한의 우주 환경에서도 작동합니다. NASA는 또한 완전히 조립된 슈트에 대해 광범위한 테스트를 수행합니다. 그들은 공기 누출, 감압 또는 작동하지 않는 생명 유지 시스템과 같은 것을 확인합니다. 품질 관리 테스트는 하나의 오작동이 우주 비행사에게 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 중요합니다.

미래

현재의 EMU 디자인은 수년간의 연구 개발의 결과입니다. 궤도 작업을 위한 강력한 도구이지만 많은 개선이 가능합니다. 미래의 우주복은 현재의 우주복과 극적으로 다를 수 있다고 제안되었습니다. 개선할 수 있는 영역 중 하나는 현재 EMU보다 높은 압력에서 작동할 수 있는 보호복의 개발입니다. 이것은 우주 유영 전에 사전 호흡에 현재 필요한 시간을 줄이는 이점이 있습니다. 더 높은 압력의 슈트를 만들려면 슈트의 각 부분에 있는 연결 조인트를 개선해야 합니다. 또 다른 개선 사항은 궤도에서 슈트의 크기를 조정할 수 있다는 것입니다. 현재 다리와 팔 부위에 연장 삽입물을 제거하거나 추가하는 데 상당한 시간이 걸립니다. 또 다른 가능한 개선 사항은 슈트의 전자 제어 기능입니다. 지금 복잡한 명령 코드가 필요한 작업은 앞으로 버튼 하나만 누르면 수행될 것입니다.