Les combinaisons spatiales actuelles ne le feront pas sur la lune. Alors la NASA en a fait de nouveaux.

Le travail le plus intéressant, cependant, concerne la combinaison spatiale de nouvelle génération de la NASA pour les astronautes qui se rendent sur la Lune – l’unité de mobilité extravéhiculaire eXploration, ou xEMU. Il s’agit apparemment du successeur des combinaisons spatiales portées par Neil Armstrong, Buzz Aldrin et d’autres astronautes d’Apollo lorsqu’ils ont posé le pied sur la surface lunaire il y a un demi-siècle. Mais il intègre également ce que nous avons appris grâce aux UEM utilisées en orbite à l’époque de l’exploration humaine de la navette spatiale et de l’ISS, ainsi que les dures leçons d’Apollo. Le but derrière Artemis est d’avoir des gens qui vivent et travaillent sur la lune. De nouvelles combinaisons spatiales seront essentielles pour garantir que l’expérience est sûre et confortable.

«Nous sommes ravis de remettre les gens sur la Lune», déclare Richard Rhodes, ingénieur en combinaison spatiale à la NASA qui travaille sur le xEMU. «Notre objectif principal est que l’équipage ne pense même pas à nous. Ils enfilent le costume et font leur travail – la science, l’exploration – et ne réfléchissent même pas à deux fois à leur mobilité ou à leur efficacité. C’est un défi de taille, mais nous essayons de nous en approcher le plus possible. Nous voulons être invisibles. »

Voici quelques-unes des plus grandes innovations auxquelles nous pouvons nous attendre de xEMU.

Mobilité accrue

«Lorsque vous concevez une combinaison spatiale, vous voulez qu’elle se déplace librement et efficacement, avec le moins d’effort possible, afin que nous puissions être aussi proches que possible de la mobilité des manches de chemises», déclare Rhodes. Le but est de limiter la quantité de volume dans la combinaison, car plus il y a de volume, plus les astronautes doivent travailler dur pour plier leurs articulations, et cela peut rapidement devenir épuisant.

La solution est d’utiliser des roulements, car ils tournent autour d’un seul point et assurent un volume constant. Les anciennes combinaisons Apollo n’utilisaient que des roulements dans les bras, car il s’agissait essentiellement d’une combinaison polyvalente (utilisée à la fois pour le lancement et l’entrée, ainsi que pour l’exploration lunaire). Elle devait être suffisamment légère pour s’adapter à toutes ces situations différentes, et trop de roulements auraient pu l’alourdir.

Le xEMU a des roulements plus légers et plus proches des joints que ceux utilisés pour les UEM précédentes. Ceux au niveau des épaules devraient permettre aux astronautes de se déplacer vers l’extérieur et de soulever des objets plus facilement tout en réduisant le risque de blessures au haut du corps. Il y a enfin des roulements à la taille, aux hanches, aux cuisses et aux chevilles, créant une bien plus grande mobilité dans le bas du corps. «Tous ces éléments réunis permettent une mobilité et un mouvement à très faible couple et à faible consommation d’énergie», déclare Rhodes.

Les combinaisons ont également un système de pression variable pour donner aux astronautes plus de flexibilité lorsqu’ils en ont besoin. Cela devrait leur permettre de se préparer plus rapidement dans la combinaison quand c’est nécessaire, mais aussi de soulever des matériaux ou de s’agenouiller pour étudier les choses lorsque la situation l’exige.

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Buzz Aldrin debout sur la lune dans sa combinaison spatiale Apollo 11.

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En marchant

Les roulements de mobilité de la hanche en particulier sont un gros problème pour le moonwalking (non, pas cette sorte de moonwalking). Les astronautes d’Apollo ne passaient pas beaucoup de temps à la surface de la lune au cours de leurs missions, et le temps qu’ils passaient était en grande partie pour simplement apprendre à connaître ce nouvel environnement. Ils ont rapidement eu du mal à se déplacer normalement en microgravité, et ils ont également fait très attention à éviter tout danger.

Avec une mobilité de la hanche aussi limitée, la foulée n’était tout simplement pas possible. Donc, ils ont surtout mélangé; quand ils devenaient plus à l’aise et plus aventureux, ils pouvaient gérer une démarche plus élancée pour se déplacer plus vite. Essayer d’attraper des objets au sol nécessitait une fente maladroite.

Le xEMU est censé encourager la marche normale par opposition au saut, et faciliter la mise à genoux stable en un seul mouvement pour travailler près du sol – ce qui n’était pas vraiment une option pour les astronautes d’Apollo. Plus besoin de chercher des objets. Cela facilitera beaucoup la tâche des astronautes pour mener des travaux scientifiques valables sur le terrain, comme l’examen d’échantillons géologiques ou la mise en place d’instruments complexes.

Atténuation de la poussière

Une énorme leçon apprise d’Apollo est que la poussière lunaire est terrible. La surface de la lune n’a pas été exposée au type d’altération de la géologie terrestre. En conséquence, le sol lunaire est très grossier et déchiqueté, et il colle à tout (oui, je sais que je ressemble à Anakin Skywalker). Il contamine les couches internes du vêtement et toutes les pièces censées se détacher et provoque une usure générale de l’extérieur des combinaisons.

Ainsi, pour éviter les interstices exposés, les concepteurs ont minimisé les composants tels que les fermetures à glissière ou les poignets déconnectés, ainsi que les coutures où la poussière pourrait s’infiltrer. «Nous examinons davantage un vêtement complet qui couvre l’ensemble de l’assemblage, avec de petites fonctionnalités où vous pouvez toujours effectuer des vérifications opérationnelles et déconnecter les choses en cas d’urgence», explique Rhodes. «C’est comme une chemise entière et un pantalon entier qui sont tous d’une seule pièce, sans pauses où la poussière peut pénétrer à l’intérieur.» Et pour les zones où il y a des ruptures (comme les roulements), l’équipe travaille sur le développement et l’incorporation de joints qui doivent empêcher la poussière d’entrer.

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L’astronaute Rick Mastracchio dans son UEM de l’ère de la navette spatiale lors d’une sortie dans l’espace en 2007.

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Espace de tête

Les casques xEMU offrent un champ de vision plus large que les casques Apollo, avec des lumières embarquées pour aider à éclairer les endroits sombres. Ils auront un HUD (affichage tête haute) pour que les astronautes puissent accéder aux informations importantes lors de leurs déplacements. Les caméras d’épaule haute définition aideront à enregistrer les voyages comme si c’était directement des yeux de l’astronaute.

Les «casquettes Snoopy» utilisées pour les communications sont une partie assez reconnaissable des UEM, mais comme la plupart des astronautes qui ont participé à des sorties dans l’espace peuvent en témoigner, ils peuvent rapidement être trempés de sueur et leurs microphones ne fonctionnent pas toujours bien après de nombreuses heures. mouvement. Le xEMU se débarrasse de la casquette Snoopy pour un système audio intégré à la combinaison, activé par la voix pour capter automatiquement les sons lorsqu’ils sont prononcés.

Gants

Une plainte commune parmi tous les astronautes qui sont allés sur un EVA est que les gants sont une menace. Leurs couches volumineuses signifient que vous perdez beaucoup de dextérité, et vous ne savez pas nécessairement non plus combien de pression vous utilisez lorsque vous attrapez quelque chose. Le manque de circulation et l’accumulation d’humidité peuvent entraîner des effets secondaires désagréables, comme des ongles cassants et même des champignons. «Les gants ne sont pas un nouveau défi», déclare Rhodes. «Il y a absolument place à amélioration.»

Les principales améliorations sur lesquelles Rhodes et son équipe travaillent pour la xEMU sont de s’assurer que les mains des astronautes sont protégées des changements de température extrêmes et de la poussière, et qu’ils peuvent manipuler le matériel lunaire en toute sécurité. La NASA cherche également à leur faciliter la tâche pour effectuer des tâches simples comme saisir des outils et faire fonctionner de petits équipements.

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Un modèle de la combinaison spatiale xEMU présentée lors d’un événement de la NASA, aux côtés de l’administrateur de la NASA Jim Bridenstine (à gauche).

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Soutien de la vie

En 2014, l’astronaute italien Luca Parmitano était en sortie dans l’espace lorsque sa combinaison a commencé à fuir, inondant le casque et le noyant presque. Les ingénieurs ont découvert plus tard que la contamination avait fait reculer l’eau du système de refroidissement – problème aggravé par le fait que l’eau et les boucles de refroidissement étaient en contact si étroit. Ainsi, le xEMU maintient maintenant ces boucles complètement séparées pour éviter qu’une autre urgence de ce type ne se produise.

Le xEMU arbore également un nouveau système d’épuration du dioxyde de carbone qui utilise deux lits d’absorption différents (dans ce cas, de petites boîtes en hydroxyde de lithium qui attirent et piègent facilement le dioxyde de carbone). Pendant que l’un est utilisé, l’autre peut être exposé au vide de l’espace et vidé – de sorte que le dioxyde de carbone est constamment nettoyé sans forcer les astronautes à revenir à l’intérieur pour nettoyer les lits d’absorption. Les réservoirs d’oxygène sont des systèmes à haute pression qui devraient fournir de l’oxygène pendant de plus longues périodes que les combinaisons Apollo. La seule limitation maintenant pour combien de temps une personne peut rester dans la combinaison, en théorie, est la puissance de la batterie.

Pendant ce temps, le xEMU conserve certaines fonctions de maintien de la vie et de sécurité qui ont fait leurs preuves. Il existe une protection contre les micrométéorites basée sur une conception similaire pour les EMU orbitales actuelles. Il existe également une protection thermique pour résister aux changements brusques de température (de -250 ° F à l’ombre à 250 ° F sous le soleil).

Personnalisé et évolutif

En mars 2019, la NASA a annulé les plans de la première sortie dans l’espace entièrement féminine car il n’y avait pas assez de combinaisons spatiales de taille correcte – seules les plus grandes étaient disponibles.

Ce fut une dure leçon sur la nécessité de s’assurer que les combinaisons sont conçues correctement pour accueillir des personnes de toutes tailles. L’agence a décidé qu’avec le xEMU, ils ne laissent rien au hasard. Chaque combinaison sera adaptée à la hauteur, à la taille et au confort de l’astronaute individuel et visera à fournir la plus large gamme de mouvements pour les activités sur la lune. Si un moonwalk est annulé cette fois, ce ne sera pas parce que les combinaisons ne vont pas, mais la conception des combinaisons spatiales est toujours un travail en cours. «Il n’y a pas beaucoup de données sur le fonctionnement sur la surface lunaire», dit Rhodes. Tout type de rétroaction sera fantastique. » La NASA a l’intention d’incorporer ce qu’elle apprend des premières missions Artemis pour améliorer encore et encore le xEMU – dans le but de créer quelque chose qui fonctionnera un jour sur Mars.