Abbigliamento spaziale
Come è fatta la tuta di un astronauta
La tuta per l’astronauta è il capo
di abbigliamento che gli
consente di isolarsi dall’ambiente
esterno, che potrebbe rivelarsi
molto dannoso.
Le prime tute non erano
ovviamente sofisticate e
tecnologiche come quelle attuali.
Erano simili a quelle utilizzate
dai piloti di aerei che volano in
alta quota e a quelle di coloro
che fanno immersioni in
profondità.
Erano quindi pressurizzate,
leggere, dotate di maschere per
l’ossigeno e respiratore.
La competizione tra Russia e Stati Uniti ha rappresentato un
elemento di crescita costante della tecnologia alla base della
composizione delle tute spaziali, anche se i modelli adottati sono
alquanto diversi.
Il modello americano è formato da
quattro elementi: pantaloni, giacca,
casco e guanti; il modello russo è
costituito da un unico elemento
semirigido, dotato da un’apertura
attraverso la quale si introduce
l’astronauta, che deve essere chiusa da
una seconda persona.
Anche la pressurizzazione interna è
diversa: 0,30 bar per la tuta
statunitense, 0,56 bar per quella
sovietica.
La tuta deve necessariamente essere dotata della
tecnologia più sofisticata per garantire la sopravvivenza e
i minori danni possibili a chi la indossa. Soprattutto deve
proteggere dalle pericolose radiazioni cosmiche e dalle
forti oscillazioni termiche.
Le radiazioni più pericolose sono rappresentate dai raggi
infrarossi ed ultravioletti che nello spazio non sono
schermati dall’atmosfera; la temperatura può scendere a
– 100 °C nelle zone in ombra e salire a + 120 °C al sole.
La tuta, deve essere
pressurizzata internamente,
per proteggere dall'assenza
di pressione all'esterno.
Le tute attuali garantiscono
una pressione che è pari ad
un terzo della pressione
interna di una navicella
spaziale o di una stazione
orbitante.
Una pressione uguale
comporterebbe una
eccessiva rigidità
dell'indumento con
conseguente riduzione delle
possibilità di movimento.
Prima di ogni uscita dall'abitacolo, gli astronauti devono
passare un periodo di adattamento in un compartimento
a tenuta stagna per equilibrare la pressione prima e
dopo ogni attività compiuta all’esterno del veicolo.
Questo per evitare le conseguenze da decompressione.
Inoltre, nel frattempo, devono respirare ossigeno per
eliminare l’azoto presente nel corpo.
Indossata la tuta, l’astronauta respira ossigeno puro,
per evitare problemi di embolia causati dalla presenza di
azoto.
Una tuta spaziale viene realizzata con un tessuto che in realtà è formato da undici o
dodici strati. Ogni strato presenta particolari caratteristiche.
Partendo dallo strato più interno:
Primo e secondo strato
Copertura a raffreddamento liquido e ventilazione.
Sono chiamati anche Liquid Cooling and Ventilation Garment o
LCVG e servono per la regolazione termica del corpo.
Sono formati da una specie di calzamaglia, in tessuto di Nylon e
Spandex, che deve stare a contatto con la pelle.
Si tratta di un tessuto costituito da un intreccio di tubicini di
plastica per una lunghezza complessiva di circa 85 metri.
All’interno di questi tubicini circola acqua fredda per eliminare il
calore in eccesso. L’acqua arriva dal back pack dell’astronauta o
dallo spacecraft attraverso un cordone ombelicale.
Associato al primo strato c’è un tubo per recuperare l’aria
proveniente dal processo di espirazione, aria che contiene
anidride carbonica che deve essere eliminata.
Terzo strato
È realizzato in Nylon e serve per garantire una
buona traspirazione ed è rivestito con gomma
sintetica per mantenere la tenuta stagna.
Quarto strato
È realizzato in poliestere e contribuisce a mantenere stabile la
pressione. Fa sì che la tuta non si gonfi eccessivamente diventando
un intralcio per i movimenti.
Quinto strato
Protegge dal calore, dalle
abrasioni e da eventuali
perforazioni provocate
dall’incontro con micro meteoriti.
La funzione termica, antistrappo e
antiradiazioni viene svolta da uno
strato di mylar rivestito di
alluminio.
Sesto- decimo strato
Sono strati che rappresentano una
spessa barriera contro l’eccessivo
calore.
Undicesimo strato
È costituito da una o da due
coperture in Goretex ed è chiamato
anche TMG. Serve per proteggere
dall’impatto con micro meteoriti.
La tuta è formata da diversi
pezzi ed è corredata da
numerosi strumenti ed
accessori.
Il peso delle tute realizzate
per le passeggiate sul suolo
lunare pesavano intorno ai
100 chilogrammi. Quelle per lo
Shuttle superano i 130
chilogrammi.
Ogni tuta ha un costo che va dai 675.000 euro a
1.250.000 euro, oltre due milioni di dollari. In passato ogni
tuta era realizzata su misura per ogni astronauta, oggi per
l’aumento dei costi e la complessità dei materiali, le taglie
sono state uniformate.
Per questo motivo, l’altezza dell’astronauta deve essere
compresa tra 167 e 187 centimetri.
La tuta è composta
da due sezioni, una
superiore e una
inferiore.
La sezione superiore si
compone da casco, busto
e guanti.
Il casco è realizzato in policarbonato rigido.
Resiste agli impatti, al calore e garantisce
una perfetta trasparenza. Per questo è
rivestito all’interno da un liquido
antiappannamento.
È applicata una visiera mobile, costituita da
due pannelli laterali e uno frontale, che si
possono regolare tramite una coppia di
manopole.
La visiera è laminata con un sottile strato
d’oro che protegge la vista dalla luce diretta
del Sole e dal riverbero luminoso. È
attaccato all’impianto dorsale mediante un
anello di collegamento.
Ha dei cuscinetti posteriori per il comfort e
una valvola di scarico per eliminare l’anidride
carbonica e se necessario usare la riserva di
ossigeno.
Prima delle passeggiate spaziali l’interno
viene trattato con una miscela anti nebbia.
Il busto o impianto dorsale,
chiamato anche HUT, Hard
upper Torso, è una
conchiglia in fibra di vetro a
cui sono collegati tutti gli
altri componenti. Fa da
supporto a braccia, schiena,
casco, backpak e modulo di
controllo. È collegato al
casco all’estremità
superiore, ai guanti a livello
dell’avambraccio e alle
gambe a livello della vita. Le
unità braccia tengono
spalle, braccio e gomito e
devono consentire facilità di
movimento in tutte le
direzioni. Sono di varie
misure per poter essere
adattate a persone diverse.
I guanti rappresentano un indumento molto
importante per l’astronauta. Sono meno spessi
della tuta e anche abbastanza comodi.
All’esterno sono formati da uno strato di gomma
che permette una buona presa degli oggetti e da
alcuni ganci per appendere eventuali utensili.
L’estremità delle dita sono dotate di un dispositivo
di riscaldamento che viene azionato da un
interruttore posizionato sul polso.
Poiché sono realizzati da un tessuto di poco
spessore e molto utilizzati, sono sottoposti ad un
grande logorio che può causare strappi o tagli,
molto pericolosi per la perdita di pressurizzazione
della tuta.
Sono attaccati alle braccia attraverso degli anelli.
All’interno per un maggiore confort indossano
guanti più fini all’interno di questi guanti.
La sezione inferiore si
compone da una singola unità,
l’LTA.
L’LTA o Lower Torso Assembly comprende:
Le gambe, ciascuna con una fascia colorata fissata
con il velcro, che serve per riconoscere l’astronauta.
Le articolazioni mobili di ginocchia e caviglie.
Gli stivali, disponibili in due taglie e basso ventre. Un
moschettone metallico consente il suo posizionamento.
L’LTA collega tutti i componenti in modo da non farli
fluttuare nello spazio.
Numerosi
sono gli
Un contenitore per l’acqua
potabile,
l’IDB o In-suit Drink Bag,accessori.
che si trova
all’altezza del petto nell’HUT; ed è
dotato di un tubicino per permettere
all’astronauta di bere. Può contenere
uno o due litri di acqua. A volte sono
fornite anche delle barrette
energetiche.
Un pannolone, MAG o
Maximum Absorption
Garment, per la raccolta
delle urine che vengono
prodotte nelle sette-otto
ore di lavoro all’esterno
del veicolo spaziale. Al
termine della missione
viene abbandonato nello
spazio.
La strumentazione
elettrica EMU, o Electical
Harness EEH, costituita
da un set di fili di
comunicazione e bio
strumenti indossati dentro
la tuta.
Collega la radio e i bio
strumenti nel back pack.
Serve per comunicare e
per controllare i segnali
vitali dell’astronauta come
la respirazione, il battito
cardiaco, la temperatura
corporea.
Alcune luci, posizionate dietro e lateralmente
al casco, permettono una buona visibilità
anche nelle zone buie e sono alimentate con
batterie.
L’impianto di comunicazione, CCA o
Communications Carrier Assembly consiste in
auricolari e microfoni incorporati in una cuffia in
tessuto e consente l’utilizzo della radio. I due
circuiti di alimentazione sono separati per
garantire il funzionamento anche in caso di un
guasto i uno di essi.
Sul casco si trova anche una telecamera che l’astronauta può
attivare mediante un interruttore. È collegata con la base di
controllo a Terra e con la navicella. Trasmette tutte le attività e
le manovre dell’operatore.
Il modulo di indicazione e controllo, DCM o Dislpay and Control Module, è
un dispositivo che si trova sul davanti all’altezza dell’addome.
È molto importante perché dotato i un complesso sistema di indicatori e spie
che servono per il monitoraggio del corretto funzionamento della tuta. Un
piccolo specchio montato sul polso permette all’astronauta di intervenire sul
controllo e regolazione di molte impostazioni.
È composto da un regolatore della temperatura, un kit elettrocardiografico,
un dosimetro per misurare l’intensità delle radiazioni cosmiche, un
dispositivo per controllare la quantità di ossigeno presente nella tuta.
Un sottosistema primario di supporto
vitale, PLSS o Primari Life Support
Subsistem, indossato dall’astronauta
come uno zaino, contiene i serbatoi di
ossigeno, i filtri dell’anidride carbonica,
l’acqua per il raffreddamento, la radio, le
sorgenti di energia elettrica, le ventole
di raffreddamento e i sistemi di allarme,
un’antenna per le comunicazioni con la
navicella ola stazione spaziale. Un
sistema per la rigenerazione dell’aria
espirata, elimina le polveri e l’anidride
carbonica emessa
dall’astronauta,l’ossigeno non
consumato viene reintrodotto sul retro
del capo.
Collegato al PLSS c’è il sistema di ossigeno di emergenza, SOP
o Secondary Oxigen Pack.
Le tute della NASA possono essere
agganciate al MMU,una poltrona a
razzo che permette di muoversi
liberamente nello spazio
Nelle prime missioni extraveicolari, gli
astronauti erano legati al veicolo per
mezzo di un “cordone ombelicale” che
forniva
l’ossigeno
ed
impediva
l’eventuale
allontanamento
nello
spazio. In seguito questo dispositivo è
stato sostituito da un sottile cavo di
sicurezza.
L’MMU è stato utilizzato per la prima
volta nel 1984 per la decima missione
dello Shuttle. È dotato di due bracci
regolabili che hanno alle estremità dei
sistemi di controllo per manovrarlo.
Da 24 propulsori escono getti di azoto
che possono imprimergli una velocità di
70 chilometri orari. Il suo peso è di
circa 140 chilogrammi.
Qualità si una tuta
Le tute sono progettate per essere in grado di riprodurre un
ambiente il più possibile simile a quello terrestre all’interno della tuta
e consentire inoltre di camminare nello spazio con una certa
sicurezza.
Devono fornire una pressione dell’aria sufficiente a mantenere i
fluidi interni corporei allo stato liquido e impedire la loro ebollizione a
causa delle elevate temperature.
Devono fornire ossigeno puro per la respirazione. Non è possibile
usare un’aria “normale” composta dal 78% di azoto, 21% di
ossigeno e 1% di altri gas perché come conseguenza delle basse
pressioni si potrebbe verificare una bassa concentrazione di
ossigeno nelle arterie e nelle vene.
L’eccesso di anidride carbonica
deve essere eliminato
dall’atmosfera interna della tuta
spaziale. L’anidride carbonica
potrebbe altrimenti raggiungere
concentrazioni letali. Viene
rimossa utilizzando il litioidrossido.
Quasi tutte le tute sono isolate con strati di Neoprene, Gore –Tex e Dacron per
sopravvivere alle temperature estreme e sono coperte da strati riflettenti per riflettere
la luce del Sole
Più strati di tessuto
in Dacron o Kevlar
proteggono dalla
collisione con
micro meteoriti.
Strati riflettenti in Mylar proteggono in parte dalle radiazioni.
Per questo motivo le uscite dal veicolo vengono
programmate in periodi di bassa attività solare.
Per una visione
sempre pulita, il
casco è fatto in
plastica o in
policarbonato e
dispone di coperture
che riflettono la luce
del Sole nonché
visori oscuranti per
ridurre i riflessi.
Inoltre, prima i una
camminata
all’esterno, la parte
interna del casco
viene trattata con uno
spray anti nebbia.
Senza tuta l’astronauta soffrirebbe di:
-perdita di conoscenza entro 15 secondi per la mancanza di
ossigeno;
-ebollizione del sangue e degli altri liquidi interni e successivo
congelamento per la mancanza di pressione;
-dilatazione dei tessuti epidermici, cardiovascolari di altri organi
interni;
-esposizione a diversi tipi di radiazioni come raggi cosmici,
particelle atomiche cariche elettricamente emesse dal Sole;
-sbalzi estremi di temperatura: 120 gradi al sole, - 100 all’ombra;
- urti contro micro meteoriti cioè minuscole particelle di polvere e
roccia in movimento ad altissima velocità;
La tuta spaziale deve essere in grado di dare all’uomo la
capacità di svelare i più grandi misteri dello spazio.
Ma lo spazio rimane un luogo estremamente ostile.
AUTORI
Cristian, Noemi, classe prima media
Alessandro, Stella, Riccardo, Samira, classe seconda media di Piancavallo
BIBLIOGRAFIA
http://it.wikipedia.org/wiki/Tuta_spaziale
http://it.wikipedia.org/wiki/Tuta_anti-G
http://www.astronauti.com/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id
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http://www.astronauti.com/index2.php?option=com_content&task=emailfo
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http://www.astronauti.com/equipaggiamenti/spacesuits/componenti-diuna-tuta-spaziale.html