Un traje espacial es una prenda presurizada que llevan los astronautas durante los vuelos espaciales. Está diseñado para protegerlos de las condiciones potencialmente dañinas que se experimentan en el espacio. Los trajes espaciales también se conocen como Unidades de Movilidad Extravehicular (UME) para reflejar el hecho de que también se utilizan como ayudas a la movilidad cuando un astronauta da un paseo espacial fuera de una nave espacial en órbita. Se componen de numerosos componentes hechos a medida que son producidos por diversos fabricantes y ensamblados por la Agencia Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) en su sede de Houston. Los primeros trajes espaciales se introdujeron en la década de 1950, cuando comenzó la exploración espacial. Han ido evolucionando a lo largo del tiempo, haciéndose más funcionales y complicados. En la actualidad, la NASA cuenta con 17 UME terminadas, cuya fabricación costó más de 10,4 millones de dólares cada una.

Antecedentes

En la Tierra, nuestra atmósfera nos proporciona las condiciones ambientales que necesitamos para sobrevivir. Damos por sentado las cosas que nos proporciona, como el aire para respirar, la protección contra la radiación solar, la regulación de la temperatura y la presión constante. En el espacio, ninguna de estas características protectoras está presente. Por ejemplo, un entorno sin presión constante no contiene oxígeno respirable. Además, la temperatura en el espacio es tan fría como -459,4° F (-273° C). Para que los seres humanos sobrevivan en el espacio, hubo que sintetizar estas condiciones de protección.

Un traje espacial está diseñado para recrear las condiciones ambientales de la atmósfera terrestre. Proporciona las necesidades básicas para el mantenimiento de la vida, como el oxígeno, el control de la temperatura, el recinto presurizado, la eliminación del dióxido de carbono y la protección contra la luz solar, la radiación solar y los diminutos micrometeoritos. Es un sistema de soporte vital para los astronautas que trabajan fuera de la atmósfera terrestre. Los trajes espaciales se han utilizado para muchas tareas importantes en el espacio. Entre ellas, la ayuda en el despliegue de la carga útil, la recuperación y el mantenimiento de los equipos en órbita, la inspección externa y la reparación del orbitador, y la toma de impresionantes fotografías.

Historia

Los trajes espaciales han evolucionado de forma natural a medida que se han realizado mejoras tecnológicas en las áreas de materiales, electrónica y fibras. Durante los primeros años del programa espacial, los trajes espaciales se hacían a medida para cada astronauta. Eran mucho menos complejos que los trajes actuales. De hecho, el traje que llevaba Alan Shepard en el primer suborbital estadounidense era poco más que un traje de presión adaptado del traje de presión de los aviones a reacción de gran altitud de la Marina estadounidense. Este traje sólo tenía dos capas y al piloto le resultaba difícil mover los brazos o las piernas.

La siguiente generación de trajes espaciales fue diseñada para proteger contra la despresurización mientras los astronautas estaban en una nave espacial en órbita. Sin embargo, los paseos espaciales con estos trajes no eran posibles porque no protegían contra el duro ambiente del espacio. Estos trajes estaban formados por cinco capas. La capa más cercana al cuerpo era una ropa interior de algodón blanco que tenía accesorios para dispositivos biomédicos. Le seguía una capa de nylon azul que proporcionaba comodidad. Encima de la capa de nylon azul había una capa de nylon presurizada, negra y recubierta de neopreno. Ésta proporcionaba oxígeno en caso de que la presión de la cabina fallara. Una capa de teflón era la siguiente para mantener la forma del traje cuando se presurizaba, y la última capa era un material de nylon blanco que reflejaba la luz del sol y protegía contra los daños accidentales.

Para los primeros paseos espaciales que se produjeron durante las misiones Gemini en 1965, se utilizó un traje de siete capas para una mayor protección. Las capas adicionales estaban compuestas por Mylar aluminizado, que proporcionaba más protección térmica y contra los micrometeoritos. Estos trajes tenían un peso total de 33 libras (15 kg). Aunque eran adecuados, había ciertos problemas asociados a ellos. Por ejemplo, la máscara facial del casco se empañaba rápidamente, lo que dificultaba la visión. Además, el sistema de refrigeración por gas no era adecuado porque no podía eliminar el calor y la humedad excesivos con la suficiente rapidez.

Sally Ride

Sally Ride es más conocida por ser la primera mujer estadounidense enviada al espacio exterior. Científica y profesora a la vez, ha sido becaria del Centro de Seguridad Internacional y Control de Armas de la Universidad de Stanford, miembro del consejo de administración de Apple Computer Inc. y directora del instituto espacial y profesora de física de la Universidad de California en San Diego. Ride ha optado por escribir principalmente para niños sobre los viajes y la exploración del espacio.

Sally Kristen Ride es la hija mayor de Dale Burdell y Carol Joyce (Anderson) Ride, de Encino, California, y nació el 26 de mayo de 1951. Como describe la autora Karen O’Connor a la marimacho Ride en su libro para jóvenes lectores, Sally Ride y los nuevos astronautas, Sally corría con su padre por la sección de deportes del periódico cuando sólo tenía cinco años. Los Ride, una familia activa y aventurera, pero también estudiosa, viajaron por toda Europa durante un año cuando Sally tenía nueve años y su hermana Karen siete. Mientras que Karen se inspiró en el espíritu de sus padres, que eran ancianos en su iglesia presbiteriana, el propio gusto de Ride por la exploración la llevaría a solicitar el ingreso en el programa espacial casi por capricho. «No sé por qué quería hacerlo», confesó a Newsweek antes de embarcarse en su primer vuelo espacial.

La oportunidad fue fortuita, ya que el año en que empezó a buscar trabajo fue la primera vez que la NASA abría su programa espacial a los solicitantes desde finales de la década de 1960, y la primera vez que no se excluía a las mujeres. Ride se convirtió en una de las treinta y cinco elegidas de un campo original de solicitantes que ascendía a ocho mil para el entrenamiento de vuelos espaciales de 1978. «La razón por la que fui seleccionada sigue siendo un completo misterio», admitió más tarde a John Grossmann en una entrevista de 1985 en Health. «A ninguno de nosotros nos lo han dicho nunca».

Ride se convertiría posteriormente, a los treinta y un años, en la persona más joven enviada a la órbita, así como en la primera mujer estadounidense en el espacio, la primera mujer estadounidense en realizar dos vuelos espaciales y, casualmente, la primera astronauta en casarse con otro astronauta en activo.

Ride dejó la NASA en 1987 para trabajar en el Centro de Seguridad Internacional y Control de Armas de Stanford, y dos años después se convirtió en directora del Instituto Espacial de California y profesora de física en la Universidad de California en San Diego.

Las misiones Apolo utilizaron trajes más complicados que resolvieron algunos de estos problemas. Para los paseos lunares, los astronautas llevaban una prenda de siete capas con una mochila de soporte vital. El peso total era de unas 57 libras (26 kg). Para las misiones del transbordador espacial, la NASA introdujo la Unidad de Movilidad Extravehicular (UME). Se trataba de un traje espacial diseñado para los paseos espaciales que no requería una conexión con el orbitador. Una de las principales diferencias de estos trajes era que estaban diseñados para ser utilizados por múltiples astronautas en lugar de ser hechos a medida como los trajes espaciales anteriores. A lo largo de los últimos 20 años, las UME han experimentado constantes mejoras, aunque siguen teniendo el mismo aspecto que cuando comenzó el programa de transbordadores en 1981. Actualmente, el EMU tiene 14 capas de protección y pesa más de 125 kg.

Materias primas

Para construir un traje espacial se utilizan numerosas materias primas. Los materiales de la tela incluyen una variedad de diferentes polímeros sintéticos. La capa más interna se compone de un material de tricot de nylon. Otra capa se compone de spandex, un polímero elástico que se puede llevar. También hay una capa de nylon recubierto de uretano, que interviene en la presurización. El dacrón -un tipo de poliéster- se utiliza como capa de contención de la presión. Otros tejidos sintéticos utilizados son el neopreno que es un tipo de caucho esponjoso, el Mylar aluminizado, el Gortex, el Kevlar y el Nomex.

Además de las fibras sintéticas, otras materias primas desempeñan un papel importante. La fibra de vidrio es el material principal para el segmento superior duro del torso. El hidróxido de litio se utiliza en la fabricación del filtro que elimina el dióxido de carbono y el vapor de agua durante un paseo espacial. La batería que alimenta el traje está compuesta por una mezcla de plata y zinc. En el tejido se tejen tubos de plástico para transportar el agua de refrigeración por todo el traje. La cáscara del casco está hecha de policarbonato. Se utilizan otros componentes para crear los circuitos electrónicos y los controles del traje.

Diseño

Un solo traje espacial de la UEM se construye a partir de varios componentes hechos a medida producidos por más de 80 empresas. El tamaño de las piezas varía desde arandelas de un octavo de pulgada hasta un tanque de agua de 30 pulgadas (76,2 cm) de largo. La UME se compone de 18 elementos distintos. A continuación se describen algunos de los principales componentes.

El sistema de soporte vital primario es una mochila autónoma que está equipada con un suministro de oxígeno, filtros de eliminación de dióxido de carbono, energía eléctrica, ventilador y equipo de comunicación. Proporciona al astronauta la mayoría de las cosas necesarias para sobrevivir, como oxígeno, purificación del aire, control de la temperatura y comunicación. El tanque del traje puede almacenar hasta siete horas de oxígeno. También hay un paquete de oxígeno secundario en el traje. Este proporciona 30 minutos adicionales de oxígeno de emergencia.

El casco es una gran burbuja de plástico presurizada que tiene un anillo en el cuello y una almohadilla de distribución de ventilación. También tiene una válvula de purga, que se utiliza con un paquete de oxígeno secundario. En el casco hay una pajita para una bolsa de bebida en caso de que el astronauta tenga sed, un visor que protege de los rayos del sol brillante y una cámara que graba las actividades extravehiculares. Dado que los paseos espaciales pueden durar más de siete horas seguidas, el traje está dotado de un sistema de recogida de orina para permitir los descansos para ir al baño. El conjunto MSOR se acopla al exterior del casco. Este dispositivo (también conocido como «gorro de Snoopy») se coloca con una correa en la barbilla. Consta de unos auriculares y un micrófono para la comunicación bidireccional. También tiene cuatro pequeñas «lámparas para la cabeza» que iluminan de forma adicional donde se necesita. El visor se ajusta manualmente para proteger los ojos del astronauta.

Para mantener la temperatura, se lleva una prenda de refrigeración y ventilación líquida bajo la prenda exterior. Está compuesta por tubos de refrigeración, por los que fluye líquido. La prenda interior es un traje de malla de una sola pieza compuesto de spandex. Tiene una cremallera para permitir la entrada frontal. Tiene más de 300 pies de tubos de plástico entrelazados por los que circula agua fría. Normalmente, el agua que circula se mantiene entre 40-50° F (4,4-9,9° C). La temperatura se controla mediante una válvula situada en el panel de control de la pantalla. La prenda inferior pesa 3,8 kg (8,4 lb) cuando se carga con agua.

El conjunto del torso inferior está formado por los pantalones, las botas, la «unidad breve, las articulaciones de las rodillas y los tobillos y la conexión de la cintura. Se compone de una vejiga de presión de nylon recubierto de uretano. Una capa de contención de Dacron y una prenda térmica exterior compuesta de nylon recubierto de neopreno. También tiene cinco capas de Mylar aluminizado y una capa superficial de tejido compuesta de Teflón, Kevlar y Nomex. Esta parte del traje puede acortarse o alargarse ajustando las anillas de tallaje en la sección de los muslos y las piernas. Las botas tienen una puntera aislada para mejorar la retención del calor. También se usan calcetines térmicos. El dispositivo de almacenamiento de orina también se encuentra en esta sección del traje. Los modelos antiguos podían contener hasta 950 mililitros de líquido. Actualmente se utiliza una prenda desechable tipo pañal.

El conjunto de brazos es ajustable al igual que el conjunto de la parte inferior del torso. Los guantes contienen

Calentadores en miniatura alimentados por baterías en cada dedo. El resto de la unidad está cubierta por un acolchado y una capa exterior protectora adicional.

La parte superior dura del torso está construida con fibra de vidrio y metal. Es donde se unen la mayoría de las piezas del traje, incluyendo el casco, los brazos, la pantalla del sistema de soporte vital, el módulo de control y la parte inferior del torso. Incluye botellas de oxígeno, tanques de almacenamiento de agua, un sublimador, un cartucho de control de contaminantes, reguladores, sensores, válvulas y un sistema de comunicaciones. El oxígeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua salen del traje a través de la prenda de ventilación situada cerca de los pies y los codos del astronauta. Una bolsa de bebida en la parte superior del torso puede contener hasta 32 oz (907,2 g) de agua. El astronauta puede beber a través de la boquilla que se extiende dentro del casco.

El módulo de control montado en el pecho permite al astronauta controlar el estado del traje y conectarse a fuentes externas de fluidos y electricidad. Contiene todos los controles de funcionamiento mecánicos y eléctricos y también un panel de visualización. Para alimentar el traje se utiliza una batería recargable de zinc plateado que funciona a 17 voltios. Este módulo de control está integrado con el sistema de alerta que se encuentra en la parte superior del torso duro para garantizar que el astronauta conozca el estado del entorno del traje. El traje se conecta al orbitador a través de una línea umbilical. Se desconecta antes de salir de la esclusa.

El traje blanco pesa unas 275 libras (124,8 kg) en tierra y tiene una vida útil de unos 15 años. Está presurizado a 1,95 kg (4,3 lb) por pulgada cuadrada y puede recargarse conectándose directamente al orbitador. El

El sistema de soporte vital primario es una mochila autónoma que está equipada con un suministro de oxígeno, filtros de eliminación de dióxido de carbono, energía eléctrica, ventilador y equipo de comunicación.

Los trajes espaciales son modulares para que puedan ser compartidos por varios astronautas. Las cuatro secciones básicas intercambiables incluyen el casco, el torso superior duro, los brazos y el conjunto del torso inferior. Estas piezas son ajustables y pueden cambiar de tamaño para adaptarse a más del 95% de los astronautas. Cada conjunto de brazos y piernas viene en diferentes tamaños que pueden ser ajustados para adaptarse al astronauta específico. Los brazos permiten un ajuste de hasta una pulgada. Las piernas permiten un ajuste de hasta tres pulgadas.

Se tarda unos 15 minutos en ponerse el traje espacial. Para ponerse el traje espacial, el astronauta se pone primero la prenda inferior que contiene el sistema de refrigeración líquida y ventilación. A continuación, se coloca el conjunto de la parte inferior del torso y se fijan las botas. A continuación, el astronauta se introduce en la unidad superior del torso que se monta con la mochila de soporte vital en un conector especial en la cámara de la esclusa. Se conectan los anillos de residuos y luego se colocan los guantes y el casco.

El proceso de fabricación

La fabricación de un traje espacial es un proceso complicado. Se puede dividir en dos fases de producción. Primero se construyen los componentes individuales. A continuación, las piezas se reúnen en un lugar de fabricación primario, como la sede de la NASA en Houston, y se ensamblan. El proceso general se esquematiza de la siguiente manera.

Ensamblaje del casco y la visera

• 1 El casco y la visera pueden construirse utilizando técnicas tradicionales de moldeo por soplado.
  

  Un UME está formado por 14 capas de protección. Los materiales del tejido incluyen una variedad de diferentes polímeros sintéticos. La capa más interna es un material de tricot de nylon. Otra capa se compone de spandex, un polímero elástico que se puede llevar. También hay una capa de nylon recubierto de uretano, que interviene en la presurización. El dacrón -un tipo de poliéster- se utiliza como capa de contención de la presión. Otros tejidos sintéticos utilizados son el neopreno, que es un tipo de caucho esponjoso, el Mylar aluminizado, el Gortex, el Kevlar y el Nomex.

  Los gránulos de policarbonato se cargan en una máquina de moldeo por inyección. Se funden y se introducen en una cavidad que tiene el tamaño y la forma aproximados del casco. Cuando se abre la cavidad, se construye la pieza primaria del casco. Se añade un dispositivo de conexión en el extremo abierto para que el casco pueda fijarse a la parte superior dura del torso. La almohadilla de distribución de la ventilación se añade junto con las válvulas de purga antes de embalar y enviar el casco. El conjunto de la visera se equipa de forma similar con «lámparas de cabeza» y equipo de comunicación.

Sistemas de soporte vital

• 2 Los sistemas de soporte vital se montan en varios pasos. Todas las piezas se colocan en la carcasa exterior de la mochila. En primer lugar, los tanques de oxígeno presurizados se llenan, se tapan y se colocan en la carcasa. Se monta el equipo de eliminación de dióxido de carbono. Normalmente se trata de un bote de filtro lleno de hidróxido de litio que se conecta a una manguera. A continuación, la mochila se equipa con un sistema de ventilación, energía eléctrica, una radio, un sistema de alerta y el equipo de refrigeración por agua. Cuando está completamente ensamblado, el sistema de soporte vital puede acoplarse directamente a la parte superior del torso duro.

Módulo de control

• 3 Los componentes clave del módulo de control se construyen en unidades separadas y luego se ensamblan. Este enfoque modular permite que las piezas clave puedan ser fácilmente reparadas en caso de necesidad. El módulo de control montado en el pecho contiene todos los controles electrónicos, una pantalla digital y otras interfaces electrónicas. La válvula de purga primaria también se añade a esta parte.

Prenda de refrigeración

• 4 La prenda de refrigeración se lleva dentro de las capas de presión. Está hecha de una combinación de nylon, fibras de spandex y tubos de refrigeración líquida. El tricot de nylon se corta primero en forma de ropa interior larga. Mientras tanto, las fibras de spandex se tejen en una hoja de tela y se cortan con la misma forma. A continuación, el spandex lleva una serie de tubos de refrigeración y se cose con la capa de nailon. A continuación, se coloca una cremallera frontal, así como conectores para su fijación al sistema de soporte vital.

Torso superior e inferior

• 5 El torso inferior, el conjunto de brazos y los guantes se fabrican de forma similar. Las distintas capas de fibras sintéticas se tejen juntas y luego se cortan en la forma adecuada. Se colocan anillos de conexión en los extremos y se fijan los distintos segmentos. Los guantes están equipados con calentadores en miniatura en cada dedo y están cubiertos con un acolchado aislante.
• 6 El duro torso superior está forjado con una combinación de fibra de vidrio y metal. Tiene cuatro aberturas donde se unen el conjunto del torso inferior, los dos brazos y el casco. Además, se añaden adaptadores donde se pueden acoplar el paquete de soporte vital y el módulo de control.

Montaje final

• 7 Todas las piezas se envían a la NASA para ser ensambladas. Esto se hace en tierra donde el traje puede ser probado antes de su uso en el espacio.

Control de calidad

Los proveedores individuales realizan pruebas de control de calidad en cada paso del proceso de producción. Esto garantiza que cada pieza se fabrique de acuerdo con las normas más exigentes y que funcione en el entorno extremo del espacio. La NASA también lleva a cabo extensas pruebas en el traje completamente ensamblado. Se comprueba que no haya fugas de aire, despresurización o que los sistemas de soporte vital no funcionen. Las pruebas de control de calidad son cruciales porque una sola avería podría tener consecuencias nefastas para un astronauta.

El futuro

El diseño actual de la UME es el resultado de muchos años de investigación y desarrollo. Aunque son una poderosa herramienta para las operaciones orbitales, son posibles muchas mejoras. Se ha sugerido que el traje espacial del futuro puede ser drásticamente diferente al actual. Un área que puede mejorarse es el desarrollo de trajes que puedan funcionar a presiones más altas que la UME actual. Esto tendría la ventaja de reducir el tiempo que actualmente se necesita para la preinspiración antes de un paseo espacial. Para fabricar trajes de mayor presión habrá que mejorar las juntas de conexión de cada parte del traje. Otra mejora puede estar en el redimensionamiento del traje en órbita. En la actualidad, se tarda mucho tiempo en quitar o añadir inserciones extensibles en las zonas de las piernas y los brazos. Otra posible mejora está en los controles electrónicos del traje. Lo que ahora requiere complejos códigos de mando, en el futuro se hará con sólo pulsar un botón.