Puerto de traje

Un puerto para trajes o una esclusa para trajes es una tecnología alternativa a una esclusa de aire , diseñada para su uso en entornos peligrosos, incluidos los vuelos espaciales tripulados , especialmente la exploración de superficies planetarias . Los puertos para trajes presentan ventajas sobre las esclusas de aire tradicionales en términos de masa, volumen y capacidad para mitigar la contaminación por y del entorno local.

En un sistema de puerto de traje, un traje espacial de entrada trasera se fija y se sella contra el exterior de una nave espacial , hábitat espacial o rover presurizado , mirando hacia afuera. Para comenzar una actividad extravehicular (EVA), un astronauta en mangas de camisa primero ingresa al traje con los pies por delante desde el interior del entorno presurizado, y cierra y sella la mochila del traje espacial y la escotilla del vehículo (que se sella a la mochila para contener el polvo). Luego, el astronauta abre y separa el traje del vehículo, y está listo para realizar una EVA. ^{[1] [2] [3]}

Para volver a entrar en el vehículo, el astronauta retrocede hasta el puerto del traje y lo sella al vehículo, antes de abrir la escotilla y la mochila y volver a ingresar al vehículo. Si el vehículo y el traje no funcionan a la misma presión , será necesario igualar las dos presiones antes de poder abrir la escotilla.

Los puertos para trajes tienen tres ventajas importantes con respecto a las esclusas de aire tradicionales. En primer lugar, la masa y el volumen necesarios para un puerto para trajes son significativamente menores que los necesarios para una esclusa de aire. La masa de lanzamiento es un bien escaso en los modernos vehículos de lanzamiento propulsados ​​por cohetes químicos , con un costo estimado de 60.000 dólares por kilogramo entregado a la superficie lunar. ^[4]

En segundo lugar, los puertos de transporte pueden eliminar o minimizar el problema de la migración de polvo . Durante el programa Apolo , se descubrió que el suelo lunar está cargado eléctricamente y se adhiere fácilmente a cualquier superficie con la que entra en contacto, un problema que se magnifica por las formas afiladas y similares a púas de las partículas de polvo. ^[5] El polvo lunar puede ser dañino de varias maneras:

• La naturaleza abrasiva de las partículas de polvo puede frotar y desgastar las superficies a través de la fricción.
• El polvo puede dañar los revestimientos utilizados en juntas, lentes ópticas, paneles solares, ventanas y cableado.
• El polvo puede causar daños a los pulmones de los astronautas, de manera similar al asbesto , ^[6] así como a los sistemas nervioso y cardiovascular , dando lugar a enfermedades como la neumoconiosis . ^{[7] [8]}

Durante las misiones Apolo, los astronautas se ponían sus trajes espaciales dentro de la cabina del módulo lunar Apolo , que luego se despresurizaba para permitirles salir del vehículo. Al final de la EVA, los astronautas volvían a entrar en la cabina con sus trajes, trayendo consigo una gran cantidad de polvo que se había adherido a los mismos. Varios astronautas informaron haber sentido olor a " pólvora " e irritación respiratoria o ocular al abrir sus cascos y estar expuestos al polvo. ^[5]

Cuando el traje está conectado al vehículo, el polvo que pueda haberse adherido a la mochila del traje queda sellado entre la parte exterior de la mochila y la escotilla lateral del vehículo. El polvo que se encuentre en el traje y que no esté en la mochila permanece sellado fuera del vehículo. Asimismo, la escotilla del traje evita la contaminación del entorno externo por microbios transportados por el astronauta.

Por último, los puertos de traje reducen significativamente el tiempo de entrada y salida, y prácticamente eliminan la necesidad de bombear la esclusa de aire, lo que normalmente da como resultado una pérdida de aire significativa o requiere maquinaria de bombeo pesada y compleja, ya que el único volumen que necesita presurizarse es el que está entre la escotilla del vehículo y la mochila de soporte vital, e incluso eso solo cuando es necesario para la reparación, descontaminación o reajuste del traje. ^{[1] [3]}

Las desventajas de los puertos para trajes incluyen la masa adicional de la interfaz en la parte trasera del traje espacial, que puede ser más de 4,5 kilogramos (9,9 libras), y una mayor complejidad mecánica, lo que potencialmente reduce la confiabilidad general del sistema EVA. ^[9] Según la Dirección de Misiones de Sistemas de Exploración de la NASA, las desventajas de los puertos para trajes también incluyen:

• Un nivel de preparación tecnológica (TRL) más bajo que las esclusas de aire
• Mayor dificultad para el ingreso de tripulantes incapacitados
• Posible requisito de colocación del traje a 8 libras por pulgada cuadrada (0,54 atm) con cargas de trabajo relajadas
• Es probable que se requieran algunos componentes del sistema de soporte vital primario montados en la parte posterior , lo que presenta desafíos para lograr un centro de masa óptimo . ^[10]

El primer traje espacial de entrada trasera para EVA fue desarrollado en la central nuclear Zvezda en 1962. ^[9] El concepto de puerto para traje fue sugerido para su uso en el programa tripulado soviético a la Luna. La primera patente para un puerto para traje fue presentada en 1980 en la Unión Soviética por Isaak Abramov de Zvezda y Yuri Nazarov de CKBM. ^[11]

En 1987, Marc M. Cohen, del Centro de Investigación Ames de la NASA, presentó por primera vez una patente estadounidense para un traje . ^[12] Philip Culbertson Jr. presentó otras patentes en 1996, ^{[1] y Joerg Boettcher, Stephen Ransom y Frank Steinsiek, [2]} en 2003.

A partir de 1995, los puertos de traje han encontrado una aplicación terrestre práctica como parte de un vehículo de materiales peligrosos Ames de la NASA , donde el uso del puerto de traje elimina la necesidad de descontaminar el traje de materiales peligrosos antes de quitárselo. ^[13] Un prototipo de puerto de traje construido por Brand Griffin se ha utilizado en una prueba de gravedad lunar simulada a bordo del avión C-135 de la NASA Johnson . ^[13]

Los puertos para trajes pueden ser útiles en futuros proyectos de la NASA destinados a lograr un regreso a la Luna y una exploración tripulada de Marte . El vehículo de exploración espacial conceptual de la NASA tiene dos puertos para trajes en la parte posterior de la nave.

Las pruebas se han llevado a cabo en combinación con el prototipo de traje espacial Z-1 dentro de la cámara de vacío térmico B para humanos de la NASA en el Centro Espacial Johnson . ^[14] Las primeras pruebas sin tripulación del puerto del traje se llevaron a cabo en junio de 2012. ^{[15] [16]} Las primeras pruebas tripuladas del puerto del traje se llevaron a cabo el 16 y el 18 de julio de 2012; durante estas pruebas, el traje espacial se mantuvo a una presión de 14,7 psi (1 atm), con la presión de la cámara a aproximadamente 6,5 psi (0,44 atm), equivalente a una altitud de 21 000 pies (6400 m). ^[16] Se planearon pruebas futuras para septiembre y agosto de 2012, donde la NASA planeó mantener el traje espacial a una presión de 8 psi (0,5 atm) y la cámara de vacío a aproximadamente 0 psi (0 atm). ^[16] Los puertos del traje pueden eventualmente probarse en la Estación Espacial Internacional . ^[17]

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• Exploración espacial  : exploración del espacio, los planetas y las lunas.
• Programa Constellation  – Programa de vuelos espaciales tripulados de la NASA cancelado entre 2005 y 2010
  • Puesto de avanzada lunar (NASA)  : conceptos para una presencia humana prolongada en la LunaPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
  • Altair (nave espacial)  : componente de la nave espacial de aterrizaje planificada del Proyecto Constelación cancelado de la NASA
• Superficie lunar  – Estructura y composición de la LunaPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
• Colonización de la Luna  – Asentamiento en la Luna
• Colonización de Marte  – Propuestas conceptuales para asentamientos humanos en Marte
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