En rymddräkt är ett trycksatt plagg som bärs av astronauter under rymdfärder. Den är utformad för att skydda dem från de potentiellt skadliga förhållanden som råder i rymden. Rymddräkter kallas också Extravehicular Mobility Units (EMU) för att återspegla det faktum att de också används som rörelsehjälpmedel när en astronaut tar en rymdpromenad utanför en rymdfarkost i omloppsbana. De består av många skräddarsydda komponenter som tillverkas av olika tillverkare och monteras av National Aeronautics Space Agency (NASA) på deras huvudkontor i Houston. De första rymddräkterna introducerades under 1950-talet när rymdforskningen började. De har utvecklats med tiden och blivit mer funktionella och komplicerade. I dag har NASA 17 färdiga EMU:er, som var och en kostade över 10,4 miljoner dollar att tillverka.

Bakgrund

På jorden förser vår atmosfär oss med de miljöförhållanden vi behöver för att överleva. Vi tar för givet de saker som den tillhandahåller, t.ex. luft för andning, skydd mot solstrålning, temperaturreglering och jämnt tryck. I rymden finns ingen av dessa skyddande egenskaper. En miljö utan konstant tryck innehåller till exempel inte andningsbart syre. Dessutom är temperaturen i rymden så kall som -459,4° F (-273° C). För att människor skulle kunna överleva i rymden var man tvungen att syntetisera dessa skyddande förhållanden.

En rymddräkt är utformad för att återskapa miljöförhållandena i jordens atmosfär. Den tillhandahåller de grundläggande behoven för livsuppehållande åtgärder, t.ex. syre, temperaturreglering, trycksatt inneslutning, avskiljning av koldioxid och skydd mot solljus, solstrålning och små mikrometeoroider. Det är ett livsuppehållande system för astronauter som arbetar utanför jordens atmosfär. Rymddräkter har använts för många viktiga uppgifter i rymden. Det handlar bland annat om att hjälpa till att placera ut nyttolast, hämta och serva utrustning i omloppsbana, utföra externa inspektioner och reparationer av omloppsbanan och ta fantastiska fotografier.

Historia

Rymddräkter har utvecklats naturligt i takt med att tekniska förbättringar har gjorts inom områden som material, elektronik och fibrer. Under de första åren av rymdprogrammet var rymddräkterna skräddarsydda för varje astronaut. Dessa var mycket mindre komplicerade än dagens dräkter. Faktum är att den dräkt som Alan Shepard bar under USA:s första suborbitala flygning inte var mycket mer än en tryckdräkt som anpassats från den amerikanska flottans tryckdräkt för jetflygplan på hög höjd. Dräkten hade endast två lager och det var svårt för piloten att röra armar och ben.

Nästa generations rymddräkt var utformad för att skydda mot trycklöshet när astronauterna befann sig i en rymdfarkost i omloppsbana. Rymdpromenader i dessa dräkter var dock inte möjliga eftersom de inte skyddade mot den hårda miljön i rymden. Dessa dräkter bestod av fem lager. Lagret närmast kroppen var ett vitt bomullsunderställ som hade fästen för biomedicinska apparater. Därefter följde ett blått nylonlager som gav komfort. Ovanpå det blå nylonskiktet fanns ett trycksatt, svart, neoprenbelagt nylonskikt. Detta gav syre om trycket i kabinen skulle svikta. Därefter kom ett teflonskikt som höll dräktens form när den var trycksatt, och det sista skiktet var ett vitt nylonmaterial som reflekterade solljus och skyddade mot oavsiktliga skador.

För de första rymdpromenaderna som skedde under Gemini-uppdragen 1965 användes en dräkt med sju lager för extra skydd. De extra lagren bestod av aluminiserad Mylar som gav mer värmeskydd och skydd mot mikrometeoroider. Dessa dräkter hade en totalvikt på 15 kg (33 lb). Även om de var tillräckliga fanns det vissa problem förknippade med dem. Till exempel blev ansiktsmasken på hjälmen snabbt dimmig så att sikten försvårades. Dessutom var gaskylsystemet otillräckligt eftersom det inte kunde avlägsna överdriven värme och fukt tillräckligt snabbt.

Sally Ride

Sally Ride är mest känd som den första amerikanska kvinna som skickades ut i rymden. Hon är både forskare och professor och har varit stipendiat vid Stanford University Center for International Security and Arms Control, styrelseledamot i Apple Computer Inc. samt chef för rymdinstitutet och fysikprofessor vid University of California i San Diego. Ride har valt att främst skriva för barn om rymdresor och utforskning av rymden.

Sally Kristen Ride är äldre dotter till Dale Burdell och Carol Joyce (Anderson) Ride i Encino, Kalifornien, och föddes den 26 maj 1951. Som författaren Karen O’Connor beskriver tomboy Ride i sin bok för unga läsare, Sally Ride and the New Astronauts, tävlade Sally mot sin pappa för tidningens sportsektion när hon bara var fem år gammal. Familjen Ride, som var en aktiv, äventyrlig men också lärd familj, reste runt i Europa i ett år när Sally var nio år och hennes syster Karen sju år. Medan Karen inspirerades till att bli präst i sina föräldrars anda, som var äldste i sin presbyterianska kyrka, fick Rides eget utvecklade intresse för utforskning henne att till slut ansöka om att få delta i rymdprogrammet, nästan på grund av en infallsvinkel. ”Jag vet inte varför jag ville göra det”, erkände hon för Newsweek innan hon gav sig ut på sin första rymdresa.

Möjligheten var en slump, eftersom det år hon började söka jobb var första gången NASA öppnade sitt rymdprogram för sökande sedan slutet av 1960-talet, och allra första gången kvinnor inte skulle uteslutas från att komma i fråga. Ride blev en av trettiofem som valdes ut från ett ursprungligt fält av åtta tusen sökande till rymdflygutbildningen 1978. ”Varför jag valdes ut förblir ett fullständigt mysterium”, erkände hon senare för John Grossmann i en intervju i Health 1985. ”Ingen av oss har någonsin fått veta det.”

Ride skulle senare, vid trettioen års ålder, bli den yngsta personen som skickades i omloppsbana samt den första amerikanska kvinnan i rymden, den första amerikanska kvinnan att göra två rymdfärder och, av en slump, den första astronauten att gifta sig med en annan astronaut i aktiv tjänst.

Ride lämnade NASA 1987 för Stanfords Center for International Security and Arms Control, och två år senare blev hon direktör för California Space Institute och fysikprofessor vid University of California i San Diego.

Vid Apollo-uppdragen användes mer komplicerade dräkter som löste en del av dessa problem. Vid månpromenader bar astronauterna ett sjuskiktsplagg med en livsuppehållande ryggsäck. Den totala vikten var cirka 26 kg (57 lb). För rymdfärjeuppdragen införde NASA den extravehiculära mobilitetsenheten (EMU). Detta var en rymddräkt utformad för rymdpromenader som inte krävde någon anslutning till omloppsfarkosten. En viktig skillnad i dessa dräkter var att de var utformade för användning av flera astronauter i stället för att skräddarsys som de tidigare rymddräkterna. Under de senaste 20 åren har EMU:erna genomgått ständiga förbättringar men de ser fortfarande likadana ut som de gjorde när rymdfärjeprogrammet inleddes 1981. För närvarande har EMU:n 14 skyddslager och väger över 125 kg (275 lb).

Råvaror

Många råvaror används för att konstruera en rymddräkt. Material för tyg omfattar en mängd olika syntetiska polymerer. Det innersta lagret består av ett trikåmaterial av nylon. Ett annat lager består av spandex, en elastisk bärbar polymer. Det finns också ett lager av uretanbelagd nylon, som är inblandat i trycksättningen. Dacron – en typ av polyester – används för ett tryckhållande lager. Andra syntetiska tyger som används är bl.a. neopren som är en typ av svampgummi, aluminiserad Mylar, Gortex, Kevlar och Nomex.

Utöver syntetiska fibrer har andra råvaror viktiga roller. Glasfiber är det primära materialet för det hårda överkroppssegmentet. Litiumhydroxid används vid tillverkningen av det filter som avlägsnar koldioxid och vattenånga under en rymdpromenad. En silver-zinkblandning utgör batteriet som driver dräkten. Plastslangar vävs in i tyget för att transportera kylvatten genom hela dräkten. Ett polykarbonatmaterial används för att konstruera hjälmens skal. Olika andra komponenter används för att bygga upp de elektroniska kretsarna och dräktens kontroller.

Konstruktion

En enda EMU-rymdräkt konstrueras av olika skräddarsydda komponenter som tillverkas av över 80 företag. Storleken på delarna varierar från brickor på en åttondels tum till en 76,2 cm lång vattentank. EMU består av 18 separata delar. Några av de viktigaste komponenterna beskrivs nedan.

Det primära livsuppehållande systemet är en fristående ryggsäck som är utrustad med syreförsörjning, filter för borttagning av koldioxid, elkraft, ventilationsfläkt och kommunikationsutrustning. Det förser astronauten med det mesta som behövs för att överleva, t.ex. syre, luftrening, temperaturreglering och kommunikation. I dräktens tank kan man lagra syre för så mycket som sju timmar. En sekundär syrgasförpackning finns också på dräkten. Denna ger ytterligare 30 minuter av nödsyrgas.

Hjälmen är en stor trycksatt plastbubbla som har en halsring och en ventilationsfördelningsdyna. Den har också en reningsventil som används med en sekundär syrgasförpackning. I hjälmen finns ett sugrör till en dryckespåse om astronauten skulle bli törstig, ett visir som skyddar strålar från den skarpa solen och en kamera som registrerar extrafordonens aktiviteter. Eftersom rymdpromenader kan pågå i över sju timmar åt gången är dräkten utrustad med ett system för uppsamling av urin för att möjliggöra toalettpauser. MSOR-aggregatet fästs på utsidan av hjälmen. Denna anordning (även känd som en ”Snoopy Cap”) snäpper fast på plats med ett hakband. Den består av hörlurar och en mikrofon för tvåvägskommunikation. Den har också fyra små ”huvudlampor” som ger extra ljus där det behövs. Visiret justeras manuellt för att skydda astronautens ögon.

För att hålla temperaturen bärs ett vätskebaserat kyl- och ventilationsplagg under ytterplagget. Det består av kylrör, som har vätska som flyter genom dem. Underplagget är en nätdräkt i ett stycke som består av spandex. Den har en dragkedja som gör det möjligt att komma in framifrån. Den har över 300 fot plastslangar som är sammanflätade och i vilka det cirkulerar kallt vatten. Normalt hålls det cirkulerande vattnet på 40-50° F (4,4-9,9° C). Temperaturen regleras av en ventil på kontrollpanelen. Det nedre plagget väger 3,8 kg (8,4 lb) när det är lastat med vatten.

Den undre kroppsdelen består av byxor, stövlar, ”kort enhet”, knä- och fotled samt midjeförbindelsen. Den består av en tryckblåsa av uretanbelagd nylon. Ett begränsande lager av dacron och ett yttre termiskt plagg som består av neoprenbelagd nylon. Den har också fem lager aluminiserad Mylar och ett ytskikt av tyg som består av teflon, kevlar och nomex. Denna del av dräkten kan göras kortare eller längre genom att justera storleksringarna i lår- och benpartiet. Stövlarna har en isolerad tåhätta för att förbättra värmehållningen. Termiska strumpor bärs också. Urinförvaringsanordningen är också placerad i denna del av dräkten. Gamla modeller kunde rymma upp till 950 milliliter vätska. För närvarande används ett plagg av blöjtyp för engångsbruk.

Armpaketet är justerbart precis som underkroppspaketet. Handskarna innehåller

En Extravehicular Mobility Unit (EMU).

batteridrivna miniatyrvärmare i varje finger. Resten av enheten är täckt av stoppning och ett extra skyddande ytterskikt.

Den hårda överkroppen är konstruerad av glasfiber och metall. Det är här som de flesta av dräktens delar fästs, inklusive hjälm, armar, display för livsuppehållande system, kontrollmodul och nedre delen av bålen. Den innehåller syrgasflaskor, vattenförvaringstankar, en sublimator, en patron för kontroll av föroreningar, regulatorer, sensorer, ventiler och ett kommunikationssystem. Syre, koldioxid och vattenånga lämnar dräkten genom ventilationsplaggen nära astronautens fötter och armbågar. En dryckesväska i överkroppen kan rymma upp till 907,2 g (32 oz) vatten. Astronauten kan ta en drink genom munstycket som sträcker sig in i hjälmen.

Med hjälp av en bröstmonterad kontrollmodul kan astronauten övervaka dräktens status och ansluta sig till externa vätskekällor och elektricitet. Den innehåller alla mekaniska och elektriska manöverorgan och även en visuell displaypanel. Ett uppladdningsbart silverzinkbatteri med en driftspänning på 17 volt används för att driva dräkten. Denna kontrollmodul är integrerad med det varningssystem som finns i den hårda överkroppen för att se till att astronauten känner till statusen för dräktens miljö. Dräkten ansluts till rymdfarkosten genom en navelsträngslina. Den kopplas bort innan dräkten lämnar luftslussen.

Den vita dräkten väger cirka 124,8 kg på jorden och har en förväntad produktlivslängd på cirka 15 år. Den är trycksatt till 4,3 lb (1,95 kg) per kvadrattum och kan laddas upp genom att anslutas direkt till omloppsfarkosten. Det befintliga

Det primära livsuppehållande systemet är en fristående ryggsäck som är utrustad med syretillförsel, filter för avlägsnande av koldioxid, elkraft, ventilationsfläkt och kommunikationsutrustning.

Rymddräkterna är modulära så att de kan delas av flera astronauter. De fyra grundläggande utbytbara sektionerna omfattar hjälmen, den hårda överkroppen, armarna och underkroppen. Dessa delar är justerbara och kan ändras i storlek för att passa över 95 % av alla astronauter. Varje uppsättning armar och ben finns i olika storlekar som kan finjusteras för att passa den specifika astronauten. Armarna tillåter så mycket som en justering på en tum. Benen kan justeras upp till tre tum.

Det tar ungefär 15 minuter att ta på sig rymddräkten. För att ta på sig rymddräkten tar astronauten först på sig det nedre plagg som innehåller vätskekylnings- och ventilationssystemet. Därefter sätts den nedre torsoaggregatet på och stövlarna sätts på. Därefter glider astronauten in i den övre torsoenheten som tillsammans med livsuppehållande ryggsäcken monteras på en särskild kontakt i luftslussen. Avfallsringarna ansluts och därefter sätts handskarna och hjälmen på.

Tillverkningsprocessen

Tillverkningen av en rymddräkt är en komplicerad process. Den kan delas in i två produktionsfaser. Först konstrueras de enskilda komponenterna. Sedan förs delarna samman på en primär tillverkningsort, t.ex. NASA:s huvudkontor i Houston, och monteras. Den allmänna processen beskrivs på följande sätt.

Montering av hjälm och visir

• 1 Hjälmen och visiret kan konstrueras med hjälp av traditionell formblåsningsteknik.
  

  En EMU består av 14 skyddande lager. Tygmaterialen omfattar en mängd olika syntetiska polymerer. Det innersta lagret är ett trikåmaterial av nylon. Ett annat lager består av spandex, en elastisk bärbar polymer. Det finns också ett lager av uretanbelagd nylon, som är inblandat i trycksättningen. Dacron – en typ av polyester – används för ett tryckhållande lager. Andra syntetiska tyger som används är bl.a. neopren som är en typ av svampgummi, aluminiserad Mylar, Gortex, Kevlar och Nomex.

  Pellets av polykarbonat fylls på i en formsprutningsmaskin. De smälts och pressas in i ett hålrum som har hjälmens ungefärliga storlek och form. När hålrummet öppnas tillverkas den första delen av hjälmen. En anslutningsanordning läggs till i den öppna änden så att hjälmen kan fästas på den hårda överkroppen. Ventilationsfördelningsdynan läggs till tillsammans med ventiler innan hjälmen förpackas och skickas. Visiret är på samma sätt försett med ”pannlampor” och kommunikationsutrustning.

Livsuppehållande system

• 2 De livsuppehållande systemen sätts ihop i ett antal steg. Alla delar monteras på det yttre ryggsäckshuset. Först fylls de trycksatta syretankarna, förses med lock och sätts in i höljet. Utrustningen för att avlägsna koldioxid sätts ihop. Det handlar vanligtvis om en filterbehållare som fylls med litiumhydroxid som fästs på en slang. Ryggsäcken förses sedan med ett ventilationsfläktsystem, elkraft, en radio, ett varningssystem och vattenkylningsutrustningen. När den är helt monterad kan livsuppehållande systemet fästas direkt på den hårda överkroppen.

Kontrollmodul

• 3 Kontrollmodulens nyckelkomponenter byggs i separata enheter och monteras sedan ihop. Detta modulära tillvägagångssätt gör att viktiga delar lätt kan underhållas vid behov. Den bröstmonterade kontrollmodulen innehåller alla elektroniska kontroller, en digital display och andra elektroniska gränssnitt. Den primära spolningsventilen läggs också till i denna del.

Kylplagg

• 4 Kylplagget bärs innanför trycklagren. Det är tillverkat av en kombination av nylon, spandexfibrer och vätskekylningsrör. Nylontrikotet skärs först till en lång underklädesliknande form. Samtidigt vävs spandexfibrerna till ett tygstycke och skärs till i samma form. Spandexmaterialet förses sedan med en serie kylrör och sys sedan ihop med nylonskiktet. En dragkedja framtill fästs sedan liksom kopplingar för fastsättning till livsuppehållande system.

Över- och underkropp

• 5 Underkroppen, armpaketet och handskarna tillverkas på liknande sätt. De olika lagren av syntetiska fibrer vävs samman och skärs sedan till lämplig form. Anslutningsringar fästs i ändarna och de olika segmenten fästs. Handskarna är försedda med miniatyrvärmare i varje finger och täckta med isolerande stoppning.
• 6 Den hårda överkroppen är smidd med hjälp av en kombination av glasfiber och metall. Den har fyra öppningar där den nedre torsoaggregatet, de två armarna och hjälmen fästs. Dessutom har adaptrar lagts till där livsuppehållande packning och kontrollmodulen kan fästas.

Slutlig montering

• 7 Alla delar skickas till NASA för att monteras. Detta görs på marken där dräkten kan testas innan den används i rymden.

Kvalitetskontroll

De enskilda leverantörerna genomför kvalitetskontrolltester i varje steg av produktionsprocessen. Detta säkerställer att varje del tillverkas enligt exakta standarder och att den kommer att fungera i rymdens extrema miljö. Nasa utför också omfattande tester av den färdigmonterade dräkten. De kontrollerar om det finns saker som luftläckage, trycklöshet eller icke-fungerande livsuppehållande system. Testerna för kvalitetskontroll är avgörande eftersom ett enda fel kan få ödesdigra konsekvenser för en astronaut.

Framtiden

Den nuvarande EMU-konstruktionen är resultatet av många års forskning och utveckling. Även om de är ett kraftfullt verktyg för operationer i omloppsbana är många förbättringar möjliga. Det har föreslagits att framtidens rymddräkt kan komma att se dramatiskt annorlunda ut än den nuvarande dräkten. Ett område som kan förbättras är utvecklingen av dräkter som kan arbeta vid högre tryck än den nuvarande EMU. Detta skulle ha fördelen att minska den tid som för närvarande krävs för andning före en rymdpromenad. För att kunna tillverka dräkter med högre tryck måste förbättringar göras i anslutningslederna på varje del av dräkten. En annan förbättring kan vara att dräktens storlek ändras i omloppsbana. För närvarande tar det mycket lång tid att ta bort eller lägga till förlängningsinsatser i ben- och armområdena. En annan möjlig förbättring är dräktens elektroniska kontroller. Det som nu kräver komplicerade kommandokoder kommer i framtiden att göras med en enda knapptryckning.