Technologia w służbie oświaty

W kosmos w skafandrze domowej roboty

Julian Smith Writer

Smith, profesor antropologii w Portland State University (PSU), przenosi koncepcję majsterkowania na zupełnie nowy poziom: buduje własny suborbitalny skafander kosmiczny — od podstaw.

homemade-space-suit-to-travel-out-of-this-world_2

– Podróże kosmiczne zawsze mnie intrygowały – mówi Smith.

Jako dziecko napisał do wszystkich astronautów amerykańskich i do kilku rosyjskich. Otrzymał od nich wiele zachęcających odpowiedzi. Jako dorosły latał na paralotniach i wędrował samotnie po Arktyce, a u wybrzeży Ameryki Południowej żeglował na tratwie zbudowanej starożytnymi technikami. Te doświadczenia nauczyły go znaczenia metodycznego planowania i zwracania uwagi na każdy szczegół, zwłaszcza gdy chodziło o bezpieczeństwo. Ma to także związek z jego zainteresowaniem eksploracją kosmosu.

– Wszystko zaczęło się wtedy, gdy siedziałem na czapie lodowej i pomyślałem sobie, że przydałby się tam skafander kosmiczny – mówi Smith. – To miejsce przypomina kosmos.

Od 2008 r. Smith i zespół samouków-studentów PSU, przyjąwszy nazwę Pacific Spaceflight, projektuje i buduje taki skafander w zatłoczonym mieszkaniu Smitha. Ich celem jest umieszczenie kogoś na linii Armstronga – na wysokości około 19 tysięcy metrów (przyjmuje się, że jest to granica kosmosu), a następnie bezpieczne sprowadzenie tej osoby na ziemię.

homemade-space-suit-to-travel-out-of-this-world_3

Skafander, obecnie w czwartej wersji, stanowi miszmasz materiałów z recyklingu lub łatwo dostępnych w sklepach. Warstwa wewnętrzna to polipropylenowa bielizna wyłożona rurkami o długości 9 metrów, w których krąży lodowata woda. (Przegrzanie stanowi większy problem niż utrzymanie ciepła, ponieważ ciepło nie promieniuje dobrze w warunkach prawie próżni).

Kolejną warstwą jest stary skafander nurkowy pokryty nieelastyczną siatką przemysłową, która pomaga utrzymać kształt skafandra po osiągnięciu pełnego ciśnienia. Warstwę zewnętrzną stanowi ognioodporny kombinezon roboczy, na górze którego umieszczono jasnopomarańczowy hełm rosyjskich sił lotniczych — Smith znalazł go w serwisie Ebay za 400 USD.

Pomimo tandetnego wyglądu skafander zaliczył kolejne testy w komorach symulujących dużą wysokość i zamrażarkach, a także przetrwał wielokrotne zanurzanie w płynącej przez Portland rzece Willamette.

W 2014 r. Smith nosił wersję Mark III kombinezonu podczas lotu helikopterem na wysokość około 5200 metrów. Obyło się bez żadnych problemów.

Zespół Pacific Spaceflight czerpał inspirację z archiwów NASA, które są dostępne bezpłatnie w Internecie. Zespół stale dopracowuje projekt, znajdując nowe materiały i ucząc się nowych technik — od szycia po spawanie.

Smith twierdzi, że podstawowe wyzwania są związane z usuwaniem mgiełki z wizjera i zachowaniem ciśnienia gazu wewnątrz skafandra.

– Zawsze wystąpią pewne drobne wycieki, ale można je skompensować, pompując więcej powietrza – twierdzi Smith.

homemade-space-suit-to-travel-out-of-this-world_4

Kolejną kwestią jest mobilność. W pełni nadmuchany skafander ciśnieniowy staje się bardzo sztywny, co bardzo utrudnia, a wręcz uniemożliwia tak proste czynności jak sięgnięcie do wyłącznika. Aby rozwiązać ten problem, zespół znalazł przemysłowy materiał do produkcji rur — wytrzymalszą wersję przewodu wychodzącego z tyłu suszarki — dzięki czemu ramiona mogą się łatwiej wyginać.

Smith sprowadza swoje doświadczenia z konstruowaniem skafandra do kilku podstawowych lekcji. Najlepszy projekt to działający prototyp wykorzystujący dostępny sprzęt ze starych systemów. Jest to lepsze podejście niż nieskończone badania i teoretyzowanie. Ponadto nie ma czegoś takiego jak końcowy projekt. Różne misje wymagają odmiennych podejść, a kluczem jest elastyczność.

A co z ceną? Smith szacuje, że poza robocizną wydał na wszystko poniżej 10 tysięcy dolarów. Tak niewielki budżet potwierdza jego założenia.

Smith chce nie tylko dotrzeć do krawędzi kosmosu, ale także pokazać, że podróże kosmiczne nie muszą być domeną bardzo zaawansowanej technologii zarezerwowanej dla rządów lub prywatnych firm o budżetach sięgających wielu milionów dolarów.

Dostępne w sprzedaży skafandry rosyjskie lub NASA kosztują 100 tysięcy dolarów i ważą około 13 kg. Jaki jest podstawowy cel Smitha? Waga: 5,5 kg; koszt: 1000 USD.

– Uwielbiam jego innowacyjnego ducha, troskę o detale i podejście „to może się udać” – mówi Dava Newman, profesor astronautyki i systemów inżynieryjnych na uczelni MIT.

Historia skafandrów ciśnieniowych sięga lat 30. ubiegłego wieku. Jak wskazuje Smith, wczesne modele też były niezależnymi projektami. Nawet program Apollo, którego celem było lądowanie na Księżycu, korzystał z bardzo mało zaawansowanej techniki (patrząc z perspektywy dzisiejszych standardów). Użyte w nim komputery sterowane kartami dziurkowanymi miały mniejszą moc obliczeniową niż iPhone.

Większość skafandrów podczas misji Apollo krojono i szyto ręcznie.

– Trzy warstwy wymagane dla skafandra kosmicznego (ciśnieniowa, ograniczająca i ochronna) są bardzo proste i nie wymagają zaawansowanej inżynierii – mówi Cathleen Lewis, kuratorka ds. historii kosmosu w Smithsonian National Air and Space Museum.

– Obniżanie kosztów i ciężaru to cel większości obecnych projektów kosmicznych.

Ciągłe ulepszanie technologii, tańsze komponenty i materiały open source dostępne w Internecie sprawiły, że współpraca jest praktycznie bezproblemowa. Niektóre grupy eksperymentują z finansowaniem, a nawet projektowaniem społecznościowym.

homemade-space-suit-to-travel-out-of-this-world_5

Prywatna inicjatywa Smitha to przejaw nowego trendu w dziedzinie lotów kosmicznych. Firmy takie jak SpaceX i Virgin Galactic konkurują z programami rządowymi, podczas gdy inne małe przedsiębiorstwa drukują części rakiet przy użyciu technologii 3D i wysyłają satelity na orbitę za mniej niż 50 tysięcy USD.

Jednak te niewielkie przedsięwzięcia nie zawsze odbywają się płynnie.

Tylko w październiku 2014 r. prywatna rakieta bezzałogowa, której celem była międzynarodowa stacja kosmiczna, wybuchła podczas startu, a statek kosmiczny SpaceShipTwo firmy Virgin Galactic rozbił się w Kalifornii, zabijając pilota. Parę dni temu rakieta Falcon 9 z ładunkiem dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej również nie doleciała do celu.

Jak mówi Lewis, niedrogi skafander ciśnieniowy niekoniecznie ułatwi zwykłym ludziom odbycie wycieczki w kosmos.

– Olbrzymia część kosztów wysłania człowieka w kosmos nie jest związana ze skafandrem kosmicznym. Są to koszty rakiety o wystarczającej mocy, aby wysłać ludzi i ich środowisko w kosmos.

Na przykład miejsce w rosyjskiej kapsule Sojuz kosztuje około 65 mln dolarów, podczas gdy koszt wyprodukowanego przez zakłady Zvezda skafandra kosmicznego Sokol KV-2 to zaledwie 50 tysięcy dolarów.

Pomimo tego Smith wraz z zespołem zbliżają się do następnego celu dzięki połączeniu ambicji i ostrożności. Niedawno kupili używany balon na gorące powietrze i projektują własny kosz, który — jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem — w okresie świąt Bożego Narodzenia uniesie Smitha na wysokość ok. 9100 m nad wschodnim Waszyngtonem.

– Dołożymy wszelkich starań – mówi Smith. – Obniżymy maksymalnie wagę i podczas unoszenia się podkręcimy palniki do końca. Normalny pilot balona powiedziałby, że to szaleństwo, ale przyświeca nam szczególny cel.

Mimo tego, że zespół przeprowadza wszystkie niezbędne testy i próbuje przygotować się na każdą możliwą sytuację, Smith na wszelki wypadek założy spadochron.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Makerzy

Przeczytaj w następnej kolejności