Будущие скафандры для Марса придётся сделать почти вдвое легче

Пилотируемая экспедиция на Марс остаётся одной из главных целей мировой космонавтики. Однако полёт к Красной планете — лишь часть задачи. Не менее сложной проблемой станет работа людей на её поверхности. Астронавтам предстоит проводить часы вне жилых модулей, исследовать местность, собирать образцы пород, обслуживать оборудование и перемещаться на большие расстояния.

Современные космические скафандры отлично подходят для работы на орбите или на Луне, но для длительных марсианских экспедиций они могут оказаться слишком тяжёлыми и неудобными. Новое исследование показывает, что для эффективной работы на Марсе будущие скафандры необходимо сделать примерно на 40 процентов легче нынешних конструкций.

Почему масса скафандра имеет такое значение

На первый взгляд может показаться, что марсианская гравитация значительно слабее земной, а значит проблема веса не столь серьёзна.

Действительно, сила тяжести на Марсе составляет около 38 процентов земной.

Однако масса самого оборудования никуда не исчезает.

Любой предмет сохраняет свою инерцию.

Это означает, что при каждом движении человеку приходится разгонять и останавливать десятки килограммов конструкции.

Именно это становится одной из главных причин быстрого утомления.

Современный скафандр — настоящая космическая машина

Скафандр нельзя рассматривать как обычную защитную одежду.

По сути это автономный космический корабль для одного человека.

В его состав входят:

• герметичная оболочка;
• система подачи кислорода;
• оборудование удаления углекислого газа;
• охлаждение;
• связь;
• электроника;
• защитные слои от микрометеороидов;
• защита от перепадов температуры;
• элементы питания.

Все эти системы увеличивают общую массу конструкции.

Работа на Марсе отличается от выхода в открытый космос

Во время выхода в открытый космос астронавты находятся практически в невесомости.

Им не приходится постоянно переносить собственный вес.

На Марсе ситуация совершенно иная.

Человеку предстоит:

• долго идти пешком;
• подниматься по склонам;
• переносить инструменты;
• собирать образцы;
• выполнять точные операции руками.

Поэтому удобство движений становится не менее важным, чем надёжность защиты.

Большая масса снижает эффективность исследований

Даже если астронавт способен выполнять работу в тяжёлом скафандре, он будет быстрее расходовать силы.

Это приводит сразу к нескольким последствиям:

• сокращается продолжительность выхода;
• увеличивается потребление энергии;
• возрастает риск ошибок;
• уменьшается площадь исследуемой территории.

Следовательно, более лёгкий скафандр позволит выполнять значительно больший объём научной работы за то же время.

Экономия массы важна ещё до посадки на Марс

Каждый дополнительный килограмм оборудования необходимо сначала доставить с Земли.

Для межпланетной экспедиции это чрезвычайно дорого.

Снижение массы скафандра означает:

• уменьшение общей массы полезной нагрузки;
• снижение требований к посадочным аппаратам;
• более эффективное использование запасов топлива;
• возможность взять больше научного оборудования.

Таким образом выигрыш проявляется ещё до начала работы на поверхности планеты.

Какие элементы можно сделать легче

Инженеры рассматривают сразу несколько направлений модернизации.

Среди них:

• новые композиционные материалы;
• более лёгкие защитные покрытия;
• компактные системы жизнеобеспечения;
• современные аккумуляторы;
• миниатюрная электроника.

Каждое из этих решений позволяет уменьшить массу без снижения безопасности.

Гибкость становится не менее важной, чем вес

Даже сравнительно лёгкий скафандр окажется неудобным, если он ограничивает движения.

Поэтому разработчики уделяют большое внимание подвижности суставов.

Чем свободнее двигаются:

• плечи;
• локти;
• кисти;
• колени;
• голеностоп,

тем меньше энергии расходует человек при обычной ходьбе и выполнении рабочих операций.

Марсианская пыль создаёт дополнительные сложности

Одной из главных проблем будущих экспедиций считается мелкая марсианская пыль.

Она отличается высокой абразивностью и легко проникает в механические соединения.

Поэтому новый скафандр должен одновременно быть:

• лёгким;
• прочным;
• герметичным;
• устойчивым к загрязнению;
• простым в обслуживании.

Совместить все эти требования крайне непросто.

Радиация остаётся серьёзной угрозой

Марс практически лишён глобального магнитного поля.

Кроме того, его атмосфера значительно тоньше земной.

Поэтому поверхность планеты получает больше космического излучения.

Скафандр обеспечивает лишь ограниченную защиту.

Основная радиационная безопасность будущих экспедиций будет зависеть от конструкции жилых модулей и убежищ.

Тем не менее материалы наружной оболочки также продолжают совершенствоваться.

Новые технологии помогают уменьшать массу оборудования

За последние десятилетия многие компоненты космической техники стали значительно компактнее.

Например:

• вычислительные системы;
• средства связи;
• датчики;
• аккумуляторы;
• системы управления.

Это позволяет постепенно уменьшать общий вес скафандра без отказа от необходимых функций.

Опыт лунных программ остаётся полезным

Работы по созданию новых лунных скафандров уже дают инженерам важный опыт.

Однако Марс предъявляет дополнительные требования.

Если на Луне астронавты обычно работают сравнительно недалеко от посадочного модуля, то на Марсе маршруты могут достигать многих километров.

Кроме того, предполагается длительное пребывание экипажей на поверхности — не несколько дней, а месяцы.

Это означает, что требования к надёжности, удобству и долговечности оборудования значительно возрастают.

Скафандр становится частью транспортной системы

Современные исследования показывают, что будущий марсианский скафандр следует рассматривать не как отдельный элемент экипировки, а как часть всей инфраструктуры экспедиции.

Он должен эффективно взаимодействовать с:

• жилыми модулями;
• марсоходами;
• энергетическими системами;
• средствами связи;
• научным оборудованием.

Такой комплексный подход позволяет оптимизировать конструкцию и избежать лишнего веса.

Подготовка к полётам начинается задолго до первого старта

Исследование подчёркивает, что создание скафандра для Марса представляет собой одну из самых сложных инженерных задач современной космонавтики. Недостаточно просто обеспечить герметичность и подачу кислорода. Необходимо создать систему, которая позволит человеку ежедневно работать на поверхности другой планеты в течение многих месяцев.

Снижение массы примерно на 40 процентов рассматривается как одна из ключевых целей будущих разработок. Более лёгкие, удобные и подвижные скафандры позволят астронавтам выполнять больше научных исследований, эффективнее использовать время внекорабельной деятельности и снизить физическую нагрузку во время первых длительных экспедиций на Марс. Именно такие, на первый взгляд незаметные инженерные улучшения во многом определят успех будущего освоения Красной планеты.

Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com