At bo og arbejde i rummet i længere tid er hårdt arbejde. Ikke kun tager virkningerne af vægtløs en fysisk vejafgift , men at gennemføre rumvandringer er en udfordring i sig selv. Under en rumvandring kan astronauter blive desorienterede, forvirrede og kvalme, hvilket gør det svært at komme hjem. Og selvom rumvandringer er blevet gennemført i årtier, er de særligt vigtige ombord International rum Station (ISS).
Derfor hvorfor Charles Stark Draper Laboratory (aka. Draper Inc.), en Massachusetts-baseret non-profit forsknings- og udviklingsvirksomhed, designer en ny rumdragt med støtte fra NASA. Ud over gyroskoper, autonome systemer og anden banebrydende teknologi vil denne næste generation rumdragt have en ' Tag mig hjem ”-knap, der fjerner meget af forvirringen og gætværket fra rumvandringer.
Rumvandringer, også kendt som ' Ekstrakøretøjsaktivitet ” (EVA), er en integreret del af rumrejser og rumudforskning. Ombord på ISS varer rumvandringer normalt mellem fem og otte timer, afhængigt af arten af det arbejde, der udføres. Under en rumvandring bruger astronauter tøjler til at forblive fastgjort til stationen og forhindre deres værktøjer i at flyde væk.
En anden sikkerhedsfunktion, der kommer i spil, er Forenklet hjælp til EVA Rescue (SAFER), en enhed, der bæres af astronauter som en rygsæk. Denne enhed er afhængig af jet-thrustere, der styres af et lille joystick for at tillade astronauter at bevæge sig rundt i rummet i tilfælde af, at de bliver løsnet og flyder væk. Denne enhed blev brugt flittigt under konstruktionen af ISS, som involverede over 150 rumvandringer.
Men selv med en SAFER tændt, er det ikke svært for en astronaut at blive desorienteret under og EVA og miste deres pejling. Eller som Draper-ingeniøren Kevin Duda indikerede i en Draper pressemeddelelse , 'Uden en fejlsikker måde at vende tilbage til rumfartøjet er en astronaut i fare for det værst tænkelige scenarie: tabt i rummet.' Som rumsystemingeniør har Duda studeret astronauter og deres levesteder om bord på den internationale rumstation i nogen tid.
Han og hans kolleger har for nylig anmeldt et patent for teknologien, som de refererer til som et 'assisteret ekstravehicular aktivitet selv-retur'-system. Som de beskrev konceptet i patentet:
'Systemet estimerer et besætningsmedlems navigationstilstand i forhold til en fast placering, for eksempel på et ledsagende rumfartøj i kredsløb, og beregner en vejledningsbane for at returnere besætningsmedlemmet til det faste sted. Systemet kan tage højde for sikkerheds- og frigangskrav, mens det beregner vejledningsbanen.'
På vej tilbage fra månen gik Apollo 17-astronauten Ronald Evans på rumvandring. Evans bragte film fra kameraer uden for kommando- og servicemodulet. Apollo 17 var den sidste Apollo-mission til månen. Kredit: NASA
I én konfiguration vil systemet styre besætningsmedlemmets SAFER-pakke og følge en foreskrevet bane tilbage til et sted, der er udpeget som 'hjem'. I en anden vil systemet give anvisninger i form af visuelle, auditive eller taktile signaler for at dirigere besætningsmedlemmet tilbage til deres udgangspunkt. Besætningsmedlemmet vil selv kunne aktivere systemet, men en fjernoperatør vil også kunne tænde det, hvis det bliver nødvendigt.
Ifølge Séamus Tuohy, Drapers direktør for rumsystemer, er denne type retur-hjem-teknologi et fremskridt inden for rumdragtsteknologi, som er længe ventet.'Den nuværende rumdragt har ingen automatisk navigationsløsning – den er rent manuel – og det kan udgøre en udfordring for vores astronauter, hvis de er i en nødsituation,” han sagde .
Et sådant system byder på adskillige udfordringer, ikke mindst af dem har at gøre med Global Positioning Systems (GPS), som simpelthen ikke er tilgængelige i rummet. Systemet skal også beregne en optimal returbane, der tager højde for tid, iltforbrug, sikkerhed og frigangskrav. Til sidst skal den være i stand til at guide en desorienteret (eller endda bevidstløs astronaut) effektivt tilbage til deres luftsluse. Som Duda forklaret :
'At give astronauter en følelse af retning og orientering i rummet er en udfordring, fordi der ikke er nogen tyngdekraft og ingen nem måde at bestemme, hvilken vej der er op og ned. Vores teknologi forbedrer missionssucces i rummet ved at holde besætningen sikker.'
Selv værktøjer skal være bundet i rummet. Astronauter sørger altid for, at deres værktøjer er forbundet til deres rumdragter, så værktøjerne ikke flyder væk. Kredit: NASA
Løsningerne, for så vidt angår Duda og hans kolleger, er at udstyre fremtidige rumdragter med sensorer, der kan overvåge bærerens bevægelse, acceleration og relative position til et fast objekt. Ifølge patentet ville dette sandsynligvis være et ledsagende rumfartøj i kredsløb. Navigations-, vejlednings- og kontrolmodulerne vil også blive programmeret til at rumme forskellige scenarier, lige fra GPS til synsstøttet navigation eller stjernesporing.
Draper har også udviklet proprietær software til systemet, der fusionerer data fra vision-baserede og inerti-navigationssystemer. Systemet vil yderligere drage fordel af virksomhedens omfattende arbejde med wearable-teknologi, som også har omfattende kommercielle anvendelser. Ved at udvikle rumdragter, der giver brugeren mulighed for at få flere data fra deres omgivelser, bringer de effektivt augmented reality-teknologi ud i rummet.
Udover rumforskning forudser virksomheden også applikationer til deres navigationssystem her hjemme. Disse omfatter førstehjælpere og brandmænd, der skal navigere gennem røgfyldte rum, faldskærmsudspringere, der falder mod Jorden, og dykkere, der kan blive desorienterede på dybt vand. Bogstaveligt talt enhver situation, hvor liv og død kan afhænge af ikke at fare vild, kan drage fordel af denne teknologi.
Yderligere læsning: Draper , Google patenter