Życie i praca w przestrzeni przez dłuższy czas to ciężka praca. Skutki nieważkości nie tylko odbierają fizyczne żniwo, ale prowadzenie spacerów kosmicznych jest wyzwaniem samym w sobie. Podczas spacerów kosmicznych astronauci mogą być zdezorientowani, zdezorientowani i mdli, co utrudnia powrót do domu. I choć spacery kosmiczne prowadzone są od dziesięcioleci, są one szczególnie ważne na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).
Dlatego Charles Stark Draper Laboratory (znany również jako Draper Inc.), działająca w Massachusetts, niekomercyjna firma badawczo-rozwojowa, projektuje nowy skafander kosmiczny przy wsparciu NASA. Oprócz żyroskopów, systemów autonomicznych i innych najnowocześniejszych technologii, ten skafander nowej generacji będzie miał przycisk „Take Me Home”, który usunie wiele zamieszania i zgadywania z spacerów kosmicznych.
Spacery kosmiczne, zwane inaczej „aktywnością pozaz pojazdową” (EVA), są integralną częścią podróży kosmicznych i eksploracji kosmosu. Na pokładzie ISS spacery kosmiczne trwają zwykle od pięciu do ośmiu godzin, w zależności od charakteru wykonywanej pracy. Podczas spacerów kosmicznych astronauci używają uwięzi, aby pozostać przymocowani do stacji i powstrzymywać swoje narzędzia przed odpływaniem.
Kolejną funkcją bezpieczeństwa, która wchodzi w grę, jest Uproszczona Pomoc dla EVA Rescue (SAFER), urządzenie noszone przez astronautów jak plecak. To urządzenie wykorzystuje pędniki odrzutowe sterowane małym joystickiem, aby umożliwić astronautom poruszanie się w kosmosie w przypadku uwolnienia ich z uwięzi i odpłynięcia. To urządzenie było szeroko stosowane podczas budowy ISS, która obejmowała ponad 150 spacerów kosmicznych.
Jednak nawet przy włączonym SAFER, astronautom nie jest trudno zdezorientować się podczas EVA i stracić orientację. Lub, jak zauważył inżynier Draper Kevin Duda w oświadczeniu prasowym Draper: „Bez niezawodnego sposobu powrotu do statku kosmicznego astronauta jest narażony na najgorszy scenariusz: zagubienie w kosmosie”. Jako inżynier systemów kosmicznych, Duda od pewnego czasu badał astronautów i ich środowisko na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
On i jego koledzy niedawno złożyli patent na technologię, którą określają jako system „samopomocy powracającej z zewnątrz. Jak opisali koncepcję w patencie:
„System ocenia stan nawigacji członka załogi w stosunku do ustalonej lokalizacji, na przykład na towarzyszącym statku kosmicznym, i oblicza trajektorię naprowadzania członka załogi w to ustalone miejsce. System może uwzględniać wymagania w zakresie bezpieczeństwa i odstępu podczas obliczania trajektorii prowadzenia. ”
W jednej konfiguracji system będzie kontrolować pakiet SAFER członka załogi i podąży wyznaczoną trajektorią z powrotem do miejsca wyznaczonego jako „dom”. W innym system zapewni wskazówki w postaci wskazówek wizualnych, słuchowych lub dotykowych, aby skierować członka załogi z powrotem do punktu początkowego. Członek załogi będzie mógł sam aktywować system, ale zdalny operator będzie mógł go włączyć, jeśli zajdzie taka potrzeba.
Według Séamusa Tuohy, dyrektora systemów kosmicznych Draper, ten rodzaj technologii powrotu do domu to postęp w technologii skafandra kosmicznego, który jest od dawna spóźniony. “Obecny skafander nie ma rozwiązania z automatyczną nawigacją - jest on wyłącznie ręczny - i może stanowić wyzwanie dla naszych astronautów, jeśli znajdą się w sytuacji awaryjnej - powiedział.
Taki system stwarza wiele wyzwań, z których jedno dotyczy globalnych systemów pozycjonowania (GPS), które po prostu nie są dostępne w przestrzeni kosmicznej. System musi także obliczyć optymalną trajektorię powrotu uwzględniającą czas, zużycie tlenu, bezpieczeństwo i wymagania dotyczące prześwitu. Wreszcie musi być w stanie skutecznie poprowadzić zdezorientowanego (lub nawet nieprzytomnego astronautę) z powrotem do swojej śluzy. Jak wyjaśnił Duda:
„Danie astronautom orientacji w kosmosie jest wyzwaniem, ponieważ nie ma grawitacji i nie ma łatwego sposobu na określenie, w którą stronę jest góra i dół. Nasza technologia poprawia sukces misji w kosmosie, zapewniając bezpieczeństwo załodze. ”
Rozwiązania, jeśli chodzi o Dudę i jego kolegów, to wyposażenie przyszłych skafandrów w czujniki, które mogą monitorować ruch noszącego, przyspieszenie i względne położenie względem nieruchomego obiektu. Według patentu byłby to prawdopodobnie towarzyszący statek kosmiczny. Moduły nawigacyjne, naprowadzające i sterujące zostaną również zaprogramowane w celu dostosowania do różnych scenariuszy, od GPS do nawigacji wspomaganej wzrokowo lub śledzenia gwiazd.
Draper opracował również autorskie oprogramowanie dla systemu, które łączy dane z wizyjnych i inercyjnych systemów nawigacyjnych. System dodatkowo skorzysta z szeroko zakrojonej pracy firmy w zakresie technologii noszenia, która ma również szerokie zastosowania komercyjne. Opracowując skafandry, które pozwalają użytkownikowi uzyskać więcej danych z otoczenia, skutecznie wprowadzają technologię kosmicznej rzeczywistości rozszerzonej w przestrzeń kosmiczną.
Oprócz eksploracji kosmosu, firma przewiduje również zastosowania swojego systemu nawigacji tutaj w domu. Należą do nich pierwsza pomoc i strażacy, którzy muszą nawigować przez wypełnione dymem pokoje, spadochroniarze spadający w kierunku Ziemi i nurkowie, którzy mogą stać się zdezorientowani w głębokiej wodzie. Dosłownie każda sytuacja, w której życie i śmierć mogą zależeć od tego, by się nie zgubić, mogłaby skorzystać z tej technologii.
