S misí Artemis III, jejímž cílem je poprvé po více než půlstoletí dopravit astronauty na povrch Měsíce a která je v současné době naplánována nejdříve na rok 2027, bude NASA debutovat s novými skafandry pro mimovýletové aktivity (EVA). Tyto skafandry, navržené soukromou společností Axiom Space, představují technologický skok oproti těm, které používali astronauti Apolla při svých procházkách po Měsíci, ale jsou také složitější a potenciálně těžší – podle názoru bývalé astronautky NASA Kathleen Rubinsové až příliš, jak nedávno uvedla před výborem americké Národní akademie věd, techniky a medicíny.
Rubinsová, která jako první člověk sekvenovala DNA ve vesmíru a strávila více než 300 dní na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), přičemž má za sebou čtyři výstupy do volného prostoru, popsala podle Ars Technica a dalších specializovaných médií to, co zažije posádka Artemis na povrchu Měsíce, jako „extrémní fyzickou událost“, a to navzdory větší flexibilitě a vylepšením, která byla provedena od misí Apollo.
Až se dostanou na povrch Měsíce, lidé budou měnit spánkový režim. „Sotva budou spát. Ve skafandrech budou osm nebo devět hodin. Každý den budou provádět EVA,“ řekla Rubinsová a zdůraznila, že pouhé oblékání a svlékání skafandru je samo o sobě fyzicky vyčerpávajícím úkolem.
Měsíc není mikrogravitace: proč bude náročnější než vesmírná stanice
Část této fyzické zátěže bude pocházet z nízké gravitace na Měsíci. Přestože je gravitace Měsíce pouze šestinová oproti zemské, je stále mnohem větší než mikrogravitace, kterou astronauti zažívají při výstupu do kosmu na Mezinárodní vesmírné stanici. Na oběžné dráze jsou skafandr a astronaut v neustálém volném pádu, takže váha „mizí“ a úsilí se soustředí na pohyb samotného přetlakového skafandru, který se chová jako tuhý balón kolem těla.
Rubinsová naznačila, že při výstupech do volného prostoru na oběžné dráze Země si často připadala jako při maratonu, pokud jde o fyzickou námahu. Astronauti popisují EVA jako „intenzivní cvičení po dobu šesti nebo sedmi hodin v kuse“, a to kvůli odporu, který skafandr klade při ohýbání rukou a nohou, a neustálé práci rukou při manipulaci s nástroji. Provádění stejně rozsáhlých misí EVA na povrchu Měsíce, kde bude mít skafandr skutečnou hmotnost a astronaut bude muset stát, ohýbat se, chodit a nosit vzorky, bude ještě náročnější.
Na Měsíci se hmotnost skafandru sníží přibližně na šestinu, ale nezmizí. Oblek, který by na Zemi mohl přesahovat 100 kg, by se na měsíčním povrchu cítil jako asi 16-17 kg. Nemusí se to zdát mnoho, ale tato hmotnost je soustředěna v tuhé konstrukci s vysokým těžištěm a omezenou pohyblivostí. Ztratit rovnováhu bude snadné, odlepit se od země už tolik ne.
Výzva hmotnosti a pohyblivosti: od Apolla k AxEMU
Důvodem je také obrovská hmotnost moderních skafandrů. Ačkoli je konstrukce skafandru AxEMU (Axiom Extravehicular Mobility Unit), kterou NASA vybrala pro Artemis III, mnohem flexibilnější než jednotky pro extravehiculární mobilitu (EMU) používané na ISS v minulých desetiletích, je také těžší. Současná staniční jednotka EMU, vyvinutá v 80. letech minulého století, váží na Zemi bez přídavných nástrojů přibližně 115 kg. Skafandry mise Apollo, včetně přenosného systému podpory života, měly hmotnost kolem 82 kg.
V případě AxEMU společnost Axiom ani NASA zatím nezveřejnily oficiální údaj o celkové hmotnosti, ale bezpečnostní požadavky, zahrnutí nových komunikačních systémů, senzorů, osvětlení, lepší tepelné ochrany a pokročilejšího systému podpory života ukazují na to, že by hmotnost balíčku mohla výrazně přesáhnout 100 kg. Část tohoto nárůstu hmotnosti je způsobena právě větší flexibilitou, která usnadní ohýbání, shýbání a kroucení trupu, což skafandry Apollo umožňovaly jen v omezené míře.
„Myslím si, že obleky jsou lepší než obleky Apollo, ale nemyslím si, že jsou teď skvělé. Stále mají spoustu problémů s pružností. Ohýbat se pro kameny je obtížné. Problémem je těžiště. Lidé budou padat. Myslím, že když říkáme, že ty obleky nejsou špatné, je to proto, že ty obleky byly tak hrozné, že když dostaneme něco o něco méně hrozného, jsme nadšení a oslavujeme,“ řekla Rubinsová.
Srovnání s Apollem není triviální. Už v 60. a 70. letech měli astronauti problémy s pohybem ve skafandrech. Videozáznamy z misí ukazují časté pády, nešikovné skoky a potíže s odlepením se od země. Přesto nejdelší výstupy Apolla na Měsíc trvaly asi 7 hodin a byly rozloženy do několika dnů. Artemis si klade za cíl něco ambicióznějšího: více EVA, delší, s větší vědeckou a průzkumnou zátěží.
Skafandr jako „přenosná posilovna“: zranění a únava
Připomínky Rubinsové podpořil i astronaut NASA a lékař Mike Barratt, který uvedl, že při testech skafandrů agentura pozorovala odřeniny kůže, bolesti kloubů a dokonce i drobné zlomeniny kostí způsobené hmotností a tuhostí skafandru. Barratt, specialista na vesmírnou medicínu, opakovaně upozorňoval, že skafandr EVA je v praxi vysoce biomechanicky zatíženým prostředím: tělo pracuje proti vnitřnímu tlaku skafandru a proti své vlastní konstrukci.
Již na ISS astronauti trpí opakovaným namáháním ramen, rukou a nehtů, stejně jako modřinami a odřeninami, a to jen kvůli několikahodinovému pobytu v EMU. Na Měsíci bude tato zátěž ještě umocněna nárazy při každém kroku, změnami polohy těla a rizikem pádu. Kombinace únavy, poruch spánku, dehydratace a intenzivní fyzické práce je koktejl, který dělá lékařům NASA starosti.
Zdroj: Youtube.com
Rubinsová popsala EVA jako „extrémní fyzickou událost“ nejen kvůli délce trvání, ale i kvůli kumulaci po sobě jdoucích dnů činnosti. Základní plán NASA počítá s tím, že posádka na misi Artemis III uskuteční několik lunárních procházek za účelem rozmístění vědeckých přístrojů, sběru vzorků a testování technologií, které budou klíčové pro budoucí dlouhodobé mise. Každý z těchto výstupů bude zahrnovat hodiny příprav, bezpečnostních kontrol a opotřebení, které se přenášejí z jednoho dne na druhý.
Co přesně je AxEMU a v čem je jeho vylepšení oproti starým skafandrům?
Oblek AxEMU je výsledkem zakázky na služby spojené se skafandry, kterou NASA v roce 2022 zadala společnosti Axiom Space v rámci programu xEVAS (Exploration Extravehicular Activity Services). Na rozdíl od tradičního modelu, kdy NASA navrhovala a vlastnila skafandry, si nyní agentura kupuje službu: Axiom navrhuje, udržuje a provozuje skafandry a NASA platí za jejich použití na konkrétních misích.
Mezi oznámená vylepšení AxEMU patří:
- Větší rozsah pohybu v kyčlích, kolenou a kotnících díky ložiskům a kloubům, které umožňují delší kroky a přirozenější držení těla.
- Zlepšená pohyblivost ramen a trupu, která usnadňuje práci s nástroji, zvedání předmětů a pohled dolů bez namáhání krku.
- Přepracované rukavice, které zlepšují úchop a snižují únavu rukou, což je jedna ze slabin dnešních EMU.
- Integrované osvětlení a kamery s vysokým rozlišením v přilbě pro dokumentaci vědeckých činností a zlepšení viditelnosti v oblastech hlubokého stínu, zejména v blízkosti jižního pólu Měsíce.
- Vylepšená tepelná ochrana a ochrana proti měsíčnímu prachu. Měsíční regolit je extrémně abrazivní a ulpívá téměř na všem; na Apollu poškodil těsnění, spojovací prvky a filtry. AxEMU obsahuje materiály a těsnění navržené tak, aby lépe odolávaly tomuto prostředí.
- Modernizovaný přenosný systém podpory života (PLSS) s přesnějším řízením teploty, vlhkosti a odvodu oxidu uhličitého a s kapacitou pro delší EVA.
Každé z těchto vylepšení je však spojeno s náklady na hmotnost, objem a složitost. Více spojů znamená více součástí, více bodů pro ochranu před prachem a vyšší hmotnost. Robustnější systém podpory života znamená další nádrže, čerpadla a elektroniku. A to vše musí spolehlivě fungovat v prostředí, kde se teploty mohou pohybovat od -170 °C do více než 100 °C v závislosti na vystavení slunci.
Tichý nepřítel: měsíční prach a těžiště
Rubinsová také upozornila na těžiště skafandru. AxEMU, stejně jako jiné moderní skafandry, nese většinu svého systému podpory života v batohu na zádech. To zvyšuje celkové těžiště a astronaut se může cítit „tažen dozadu“, zejména při chůzi do kopce nebo při pokusu o předklon.
Na Měsíci nebude terén tvořit hladký laboratorní povrch. Jižní polární oblast Měsíce, která je hlavním cílem mise Artemis, je plná kráterů, skal, mírných, ale zrádných svahů a oblastí trvalého stínu. Měsíční prach, jemný jako mouka, ale s ostrými hranami, snižuje tření a může způsobit, že půda bude kluzká. V těchto podmínkách může malé klopýtnutí vyústit v úplný pád.
Zdroj: Youtube.com
Pád na Měsíci není jen otázkou hrdosti. Přestože je gravitace nižší, skafandr je objemný a tuhý a vstávání bez pomoci může vyžadovat specifickou techniku, spoléhání na ruce a kolena a využití setrvačnosti těla. Rubinsová navrhla, že určité nástroje by mohly astronautovi pomoci dosáhnout na oporu nebo se pohnout z povrchu, pokud spadl, což by umožnilo mírné snížení pohyblivosti, a tím i hmotnosti. Jinými slovy, namísto navrhování skafandru tak, aby umožňoval všechny možné polohy, by bylo možné akceptovat určitá omezení, pokud by byla kompenzována holemi, kotvami nebo podpůrnými konstrukcemi v pracovním prostředí.
Artemis III: krátké termíny a prostor pro zlepšení
Pokud se oblek Artemis III zpozdí, což se vzhledem k historii zpoždění velkých kosmických programů a nadcházejícím technickým výzvám (včetně lunárního modulu společnosti SpaceX a systémů podpory života kosmické lodi Orion) považuje za možné, bude mít NASA na zdokonalení návrhu obleku AxEMU nějaký čas navíc. Tento čas navíc by mohl být klíčový pro:
- Přizpůsobení střihu a ergonomie skafandrů specifickým tělům vybraných astronautů, snížení tlakových bodů a rizika zranění.
- Další testování v obdobných prostředích na Zemi, jako jsou vakuové komory, výcvikové bazény a simulovaná prachová zkušební pole, aby se zjistily problémy s pohyblivostí a stabilitou.
- Optimalizace rozložení hmotnosti v batohu a kloubech, zlepšení těžiště.
- Vyvinout specifické postupy a nástroje pro pády, záchranu s kamarády a práci na svazích.
Rubinsová nicméně skafandry společnosti Axiom obhajovala s tím, že se zlepšují a budou nejlepší možností, kterou budou mít astronauti Artemis při cestě na Měsíc v příštích několika letech k dispozici. Její kritika nesměřuje ani tak na společnost, jako spíše na vnitřní náročnost návrhu skafandru, který funguje jako osobní kosmická loď, chrání astronauta před smrtelně nebezpečným prostředím a zároveň mu umožňuje efektivně pracovat po celé hodiny.
Proč je tak důležité mít skafandr právě teď
Artemis III není jen symbolickým „návratem“ na Měsíc. Je to první krok v rámci rozsáhlejšího plánu, který zahrnuje dlouhodobé mise, výstavbu malé stanice na oběžné dráze Měsíce (Gateway) a nakonec trvalou přítomnost člověka na povrchu. V tomto kontextu přestává být skafandr součástí vybavení pro několik jednorázových procházek a stává se každodenním pracovním nástrojem.
Pokud budou skafandry příliš těžké, nepohodlné nebo náchylné ke zranění, bude schopnost astronautů provádět vědecké práce, budovat infrastrukturu a zkoumat nové oblasti omezená. Naopak dobře navržený skafandr může znamenat rozdíl mezi misí, při níž posádka sotva zvládne vykonat nezbytné minimum, a misí, která otevře dveře podrobným geologickým experimentům, hloubkovým vrtům, instalaci solárních panelů a testování technologií pro budoucí mise na Mars.
Varování Rubinsové a Baratta přichází v době, kdy se NASA snaží najít rovnováhu mezi ambicemi, bezpečností a časovým plánem. Přiznání, že „lidé budou na Měsíci padat“, není projevem pesimismu, ale způsobem, jak se vyrovnat s fyzikální realitou problému a navrhnout odpovídající konstrukci: robustnější skafandry, náročnější výcvikové protokoly a nástroje, které astronautům pomohou doslova vstát, když si s nimi měsíční gravitace a skafandr vážící více než 100 kg (na Zemi) pohrají.
Úspěch projektu Artemis bude nakonec záviset nejen na raketách a velkolepých kosmických lodích, ale také na něčem, co je mnohem bližší lidskému tělu: na skafandru, který umožní lidem pracovat, unavit se, dělat chyby a znovu vstát na povrchu jiného světa.
Americké rafinerie ani příměří nestačí, evropské nebe čelí kvůli nedostatku ropy nejisté sezóně
Nahlédněte do nitra buňky jako nikdy předtím: Vědci vytvořili její digitální dvojče
Podvodníci v plné síle: Jak rozeznat falešné zprávy o vrácení daní
Čína už tam byla: Pravda o „nových“ fotkách odvrácené strany Měsíce
Studie Goldman Sachs vyvrací mýtus: Generace Z nebude hlavním poraženým AI, data ukazují opak
Unikl název skládacího iPhonu: Ponese označení Ultra a nabídne revoluční pant
Evropský trend sílí: Centrální banky radí občanům držet hotovost pro krizové situace
Hliníková fólie dokáže zlepšit Wi-Fi signál routeru až o 20 %
Prodej slunečního světla uprostřed noci: ambiciózní startup, který chce rozsvítit Zemi vesmírnými zrcadly
