En rumdragt er en trykbærende beklædning, der bæres af astronauter under rumflyvninger. Den er designet til at beskytte dem mod de potentielt skadelige forhold, som de oplever i rummet. Rumdragter er også kendt som Extravehicular Mobility Units (EMU’er) for at afspejle det faktum, at de også bruges som mobilitetshjælpemidler, når en astronaut tager en rumvandring uden for et rumfartøj i kredsløb. De består af en lang række skræddersyede komponenter, der produceres af en række forskellige producenter og samles af National Aeronautics Space Agency (NASA) i deres hovedkvarter i Houston. De første rumdragter blev indført i 1950’erne, da man begyndte at udforske rummet. De har udviklet sig med tiden og er blevet mere funktionelle og komplicerede. I dag har NASA 17 færdige EMU’er, som hver især har kostet over 10,4 millioner dollars at fremstille.

Baggrund

På Jorden giver vores atmosfære os de miljøforhold, vi har brug for for at overleve. Vi tager de ting, som den giver os, for givet, f.eks. luft til at trække vejret, beskyttelse mod solstråling, temperaturregulering og et konstant tryk. I rummet er ingen af disse beskyttende egenskaber til stede. Et miljø uden konstant tryk indeholder f.eks. ikke ilt, som man kan indånde. Desuden er temperaturen i rummet så kold som -459,4° F (-273° C). For at mennesker kunne overleve i rummet, måtte disse beskyttende forhold syntetiseres.

En rumdragt er designet til at genskabe de miljømæssige forhold i Jordens atmosfære. Den giver de grundlæggende nødvendigheder for livsopretholdelse som f.eks. ilt, temperaturkontrol, trykafskærmning, fjernelse af kuldioxid og beskyttelse mod sollys, solstråling og små mikrometeoroider. Det er et livshjælpssystem for astronauter, der arbejder uden for Jordens atmosfære. Rumdragter er blevet brugt til mange vigtige opgaver i rummet. Det drejer sig bl.a. om at hjælpe med at placere nyttelast, hente og servicere udstyr i kredsløb, foretage ekstern inspektion og reparation af kredsløbsfartøjet og tage fantastiske fotografier.

Historie

Rumdragter har udviklet sig naturligt i takt med, at der er sket teknologiske forbedringer inden for materialer, elektronik og fibre. I de tidlige år af rumprogrammet blev rumdragter skræddersyet til hver enkelt astronaut. Disse var langt mindre komplekse end nutidens dragter. Faktisk var den dragt, som Alan Shepard bar på USA’s første suborbitale rumflyvning, ikke meget mere end en trykdragt, der var tilpasset fra den amerikanske flådes trykdragt til højhøjdejetfly i den amerikanske flåde. Denne dragt havde kun to lag, og det var svært for piloten at bevæge arme og ben.

Den næste generation af rumdragten var designet til at beskytte mod trykaflastning, mens astronauterne befandt sig i et rumfartøj i kredsløb. Rumvandringer i disse dragter var dog ikke mulige i disse dragter, fordi de ikke beskyttede mod det barske miljø i rummet. Disse dragter bestod af fem lag. Laget tættest på kroppen var et hvidt bomuldsundertøj, der havde fastgørelser til biomedicinsk udstyr. Et blåt nylonlag, der gav komfort, var det næste. Oven på det blå nylonlag var der et tryksat, sort, neoprenbelagt nylonlag. Dette gav ilt i tilfælde af, at kabinetrykket svigtede. Derefter fulgte et teflonlag, der skulle holde dragtens form, når den var under tryk, og det sidste lag var et hvidt nylonmateriale, der reflekterede sollyset og beskyttede mod utilsigtede skader.

Til de første rumvandringer, der fandt sted under Gemini-missionerne i 1965, blev der brugt en syvlagsdragt for at opnå ekstra beskyttelse. De ekstra lag bestod af aluminiseret Mylar, som gav mere termisk beskyttelse og beskyttelse mod mikrometeoroider. Disse dragter havde en samlet vægt på 15 kg (33 lb). Selv om de var tilstrækkelige, var der visse problemer forbundet med dem. For eksempel blev ansigtsmasken på hjelmen hurtigt tåget, så synet blev hæmmet. Desuden var gaskølesystemet ikke tilstrækkeligt, fordi det ikke kunne fjerne overdreven varme og fugt hurtigt nok.

Sally Ride

Sally Ride er bedst kendt som den første amerikanske kvinde, der blev sendt ud i det ydre rum. Hun er både videnskabsmand og professor og har været stipendiat ved Stanford University Center for International Security and Arms Control, medlem af bestyrelsen for Apple Computer Inc. samt direktør for ruminstituttet og fysikprofessor ved University of California i San Diego. Ride har valgt at skrive primært for børn om rumfart og udforskning af rummet.

Sally Kristen Ride er den ældste datter af Dale Burdell og Carol Joyce (Anderson) Ride fra Encino, Californien, og blev født den 26. maj 1951. Som forfatteren Karen O’Connor beskriver tomboy Ride i sin bog for unge læsere, Sally Ride and the New Astronauts, kørte Sally om kap med sin far til sportssektionen i avisen, da hun kun var fem år gammel. Som en aktiv, eventyrlysten, men også lærd familie rejste familien Ride rundt i Europa i et år, da Sally var ni år og hendes søster Karen syv år gammel. Mens Karen blev inspireret til at blive præst i sine forældres ånd, som var ældste i deres presbyterianske kirke, fik Rides egen spirende smag for udforskning hende til sidst til at søge ind i rumprogrammet næsten på et indfald. “Jeg ved ikke, hvorfor jeg ville gøre det”, indrømmede hun over for Newsweek, inden hun tog på sin første rumrejse.

Muligheden var en tilfældighed, da det år, hun begyndte at søge job, var det første gang, NASA havde åbnet sit rumprogram for ansøgere siden slutningen af 1960’erne, og det var første gang, kvinder ikke ville blive udelukket fra at komme i betragtning. Ride blev en af de 35 udvalgte fra et oprindeligt ansøgerfelt på 8.000 ansøgere til rumflyvningsuddannelsen i 1978. “Hvorfor jeg blev udvalgt, er stadig et komplet mysterium”, indrømmede hun senere over for John Grossmann i et interview i Health i 1985. “Ingen af os har nogensinde fået det at vide.”

Ride skulle senere, som 31-årig, blive den yngste person, der blev sendt i kredsløb, samt den første amerikanske kvinde i rummet, den første amerikanske kvinde til at foretage to rumflyvninger og, tilfældigvis, den første astronaut, der giftede sig med en anden astronaut i aktiv tjeneste.

Ride forlod NASA i 1987 for Stanford Center for International Security and Arms Control, og to år senere blev hun direktør for California Space Institute og fysikprofessor ved University of California i San Diego.

Apollo-missionerne benyttede mere komplicerede dragter, som løste nogle af disse problemer. Til månevandringer bar astronauterne en beklædning i syv lag med en rygsæk til livredning. Den samlede vægt var ca. 26 kg (57 lb). Til rumfærgemissionerne indførte NASA den ekstravehiculære mobilitetsenhed (Extravehicular Mobility Unit, EMU). Det var en rumdragt, der var designet til rumvandringer, som ikke krævede en forbindelse til rumfartøjet. En primær forskel ved disse dragter var, at de var designet til brug for flere astronauter i stedet for at blive specialfremstillet som de tidligere rumdragter. I løbet af de sidste 20 år har EMU’erne gennemgået stadige forbedringer, men de ser stadigvæk ud som da rumfærgeprogrammet begyndte i 1981. På nuværende tidspunkt har EMU’en 14 beskyttelseslag og vejer over 125 kg (275 lb).

Råmaterialer

Der anvendes adskillige råmaterialer til at konstruere en rumdragt. Stofmaterialer omfatter en række forskellige syntetiske polymerer. Det inderste lag består af et Nylon tricot-materiale. Et andet lag er sammensat af spandex, en elastisk slidstærk polymer. Der er også et lag af urethanbelagt nylon, som er involveret i tryksætningen. Dacron – en type polyester – anvendes til et trykbegrænsende lag. Andre syntetiske stoffer, der anvendes, omfatter neopren, som er en type svampegummi, aluminiseret Mylar, Gortex, Kevlar og Nomex.

Ud over syntetiske fibre har andre råmaterialer en vigtig rolle. Glasfiber er det primære materiale til det hårde overkropssegment. Lithiumhydroxid anvendes til fremstilling af det filter, der fjerner kuldioxid og vanddamp under en rumvandring. En sølv-zinkblanding udgør det batteri, der forsyner dragten med strøm. Plastikslanger er vævet ind i stoffet for at transportere kølevand gennem dragten. Der anvendes et polycarbonatmateriale til at konstruere hjelmens skal. Der anvendes forskellige andre komponenter til at lave de elektroniske kredsløb og dragtens kontrolelementer.

Design

En enkelt EMU-rumdragt er konstrueret af forskellige skræddersyede komponenter, der produceres af over 80 virksomheder. Størrelsen af delene varierer fra en ottetommers skiver til en 76,2 cm (30 tommer) lang vandtank. EMU’en består af 18 separate dele. Nogle af de vigtigste komponenter er skitseret nedenfor.

Det primære livsunderstøttelsessystem er en selvstændig rygsæk, der er udstyret med en iltforsyning, filtre til fjernelse af kuldioxid, elektrisk strøm, ventilator og kommunikationsudstyr. Det forsyner astronauten med de fleste af de ting, der er nødvendige for at overleve, såsom ilt, luftrensning, temperaturkontrol og kommunikation. Der kan opbevares op til syv timers ilt i dragtens tank. Der findes også en sekundær iltpakke på dragten. Denne giver yderligere 30 minutters ilt i nødstilfælde.

Hjelmen er en stor plastikboble under tryk, der har en halsring og en ventilationsfordelingspude. Den har også en udluftningsventil, som bruges sammen med en sekundær iltpakke. I hjelmen er der et sugerør til en drikkepose, hvis astronauten bliver tørstig, et visir, der afskærmer stråler fra den skarpe sol, og et kamera, der optager ekstra køretøjsaktiviteter. Da rumvandringer kan vare over syv timer ad gangen, er dragten udstyret med et urinopsamlingssystem for at give mulighed for toiletpauser. MSOR-enheden fastgøres på ydersiden af hjelmen. Denne anordning (også kendt som en “Snoopy Cap”) klikkes på plads med en hagerem. Den består af hovedtelefoner og en mikrofon til tovejskommunikation. Den har også fire små “hovedlamper”, som giver ekstra lys, hvor der er behov for det. Visiret justeres manuelt for at skærme astronautens øjne.

For at opretholde temperaturen bæres der en flydende køle- og ventilationsbeklædning under den ydre beklædning. Den består af kølerør, som har væske, der flyder igennem dem. Underbeklædningen er en netdragt i ét stykke bestående af spandex. Den har en lynlås, der gør det muligt at komme ind foran. Den har over 300 fod plastikslanger, der er viklet ind i hinanden, og hvori der cirkulerer kølevand. Normalt holdes det cirkulerende vand på en temperatur på 40-50° F (4,4-9,9° C). Temperaturen styres af en ventil på kontrolpanelet på displayet. Den nederste beklædningsgenstand vejer 3,8 kg (8,4 lb), når den er fyldt med vand.

Den nederste torsoenhed består af bukser, støvler, “kort enhed, knæ- og ankelled samt taljeforbindelsen. Den består af en trykblære af urethanbelagt nylon. Et fastholdelseslag af Dacron og en ydre termisk beklædning bestående af neoprenbelagt nylon. Den har også fem lag aluminiseret Mylar og et stofoverfladelag bestående af teflon, Kevlar og Nomex. Denne del af dragten kan gøres kortere eller længere ved at justere størrelsesringene i lår- og bensektionen. Støvlerne har en isoleret tåkappe for at forbedre varmeretentionen. Der bæres også termosokker. Urinopbevaringsanordningen er også placeret i denne del af dragten. Gamle modeller kunne rumme op til 950 milliliter væske. I øjeblikket anvendes der en engangsbleetype beklædning.

Armsætningen er justerbar ligesom den nederste torso-sætning. Handskerne indeholder

En ekstravehiculær mobilitetsenhed (EMU).

miniature batteridrevne varmeapparater i hver finger. Resten af enheden er dækket af polstring og et ekstra beskyttende yderlag.

Den hårde overkrop er konstrueret med glasfiber og metal. Det er her, de fleste dele af dragten er fastgjort, herunder hjelmen, armene, displayet til livredningssystemet, kontrolmodulet og den nederste del af torsoen. Den omfatter iltflasker, vandlagertanke, en sublimator, en patron til kontrol af forurenende stoffer, regulatorer, sensorer, ventiler og et kommunikationssystem. Ilt, kuldioxid og vanddamp forlader dragten gennem ventilationsbeklædningen nær astronautens fødder og albuer. En drikketaske i overkroppen kan indeholde op til 907,2 g (32 oz) vand. Astronauten kan tage en drink gennem mundstykket, der stikker ud i hjelmen.

Et på brystet monteret kontrolmodul gør det muligt for astronauten at overvåge dragtens status og tilslutte eksterne væske- og elektricitetskilder. Det indeholder alle de mekaniske og elektriske betjeningskontroller og også et visuelt displaypanel. Et genopladeligt batteri af sølvzink, der fungerer ved 17 volt, anvendes til at drive dragten. Dette kontrolmodul er integreret med det advarselssystem, der findes i den hårde overkrop, for at sikre, at astronauten kender status for dragtens omgivelser. Dragten er forbundet til kredsløbsfartøjet via en navleledning. Den frakobles, inden dragten forlader luftslusen.

Den hvide dragt vejer ca. 124,8 kg (275 lb) på jorden og har en forventet produktlevetid på ca. 15 år. Den har et tryk på 4,3 lb (1,95 kg) pr. kvadrattomme og kan genoplades ved at blive tilsluttet direkte til kredsløbsfartøjet. Det eksisterende

Det primære livsunderstøttelsessystem er en selvstændig rygsæk, der er udstyret med iltforsyning, filtre til fjernelse af kuldioxid, elektrisk strøm, ventilationsventilator og kommunikationsudstyr.

Rumdragter er modulære, så de kan deles af flere astronauter. De fire grundlæggende udskiftelige sektioner omfatter hjelmen, den hårde overkrop, armene og underkropssætningen. Disse dele er justerbare og kan ændres i størrelse, så de passer til over 95 % af alle astronauter. Hvert sæt arme og ben leveres i forskellige størrelser, som kan finjusteres, så de passer til den specifikke astronaut. Armene giver mulighed for så meget som en justering på en tomme. Benene giver mulighed for op til tre tommer justering.

Det tager ca. 15 minutter at tage rumdragten på. For at tage rumdragten på tager astronauten først den nederste beklædningsdel på, som indeholder det flydende køle- og ventilationssystem. Derefter tages den nederste del af torsoen på, hvorefter støvlerne sættes på. Derefter glider astronauten ind i den øvre torsoenhed, som er monteret sammen med den livreddende rygsæk på et særligt stik i luftslusekammeret. Affaldsringene forbindes, og derefter tages handsker og hjelm på.

Fremstillingsprocessen

Fremstillingen af en rumdragt er en kompliceret proces. Den kan opdeles i to produktionsfaser. Først konstrueres de enkelte komponenter. Derefter samles delene på et primært produktionssted, f.eks. NASA’s hovedkvarter i Houston, og samles. Den generelle proces er skitseret som følger.

Samling af hjelm og visir

• 1 Hjelmen og visiret kan konstrueres ved hjælp af traditionelle blæsestøbningsteknikker.
  

  En EMU er fremstillet af 14 beskyttende lag. Stofmaterialer omfatter en række forskellige syntetiske polymerer. Det inderste lag er et tricotmateriale af nylon. Et andet lag består af spandex, en elastisk slidstærk polymer. Der er også et lag af urethanbelagt nylon, som er involveret i tryksætningen. Dacron – en type polyester – anvendes til et trykbegrænsende lag. Andre syntetiske stoffer, der anvendes, omfatter neopren, som er en type svampegummi, aluminiseret Mylar, Gortex, Kevlar og Nomex.

  Pellets af polycarbonat lægges i en sprøjtestøbemaskine. De smeltes og presses ind i et hulrum, som tilnærmelsesvis har hjelmens størrelse og form. Når hulrummet åbnes, er hjelmens primære del konstrueret. Der tilføjes en forbindelsesanordning i den åbne ende, så hjelmen kan fastgøres til den hårde overkrop. Ventilationsfordelingspuden tilføjes sammen med udluftningsventiler, inden hjelmen pakkes og afsendes. Visiret er på samme måde forsynet med “hovedlamper” og kommunikationsudstyr.

Livsunderstøttelsessystemer

• 2 Livsunderstøttelsessystemerne sættes sammen i en række trin. Alle dele monteres på det ydre rygsækhus. Først fyldes og lukkes de tryksatte ilttanke, og de sættes ind i huset. Udstyret til fjernelse af kuldioxid sættes sammen. Dette omfatter typisk en filterbeholder, der er fyldt med lithiumhydroxid, som bliver fastgjort til en slange. Rygsækken udstyres derefter med et ventilationsblæsersystem, elektrisk strøm, en radio, et advarselssystem og vandkøleudstyret. Når den er færdigmonteret, kan livredningssystemet fastgøres direkte til den hårde overkrop.

Kontrolmodul

• 3 De vigtigste komponenter i kontrolmodulet bygges i separate enheder og samles derefter. Denne modulære fremgangsmåde gør det muligt, at nøgledele nemt kan serviceres, hvis det er nødvendigt. Det brystmonterede kontrolmodul indeholder alle de elektroniske kontroller, et digitalt display og andre elektroniske grænseflader. Den primære rensningsventil er også tilføjet til denne del.

Kølebeklædning

• 4 Kølebeklædningen bæres inden i tryklagene. Den er fremstillet af en kombination af nylon, spandexfibre og flydende kølerør. Nylontrikotet er først skåret til i en lang undertøjslignende form. I mellemtiden væves spandexfibrene til et stykke stof og skæres til i samme form. Spandexstoffet forsynes derefter med en række kølerør og syes derefter sammen med nylonlaget. Derefter er der monteret en lynlås foran samt stik til fastgørelse til livredningsanlægget.

Øvre og nedre torso

• 5 Den nedre torso, armemballagen og handskerne er fremstillet på lignende måde. De forskellige lag af syntetiske fibre væves sammen og skæres derefter til i den passende form. Forbindelsesringe fastgøres i enderne, og de forskellige segmenter fastgøres. Handskerne er forsynet med miniaturevarmere i hver finger og beklædt med isoleringspolstring.
• 6 Den hårde overkrop er smedet ved hjælp af en kombination af glasfiber og metal. Den har fire åbninger, hvor den nederste torsoenhed, de to arme og hjelmen er fastgjort. Desuden er der tilføjet adaptere, hvor livsunderstøttelsespakken og kontrolmodulet kan fastgøres.

Endelig samling

• 7 Alle dele sendes til NASA, hvor de samles. Dette sker på jorden, hvor dragten kan afprøves, inden den skal bruges i rummet.

Kvalitetskontrol

De enkelte leverandører udfører kvalitetskontroltests på hvert trin i produktionsprocessen. Dette sikrer, at hver enkelt del er fremstillet efter nøjagtige standarder og vil fungere i det ekstreme miljø i rummet. NASA gennemfører også omfattende test af den færdigsamlede dragt. De kontrollerer for ting som f.eks. luftlækage, trykløshed eller ikke-funktionelle livsunderstøttelsessystemer. Testen af kvalitetskontrollen er afgørende, fordi en enkelt fejlfunktion kan få alvorlige konsekvenser for en astronaut.

Fremtiden

Det nuværende EMU-design er resultatet af mange års forskning og udvikling. Selv om de er et effektivt redskab til operationer i kredsløb, er mange forbedringer mulige. Det er blevet foreslået, at fremtidens rumdragt kan komme til at se dramatisk anderledes ud end den nuværende dragt. Et område, der kan forbedres, er udvikling af dragter, der kan fungere ved højere tryk end den nuværende EMU. Dette ville have den fordel, at det ville reducere den tid, der i øjeblikket kræves til at trække vejret før en rumvandring. For at kunne fremstille dragter med højere tryk skal der foretages forbedringer i forbindelsesleddene på hver enkelt del af dragten. En anden forbedring kan bestå i at ændre størrelsen på dragten i kredsløb. I øjeblikket tager det meget lang tid at fjerne eller tilføje udvidende indsatser i ben- og armområderne. En anden mulig forbedring er dragtens elektroniske styring. Det, der nu kræver komplekse kommandokoder, vil i fremtiden kunne gøres med et enkelt tryk på en enkelt knap.