Traje espacial

Un traje espacial es una prenda que se usa para mantener vivo a un ser humano en el duro entorno del espacio exterior, el vacío y las temperaturas extremas. Los trajes espaciales a menudo se usan dentro de la nave espacial como medida de seguridad en caso de pérdida de presión en la cabina y son necesarios para la actividad extravehicular (EVA), el trabajo realizado fuera de la nave espacial. Se han usado trajes espaciales para tal trabajo en la órbita de la Tierra, en la superficie de la Luna y en el camino de regreso a la Tierra desde la Luna. Los trajes espaciales modernos aumentan la prenda de presión básica con un sistema complejo de equipos y sistemas ambientales diseñados para mantener al usuario cómodo y para minimizar el esfuerzo requerido para doblar las extremidades, resistiendo la tendencia natural de una prenda de presión suave a endurecerse contra el vacío. Con frecuencia se emplea un suministro de oxígeno autónomo y un sistema de control ambiental para permitir total libertad de movimiento,

Existen tres tipos de trajes espaciales para diferentes propósitos: IVA (actividad intravehicular), EVA (actividad extravehicular) e IEVA (actividad intra/extravehicular). Los trajes IVA están diseñados para usarse dentro de una nave espacial presurizada y, por lo tanto, son más livianos y cómodos. Los trajes IEVA están diseñados para usarse dentro y fuera de la nave espacial, como el traje Gemini G4C. Incluyen más protección contra las duras condiciones del espacio, como la protección contra micrometeoroides y cambios extremos de temperatura. Los trajes de EVA, como el EMU, se utilizan fuera de las naves espaciales, ya sea para la exploración planetaria o para caminatas espaciales. Deben proteger al usuario contra todas las condiciones del espacio, así como proporcionar movilidad y funcionalidad.

Algunos de estos requisitos también se aplican a los trajes presurizados usados ​​para otras tareas especializadas, como vuelos de reconocimiento a gran altitud. En altitudes superiores al límite de Armstrong, alrededor de 19 000 m (62 000 pies), el agua hierve a la temperatura corporal y se necesitan trajes presurizados.

Los primeros trajes de presión completa para usar en altitudes extremas fueron diseñados por inventores individuales ya en la década de 1930. El primer traje espacial usado por un ser humano en el espacio fue el traje soviético SK-1 usado por Yuri Gagarin en 1961.

Requisitos

Un traje espacial debe realizar varias funciones para permitir que su ocupante trabaje con seguridad y comodidad, dentro o fuera de una nave espacial. Debe proporcionar:

• Una presión interna estable. Esto puede ser menor que la atmósfera de la Tierra, ya que generalmente no es necesario que el traje espacial transporte nitrógeno (que comprende aproximadamente el 78% de la atmósfera de la Tierra y no es utilizado por el cuerpo). La presión más baja permite una mayor movilidad, pero requiere que el ocupante del traje respire oxígeno puro durante un tiempo antes de pasar a esta presión más baja, para evitar la enfermedad por descompresión.
• Movilidad. El movimiento generalmente se opone a la presión del traje; la movilidad se logra mediante un cuidadoso diseño de las articulaciones. Consulte la sección Teorías del diseño de trajes espaciales.
• Suministro de oxígeno respirable y eliminación de dióxido de carbono; estos gases se intercambian con la nave espacial o un sistema de soporte vital portátil (PLSS)
• Regulación de la temperatura. A diferencia de la Tierra, donde el calor puede transferirse por convección a la atmósfera, en el espacio, el calor solo puede perderse por radiación térmica o por conducción a los objetos en contacto físico con el exterior del traje. Dado que la temperatura en el exterior del traje varía mucho entre la luz del sol y la sombra, el traje está fuertemente aislado y la temperatura del aire se mantiene a un nivel cómodo.
• Un sistema de comunicación, con conexión eléctrica externa a la nave espacial o PLSS
• Medios para recolectar y contener desechos corporales sólidos y líquidos (como una prenda de máxima absorción)

Requisitos secundarios

Los trajes avanzados regulan mejor la temperatura del astronauta con una Prenda de Refrigeración y Ventilación Líquida (LCVG) en contacto con la piel del astronauta, desde la cual se vierte el calor al espacio a través de un radiador externo en el PLSS.

Los requisitos adicionales para EVA incluyen:

• Blindaje contra la radiación ultravioleta
• Protección limitada contra la radiación de partículas
• Medios para maniobrar, atracar, liberar y amarrar a una nave espacial
• Protección contra pequeños micrometeoroides, algunos viajando hasta a 27 000 kilómetros por hora, proporcionada por una prenda térmica micrometeoroidea resistente a perforaciones, que es la capa más externa del traje. La experiencia ha demostrado que la mayor posibilidad de exposición se produce cerca del campo gravitatorio de una luna o un planeta, por lo que se emplearon por primera vez en los trajes lunares EVA del Apolo (consulte los modelos de trajes de Estados Unidos a continuación).

Como parte del control de higiene astronáutica (es decir, proteger a los astronautas de temperaturas extremas, radiación, etc.), un traje espacial es esencial para la actividad extravehicular. El traje Apollo/Skylab A7L incluía once capas en total: un forro interior, un LCVG, una cámara de presión, una capa de sujeción, otro forro y una prenda Thermal Micrometeoroid que consta de cinco capas de aislamiento aluminizado y una capa externa de Ortho-Fabric blanco.. Este traje espacial es capaz de proteger al astronauta de temperaturas que van desde -156 °C (-249 °F) hasta 121 °C (250 °F).

Durante la exploración de la Luna o Marte, existe la posibilidad de que el polvo lunar o marciano quede retenido en el traje espacial. Cuando se quita el traje espacial al regresar a la nave espacial, existe la posibilidad de que el polvo contamine las superficies y aumente los riesgos de inhalación y exposición de la piel. Los higienistas astronáuticos están probando materiales con tiempos de retención de polvo reducidos y el potencial para controlar los riesgos de exposición al polvo durante la exploración planetaria. También se están explorando enfoques novedosos de ingreso y egreso, como puertos adecuados.

En los trajes espaciales de la NASA, las comunicaciones se realizan a través de una gorra que se coloca sobre la cabeza, que incluye auriculares y un micrófono. Debido a la coloración de la versión utilizada para Apollo y Skylab, que se asemejaba a la coloración del personaje de tira cómica Snoopy, estas gorras se conocieron como "gorras de Snoopy".

Presión operacional

En general, para suministrar suficiente oxígeno para la respiración, un traje espacial que use oxígeno puro debe tener una presión de aproximadamente 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi), igual a la presión parcial de oxígeno de 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi) en la Tierra. atmósfera al nivel del mar, más 5,3 kPa (40 Torr; 0,77 psi) de CO₂y 6,3 kPa (47 Torr; 0,91 psi) de presión de vapor de agua, las cuales deben restarse de la presión alveolar para obtener la presión parcial de oxígeno alveolar en atmósferas con 100 % de oxígeno, mediante la ecuación del gas alveolar.Las últimas dos cifras suman 11,6 kPa (87 Torr; 1,7 psi), razón por la cual muchos trajes espaciales modernos no usan 20,7 kPa (160 Torr; 3,0 psi), sino 32,4 kPa (240 Torr; 4,7 psi) (este es un ligera sobrecorrección, ya que las presiones parciales alveolares a nivel del mar son ligeramente inferiores a las anteriores). En los trajes espaciales que usan 20,7 kPa, el astronauta obtiene solo 20,7 kPa − 11,6 kPa = 9,1 kPa (68 Torr; 1,3 psi) de oxígeno, que es aproximadamente la presión parcial de oxígeno alveolar alcanzada a una altitud de 1860 m (6100 pies) por encima de el nivel del mar. Esto es aproximadamente el 42% de la presión parcial normal de oxígeno al nivel del mar, aproximadamente la misma presión en un avión comercial de pasajeros, y es el límite inferior realista para la presurización segura de un traje espacial ordinario que permite una capacidad de trabajo razonable.

Cuando se usan trajes espaciales por debajo de una presión operativa específica en naves que están presurizadas a la presión atmosférica normal (como el transbordador espacial), esto requiere que los astronautas "respiren previamente" (es decir, respiren oxígeno puro durante un período) antes de ponerse sus trajes y despresurización en la esclusa de aire. Este procedimiento purga el cuerpo de nitrógeno disuelto, para evitar la enfermedad por descompresión debido a la rápida despresurización de una atmósfera que contiene nitrógeno.

Efectos físicos de la exposición espacial sin protección

El cuerpo humano puede sobrevivir brevemente al duro vacío del espacio sin protección, a pesar de las representaciones contrarias en algunas obras de ciencia ficción populares. La carne humana se expande hasta aproximadamente el doble de su tamaño en tales condiciones, dando el efecto visual de un culturista en lugar de un globo sobrellenado. La conciencia se conserva hasta 15 segundos a medida que se establecen los efectos de la falta de oxígeno. No se produce ningún efecto de congelación instantánea porque todo el calor debe perderse a través de la radiación térmica o la evaporación de líquidos, y la sangre no hierve porque permanece presurizada dentro del cuerpo..

En el espacio, hay muchos protones subatómicos diferentes altamente energizados que expondrán el cuerpo a una radiación extrema. Aunque estos compuestos son mínimos en cantidad, su alta energía puede interrumpir procesos físicos y químicos esenciales en el cuerpo, como alterar el ADN o causar cáncer. La exposición a la radiación puede crear problemas a través de dos métodos: las partículas pueden reaccionar con el agua en el cuerpo humano para producir radicales libres que rompen las moléculas de ADN, o directamente rompiendo las moléculas de ADN.

La temperatura en el espacio puede variar mucho dependiendo de dónde se encuentre el Sol. Las temperaturas de la radiación solar pueden alcanzar hasta 250 °F (121 °C) y bajar hasta -387 °F (-233 °C). Debido a esto, los trajes espaciales deben proporcionar aislamiento y enfriamiento adecuados.

El vacío en el espacio crea presión cero, lo que hace que los gases y los procesos del cuerpo se expandan. Para evitar que los procesos químicos en el cuerpo reaccionen de forma exagerada, es necesario desarrollar un traje que contrarreste la presión en el espacio. El mayor peligro está en intentar contener la respiración antes de la exposición, ya que la descompresión explosiva posterior puede dañar los pulmones. Estos efectos se han confirmado a través de varios accidentes (incluso en condiciones de gran altitud, en el espacio exterior y en cámaras de vacío de entrenamiento). La piel humana no necesita ser protegida del vacíoy es hermético al gas por sí mismo. En cambio, solo necesita comprimirse mecánicamente para conservar su forma normal. Esto se puede lograr con un traje de cuerpo elástico ajustado y un casco para contener gases de respiración, conocido como traje de actividad espacial (SAS).

Conceptos de diseño

Un traje espacial debe permitir a su usuario un movimiento natural y sin trabas. Casi todos los diseños intentan mantener un volumen constante sin importar los movimientos que haga el usuario. Esto se debe a que se necesita trabajo mecánico para cambiar el volumen de un sistema de presión constante. Si flexionar una articulación reduce el volumen del traje espacial, entonces el astronauta debe hacer un trabajo adicional cada vez que dobla esa articulación, y debe mantener una fuerza para mantener la articulación doblada. Incluso si esta fuerza es muy pequeña, puede ser muy agotador luchar constantemente contra el traje de uno. También dificulta mucho los movimientos delicados. El trabajo requerido para doblar una junta está dictado por la fórmula

donde _Vi y Vf son respectivamente el volumen inicial y final de la junta, _P es la presión en el traje y W es el trabajo resultante . En general, es cierto que todos los trajes son más móviles a presiones más bajas. Sin embargo, debido a que los requisitos de soporte vital dictan una presión interna mínima, el único medio de reducir aún más el trabajo es minimizar el cambio de volumen.

Todos los diseños de trajes espaciales intentan minimizar o eliminar este problema. La solución más común es formar el traje con varias capas. La capa de la vejiga es una capa hermética y gomosa muy parecida a un globo. La capa de sujeción va fuera de la vejiga y proporciona una forma específica para el traje. Dado que la capa de la vejiga es más grande que la capa de sujeción, la sujeción soporta todas las tensiones causadas por la presión dentro del traje. Como la vejiga no está bajo presión, no "explotará" como un globo, incluso si se pincha. La capa de contención tiene una forma tal que al doblar una junta se abren bolsillos de tela, llamados "gajos", en el exterior de la junta, mientras que los pliegues llamados "convolutas" se pliegan en el interior de la junta. Los gores compensan el volumen perdido en el interior del porro, y mantenga el traje a un volumen casi constante. Sin embargo, una vez que las aristas se abren por completo, la junta no se puede doblar más sin una cantidad considerable de trabajo.

En algunos trajes espaciales rusos, las tiras de tela se envolvían apretadamente alrededor de los brazos y las piernas del cosmonauta fuera del traje espacial para evitar que el traje espacial se hinchara cuando estaba en el espacio.

La capa más externa de un traje espacial, la prenda térmica de micrometeoritos, proporciona aislamiento térmico, protección contra micrometeoroides y protección contra la radiación solar dañina.

Hay cuatro enfoques conceptuales principales para adaptarse al diseño:

Trajes suaves

Los trajes suaves generalmente están hechos principalmente de telas. Todos los trajes blandos tienen algunas partes duras; algunos incluso tienen cojinetes de articulación duros. La actividad intravehicular y los primeros trajes EVA eran trajes blandos.

Trajes rígidos

Los trajes rígidos generalmente están hechos de metal o materiales compuestos y no usan tela para las juntas. Las articulaciones de los trajes duros utilizan rodamientos de bolas y segmentos de anillos en cuña similares a un codo ajustable de un tubo de estufa para permitir una amplia gama de movimientos con los brazos y las piernas. Las juntas mantienen un volumen constante de aire internamente y no tienen ninguna fuerza contraria. Por tanto, el astronauta no necesita esforzarse para sujetar el traje en ninguna posición. Los trajes rígidos también pueden operar a presiones más altas, lo que eliminaría la necesidad de que un astronauta respire oxígeno antes de usar un traje espacial de 34 kPa (4,9 psi) antes de un EVA desde una cabina de nave espacial de 101 kPa (14,6 psi). Las articulaciones pueden llegar a una posición restringida o bloqueada que requiere que el astronauta manipule o programe la articulación. El traje espacial rígido experimental AX-5 del Centro de Investigación Ames de la NASA tenía una calificación de flexibilidad del 95%. El usuario podría moverse en el 95% de las posiciones que podría sin el traje puesto.

Trajes híbridos

Los trajes híbridos tienen partes de cubierta dura y partes de tela. La Unidad de Movilidad Extravehicular (EMU) de la NASA utiliza un Torso Superior Duro (HUT) de fibra de vidrio y extremidades de tela. El I-Suit de ILC Dover reemplaza el HUT con un torso superior de tela suave para ahorrar peso, restringiendo el uso de componentes duros a los cojinetes de las articulaciones, el casco, el sello de la cintura y la escotilla de entrada trasera. Prácticamente todos los diseños de trajes espaciales viables incorporan componentes duros, particularmente en las interfaces como el sello de la cintura, los cojinetes y, en el caso de los trajes de entrada trasera, la escotilla trasera, donde las alternativas completamente blandas no son viables.

Trajes ceñidos

Los trajes ceñidos, también conocidos como trajes mecánicos de contrapresión o trajes de actividad espacial, son un diseño propuesto que usaría una media corporal elástica pesada para comprimir el cuerpo. La cabeza está en un casco presurizado, pero el resto del cuerpo está presurizado únicamente por el efecto elástico del traje. Esto mitiga el problema de volumen constante,reduce la posibilidad de despresurización de un traje espacial y proporciona un traje muy ligero. Cuando no se usan, las prendas elásticas pueden parecer ropa para un niño pequeño. Estos trajes pueden ser muy difíciles de poner y enfrentar problemas para proporcionar una presión uniforme. La mayoría de las propuestas utilizan la transpiración natural del cuerpo para mantenerse fresco. El sudor se evapora fácilmente en el vacío y puede desublimarse o depositarse en objetos cercanos: óptica, sensores, el visor del astronauta y otras superficies. La película helada y los residuos de sudor pueden contaminar las superficies sensibles y afectar el rendimiento óptico.

Tecnologías contribuyentes

Las tecnologías anteriores relacionadas incluyen la máscara de gas utilizada en la Segunda Guerra Mundial, la máscara de oxígeno utilizada por los pilotos de bombarderos de alto vuelo en la Segunda Guerra Mundial, el traje de vacío o de gran altitud requerido por los pilotos del Lockheed U-2 y SR-71 Blackbird, el traje de buceo, el rebreather, el equipo de buceo y muchos otros.

Muchos diseños de trajes espaciales se toman de los trajes de la Fuerza Aérea de EE. UU., que están diseñados para funcionar en "presiones de aviones de gran altitud", como el traje Mercury IVA o el Gemini G4C, o los trajes de escape de tripulación avanzada.

Tecnología de guantes

El Mercury IVA, el primer diseño de traje espacial de EE. UU., incluía luces en las puntas de los guantes para brindar ayuda visual. A medida que crecía la necesidad de actividad extravehicular, los trajes como el Apollo A7L incluían guantes hechos de una tela metálica llamada Chromel-r para evitar pinchazos. Para conservar un mejor sentido del tacto para los astronautas, las yemas de los dedos de los guantes estaban hechas de silicona. Con el programa del transbordador, se hizo necesario poder operar módulos de naves espaciales, por lo que los trajes ACES presentaban agarre en los guantes. Los guantes EMU, que se usan para caminatas espaciales, se calientan para mantener calientes las manos del astronauta. Los guantes Phase VI, diseñados para usar con el traje Mark III, son los primeros guantes diseñados con "tecnología de escaneo láser, modelado 3D por computadora, litografía estéreo, tecnología de corte por láser y mecanizado CNC".Esto permite una producción más económica y precisa, así como un mayor detalle en la movilidad y flexibilidad de las articulaciones.

Tecnología de soporte vital

Antes de las misiones Apolo, el soporte vital de los trajes espaciales estaba conectado a la cápsula espacial a través de un dispositivo similar a un cordón umbilical. Sin embargo, con las misiones Apolo, el soporte vital se configuró en una cápsula extraíble llamada Sistema de soporte vital portátil que permitía al astronauta explorar la Luna sin tener que estar conectado a la nave espacial. El traje espacial EMU, utilizado para caminatas espaciales, permite al astronauta controlar manualmente el entorno interno del traje. El traje Mark III tiene una mochila llena con alrededor de 12 libras de aire líquido, así como presurización e intercambio de calor.

Tecnología de casco

El desarrollo del casco de cúpula esferoidal fue clave para equilibrar la necesidad de campo de visión, compensación de presión y bajo peso. Un inconveniente con algunos trajes espaciales es que la cabeza se fija mirando hacia adelante y no se puede girar para mirar hacia los lados. Los astronautas llaman a este efecto "cabeza de cocodrilo".

Trajes de gran altura

• Evgeniy Chertovsky creó su traje de presión completa o " skafandr " (скафандр) de gran altitud en 1931. (скафандр también significa "aparato de buceo").
• Emilio Herrera diseñó y construyó un "traje espacial estratonáutico" de presión completa en 1935, que debía haber sido utilizado durante un vuelo estratosférico en globo abierto programado para principios de 1936.
• Wiley Post experimentó con una serie de trajes de presión para vuelos récord.
• Russell Colley creó los trajes espaciales usados ​​por los astronautas del Proyecto Mercurio, incluido el ajuste de Alan Shepard para su viaje como el primer hombre de Estados Unidos en el espacio el 5 de mayo de 1961.

Lista de modelos de trajes espaciales

Modelos de trajes soviéticos y rusos.

• Serie SK (CK): el traje espacial utilizado para el programa Vostok (1961-1963). Usado por Yuri Gagarin en el primer vuelo espacial tripulado.
• No se usaron trajes presurizados a bordo del Voskhod 1.
• Berkut (Беркут que significa "águila dorada") : el traje espacial era un SK-1 modificado utilizado por la tripulación de Voskhod 2 que incluía a Alexei Leonov en la primera caminata espacial durante (1965).
• Desde Soyuz 1 hasta Soyuz 11 (1967–1971) no se usaron trajes presurizados durante el lanzamiento y el reingreso.
• Yastreb (Ястреб que significa "halcón") : traje espacial de actividad extravehicular utilizado durante un intercambio de tripulación entre Soyuz 4 y Soyuz 5 (1969).
• Krechet-94 (Кречет que significa "gerifalte") : diseñado para el alunizaje tripulado soviético cancelado.
• Strizh (Стриж que significa "rápido (pájaro)") - desarrollado para pilotos de orbitadores clase Buran.
• Sokol (Сокол que significa "halcón") : trajes que usan los miembros de la tripulación de Soyuz durante el lanzamiento y el reingreso. Se usaron por primera vez en Soyuz 12. Se han usado desde 1973 hasta el presente.
• Orlan (Орлан que significa "águila marina" o "águila calva") : trajes para actividades extravehiculares, desarrollados originalmente para el programa lunar soviético como un traje EVA en órbita lunar. Es el traje EVA actual de Rusia. Usado desde 1977 hasta el presente.

• traje espacial SK-1
• Traje espacial Berkut
• Traje espacial Yastreb
• traje espacial Krechet
• Traje espacial Strizh
• Traje espacial Sokol-KV2
• Traje espacial Orlan-MK

Modelos de trajes de Estados Unidos

• A principios de la década de 1950, Siegfried Hansen y sus colegas de Litton Industries diseñaron y construyeron un traje rígido que funcionaba, que se usaba dentro de cámaras de vacío y era el predecesor de los trajes espaciales que se usaban en las misiones de la NASA.
• Traje de vacío / gran altitud Navy Mark IV: utilizado para el Proyecto Mercury (1961-1963).
• Trajes espaciales Gemini (1965-1966): se desarrollaron tres variantes principales: G3C diseñado para uso dentro del vehículo; G4C especialmente diseñado para EVA y uso intravehicular; y un traje especial G5C usado por la tripulación del Gemini 7 durante 14 días dentro de la nave espacial.
• Trajes espaciales tripulados del laboratorio orbital MH-7 para el programa MOL cancelado.
• Traje Apollo Block I A1C (1966-1967): un derivado del traje Gemini, usado por tripulaciones primarias y de respaldo en entrenamiento para dos de las primeras misiones Apollo. La prenda de presión de nailon se derritió y se quemó en el incendio de la cabina del Apolo 1. Este traje quedó obsoleto cuando los vuelos tripulados Block I Apollo se suspendieron después del incendio.
• Trajes Apollo/Skylab A7L EVA y Moon: el traje Block II Apollo fue el principal traje presurizado usado durante once vuelos Apollo, tres vuelos Skylab y los astronautas estadounidenses en el Proyecto de prueba Apollo-Soyuz entre 1968 y 1975. El exterior de nailon de la prenda presurizada La capa fue reemplazada con tela Beta ignífuga después del incendio del Apolo 1. Este traje fue el primero en emplear una prenda interior refrigerada por líquido y una prenda exterior micrometeoroidea. Comenzando con la misión Apolo 13, también introdujo las "franjas de comandante" para que un par de caminantes espaciales no aparezcan idénticos en la cámara.
• Traje de escape de eyección del transbordador: utilizado desde STS-1 (1981) hasta STS-4 (1982) por una tripulación de dos hombres que se usa junto con los asientos eyectables instalados en ese momento. Derivado de un modelo USAF. Estos se eliminaron una vez que se certificó el transbordador.
• Desde STS-5 (1982) hasta STS-51-L (1986) no se usaron trajes presurizados durante el lanzamiento y el reingreso. La tripulación usaría solo un traje de vuelo azul con un casco de oxígeno.
• Launch Entry Suit utilizado por primera vez en STS-26 (1988), el primer vuelo después del desastre del Challenger. Era un traje de presión parcial derivado de un modelo de la USAF. Se utilizó de 1988 a 1998.
• Traje de escape de tripulación avanzada utilizado en el transbordador espacial a partir de 1994. El traje de escape de tripulación avanzada o traje ACES es un traje de presión completa que usan todas las tripulaciones del transbordador espacial para las partes de ascenso y entrada del vuelo. El traje es un descendiente directo de los trajes de presión de gran altitud de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos usados ​​por los pilotos de aviones espía SR-71 Blackbird y U-2, los pilotos-astronautas norteamericanos X-15 y Gemini, y los trajes de entrada de lanzamiento usados ​​por la NASA. astronautas a partir del vuelo STS-26. Se deriva de un modelo USAF.
• Unidad de movilidad extravehicular (EMU): utilizada tanto en el transbordador espacial como en la Estación espacial internacional (ISS). La EMU es un sistema antropomórfico independiente que brinda protección ambiental, movilidad, apoyo vital y comunicaciones para que un transbordador espacial o miembro de la tripulación de la ISS realice una EVA en órbita terrestre. Usado desde 1982 hasta el presente, pero solo disponible en tamaño limitado a partir de 2019.
• La compañía aeroespacial SpaceX desarrolló un traje IVA que usan los astronautas que participan en misiones del Programa de tripulación comercial operadas por SpaceX desde la misión Demo-2 (ver traje #SpaceX ("traje Starman")).
• Sistema de supervivencia de la tripulación Orion (OCSS): se utilizará durante el lanzamiento y el reingreso en el Orion MPCV. Se deriva del traje de escape de tripulación avanzada, pero puede operar a una presión más alta y tiene una movilidad mejorada en los hombros.

• traje de mercurio
• Traje Géminis G4C
• Traje espacial de laboratorio orbital tripulado MH-7
• Traje Apollo Block I A1C
• Traje espacial Apolo/Skylab
• Traje de escape de eyección de lanzadera
• Traje de vuelo de lanzadera
• Traje de entrada de lanzamiento
• Traje de escape de la tripulación avanzada
• Unidad de Movilidad Extravehicular
• Traje SpaceX IVA

Traje SpaceX ("traje Starman")

En febrero de 2015, SpaceX comenzó a desarrollar un traje espacial para que los astronautas lo usaran dentro de la cápsula espacial Dragon 2. Su apariencia fue diseñada conjuntamente por José Fernández, un diseñador de vestuario de Hollywood conocido por sus trabajos para películas de superhéroes y ciencia ficción, y el fundador y director ejecutivo de SpaceX, Elon Musk. Las primeras imágenes del traje se revelaron en septiembre de 2017. Un maniquí, llamado "Starman" (por la canción del mismo nombre de David Bowie), usó el traje espacial SpaceX durante el lanzamiento inaugural del Falcon Heavy en febrero de 2018. Para esta exhibición lanzamiento, el traje no estaba presurizado y no llevaba sensores.

El traje, que es adecuado para el vacío, ofrece protección contra la despresurización de la cabina a través de una sola atadura en el muslo del astronauta que alimenta aire y conexiones electrónicas. Los cascos, que están impresos en 3D, contienen micrófonos y altavoces. Como los trajes necesitan la conexión de correa y no ofrecen protección contra la radiación, no se utilizan para actividades extravehiculares.

En 2018, los astronautas de la tripulación comercial de la NASA Bob Behnken y Doug Hurley probaron el traje espacial dentro de la nave espacial Dragon 2 para familiarizarse con el traje. Lo usaron en el vuelo Crew Dragon Demo-2 lanzado el 30 de mayo de 2020. El traje lo usan los astronautas que participan en misiones del Programa de tripulación comercial que involucran a SpaceX.

Futuros trajes contratados por la NASA

El 1 de junio de 2022, la NASA anunció que había seleccionado a la competencia Axiom Space y Collins Aerospace para desarrollar y proporcionar a los astronautas trajes espaciales y sistemas de paseos espaciales de próxima generación para probar primero y luego usar fuera de la Estación Espacial Internacional, así como en la superficie lunar para la tripulación. misiones Artemis, y prepárate para misiones humanas a Marte.

Modelos de trajes chinos

• Traje espacial Shuguang: Traje espacial EVA de primera generación desarrollado por China para el programa espacial tripulado Proyecto 714 cancelado en 1967. Tiene una masa de unos 10 kilogramos (20 lb), tiene un color naranja y está hecho de tela de poliéster multicapa de alta resistencia. El astronauta podría usarlo dentro de la cabina y también conducir un EVA.
• Traje espacial Project 863: proyecto cancelado del traje espacial EVA chino de segunda generación.
• Traje espacial Shenzhou IVA (神舟): el traje fue usado por primera vez por Yang Liwei en Shenzhou 5, el primer vuelo espacial chino tripulado. Se parece mucho a un traje Sokol-KV2, pero se cree que es una versión hecha en China en lugar de un traje ruso real. Las imágenes muestran que los trajes de Shenzhou 6 difieren en detalles del traje anterior; también se informa que son más ligeros.
• Traje espacial EVA Haiying (海鹰号航天服): El traje espacial Orlan-M EVA importado de Rusia se llama Haiying. Usado en Shenzhou 7.
• Traje espacial EVA Feitian (飞天号航天服): traje espacial EVA de nueva generación desarrollado localmente fabricado en China que también se utiliza para la misión Shenzhou 7. El traje fue diseñado para una misión de caminata espacial de hasta siete horas. Los astronautas chinos han estado entrenando en trajes espaciales fuera de la cápsula desde julio de 2007, y los movimientos están seriamente restringidos en los trajes, con una masa de más de 110 kilogramos (240 libras) cada uno.

• Traje espacial de actividad intravehicular de Shenzhou
• traje espacial Feitian

Tecnologías emergentes

Varias empresas y universidades están desarrollando tecnologías y prototipos que representan mejoras sobre los trajes espaciales actuales.

Fabricación aditiva

La impresión 3D (fabricación aditiva) se puede utilizar para reducir la masa de los trajes espaciales rígidos al mismo tiempo que se conserva la gran movilidad que proporcionan. Este método de fabricación también permite la posibilidad de fabricar y reparar trajes in situ, una capacidad que no está disponible actualmente, pero que probablemente será necesaria para la exploración marciana. La Universidad de Maryland comenzó a desarrollar un prototipo de traje duro impreso en 3D en 2016, basado en la cinemática del AX-5. El segmento del brazo prototipo está diseñado para ser evaluado en la guantera del Laboratorio de Sistemas Espaciales para comparar la movilidad con los trajes blandos tradicionales. La investigación inicial se ha centrado en la viabilidad de imprimir elementos de trajes rígidos, pistas de rodadura, rodamientos de bolas, sellos y superficies de sellado.

Desafío del guante de astronauta

Hay ciertas dificultades en el diseño de un guante de traje espacial diestro y hay limitaciones en los diseños actuales. Por esta razón, se creó el Centennial Astronaut Glove Challenge para construir un mejor guante. Se han realizado concursos en 2007 y 2009, y está previsto otro. El concurso de 2009 requería que el guante estuviera cubierto con una capa de micrometeorito.

Aouda.X

Desde 2009, el Foro Espacial de Austria ha estado desarrollando "Aouda.X", un traje espacial experimental análogo a Marte que se centra en una interfaz hombre-máquina avanzada y una red informática a bordo para aumentar la conciencia situacional. El traje está diseñado para estudiar vectores de contaminación en entornos análogos de exploración planetaria y crear limitaciones según el régimen de presión elegido para una simulación.

Desde 2012, para la misión analógica Mars2013 del Foro Espacial de Austria a Erfoud, Marruecos, el traje espacial analógico Aouda.X tiene una hermana en la forma de Aouda.S. Este es un traje un poco menos sofisticado destinado principalmente a ayudar en las operaciones de Aouda.X y poder estudiar las interacciones entre dos astronautas (analógicos) en trajes similares.

Los trajes espaciales Aouda.X y Aouda.S llevan el nombre de la princesa ficticia de la novela de Julio Verne de 1873 La vuelta al mundo en ochenta días. Una maqueta de exhibición pública de Aouda.X (llamada Aouda.D) se encuentra actualmente en exhibición en la cueva de hielo de Dachstein en Obertraun, Austria, después de los experimentos realizados allí en 2012.

Bio-Traje

Bio-Suit es un traje de actividad espacial en desarrollo en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, que a partir de 2006 constaba de varios prototipos de piernas. El biotraje se ajusta a la medida de cada usuario, utilizando un escaneo láser del cuerpo.

Sistema de traje espacial Constellation

El 2 de agosto de 2006, la NASA indicó planes para emitir una Solicitud de propuesta (RFP) para el diseño, desarrollo, certificación, producción e ingeniería de mantenimiento del traje espacial Constellation para satisfacer las necesidades del Programa Constellation. La NASA previó un solo traje capaz de soportar: capacidad de supervivencia durante el lanzamiento, entrada y aborto; EVA de gravedad cero; superficie lunar EVA; y la superficie de Marte EVA.

El 11 de junio de 2008, la NASA otorgó un contrato de 745 millones de dólares a Oceaneering International para crear el nuevo traje espacial.

Traje espacial IVA de Final Frontier Design

Final Frontier Design (FFD) está desarrollando un traje espacial comercial IVA completo, y su primer traje se completó en 2010. Los trajes de FFD están pensados ​​como trajes espaciales comerciales livianos, altamente móviles y económicos. Desde 2011, FFD ha actualizado los diseños, el hardware, los procesos y las capacidades del traje IVA. FFD ha construido un total de 7 conjuntos de trajes espaciales IVA (2016) para varias instituciones y clientes desde su fundación, y ha realizado pruebas de alta fidelidad en humanos en simuladores, aviones, microgravedad y cámaras hipobáricas. FFD tiene un Acuerdo de la Ley Espacial con la Oficina de Capacidades Espaciales Comerciales de la NASA para desarrollar y ejecutar un Plan de Calificación Humana para el traje FFD IVA.FFD clasifica sus trajes IVA según su misión: Terra para pruebas en la Tierra, Stratos para vuelos a gran altitud y Exos para vuelos espaciales orbitales. Cada categoría de traje tiene diferentes requisitos para los controles de fabricación, validaciones y materiales, pero tienen una arquitectura similar.

Yo-traje

El I-Suit es un prototipo de traje espacial también construido por ILC Dover, que incorpora varias mejoras de diseño sobre el EMU, incluido un torso superior suave que ahorra peso. Tanto el Mark III como el I-Suit han participado en las pruebas de campo anuales de Estudios de Investigación y Tecnología del Desierto (D-RATS) de la NASA, durante las cuales los ocupantes del traje interactúan entre sí y con vehículos exploradores y otros equipos.

Marca III

El Mark III es un prototipo de la NASA, construido por ILC Dover, que incorpora una sección de torso inferior dura y una combinación de componentes blandos y duros. El Mark III es notablemente más móvil que los trajes anteriores, a pesar de su alta presión operativa (57 kPa o 8,3 psi), lo que lo convierte en un traje de "respiración previa cero", lo que significa que los astronautas podrían hacer la transición directamente desde una atmósfera, ambiente de una estación espacial de mezcla de gases, como el de la Estación Espacial Internacional, al traje, sin riesgo de enfermedad por descompresión, que puede ocurrir con una despresurización rápida de una atmósfera que contiene nitrógeno u otro gas inerte.

MX-2

El MX-2 es un traje espacial análogo construido en el Laboratorio de Sistemas Espaciales de la Universidad de Maryland. El MX-2 se utiliza para pruebas de flotabilidad neutra con tripulación en el Centro de investigación de flotabilidad neutra del Laboratorio de sistemas espaciales. Al aproximarse al entorno de trabajo de un traje EVA real, sin cumplir con los requisitos de un traje con clasificación de vuelo, el MX-2 proporciona una plataforma económica para la investigación de EVA, en comparación con el uso de trajes EMU en instalaciones como el Laboratorio de Flotabilidad Neutral de la NASA.

El MX-2 tiene una presión de funcionamiento de 2,5 a 4 psi. Es un traje de entrada trasera, con una HUT de fibra de vidrio. El aire, el agua de refrigeración de LCVG y la energía son sistemas de circuito abierto, provistos a través de un umbilical. El traje contiene una computadora Mac Mini para capturar datos del sensor, como la presión del traje, las temperaturas del aire de entrada y salida y la frecuencia cardíaca. Los elementos del traje redimensionables y el lastre ajustable permiten que el traje se adapte a sujetos que varían en altura de 68 a 75 pulgadas (170 a 190 cm) y con un rango de peso de 120 lb (54 kg).

Traje de dakota del norte

A partir de mayo de 2006, cinco universidades de Dakota del Norte colaboraron en un nuevo prototipo de traje espacial, financiado con una subvención de 100 000 dólares estadounidenses de la NASA, para demostrar tecnologías que podrían incorporarse a un traje planetario. El traje fue probado en las tierras baldías del Parque Nacional Theodore Roosevelt en el oeste de Dakota del Norte. El traje tiene una masa de 47 libras (21 kg) sin una mochila de soporte vital y cuesta solo una fracción del costo estándar de US $ 12,000,000 para un traje espacial de la NASA con clasificación de vuelo. El traje fue desarrollado en poco más de un año por estudiantes de la Universidad de Dakota del Norte, el estado de Dakota del Norte, el estado de Dickinson, la Facultad de Ciencias del estado y el Colegio Comunitario de Turtle Mountain.La movilidad del traje de Dakota del Norte se puede atribuir a su baja presión operativa; mientras que el traje de Dakota del Norte se probó en el campo a una presión diferencial de 1 psi (6,9 kPa; 52 Torr), el traje EMU de la NASA opera a una presión de 4,7 psi (32 kPa; 240 Torr), una presión diseñada para suministrar aproximadamente el nivel del mar presión parcial de oxígeno para la respiración (ver discusión anterior).

PXS

El Prototype eXploration Suit (PXS) de la NASA, al igual que la serie Z, es un traje de entrada trasera compatible con los portaequipajes. El traje tiene componentes que podrían imprimirse en 3D durante las misiones con una variedad de especificaciones, para adaptarse a diferentes personas o requisitos de movilidad cambiantes.

Portaequipajes

Un puerto de trajes es una alternativa teórica a una esclusa de aire, diseñada para su uso en entornos peligrosos y en vuelos espaciales tripulados, especialmente en la exploración de la superficie planetaria. En un sistema de puerto de trajes, un traje espacial de entrada trasera se sujeta y se sella contra el exterior de una nave espacial, de modo que un astronauta puede ingresar y sellar el traje, luego ir en EVA, sin necesidad de una esclusa de aire o despresurizar la cabina de la nave espacial.. Los puertos de traje requieren menos masa y volumen que las esclusas de aire, brindan mitigación de polvo y evitan la contaminación cruzada de los ambientes interior y exterior. Philip Culbertson Jr. del Centro de Investigación Ames de la NASA presentó patentes para diseños de portaequipajes en 1996 y Joerg Boettcher, Stephen Ransom y Frank Steinsiek en 2003.

Serie Z

En 2012, la NASA presentó el traje espacial Z-1, el primero de la serie Z de prototipos de trajes espaciales diseñados por la NASA específicamente para la actividad extravehicular planetaria. El traje espacial Z-1 incluye un énfasis en la movilidad y protección para misiones espaciales. Presenta un torso blando en comparación con los torsos duros vistos en los trajes espaciales EVA anteriores de la NASA, lo que proporciona una masa reducida. Ha sido etiquetado como el "traje Buzz Lightyear" debido a sus rayas verdes para un diseño.

En 2014, la NASA lanzó el diseño del prototipo Z-2, el próximo modelo de la serie Z. La NASA realizó una encuesta pidiendo al público que decidiera sobre un diseño para el traje espacial Z-2. Los diseños, creados por estudiantes de moda de la Universidad de Filadelfia, fueron "Tecnología", "Tendencias en la sociedad" y "Biomimetismo". Ganó el diseño "Tecnología", y el prototipo está construido con tecnologías como la impresión 3D. El traje Z-2 también se diferenciará del traje Z-1 en que el torso vuelve a la carcasa dura, como se ve en el traje EMU de la NASA.

En ficción

La primera ficción espacial ignoraba los problemas de viajar por el vacío y lanzaba a sus héroes por el espacio sin ninguna protección especial. Sin embargo, a fines del siglo XIX, surgió una marca más realista de ficción espacial, en la que los autores han tratado de describir o representar los trajes espaciales que usan sus personajes. Estos trajes ficticios varían en apariencia y tecnología, y van desde los más auténticos hasta los más improbables.

Se puede ver un relato ficticio muy temprano de los trajes espaciales en la novela Edison's Conquest of Mars (1898) de Garrett P. Serviss. Las series de cómics posteriores, como Buck Rogers (década de 1930) y Dan Dare (década de 1950), también presentaron sus propias versiones del diseño de trajes espaciales. Autores de ciencia ficción como Robert A. Heinlein contribuyeron al desarrollo de conceptos ficticios de trajes espaciales.