Tuta spaziale: 2 – componenti e materiali stratificati

Tecnologie sempre più all’avanguardia per assemblare una “astronave personale monoposto”: ora tocca a te usarla.

Un’attesa durata
53 lunghi anni!

Ti ricordo che stiamo vivendo
un periodo storico importante
perché circa 51 anni fa, il 14 dicembre 1972 il modulo lunare dell’Apollo 17 ripartiva verso la Terra segnando la fine dell’era delle missioni sulla Luna (ammaraggio il 19 dicembre). A distanza di più di mezzo secolo, con la missione Artemis 3 in corso di preparazione
L’UOMO TORNA SULLA LUNA (2025-2026)
con l’intenzione di stabilirvi una base e poi puntare verso Marte.
Stai vivendo i preparativi di questa nuova grande avventura proprio ora, renditi conto!

Prova ad immaginare ora, sì dico proprio a te che stai leggendo…

…di essere già in orbita dentro la Stazione Spaziale Internazionale (che chiamiamo in sintesi ISS) e di doverti preparare per effettuare una EVA, passeggiata spaziale, assieme al partner astronauta che ti è stato assegnato, perché ricorda che si è sempre in 2 ad uscire nel vuoto.

Memorizza bene tutti i componenti della tuta spaziale che ti espongo, fa parte del tuo lungo addestramento …

(nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: Expedition 68, Samantha Cristoforetti viene immersa con la tuta russa “Orlan” tramite speciale argano nell’Hydrolab, presso le strutture del Gagarin Cosmonaut Training Center a Zvyozdny Gorodok, la “Città delle Stelle”, periferia di Mosca: è una piscina profonda 12 metri che ospita sul fondo una riproduzione in scala 1:1 del modulo Zvezda della Stazione Spaziale Internazionale e una capsula Soyuz)

… ma sappi che se ci sarai ancora nel 2025-2026, con le nuovissime tute AxEMU, sarà tutto un po’ più comodo.

Ricorda infatti che questo è un post di transizione: qui parlo della tuta spaziale usata fino a questi anni, ma dal 2025-2026 si inizieranno ad usare le tute spaziali di nuovissima generazione, quindi qui parlo di quelle attuali in uso ma accennando alle grandi novità in corso (e non tutte perché molte sono ancora coperte da segreto industriale al momento della pubblicazione di questo post).

TUTA U.S.A.
modulabile ed assemblabile

Le tute spaziali, diverse in base al paese che le ha progettate, si sono evolute nei decenni raggiungendo oggi dei livelli di altissima qualità e sofisticatezza rispetto agli albori, potrei dire “anni luce” rispetto alle tute utilizzate i primi tempi ed ispirate a quelle in uso all’aeronautica e per le immersioni in profondità: l’argomento è assai ampio e complesso e non può di certo essere racchiuso o esaurito in un unico post.

Scorri col dito su smartphone: qualche esempio, nell’ordine americana “Advanced Crew Escape Suite ACES”, russa “Berkut”, cinese “Feitian”, americana “Gemini”, americana “Skylab A7L”, russa “Sokol”, russa “Orlan”

Non tocco aspetti come quello storico-politico e quello tecnico sull’evoluzione delle tute nei decenni (c’è chi è molto più preparato di me per presentare questi argomenti), e ti presento solo quella americana, specificando alcune novità del prototipo AxEMU che è già stato presentato a marzo 2023 e rappresenta la nuova sfida della missione Artemis 3 per Luna e Marte, il punto di svolta nelle tute spaziali di nuova generazione (un’ottimo dettagliato resoconto della presentazione lo trovi in questa diretta registrata di AstronautiCAST).

Clicca e scorri col dito su smartphone: Apollo versus Artemis – dopo oltre 50 dal primo allunaggio, differenze straordinarie nell’evoluzione dei materiali, nella vestibilità ed elasticità della nuova tuta spaziale

Qui voglio però fare indossare proprio a te la EMU (Unità di Mobilità Extraveicolare) americana che è stata utilizzata dopo le missioni Apollo, nell’epoca Shuttle dei decenni passati fino al 2011, e successivamente migliorata ed ottimizzata fino ai giorni nostri.

Sai forse che la tuta spaziale non è più, come i primi tempi, formata da pezzi unici su misura costruiti per il singolo astronauta, visto che i costi salivano ancora di più – è proprio il caso di dirlo – “alle stelle”.

No, oggi la tuta è formata da diversi pezzi all’interno di un range di taglie tra 1,67 e 1,87 metri (nella selezione dell’ESA si parla di 1,50 – 1,90 e nell’ultimo prototipo AxEMU addirittura la tuta si adatta ad una larghissima fetta della popolazione americana).

Tuttavia con Artemis III a quanto pare si ritorna al concetto dello scafandro unico (come il modello russo) in cui ci si infila dalla schiena, infilando mani e braccia ed aggiungendo solo alla fine guanti, Moon boots ed elmetto.

Ma hai capito poi
perché è BIANCA?

Non bisogna mai dare per scontato le cose:

• 1° – per riflettere la potente radiazione solare e quindi principalmente il calore (componente infrarossi)
• 2° – il bianco ti rende facilmente visibile rispetto allo sfondo nero dello spazio, non è proprio un aspetto trascurabile
• 3° – siccome poi le EVA si fanno sempre in coppia, per distinguere te dal tuo partner, come vedrai una delle tute ha sempre delle fasce colorate applicate con il velcro sulle gambe e sulle braccia

Nello spazio
non si scherza,
ma si lavora con entusiasmo
e sei davvero in Famiglia

Sei sempre consapevole:
– che nello spazio si rischia la vita per il minimo errore o guasto se non porti tutta l’attenzione alle operazioni e se non sei ben addestrato a tutte le manovre a seconda del tipo di emergenza
– che fai parte di un team affiatato che deve saper lavorare insieme ed avere la completa fiducia gli uni degli altri
– che devi conoscere bene quali sono i compiti che ti sono affidati in base al tuo ruolo
– e che devi rispettare quelli degli altri in base al loro ruolo e alle gerarchie di comando
– e che davvero sulla ISS siete tutti una grande Famiglia

Sappi che la “passeggiata” o EVA durerà fino ad un massimo di 8 ore (il tempo massimo di Ossigeno respirabile disponibile delle nuove tute AxEMU), dopodiché avrai a disposizione quello supplementare per rientrare (mezz’ora).

Ricorda:
– sarai sempre in compagnia con il partner astronauta con cui fai squadra
– avrete compiti molto precisi, lavori da portare a termine nei tempi previsti
– possibilmente con successo
– e possibilmente senza incidenti (e gli incidenti ed imprevisti spiacevoli capitano, non sono così rari)

Su, all’Airlock

Siccome so benissimo che il tuo desiderio di vivere questa esperienza dell’EVA è grande, non perdo altro tempo e ti invito a dirigerti all’airlock (vedrai più avanti cos’è, ma dovresti già saperlo) dove ti presento i vari componenti della tuta che ti prepari ad indossare: coraggio quindi, è ora di iniziare.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: Test delle potenzialità difensive delle tute de “gli Incredibili”, presentazione di Edna Mode

Nota bene: in alcuni punti specificherò le novità del prototipo AxEMU, ma molti segreti ingegneristici della tuta restano ancora segreti industriali al momento della pubblicazione di questo post

Coraggio, è il momento che tanto aspettavi:
finalmente esci in EVA!
Hai duramente lavorato per anni per questo.
L’addestramento è ora completato,
per Houston sei GO!

OK,
METTI “SUBITO” LA TUTA?

Di sicuro non ti manca il senso dell’umorismo…

NO!
PRUDENZA, CALMA,
segui rigorosamente la procedura

Hai già imparato che:
– la pazienza
– la calma
– la logica
– l’atteggiamento scientifico
– la sistematicità
– il saper mantenere i nervi ben saldi
sono tutte preziosissime qualità in questo lavoro.
Dalla tua scheda leggo che hai dato prova di saper “portare grande pazienza” questo aspetto, che dovete avere in comune tutti voi astronauti, ti sarà assai utile. Poi vedo anche che non ti manca un certo spiccato senso dell’umorismo, di sicuro questa è una marcia in più, come si dice.

Prima di infilarti nella tua personale fantastica tuta vera e propria – che sarà praticamente la tua casa, il tuo ufficio e il tuo bagno per tutto il tempo che sarà necessario fino come detto ad un massimo di 8 ore e mezza – hai già indossato alcune parti fondamentali:

1

WC
della tuta spaziale

– MAG –
Maximum Absorption Garment
Indumento di Massima Assorbenza
PANNOLONE

“Vado un attimo in bagno, torno subito…”
disse l’astronauta mentre era in EVA.
No, non funziona così…

Eh già, 6, 7, 8 ore sono lunghe… come pensavi di liquidare la faccenda dei “bisogni corporali?”

La perplessità di tantissimi su questo argomento è più che legittima viste le condizioni proibitive ed ostili dello spazio e visto che, come vedrai, la tuta è ermetica e un vero impianto di raccolta e riciclaggio si trova solo sulla ISS (e il “riciclaggio” dell’urina fa completamente modificare la sostanza com’era in origine, mi raccomando, non credere a sciocchezze senza senso come “bere l’urina”…).

Screenshots della galleria (clicca e scorri col dito da smartphone) sono stati estratti dall’utilissimo video di Samantha Cristoforetti “Visita alla toilette della Stazione Spaziale Internazionale” che spiega come funziona il bagno: tubo completo di ventola per aspirare i liquidi che vengono poi filtrati in un complesso macchinario, e water con sacchetto per raccogliere le feci, credit ISS-NASA

Restando chiusi in una tuta spaziale e dovendo svuotare la vescica o lo sfintere, da qualche parte dovranno pure andare le sostanze di scarto…

… e visto che nella tuta non entra niente e dalla tuta non esce niente essendo ermetica, ci vuole qualcosa che possa raccogliere liquidi e solidi: il pannolone è integrato nelle mutande.

A voler essere precisini e pignoli non è del tutto corretto dire che nella tuta “non entra niente” (micrometeoriti possono penetrare i primi strati della tuta in effetti, prima di essere bloccati) e che dalla tuta “non esce niente” (c’è sempre una seppur minima perdita dai punti più sottoposti a stress, le cuciture, e inoltre l’acqua riscaldata dal calore corporeo che scorre nei sottili tubi della sottotuta e passa attraverso il sublimatore, in effetti viene dispersa nello spazio).

… e come la mettiamo con le feci?

Non è immediato pensarci, ma nello spazio nulla può essere lasciato al caso, ed alla fine questa è la strategia più ragionevole in un contesto così particolare: quando sai che è in previsione una EVA, sempre sotto supervisione del centro medico di controllo di Houston inizi una dieta particolare che ti consentirà di ridurre al minimo la produzione del cosiddetto “numero 2”, semplificando di molto il problema a monte.

Tensione superficiale

Considera inoltre che in microgravità le sostanze liquide si raccolgono in bolle e tendono a restare aderenti alle superfici…

… nel caso degli scarti questo non è igienico né tantomeno salutare.

Purtroppo succede che anche i gas restino a galleggiare vicino a dove sono emessi, e per questo motivo probabilmente non sapevi che sulla ISS si dorme con un ventilatore puntato in faccia per evitare di soffocare nella propria anidride carbonica? Eh già…

Odori sgradevoli = puzzette

Ah sì, a proposito di scarti, visto che sicuramente te lo starai chiedendo, anche i GAS restano nella tuta…

…quindi le emissioni “da sopra e da sotto” restano con te finché il sistema di ventilazione non fa il suo lavoro: insomma evita fagioli e cipolle, hai capito l’antifona!

Dispositivo di raccolta di urine e feci prodotte in circa 8 ore di lavoro in EVA, che riceve e memorizza urina per il trasferimento successivo nei rifiuti del sistema di gestione della ISS: ecco risolto il problema dei bisogni fisiologici.

Aneddoto abbastanza tra lo spassoso e l’inquietante che accade nella toilette della ISS, il “fecal popcorning”: in pratica le feci esposte al freddo dello spazio si surgelano e mentre ciò succede vanno a sbattere contro le pareti del contenitore che le contiene provocando un suono simile a quello che si sente quando si preparano i pop-corn… (intervista al fisico Luca Perri su “pericoli, scomodità e coraggio degli astronauti“)

2

PIGIAMA MORBIDO

Ti serve per il comfort e la morbidezza, ma anche per evitare i problemi dovuti allo sfregamento di tessuti contro la pelle, poiché sopra indosserai il prossimo indumento che come vedrai è davvero speciale, e poi la tuta spaziale che verrà pressurizzata e premerà come un pallone su tutto il corpo.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: screenshot dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“

3

– CCA –
Communications Carrier Assembly
Assemblaggio del
Vettore di Comunicazione
CUFFIA IN TESSUTO
“Snoopy Cap”
calotta del cranio

Questa cuffia, con le nuove AxEMU non è più necessaria, poiché tutti i sistemi di comunicazione sono integrati nell’elmetto, con aggiunta di altre telecamere HD e l’integrazione della realtà aumentata.

Sono incorporati AURICOLARI e MICROFONI e collegati a 2 circuiti di alimentazione separati destro e sinistro, per garantire il funzionamento anche in caso di guasto.

Sono inoltre inseriti avvisi di attenzione e toni e un sottosistema di strumentazione biomedica. È realizzato in teflon e tessuti di nylon/lycra.

4

– LCVG –
Liquid Cooling and Ventilation Garment
Indumento di Raffreddamento
e Ventilazione a liquido
SOTTOTUTA
calzamaglia speciale
(ovvero 1°-2°-3° strato)

Anche questo incredibile indumento speciale, con le nuove AxEMU non sembra essere più necessario poiché farà parte della tuta stessa.

Composto da una tuta in maglia, pezzo unico, realizzata in spandex, cerniera frontale per indossarla e peso di circa 6,5 kg a secco.

È l’indumento che indossi quasi a contatto diretto con la pelle, appena sopra al pigiama che hai visto.

91 metri
di sottili tubi
ti avvolgono per
raffreddarti e ventilarti

È ricoperto con un fitto intreccio di sottili tubi per il raffreddamento del corpo (pensa che sono in totale lunghi circa 91,5 metri)
+ un tubo più grande per eliminare la CO₂ espirata e recuperare l’Ossigeno non consumato
+ tasca per dosimetro ed elettrocardiografo (monitorati dal DCM sull’addome

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: screenshots dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“

L’acqua fredda che scorre nei sottili tubi in tutto il corpo (afflusso che puoi regolare direttamente tu dalla tuta, in base al bisogno) si porta via il calore in eccesso fino allo zaino salvavita (PLSS) che hai sulla schiena, viene raffreddata in uno scambiatore-sublimatore per poi essere rimessa in circolo; contemporaneamente l’anidride carbonica espirata confluisce in un tubo più grande del 1° strato e viene immagazzinata nel backpack (PLSS), eliminata e reimmesso l’ossigeno non respirato. Normalmente l’acqua fredda proviene dal tuo zaino oppure dalla ISS tramite cordone ombelicale.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: screenshots dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“

Acqua “fredda” nella sottotuta?
Ma scusa, nel vuoto non si congelava?

Ottima obiezione la tua, mi fa piacere il tuo atteggiamento attento, curioso e critico, degno di un vero scienziato: ho fatto proprio bene a sostenere la tua candidatura. (:-) )

Parlando di acqua fredda che scorre nei sottili tubi della sottotuta, devo aprire qui una piccola parentesi, perché mi rendo conto che questo è un argomento che non si coglie immediatamente, ci vuole un po’ di ragionamento, quindi seguimi in questi brevi 10 punti:

• nel vuoto come hai visto l’escursione termica è pazzesca: al buio o nell’ombra sei immerso fino a – 150° C (- 238° F), mentre quando ti colpiscono i potenti raggi solari la temperatura sale immediatamente fino a + 120° C (+ 248° F), e questa drastica alternanza avviene ogni 90 minuti, tanto durano il giorno e la notte quando sei in orbita nella ISS o fuori dalla ISS

• la tuta spaziale è in grado di proteggerti da tali estremi di temperatura (anche se gli astronauti segnalano che “possono percepire le temperature estreme delle superfici esterne della loro tuta attraverso la tuta stessa”, e non deve essere piacevole – Chris Craddock, Quora)

• la temperatura però, attenzione perché qui sta la chiave, è cinetica, funziona a contatto (per irraggiamento), non essendoci il mezzo per poterla condurre, l’aria (conduzione, convezione)

• sulla Terra quando l’aria è calda ti spogli, mentre quando è fredda ti copri

• nello spazio
  – non c’è aria
  – c’è solo la tua tuta
  – dentro ci sei tu
  – e c’è la radiazione solare o il buio

• ciò nonostante devi tenere presente che sì, la tuta ti isola ermeticamente dall’esterno, ma tu dentro sei una piccola centrale termica, equivalente ad una lampadina da 100 W, produci calore anche da fermo, e quando ti muovi produci ancor di più calore, sudore e CO₂ (Chris Craddock, Quora)

• non credere che essere dentro un pallone con limitate possibilità di movimento a lavorare nel vuoto non richieda sforzo: uscire in EVA è esattamente come fare ATTIVITÁ FISICA: più ti concentri in attività manuali più fai fatica e di conseguenza produci calore, sudore e CO₂

• quindi in sostanza la tuta ha un sistema di raffreddamento perché tu produci calore in continuazione e l’importante è mantenere la temperatura ottimale senza sbalzi (provocati dall’esterno ma anche dall’interno)

• la tuta esterna ti protegge quindi dalle escursioni termiche estreme del vuoto, la sottotuta invece ti protegge dalla tua personale produzione di calore

• quindi nella tuta tu puoi avere caldo o freddo esattamente come a Terra, ma la tuta è in grado di eliminare o rifiutare il caldo in eccesso e se cominci ad avere freddo puoi ridurre l’afflusso di raffreddamento

• qui, un vecchio motto delle EVA è “stai al passo con la temperatura della tuta“, infatti è molto più facile ridurre il calore quando è troppo caldo, che aumentare il caldo quando fa freddo (astronauta Clayton C. Anderson), e questo poiché tu regoli l’afflusso di acqua fredda che comunque è costante, ma sei hai troppo freddo è il tuo corpo che deve ripristinare il calore e non è cosa proprio immediata…

5

– EEH –
EMU Electrical Harness
Strumentazione (interfaccia) elettrica

EEH + CCA “Snoopy cap” + LCVG faranno tutti parte della nuovissima tuta integrata ed altamente evoluta AxEMU.

Un set di fili di comunicazione e di bio-strumenti collega radio e sensori allo “zaino posteriore” della tuta (PLSS); grazie a questo, a Houston e sulla ISS si monitorano in tempo reale i tuoi preziosi parametri vitali…

Tutto questo ti da la forte percezione di essere, in quel momento, un anello davvero tanto privilegiato e speciale di una catena lunghissima che forma un team davvero eccezionale.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: screenshot dal video “La prima passeggiata spaziale di AstroSamantha” con Samantha Cristoforetti, credit ESA

TERRA – ISS
ordine diverso di vestizione

• sulla Terra la procedura di vestizione è diversa, si entra dalla schiena (appesa alla gru) e la tuta è già completa (tranne l’elmetto) e poggia su di un supporto che sostiene tutto

• quando invece sei in orbita indossi prima la parte inferiore e a quel punto ti infili da sotto nel busto superiore (che è fissato ad una parete e quindi la “schiena” PLSS non è apribile), mentre il collega o la collega che vi assiste (cioè io 🙂 ) procede con tutti i controlli di routine; alla fine vengono indossati i guanti e per ultimi gli elmetti

– tempo di vestizione totale stimato: circa 45 minuti
– servono 2 persone per completare l’operazione complessa

A quanto sembra per AxEMU, più leggera e col grande pregio della grande vestibilità ed elasticità, basterà un solo astronauta, in tempi probabilmente più brevi, per la vestizione e anche per la chiusura del PLSS (schiena).

6

Ora, con l’aiuto dell’assistente (sempre io 🙂 ), puoi iniziare ad indossare la parte inferiore della tuta, il “busto inferiore”, che consiste di un unico pezzo assemblato sempre in base alle tue personali misure.

Nella nuova AxEMU invece Torso superiore e Torso inferiore sono già un tutt’uno in un unico scafandro, e quindi sparisce quell’anello di collegamento.

– LTA –
Lower Torso Assembly
Assemblaggio del
BUSTO INFERIORE

Si aggancia al busto superiore tramite giro vita flessibile e cuscinetto; ciò consente flessione e rotazione dell’anca, grandissimo vantaggio.

MOSCHETTONE salvavita

È anche dotato di un moschettone metallico di sicurezza: agganciato a questo, una corda molto resistente ti assicurerà alla struttura su cui di volta in volta lavorerai..

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone.

… ti ricorderai infatti che senza questo ancoraggio, nel vuoto, al minimo movimento falso, perdendo la presa rischieresti di “volare via” e inavvertitamente con un ultimo tardo vano scatto istintivo ti immetteresti in una qualche strana orbita che ti porterebbe ad allontanarti inesorabilmente dallo ISS condannandoti a:
– perderti nel vuoto (se la direzione si allontana dalla Terra)
– o diventare ahimè una bellissima “stella cadente” (se la direzione è verso la Terra)

unità GAMBE
+ articolazioni mobili (ginocchia, caviglie)
+ stivali (Moon boots)

Ogni gamba ha una striscia colorata fissata con il velcro, per riconoscere te dall’altro astronauta in EVA (chi non le ha, chi le ha rosse, chi le ha rosse tratteggiate, chi blu).

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: nella foto di sinistra, in fase di addestramento, con strisce blu Samantha Cristoforetti, rosse Alexander Gerst (le tute sono le “Orlan” russe); nella foto di destra, nell’airlock della ISS prima di uscire in EVA, senza strisce Hopkins, con strisce rosse Mastracchio (tute EMU americane)

Le nuovissime AxEMU hanno le giunture migliorate; al Polo sud della Luna fa ancora più freddo, quindi i “Moon boots” sono più isolati dal terreno e i piedi isolati completamente e termicamente per non perdere calore (“Come saranno le nuove TUTE LUNARI“, di Adrian Fartade per Link4universe).

7

GUANTINI
morbida protezione fondamentale

Un attimo, prima di infilarti nel busto o Torso superiore, devi indossare i guantini.

Per lo stesso motivo per cui serve il pigiama sotto alla LCVG, per comfort e morbidezza e prevenire problemi dovuti allo sfregamento, devi indossare anche dei guantini morbidi e sottili sotto i guanti veri e propri per contrastare le pesanti conseguenze dello sfregamento contro i guantoni veri e propri, anche considerando che le mani fanno il lavoro in prima linea e saranno sottoposte a molto stress e soffriranno anche il freddo (leggi la descrizione della “onicolìsi” più sotto).

8

“CUORE”
della tuta
PLSS

Una volta indossata la parte inferiore LTA, con l’aiuto dell’assistente (ancora io 🙂 ) ti infili da sotto nella parte superiore, il busto (composto di HUT+UT+braccia+PLSS+DCM). Così facendo non hai modo di osservare cosa si nasconde nella “schiena” della tuta, perché è chiusa, ma ugualmente lo sai benissimo perché è tuo compito saperlo e perché durante gli addestramenti a Terra l’ingresso nella tuta avviene proprio grazie allo sportello aperto che nasconde il “cuore” della tuta spaziale.

– PLSS –
Primary Life
Support System
Sistema di Supporto Vitale Primario
ZAINO salvavita

Per la riuscita di una EVA, lo zaino è incorporato nella tuta (fa da “schienale”), quindi, ricorda, nel vuoto non si può togliere né aprire, diventa parte integrante di te.

Da solo, il PLSS, rappresenta
l’80%
del costo della tuta spaziale

Quando, nella fase di addestramento a Terra, tu entri a “schienale” aperto, il PLSS è coperto da una membrana di tessuto che lo isola rispetto a te. Tu entri proprio dal retro, infilando le gambe nella parte inferiore e le braccia in quei larghi spazi circolari.

Nota che a guardarlo così ti sembra che ci sia un certo margine di movimento là dentro, ma considera che la tuta, dopo essere stata chiusa con te dentro, verrà successivamente pressurizzata e quindi quando sarà gonfiata tu sarai letteralmente “all’interno di un pallone” (effetto “omino Michelin”)…

… e scoprirai che spazio non ce n’è più, perché tutto premerà contro ogni parte del tuo corpo proprio come fa quotidianamente l’atmosfera sulla Terra senza però che tu te ne accorga.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone (Samantha indossa l’Orlan russa)

Lo zaino (PLSS) è composto quindi dai dispositivi che ti elenco di seguito, i quali rimangono nascosti dietro al tessuto di copertura:

• BATTERIA
  (che alimenta ogni apparecchiatura della tuta, garantisce 8 ore di autonomia)

• ANTENNA RADIO
  (per le comunicazioni radio con ISS: se l’astronauta si trova vicino alla ISS può comunicare anche con il centro di controllo missione a Terra)

• SERBATOIO
  per il liquido di raffreddamento della tuta + SUBLIMATORE (il sublimatore espone l’acqua a contatto con l’ambiente esterno: ghiacciando e sublimando l’acqua sottrae calore al liquido interno)

• IMPIANTO DI FILTRAGGIO DELL’ARIA
  per la rigenerazione dell’aria espirata (elimina i gas e le polveri di scarto espirati; l’ossigeno non consumato viene poi reintrodotto nella tuta da una valvola dietro alla testa)

• 2 SERBATOI di Ossigeno principali (POT)
  (in cui il gas puro viene compresso consentendo 8 ore di autonomia)

• 2 SERBATOI di Ossigeno secondari (SOT)
  (totale complessivo supplementare di circa 30 minuti di autonomia, entrano in funzione automaticamente quando si esaurisce la riserva principale e ti danno così modo di rientrare in sicurezza nella ISS)

• SISTEMA DI CONTROLLO e di ALLARME
  (monitora costantemente ogni parametro della strumentazione della tuta spaziale)

• VENTOLE DI RAFFREDDAMENTO
  (quelle che è fondamentale tu continui a sentir girare finché lavori nel vuoto, perché significa che sei al sicuro)

Ecco un video di soli 3 minuti in cui un astronauta nella ISS ti mostra come è fatta internamente la tuta, scoprendo anche il PLSS.

Corretto allineamento
tra “sopra” e “sotto”

La nuova AxEMU come detto sarà uno scafandro unico quindi non avrà pezzi separati.

I collegamenti tra busto superiore (HUT+UT+braccia+PLSS+DCM) ed inferiore (LTA+gambe+stivali) devono essere allineati per consentire la circolazione di acqua e gas e ritorno di ventilazione nella sottotuta LCVG. Ora hai appena infilato la parte superiore composta in questo modo:

9

– HUT –
Hard Upper Torso
BUSTO SUPERIORE Rigido

Un gilet-conchiglia rigido in fibra di vetro che viene ricoperto poi dall’UT (Upper Torso) soffice, dello stesso materiale delle braccia.

L’HUT supporta braccia, guanti, schiena e backpack, casco, busto inferiore, modulo di controllo DCM.

Braccia, guanti, busto inferiore LTA ed elmetto vengono assemblati avvitandoli sugli anelli appositi, che vedi colorati di rosso e blu.

unità BRACCIA

Confortevoli, anelli di snodo alla spalla, al gomito e al polso consentono movimenti comodi e quindi braccio avambraccio e polso possono agevolmente ruotare.

La nuovissima AxEMU consente di alzare le braccia molto più di quanto non potevano fare gli astronauti delle missioni Apollo.

e per ultimi…

Gli ultimi elementi ad essere indossati e collegati sono nell’ordine:

• i guanti
• l’elmetto

10

unità GUANTI
concentrato di protezioni

La nuovissima AxEMU consentirà ancora più comfort ed agilità nei guanti.

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: screenshots dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“

Anche se sono meno spessi della tuta (perché altrimenti non sarebbe possibile lavorarci), sono comunque un insieme di 7 paia di guanti uno sopra l’altro, abbastanza fastidioso anche solo immaginarlo…

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: “bladder” tenuta alla pressione (l’unico paio personalizzato su calco delle mani dell’astronauta), “restraint” contenimento anti-rigonfiamento e “TMG Palm” protezione meccanica – fonte Il Disinformatico, blog di Paolo Attivissimo

… e dotati dell’ultimo strato esterno in gomma (TMG palm) per migliorare le prensione, e di ganci a cui è possibile vincolare gli strumenti di lavoro.

Solo il primo strato, la membrana di tenuta alla pressione, è personalizzato sul calco della mano del singolo astronauta…

… gli altri strati invece sono di taglie fisse ed hanno ciascuno una precisa specializzata funzione:

• contenimento anti-rigonfiamento (restraint)
• isolamento dalle temperature estreme
• riscaldamento
• resistenza alla lacerazione e all’abrasione
• protezione antincendio
• protezione meccanica TMG palm contro micrometeoroidi e “presa sicura”

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: fonte Il Disinformatico, blog di Paolo Attivissimo

Le estremità delle dita hanno un dispositivo di riscaldamento (interruttore sul polso) poiché le dita essendo meno protette ed essendo periferiche vanno spesso incontro a calo della temperatura.

Inoltre i guanti, tra spessore ridotto e attività manuali prolungate, si logorano facilmente e di frequente; di conseguenza abrasioni tagli e strappi, causati dagli scorrimano esterni della ISS che sono spesso colpiti da micrometeoriti…

… provocano la depressurizzazione della tuta, più o meno veloce in base a quanto grave è il danno: in questo modo i guanti vanno spesso monitorati e sostituiti.

Calma, calma, aspetta che non è finita qui, non correre!

ONICOLÌSI
“delaminazione delle unghie”
uno spiacevole ricordino delle EVA

Anche nel post precedente ti ho accennato a problematiche di salute collegate allo spazio, ricordi che in quel caso ti ho parlato di uno spiacevole stato che colpisce a volte gli astronauti i primi 3 giorni in orbita, la “SAS”?

In questo caso invece il problema colpisce le dita mentre sei in EVA, e purtroppo riservano qualche bella sorpresina che di sicuro non ti lascerà indifferente, ed è mio dovere riportare qui tutta la verità: come ti avevo detto all’inizio devi sapere a cosa vai incontro decidendo di fare l’astronauta, e alcuni dettagli di cui si parla meno o poco non sono esattamente degli stimoli ad intraprendere questa carriera, anzi!

Perdere una o più unghie delle mani: questo problema riguarda quasi il 50% delle ferite riportate dagli astronauti durante le EVA, il 10% degli astronauti ne soffre a causa dell’uso dei guanti (non tutti perché dipende anche dalla circonferenza – non dalla lunghezza – delle mani: mani grandi sono più soggette al problema e hanno problemi di circolazione dovuti alla compressione, Dava Newman docente di aeronautica ed astronautica al MIT).

I guanti per EVA, già rigidi, goffi ed enormi visti i diversi strati protettivi di cui sono costituiti, diventano ancora più rigidi e spessi una volta pressurizzati, ed esercitano una forte pressione costante sulle dita causando “emorragie minori” sotto le unghie.

“Immàginati ad indossare guantoni costituiti da 6-7 paia di guanti uno dentro l’altro, e poi devi flettere quelle grosse dita con le tue impugnando oggetti per lavorare ore ed ore di seguito: in questa situazione le punte delle tue dita spingono contro i cappucci terminali delle dita dei guantoni, e per conseguenza la forte pressione costante causa emorragie subungueali facendo diventare nere e blu le unghie, che in definitiva tendono ad essere tirate via dal dito sottostante…; inoltre il sudore crea un ambiente caldo e umido che spappola la pelle ed è l’ideale per alimentare micosi…”

Il Disinformatico di Paolo Attivissimo

Ci sono poi diverse altre problematiche di salute che colpiscono gli astronauti e che sono costantemente monitorate e studiate, non è finita qui, ma non posso trattarle nel post altrimenti non finisco più…

11

“OCCHI”
della tuta spaziale

Quando arriva il momento di ammirare anche quest’altra meraviglia di tecnologia evoluta ad altissimo livello… l’elmetto (non gli occhi di Tiziana 🙂 …), tu hai quindi già indossato e collegato tutto (puoi fare un ripasso cercando di dare il nome corretto ad ogni sigla):

• MAG
• pigiama
• CCA
• LCVG+EEH
• LTA+gambe+stivali
• guantini
• HUT+UT+braccia+PLSS+DCM
• guanti

ELMETTO

L’elmetto della nuovissima AxEMU consente un campo visivo più ampio sia lateralmente che verso l’alto, per agevolare una maggiore visuale quando sei nello spazio, e inoltre ulteriori strati protettivi.

In policarbonato rigido, molto resistente agli urti e ad eventuali micro-impatti e resistente al calore…

… garantisce perfetta trasparenza poiché è rivestito internamente da un liquido anti-appannamento, una soluzione tensioattiva.

Applicata all’elmetto (si muove tramite manopola laterale) c’è una speciale visiera mobile laminata con un sottile strato d’oro che serve per proteggere efficacemente contro la luce solare e il riverbero e come isolamento termico, si chiama EVA – Extravehicular Visor Assembly (da non confondere con le “Attività Extra Veicolari” EVA…).

Tramite manopola laterale opposta si muove anche una visiera protettiva frontale.

SETE + ENERGIA

Oltre al sistema che introduce ossigeno al suo interno, l’elmetto presenta 2 piccoli tubi posti in prossimità della bocca che consentono all’astronauta di rifornirsi al bisogno di cibo e acqua (provenienti internamente alla tuta dall’IDB sul petto, la trovi più avanti). Nella parte interna posteriore si trovano dei cuscinetti per il comfort e una valvola di scarico per eliminare l’anidride carbonica (nei casi in cui si utilizzi la riserva di ossigeno).

Potrai notare poi, integrate sull’elmetto, la presenza di:

• LUCI

Dietro e laterali, orientabili, buona visibilità, alimentate autonomamente attraverso due batterie.

Le luci EMU sono montate sul casco e sono fondamentali perché durante le operazioni orbitali vengono trascorsi almeno 45 minuti di buio.

• TELECAMERA

Come accennato, nella nuovissima AxEMU ci saranno più telecamere HD.

Nel blocco rigido soprastante l’elmetto, da entrambi i lati, con apposito interruttore per attivarla. Collegata con ISS e base di controllo a Terra, a cui trasmettono attività e manovre in corso.

+ REALTÁ AUMENTATA

Una delle grandi novità della AxEMU sarà proprio il fatto che informazioni preziose si troveranno direttamente proiettate sulla visiera interna del casco.

FOTOCAMERA PORTATILE
Da Hasselblad a HULC
“Handeld Universal Lunar Camera”
i progressi tecnologici spingono nel futuro

Sulla luna oltre 50 anni fa nelle missioni Apollo si usò la Hasselblad 500 EL Data Camera, fotocamera professionale di altissima qualità dell’epoca che scattò foto incredibili.

Per Artemis 3 il responsabile della NASA per la telecamera, Jeremy Myers, ha presentato HULC, (acronimo di “fotocamera lunare universale con maniglia”): il prototipo della nuova fotocamera portatile, ancora in via di ottimizzazione, consentirà di catturare immagini dettagliate della struttura cristallina delle rocce, delle altre strutture geologiche lunari e immagini di paesaggi, ma anche video (novità).

Al Polo Sud della Luna gli astronauti, vicini a crateri perennemente in ombra per cercare ghiaccio d’acqua, dovranno poter documentare le scoperte e restituire a Houston immagini di alta qualità. La HULC è basata su tecnologia “mirrorless” e combina componenti di fotocamere tradizionali con parti appositamente studiate dalla NASA per ottenere:
– la giusta esposizione
– altissima risoluzione
– profondità di campo

• È estremamente pratica
• dotata di pulsanti comodi studiati per agevolare i movimenti dei grossi guanti
• dotata di specifiche protezioni contro la tremenda regolite lunare
• ovviamente in grado di sopportare le temperature estreme lunari

RUMORI
dentro la tuta,
tra i tuoi “MIGLIORI AMICI”

Una nota non trascurabile riguarda questo punto poco conosciuto:
nello spazio non c’è alcun suono perché non vi è aria a trasmetterlo, ci sei fino a qui?

Ma all’interno, la tuta fa rumore?
SÌ…
… non solo fa rumori che tu senti, ma addirittura quei rumori diventano la chiave della tua sicurezza e salvezza, hanno un’importanza fondamentale.

Finché li senti tu SAI DI ESSERE AL SICURO e E CHE PUOI PROCEDERE a compiere le missioni che devi compiere, HAI BISOGNO di “sentire il turbinio dei ventilatori e il pompare delle pompe” (significa che tutti i SISTEMI SONO “NOMINALI”). Se ci fosse un malfunzionamento e questi suoni familiari e confortanti si interrompessero, sai che immediatamente la tua vita è in pericolo, perché nello spazio non si scherza mai e ogni anomalia potenzialmente può costare la vita.

12

“CERVELLO”
all’altezza dell’addome
DCM

Il Cuore della tuta hai visto com’è fatto, ora invece ripassi la parte anteriore sul busto, altrettanto fondamentale.

– DCM –
Display and Control Module
Unità di Controllo
delle funzioni vitali della tuta

Tutta quella strumentazione installata sul torso (HUT+UT) che costituisce il petto della tuta spaziale è assolutamente fondamentale perché ha un completo sistema di indicatori e spie per il monitoraggio del corretto funzionamento della tuta: switch, valvole e monitor LCD per operare con il PLSS.

Nel sottostante selfie dell’astronauta ESA Luca Parmitano vedi il DCM riflesso nella parte bassa della visiera dorata dell’elmetto …

… per comodità ti ho ritagliato un leggero ingrandimento, dove puoi notare meglio il display scuro dove potrai tenere sott’occhio i parametri …

… in quest’altro selfie puoi riconoscere meglio display spie e levette, visto che l’astronauta gentilmente è inclinato verso di te.

Lo SPECCHIETTO
efficace alleato nel vuoto

Tramite specchietto sul polso lato interno, comodamente posizionabile…

… tu puoi intervenire direttamente per controllare e regolare le impostazioni, e osserva che scritte e numeri sono stampati appositamente al contrario, non è il caso di complicarsi la vita con inutili indovinelli, tipo “aspetta che non mi ricordo più cosa vuol dire quella scritta che c’è lì….”.

• regolatore di temperatura
• dispositivo per il controllo dell’ossigeno nella tuta
• volume comunicazioni
• valvola di spurgo
• monitoraggio elettrocardiografico
• monitoraggio radiazioni cosmiche

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: nei due screenshots tratti dal video “Diretta della prima passeggiata spaziale di Samantha Cristoforetti“, è ben visibile nell’angolo di sinistra il guanto sinistro del collega astronauta Oleg Artemyev che sta per mettere in orbita un altro nano-satellite, e sul polso il famoso specchietto che riflette in quel momento Terra e spazio

Lo specchietto è uno di quegli accessori che si può facilmente spostare e posizionare dove si vuole, in base al contesto, come vedi anche in questo splendido scatto nel vuoto durante una EVA (specchietto sotto il guanto sinistro).

Nello screenshot sottostante, catturato durante la diretta di una EVA, nota specchietto sul polso e orologio-timer sul braccio sinistro.

Guarda un po’ qua che foto trovi quando apri la pagina di Samantha nel sito dell’ESA (clicca se non ci credi), e guarda sotto i guanti…

HOUSTON
sa sempre come stai

I preziosi parametri vitali sono trasmessi in tempo reale con misurazioni telemetriche sia alla ISS che a Houston centro di controllo.

IDB
In-suit Drink Bag
Borsa per Bevande inserita nella tuta

Come ti ho accennato, all’interno della tuta, all’altezza del petto, c’è una sacca sigillata e per te vitale perché in tante ore di vera e propria attività fisica, con il tuo corpo che anche da fermo è una piccola centrale termica (produce infatti energia quanto una lampadina da 100 W), se non ci fosse andresti incontro a disidratazione in poco tempo.

Ha un tubicino che ti consente facilmente di bere, trasporta 1 o 2 litri di acqua, talvolta anche barrette energetiche (ovviamente quelle non le scarti nello spazio…).

13

In più, agganciato allo zaino salvavita PLSS, uno strumento indispensabile:

SAFER
Simplified Aid for EVA Rescue
Aiuto Semplificato
per il salvataggio in EVA

Dispositivo di salvataggio, completa la tuta, versione molto ridotta dell’MMU (poltrona a razzo), più piccolo e solo per emergenze:
– pesa 35 kg
– dispone di 24 ugelli
– raggiunge la velocità di 10 km/h
– ma l’autonomia è di appena 13 minuti

Una volta gli astronauti erano collegati alla ISS (o Shuttle etc) tramite un cordone ombelicale in cui passavano cavi per aria, acqua etc… successivamente il cordone è stato sostituito da un sottile cavo di emergenza per assicurare l’astronauta alla stazione tramite quel moschettone di cui ti ho parlato.

Tuttavia, poiché alcune operazioni necessitano di essere completamente svincolati, ora la tuta spaziale è equipaggiata con questo dispositivo che ovviamente ha autonomia e potenza limitata ma garantisce la salvezza in caso di perdita di presa (magari perché inavvertitamente hai dato una spinta in avanti, e la reazione è il rimbalzo infinito all’indietro, ricordi te ne ho parlato nel post precedente).

Quando inavvertitamente ti dai una spinta, il movimento che prendi è “pulito dritto lineare”?

Magari fosse così! Sigh…
Nella realtà essendo il più delle volte la spinta asimmetrica, di conseguenza inizi sempre a roteare in modo disordinato e praticamente “tutto gira intorno a te” perché sei nel vuoto e non hai più alcun controllo senza un riferimento o un appiglio.

Galleggiando in sospensione, senza peso e senza alcun attrito, qualsiasi movimento tu faccia hai per risposta una spinta nel verso opposto, non c’è scampo. Sai fin troppo bene che se non trovi in pochi secondi un appiglio il tuo destino è segnato.

Da smartphone scorri col dito gli screenshots del trailer del film Gravity: lascia perdere che il film sia pieno di errori dal punto di vista fisico-astronomico, siamo d’accordo, quello che mi interessa qui è tentare di rendere il senso di impotenza panico disorientamento rassegnazione disperazione frustrazione che si proverebbe in una situazione del genere. È appena avvenuta una collisione ad altissima velocità con la ISS e i 2 astronauti che erano in EVA sono stati letteralmente travolti.

Capirai bene che in questo caso tu, assolutamente impotente in quella tuta-pallone, non hai più modo di correggere un bel niente e dopo pochi secondi diventa arduo riuscire a riprendere il controllo di sé e la lucidità perché quel continuo “girare confuso e impazzito intorno” fa lo stesso effetto della giostra impazzita al luna park, rischiando seriamente di aumentare esponenzialmente il tuo stato di stress, e tanti saluti ai preziosi parametri vitali…

Però non fraintendermi, non serve necessariamente che la mancata presa avvenga per una collisione in velocità con la tua conseguente espulsione… basta anche semplicemente che manchi il bersaglio per pochi millimetri e quindi il movimento sia minimo… ma il risultato è ugualmente lo stesso, terrificante: e avresti pure tutto il tempo per renderti conto della tua condanna (e chissà, forse, dalla ISS, avrebbero il tempo per studiare d’emergenza un piano di recupero, ma i tempi sono ancora troppo lunghi per intervenire prontamente)

SAFER
un joystick che ti salva la vita

Grazie al lavoro di straordinari ingegneri e di decenni di ricerche e miglioramenti, succede invece qualcosa di quasi magico: questo improvviso movimento confuso attiva automaticamente il SAFER che, basandosi su un giroscopio, corregge il movimento incontrollato e la rotazione impazzita e ripristina la stabilità tramite piccoli getti a razzo funzionanti ad azoto in pressione… oh Signore Grazie!

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone: Dragon Endeavour in avvicinamento alla ISS, evidenti i getti automatici che correggono l’orientamento per il perfetto attracco, diretta NASA seguita dal gruppo Facebook Chi Ha Paura Del Buio

Una volta che il movimento si è stabilizzato, puoi estrarre quella specie di joystick che sai essere nascosto in un piccolo sportello che si trova in basso sul lato destro dello zaino, e riprendere così il controllo dirigendoti nuovamente verso la ISS, muovendo opportunamente le levette che azionano i getti, abilità che hai acquisito durante specifico addestramento.

Inutile dire che in quel momento ringrazi tutti i santi Ingegneri e Tecnici e Supervisori che hanno lavorato a questo congegno salva-stress!

13 bis

MMU
Manned Maneuvering Unit
Poltrona a razzo

Grazie a questo strumento decisamente più potente del SAFER ti puoi allontanare anche di parecchio dalla ISS, apparentemente perdendoti nel vuoto, ma in realtà nel completo controllo della situazione, e puoi effettuare missioni a distanza: buon divertimento se avrai modo di usarlo (visto anche il panorama che puoi godere in totale indipendenza dalla ISS).

Poltrona a razzo:
– pesa 140 kg (praticamente pesa quanto la tuta spaziale intera)
– dispone di 24 propulsori a getti di azoto
– raggiunge la velocità di 70 km/h

14

ATTREZZI DI LAVORO

Ce ne sono diversi, te ne presento solo alcuni.

Trapano a batteria

“Strumento con impugnatura a pistola”, praticamente un trapano a batteria, strumento base per gli astronauti. Il trapano ha uno schermo informativo e uno slot per batterie ricaricabili in metallo idruro (tiene meglio e più a lungo la carica con le temperature estreme là fuori)

Moschettone di sicurezza

Cacciavite – Brugola

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone, screenshots dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“.

Pennino cattura oggetti

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone, screenshots dal video “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“.

Pinza

Tenaglia

OK, ORA ESCI?
EH NO,
GUAI AD USCIRE SUBITO!

Ora che indossi la tuta precedentemente manutentata e pulita (vedi più sotto sintetico paragrafo “manutenzione”), completamente controllata, ed appurato che hai terminato tutte le operazioni di vestizione, tu e il tuo partner dovete eseguire un’altra procedura essenziale prima di poter uscire (e la dovrete fare anche al rientro dallo spazio, prima di accedere alla ISS):

QUEST AIRLOCK
Camera di Compensazione
Camera di Equilibrio

Questa via di uscita e di rientro è utilizzabile dalle EMU americane chiamate familiarmente “don”, e può essere utilizzata anche dalle tute russe Orlan.

Non soffri di claustrofobia vero?!
(OPS… forse dovevo chiedertelo prima 🙂 …)

Sulla ISS alcuni spazi sono particolarmente stretti (ad esempio le “stanze” per dormire e l’airlock dove si vestono le tute spaziali) e ovviamente nessuno spazio è finestrato, salvo la “cupola” da cui vengono scattate splendide emozionanti foto. È quindi importante che tu non soffra a vivere e lavorare in spazi ristretti e senza una vista all’esterno.

Se non soffri di questa limitazione (e ovviamente se sei qui non ne soffri, altrimenti non avresti superato le varie selezioni e l’addestramento…) non avrai alcun problema ad adattarti a quell’insieme di corridoi e cunicoli e cubicoli che è la ISS, anzi è assicurato che ti divertirai anche parecchio, questo è da dire, guarda ad esempio qui sotto la descrizione della “camera da letto ” di Samantha.

“La stanza è grande più o meno come una cabina telefonica, e ci si addormenta in un sacco a pelo fluttuante, in mezzo ai propri oggetti personali”

Samantha Cristoforetti

Ti ricordi che ho detto che sulla ISS si dorme con un ventilatore puntato in faccia per evitare di soffocare nella propria anidride carbonica? Stratagemmi necessari in un ambiente dove, come detto, non si possono correre rischi di alcun tipo.

Ma perché bisogna indossare la tuta spaziale proprio qui?

Altra ottima domanda, complimenti stai proprio dimostrando grande intelligenza ed acuto senso osservativo, mi dai soddisfazione, continua così, magari un giorno potresti comandare la squadra lassù…

Le tute spaziali NON possono essere gonfiate con la stessa pressione che c’è nella ISS …

… o nelle navette poiché diventerebbero troppo rigide ed ti impedirebbero qualsiasi movimento.

Di conseguenza le tute garantiscono
una pressione pari a
1/3 di atmosfera (atm)

Per poter ottenere tale pressione diversa nelle tute rispetto a quella presente nella ISS serve un compartimento a tenuta stagna dove appunto si equilibra la pressione “PRIMA” e “DOPO” ogni EVA, e il compartimento quindi deve essere collegato alla ISS ma anche dare modo di uscire e rientrare dallo spazio.

Anche l’Ossigeno che respiri subisce modifiche…

Nella tuta la pressione è più bassa che nella ISS, tu devi quindi respirare Ossigeno puro. Se respirassi nella tuta la stessa aria che respiri sulla ISS andresti in ipossia (vedrai nel capitolo sull’esposizione al vuoto) perché la concentrazione di Ossigeno è molto più bassa:
– la pressione parziale dell’Ossigeno con pressione atmosferica a livello della superficie terrestre (1 bar) è 0,21 bar
– la pressione nel vuoto è 0,3 bar, quindi la pressione parziale dell’Ossigeno equivarrebbe a 0,06 bar (il 6,3% anziché il 20,96% che si ha alla pressione atmosferica di 1 bar)

Pre-respirazione
per 1 – 4 ore

Così, PRIMA e DOPO ogni EVA devi effettuare una procedura di pre-respirazione (pre-breathing) permanendo nell’airlock per un tempo che va da 1 fino a 4 ore. D’altra parte attendi molto volentieri che passi tutto questo tempo se ciò significa risparmiarsi i sintomi da decompressione:
– respiri ossigeno puro per eliminare l’azoto presente nel corpo (prima della passeggiata)
– oppure respiri ossigeno miscelato dopo la passeggiata, per riadattarti alla pressione e all’atmosfera della ISS

Lì dentro che fai per ore… ti annoi?

Se ti annoi tu, pensa all’ingrata vita dei tuoi gatti in giro per il mondo…

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone

A parte gli scherzi, come giustamente immaginerai non è che in quelle ore stai lì a far niente; no, hai sempre qualcosa da fare in realtà, fosse anche solo condividere con il partner. Voglio essere gentile allora e contribuire anch’io con qualche utile infografica per fare un riepilogo generale di ciò che hai appreso, non fa mai male fare il punto della situazione, fai pure con calma (ce n’è anche una simpatica per i tuoi figli e 2 utilissime ricche schede da “I componenti di una tuta spaziale” e “Le funzioni di una tuta spaziale” di Cosmo Academy).

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone

A proposito,
fate EVA quando vi pare?

Dimenticavo, non credere neanche per un istante (e ho capito che hai molto senso dell’umorismo) che al centro di controllo di Houston vi lascino decidere quando vi pare di fare una EVA. In realtà le uscite vengono attentamente programmate durante periodi di bassa attività solare…

… per minimizzare i problemi dovuti alle radiazioni e particelle solari.

MANUTENZIONE
della tuta

Una volta rientrati e superato il periodo nell’Airlock, vi basta appendere la tuta al gancio e lasciarla lì per la prossima uscita senza far altro?
Beh, se la pensi così devo complimentarmi perché hai veramente un senso dell’umorismo molto spiccato, e questo può aiutare molto nella vita nello spazio…

Mi dispiace deluderti, ma la tuta deve essere sempre pulita, asciugata e controllata dopo l’uso, e di sicuro lassù non esiste una ditta di pulizie: l’equipaggio impiega diversi giorni per verificare le condizioni delle varie parti e accertarsi che tutto funzioni correttamente.

L’ intero kit della tuta ha un’aspettativa di utilizzo di almeno 8 anni se ben manutentata (circa 25 EVA), ma chiaramente alcune sue parti richiedono manutenzioni oppure sostituzioni anche molto più frequenti, come i guanti di cui già ti ho parlato.

Tutto fantastico, davvero,
ma i materiali?

A questo punto ti starai chiedendo, viste le notevoli capacità protettive di questa tuta, come riesce ad ottenere questi risultati, quindi in pratica quali strati la costituiscono, così termino il post con questo argomento assai affascinante in cui convergono decenni di esperienza e di ricerca ultra-tecnologica per ottenere materiali sempre più competitivi ed evoluti.

COMPOSIZIONE DELLA TUTA

I materiali utilizzati nella costruzione della tuta sono selezionati per ridurre la crescita di funghi o batteri, gli odori ed assorbire il sudore; inoltre si usano smalti per rinforzare le unghie, cerotti trasparenti e colle chirurgiche (Dermabond e simili).

fonte Il Disinformatico, blog di Paolo Attivissimo

FIBRE SINTETICHE
della tuta pressurizzata

• tricot di nylon

• spandex, polimero elastico indossabile

• nylon rivestito di uretano per la pressurizzazione

• dacron, poliestere per lo strato di contenimento durante la pressione

• neoprene, gomma spugnosa

• mylar alluminato

• Gore-Tex

• teflon

• dacron

• kevlar

• nomex

altri materiali

• fibra di vetro
  materiale principale per il segmento duro della parte superiore del tronco

• idrossido di litio
  nella fabbricazione del filtro che rimuove anidride carbonica CO₂ e vapore acqueo durante una passeggiata spaziale

• miscela di zinco e argento
  compone la batteria che alimenta la tuta

• tubicini di plastica
  intrecciati nel tessuto della LCVG

• componentistica
  utilizzata per realizzare circuiti elettronici e controlli della tuta

LCGV
ALL’INTERNO, SOTTO
la tuta pressurizzata

Solo per chiarire, in pratica tu indossi questa sottotuta LCVG come un pigiama, e sei all’interno della tuta vera e propria che viene pressurizzata, gonfiata come un pallone.

• Mentre, prima che fosse gonfiata, tra te e la tuta vera e propria restava ancora spazio e quindi in un certo senso ci “nuotavi dentro”
• nel momento in cui viene pressurizzata non resta invece più alcuno spazio poiché appunto tu ti trovi dentro ad un pallone che funge da atmosfera terrestre contrastando la spinta interna della tua personale pressione interna, il cuore che pompa ad 1 atmosfera, ricordi il punto 8 del post “Un tuffo nel… Vuoto”?

La tuta pressurizzata preme su ogni parte del tuo corpo assolvendo egregiamente la funzione dell’atmosfera terrestre: così, quando esci nel vuoto a pressione quasi nulla, la tua vita è salva e tu puoi fare ciò che per cui hai ricevuto l’addestramento. Se ti incuriosisce invece sapere come andrebbe nel vuoto nel caso tu non avessi la tuta, non perderti il post sull’esposizione al vuoto senza tuta (e lo so che ti incuriosisce…).

SOTTOTUTA
CALZAMAGLIA
(LCVG ovvero 1°-2° strato)

Così ragionando, facendo un’analisi della sezione degli strati quando la tuta è pressurizzata, 1° e 2° strato corrispondono al tuo pigiama, la tua LCVG…

… mentre per trovare la tuta esterna bianca vera e propria devi considerare gli strati dal 3° in poi.

QUANTI STRATI
ti proteggono
da morte certa
(e non istantanea…)

– circa 11-12 strati di fibre sintetiche che costituiscono la tuta bianca che vedi (i cui primi 2 come detto sono l’LCVG, senza contare il primissimo strato che è il tuo comodo pigiama, non dimenticare, e nelle mutande incorporato il MAG).

STRATI
materiali stratificati

Ti ripropongo qui quell’ottima infografica che riassume i vari componenti della tuta in un unico quadro generale e dove trovi anche indicati gli strati di cui ora ti accenno (io parto numerando dall’interno, nell’infografica parte numerando dall’esterno, ti indico io lo strato corrispondente), è molto comodo averla a disposizione sempre.

Non essendo un ingegnere dei materiali ma avvalendomi di diverse informazioni disponibili sul web, perdonami se avrò inserito qualche imprecisione e casomai valuterò correzioni post pubblicazione: inoltre non badare tanto ai numeri degli strati, che possono variare, quanto alle caratteristiche..

Ecco una sintetica panoramica della sezione trasversale della tuta profonda circa 11-12 strati:
– 2 strati per comfort e clima (LCVG)
– 2 strati per respirare aria e sopravvivere nel vuoto (pressione)
– 7/8 strati per difendersi da micrometeoriti, temperature estreme e radiazioni (TMG)

0° – strato su pelle
comfort/anti-sfregamento/wc
Pigiama + MAG
(in infografica n.11)

Nell’infografica l’astronauta indossa già il pigiama color rosso, anche se i pantaloni in realtà sarebbero lunghi per coprire tutto il corpo dove poi agisce l’LCVG.

1°-2° strato
termoregolazione
LCVG – “Liquid Cooling and Ventilation Garment”
– nylon tricot e Water Transport Tubing (1°)
– nylon/spandex (2° strato esterno)
(nell’infografica li hanno accorpati insieme nel n. 10)

Consentono la termoregolazione del corpo, quella speciale calzamaglia che già hai visto all’inizio (non badare tanto ai numeri degli strati, che possono variare, quanto alle caratteristiche).

3° strato
traspirazione/sotto pressione (pressure bladder)
– nylon rivestito di uretano
(nell’infografica n. 9)

Garantisce la traspirazione, rivestito con gomma sintetica per mantenere la tuta stagna, come un “contenitore a pressione”; l’aria che si trova qui sotto non può sfuggire (ritenzione del gas – gas retention, vescica sotto pressione – pressure bladder).

Questo è l’unico strato del guanto fatto su misura dal calco delle mani di ogni singolo astronauta, ricordi? Gli altri strati hanno misure fisse.

4° strato
anti-rigonfiamento
(pressure restraint)
poliestere, Dàcron
(nell’infografica n. 8)

Contribuisce alla stabilità della pressione, evitando che la tuta si gonfi (effetto “omino Michelin“) e intralci i movimenti rendendoli difficoltosi. Come una tenda da campeggio, la tuta mantiene la sua forma e non diventa una palla (contenimento della pressione – pressure garment restraint).

In alcuni punti strategici e critici la tuta deve essere rinforzata a dovere per non gonfiarsi rischiando così di impedire i movimenti: infatti devi renderti conto che quando ti trovi nel vuoto l’atmosfera all’interno della tuta “VUOLE USCIRE” e quindi dovunque trova punti deboli forza con vigore (vedi cuciture e articolazioni). Nonostante la tuta sia a tenuta stagna, c’è inevitabilmente una minima quantità di perdita tra articolazioni e cuciture, quindi ci deve essere abbastanza riserva di ossigeno da compensare tali perdite pur minime (Chris Craddock, Quora).

“Serve per mantenere il volume della tuta il più costante possibile, per far sì che i cambiamenti di volume siano minimi a pressione costante, infatti ogni volta che ti muovi delle parti si allargano e altre si stringono”.

“Come funzionano le tute spaziali” di AstroViktor

5° strato
termico/anti-strappo/anti-radiazioni
TMG – Thermal Micrometeoroid Garment
– nylon ripstop rivestito di neoprene
(nell’infografica n. 7)

Estremamente resistente agli strappi. Protezione contro calore (termica), abrasioni (antistrappo) e perforazioni da micrometeoriti, oltre che dalle radiazioni.

6°-11° strato
barriera termica
TMG – Thermal Micrometeoroid Garment
– mylar rivestito di alluminio, isolamento multi-strato
(nell’infografica n. 6-2)

Circa 6 strati di mylar alluminato coprono il 5° strato comportandosi come un thermos. Rappresentano una spessa fitta barriera che garantisce elevata resistenza al calore, proteggendo il corpo dalle alte temperature.

12° strato
termico/antistrappo
TMG – Thermal Micrometeoroid Garment
Gore-Tex = Teflon con micropori (Ortho fabric)
(nell’infografica n. 1, lo strato visibile)

Miscela di Gore-tex, nomex e kevlar, tessuto sintetico traspirante ed impermeabile.

Estremamente resistente per proteggere da forature, termicamente riflettente: una o due coperture di questo materiale proteggono ulteriormente dall’impatto con micrometeoriti.

Strato Extra New Entry (brevetto Axiom)
anti-regolite lunare

La nuovissima AxEMU si arricchisce inoltre di uno strato esterno brevettato rivoluzionario di protezione dalla “regolite” lunare, per evitare:
– non solo che essa provochi danni alla tuta spaziale (tra l’altro con l’energia elettrostatica tende a restare appiccicata addosso)
– ma anche che essa poi entri nel modulo di allunaggio o nella base spaziale lunare una volta rientrati, cadendo dalla tuta

La REGOLITE lunare rappresenta una grande sfida perché è costituita da silicio, vetri, metalli; non solo è pericolosa perché costituita da finissime scaglie taglienti e con l’elettricità statica si appiccica dappertutto sulla tuta, ma è anche estremamente tossica se respirata. Ti basti sapere che le tute lunari delle missioni Apollo più di qualche giorno non potevano restare sul suolo lunare perché altrimenti non funzionavano più. Un vantaggio però di tali caratteristiche allo studio è di sfruttarla per fabbricare mattoni di cemento e costruire strade sulla luna.

Progetti
sempre in corso

Sono diversi i progetti presentati ogni anno alla NASA per migliorare, ottimizzare, risolvere problemi di vario tipo riguardante le missioni in progetto. Accenno solo a due di essi, altrimenti si fa un altro post…

Anti-radiazioni al femminile

Negli ultimi anni il progresso tecnologico ha fatto passi da gigante e quindi ora siamo in grade di produrre tute spaziali più versatili, attente alle esigenze anche del gentile sesso, più adatte ad esplorare la Luna e a puntare su Marte affrontando le insidie dello spazio profondo, e il primo risultato è AxEMU.

Biosuit

Tra i vari progetti in corso da decenni e periodicamente selezionati da NASA tramite bando e sottoposti a severi e molto realistici test, c’è anche quello di avere una tuta “a contropressione meccanica”, in cui la forma è talmente aderente da generare pressione sul corpo, risparmiando di doversi infilare in un “pallone gonfiato”. Un esempio di queste tute è la “Biosuit”, a cui hanno lavorato la professoressa Newman e la ditta italiana Dainese (Dava J. Newman, Professore di astronautica del programma Apollo, MIT Media Lab).

Nella galleria, clicca e scorri col dito da smartphone

La tuta spaziale
nell’arte di
Tiziana “Tirtha” Giammetta

Un ritaglio di spazio per una piccola galleria di mia moglie Tiziana, se hai notato infatti il cervello e gli occhi in questo post sono i suoi :-).
Ci sono una decina di sintografie (immagini generate con l’ausilio di intelligenza artificiale) che ha dedicato proprio al tema di questo post, quindi mi sembra perfetto inserirle qui. Prima di presentarle, ecco il disegno originale realizzato tassativamente a mano, ad acquerello e china…

… da cui poi con Stable Diffusion ha prodotto delle elaborazioni a tema con vari stili, tra le quali una più astratta. Tutte le altre sintografie e i suoi lavori li trovi sul profilo artistico Facebook oppure su Instagram.

Da smartphone scorri col dito

STOOOP !

È ora di rientrare squadra.

Avete fatto un ottimo lavoro.
Forse ci rivedremo quando partirai con Artemis 3 per la Luna e Marte, e indosserai la AxEMU, e forse
non avrai più bisogno di me.

“La bella cosa del volo spaziale è che c’è sempre la chiusura di un portello che segnala senza ambiguità che qualcosa è finito ed è ora di concentrarsi su cosa viene dopo”

Dal Diario di bordo di Samantha Cristoforetti (nota scritta il 03/09/2015):
Avamposto Spaziale ISS. Orbita Terrestre – Giorno di missione 200 (11 giugno 2015)

Ringraziamento speciale a Roberto Paradiso di “Le Storie di Kosmonautika” per la preziosa consulenza sulle tute russe ed americane.

Altri capitoli di questa serie sul Vuoto:

• GRAZIE TERRA! Il “pianeta abitabile” perfetto – Parte 1
• GRAZIE TERRA! Il “pianeta abitabile” perfetto – Parte 2
• La Grande Illusione: Cosmo “tranquillo ed immobile”
• Un tuffo nel… Vuoto
• Tuta spaziale: 1 – “astronave personale monoposto”
• Tuta spaziale: 2 – componenti e materiali stratificati
• Tuta spaziale: 3 – nel Vuoto, SENZA tuta

Crediti:

• Astronauta ESA Samantha Cristoforetti
• Astronauta ESA Luca Parmitano
• “Le Storie di KosmonautiKa” di Roberto Paradiso
• “I componenti di una tuta spaziale” di Cosmo Academy
• “Le funzioni di una tuta spaziale” di Cosmo Academy
• “Come funzionano le tute spaziali” di AstroViktor, ingegnere aerospaziale
• “Come gli astronauti indossano le tute spaziali“, Adam Savage’s Tested
• “Le Tute Spaziali“, di Davide Lamperti per Astronomia.com
• “Come saranno le nuove TUTE LUNARI“, di Adrian Fartade per Link4universe
• “Tutti i pezzi della ISS (8/22) – Quest Joint Airlock“, di Michele Diodati, blog Spazio Tempo Luce Energia
• “Storie di Scienza 7: perché i guanti strappano via le unghie agli astronauti“, di Paolo Attivissimo, blog Il Disinformatico
• “Le prime foto dell’EVA di Samantha Cristoforetti. Quelle vere“, di Paolo Attivissimo, blog Il Disinformatico
• “Ma la tuta è nera e blu o bianca e oro?“, diretta registrata a marzo 2023 di AstronautiCAST 16×19 in occasione della presentazione del nuovissimo prototipo della tuta spaziale AxEMU
• “Svelata HULC, la super fotocamera che gli astronauti porteranno sulla Luna nella missione Artemis 3“, di Andrea Centini, Fanpage.it
• Dava J. Newman, Professore di astronautica del programma Apollo, MIT Media Lab
• Tiziana “Tirtha” Giammetta su Facebook e Instagram

| HOME |