blogs kategori-billede

Hvordan klæder man en amatør-astronaut på?

Af Peter Madsen ,  søndag 22. jan 2012 kl. 20:45

Det er faktisk meget vanskeligere end man lige skulle tro. Kikker vi på den professionelle rumfart så kan man se at frem til rumfærge flyvningerne startede i 1981 var svaret entydigt – man skal bruge en trykbærende rumdragt.



Er dette løsningen ? Designet er strømlignet på en CS agtig måde og der indgår to korbogen endebunde. Æstetikken med det store 3 tal og den orange stribe er på plads. Antennerne er ren CS stil - men aligvel - rigtig sexet er den altså ikke.

En rumdragt er, selv i sin simpleste form, noget meget avanceret grej. Kompleksiteten stiger alt efter om den bare skal kunne beskytte astronauten ved tab af kabinetrykket, eller om han skal kunne gå på rumvandring i den - eller skal gå rundt oppe på månen.
Selv niveau 1 - en dragt der beskytter mod tab af kabinetryk er meget svær og kostbar at konstruere.

I højder op til ca. 3 km ( nej, jeg vil ikke benytte flyvningens underlige enheder ) behøver man ikke at foretage sig det store i relation til at skaffe et menneske oxygen nok. Fra 3 km til ca. 10 km kan man klare sig med en oxygenmaske - og fra ca. 10 km og opefter er det nødvendigt med en eller anden form for trykbærende indpakning hvis vi mennesker skal kunne overleve.

Der er dog store individuelle forskelle. Der findes mennesker som bestiger Mount Everest og andre bjergetoppe i over 8000 meters højde uden oxygen. Man falder heller ikke momentant om når trykket når hvad der svarer til 3001 meter - men i de højder vi gerne vil flyve til, altså over 100 km, er der ingen tvivl, der skal man pakkes trykbærende ind.

Man behøver ikke holde 1,0 atmosfære - hvis man kører med en 100 % oxygen atmosfære i indpakningen kan man gå helt ned til omkring 0.25 atmosfære - og dermed opnås nogle fordele. Rumdragter - som altså er en fleksibel indpakning laves altid til ren oxygen og lavt tryk - ellers ville det gå fra svært til umuligt at bøje lemmer eller fingre.

Der er behov for en indpakning - men om den udgøres af en fleksibel dragt - eller af rumfartøjets stive, men meget solide skrog er i princippet lige meget. Når astronauterne i gamle dage havde dragter var det som en ekstra sikkerhed.

I 1981 fløj så rumfærgen første gang. Rumdragter er dyre og besværlige - så man droppede dem, og fløj i noget der minder om en kedeldragt. De havde hjælme, og en pæn blå farve, men de på ingen måde trykbærende.

I 1986 forliste rumfærgen Challenger. Astronauterne om bord omkom, og ville være omkommet uanset hvad de havde haft på.



Foto: NASA

Her ses Challenger´s besætning i "the white room" kort før de går ombord. Billedet gør ondt - ikke bare fordi de omkom - men fordi de omkom mens ingeniører på jorden vidste at det var overhængende sandsynligt at det ville ske. På vej gennem NASA´s mange ledelsesniveauer druknede advarsler om affyring i lave tempraturer og STS 51L fik sit "go ahead" - da de to SRB hjælpetraketter blev tændt var besætningens skæbne beseglet.

Men ved i dag stadig ikke om de var ved bevidsthed efter fartøjet brød op, men det er sandsynligt at de var det i det mindste i en kort periode. Havde de haft rumdragter på havde de måske kunnet være ved bevidsthed hele turen ned fra et apogee i ca. 18 km højde, men de var stadig omkommet ved nedslaget. Spørgsmålet er om det objektivt set havde været bedre.

Efterfølgende opgav NASA at opfatte rumfærger som rutinemæssig billig adgang til rummet, og b.la. dragtsagen blev taget op. Fra Challenger og frem har rumfærge astronauter fløjet i en forsimplet, men trykbærende overlevelsesdragt. Der findes egentligt ikke så mange senarier hvor den redder liv, men den ser i det mindste meget sejere ud styrthjelm / kedeldragt modellen før Challenger.



Foto NASA.

Space Ship One astronauterne havde ikke rumdragter - eller dragter som post Challenger - astronauter. Der er heller ikke nogen planer om at Virgin Galatic Space Ship Two astronauter skal have trykbærende beklædning. Det er ganske enkelt så vanskelig en opgave at løfte at man vælger at satse på at selve yderskroget holder.

Det er ikke så dumdristigt som det måske lyder.

Skal vi bygge fly, rumskibe og undervandsbåde er der gode til at styrte / gå ned - og som man kan overleve katastrofer med - eller skal vi bygge og operere dem så det ikke sker?

Det er faktisk svære valg. Man har for mange år siden opgivet at redde flypassagerer hvis noget sker med flyet. Man overlever flyvning ved at lande mere eller mindre kontrolleret, ellers ikke. Husk det, næste gang du læser avis under take off. Det er alvor, det der sker omkring dig. Mange steder i et fly vil man kunne finde enkeltkomponenter som er så kristiske at hvis de fejler er det slut. Man kunne i det mindste have så meget respekt for situationen at man sætter sig til rette og mærker denne maskine som man nu har valgt at vie sit liv til.

Vestlige undervandsbåde ( og vores egen Nautilus ) er i dag uden trykbærende vandtæt inddeling - så punkteres et sted på en sådan ubåd går den ned. Punktum. Russerne ser anderledes på det - de har omfattende vandtæt inddeling - men de har også mange flere forlis. '

Ved Kursk katastrofen betød netop vandtæt, trykbærende indeling at en lille del af besætningen kunne overleve nogle dage mere i en delvist oversvømmet sektion. Igen er det et spørgsmål om det var det værd. Russerne valgte at lade dem omkomme, for at undgå at tabe ansigt ved at lade vestlige ( Norske og Brittiske ) dykkere og DSRV fartøjer redde de indespærede. Om det valg giver Putin større respekt er nok et sprøgsmål også.

Men tilbage til raketterne...

I von Bengtsons rumskibsdesign afdeling er der ingen tvivl - vi flyver i "skjorteærmer" lige som Virgin Galatic, og pre Challenger rumfærger. Vi kører med en 1.0 atm alm luft atmosfære - som renses for C02, og tilsættes oxygen. Den nye kapsel er dog så stor at den helt uden nogen anstalter kan holde en person med luft i seks timer - og den længste flyvetid vi tænker i er omkring 15 minutter. Man kunne reelt helt droppe et Life support system, selvom det lyder underligt.

Hvis jeg skulle klæde en CS astronaut på ville jeg tænke meget mere i at beskytte ham mod at få det for varmt eller for koldt, og give ham en rimelig chance til havs efter en nogenlunde blød landing. Men at beskytte mod vakuum, i en fleksibel dragt er meget vanskeligt - og ressourcerne kan bruges bedre andre steder.

Andet emne:

Vi leder efter en tre kro til drejebænk. Vi har erkendt at vores dinosaurus drejebænk kan meget mere end bare dreje monster emner som f.eks. ø 700 flanger og HEAT dyser. Med sin overlegne stivhed, maskinkraft og nøjagtighed kan den sagtens bruges til mindre emner også.

http://youtu.be/vxtwP916wys

Her ses drejning af SMARAGD dyse - ø 140 mm, 244 rpm med en spån på 10 mm. Optagelsen er lavet ved 300 fps.

Begrænsningen rent praktisk er at dens plan opspænding med fire individuelle spændebakker koster en del tid. Hvert nyt emne skal rettes op - og det ville være fikst at have en 3 bakke til mindre ting. Den kunne så komme i, rettes op en gang - og så kører Dinosaurus maskinen som en lidt mere normal drejebænk.

Hvis der dybt inde i et mørkt værkstøjsskab et sted i dansk maskinindustri henstår en gammel, glemt trebakke - gerne lidt bastant i størrelsen og gerne med hhv. indvendige og udvendige spændbakker til - må man gerne tænke på CS. Den ville kunne gøre megen lykke her.

Peter Madsen



22. jan 2012 kl 22:51

Thomas Smedegaard

Life support og kritiske komponenter

Lyder som nogle rigtig gode tanker.

Mht. life support: fartøjet vil sandsynligvist ikke kunne være 100% tæt med den store relativ trykforskel der vil være når fartøjet er kommet ud af den tætte atmosfære. Hvad med at have en alm dykkerflaske med en reduktionsventil sat til 1 bar der selv lukker oxygen ind i fartøjet når trykket falder? Dette ville også forny den luft der er derinde. Det er samme princip passagerfly benytter sig af, dog er det flyets motorer der leverer den komprimerede luft.

Mht. kritiske komponenter i fly, så er der meget få dele der kan afstedkomme en øjeblikkelig fatal udgang. Der er altid backup systemer, moderne fly kan endda landes uden styrpind, blot ved at regulere på motorenes effekt, såfremt piloten er dygtig nok. Det er kun i meget få tilfælde at et mekaniske komponent tildeles skylden for en ulykke.

Det er spændende forsat at følge jeres arbejde!

Held og lykke!


22. jan 2012 kl 23:03

avatar

Peter Madsen

Oxygen vs luft

Det er meget vigtigt at forstå at der er stor forskel på oxygen og luft. Dykkere bruger ikke oxygenflasker, og oxygen mangel er ikke det første problem hvis man ikke har adgang til luft - problemet er CO2 som man skal af med. Det kræver luft så man kan holde CO2 partialtrykket nede.

Peter Madsen


22. jan 2012 kl 23:08

Bjørn Larsen

Vaaddragt og full face dykker maske?

Hej Peter,

Wikipedia on Pressure suits siger at: "Human skin does not need to be protected from vacuum and is gas-tight by itself. Instead it only needs to be mechanically compressed to retain its normal shape. This can be accomplished with a tight-fitting elastic body suit and a helmet for containing breathing gases...".

Jeg tankte at en semi-toer vaaddragt ville vaere en god ide alligevel, da mange problemer kan opstaa paa havet, - men ud fra ovenstaaendene saa kan en vaaddragt og full face dykker maske maaske ogsaa give nogen beskyttelse vist kabine trykket skulle forsvinde i +10 km's hoejde?

Jeg tror ogsaa en dykkerdragt kan designes saa cool-factoren er i top...

Mvh Bjorn



23. jan 2012 kl 00:18

Bjørn Larsen

Re: Vaaddragt og full face dykker maske?

Lidt googeling fandt den her:
http://www.diversonline.com.au...d=56

Der er enda en hjelm, som ser kompact, cool og space-agti ud!

Jeg ved faktisk ikke om en lungeautomat vil virke i vaccum, og om det er luft eller oxygen der skal vaere i tanken, - men det er vel det der er udfordringen for CS at finde ud af.

PS: jeg forestiller mig kun at masken briges i noedsituationer, saa sidder/ligger normalt indenfor raekkevidde for piloten.

Mvh Bjorn


23. jan 2012 kl 01:46

Bjørn Larsen

Re: Vaaddragt og full face dykker maske?

Der er selvfoelgelig ogsaa de her muligheder:

http://www.ebay.com/itm/NEW-MI...ab7a

http://www.ebay.com/itm/ASTRON...6b2b

Maaske den simpelste vej at faa udstyret...

Mvh Bjorn


23. jan 2012 kl 01:55

Bjørn Larsen


23. jan 2012 kl 02:04

Michael Eriksen

Hastighed mod tryk

IMHO er trykket uvæsentligt, i hvert fald i første omgang. Hvis rumskibet kollapser og astronauterne selv rammer mach 2 eller mere er det fløjtende ligegyldigt hvilken dragt de er i. Den bliver flået i småstumper lige på stedet og kroppen klarer ikke belastningen heller.

I rigtige "high speed" fly skyder piloterne sig ikke ud i katapultsæde. Det er hele cockpittet der som samlet kapsel bliver skudt ud. Ellers er de chanceløse alligevel. Og så kan man lige så vel sidde derinde i Føtex-skjorte.


23. jan 2012 kl 02:52

avatar

Peter Madsen

@Michael Eriksen

Netop - LES systemet kan ses som en udgave af denne tankegang.

Peter Madsen


23. jan 2012 kl 03:05

Søren Lund

Re: Oxygen vs luft

Man kunne i det mindste have så meget respekt for situationen at man sætter sig til rette og mærker denne maskine som man nu har valgt at vie sit liv til.

Den kommentar kunne få mig til tasterne! - Jeg er fuldstændigt enig, og kan som ingeniør ligefrem føle mig krænket på andre ingeniørers vegne, når folk udviser denne form for arrogance.

Sidst jeg følte denne harme, var da jeg kørte med Maglev toget fra Shanghai Centrum til Pudong Airport - med 431 km/t, få meter over jorden, mens vi overhalede en Boeing 737 nedenom!

Men ham der sad overfor var mere interesseret i hvad der stod i hans skide avis, end hvad han kunne opleve ved at se ud af vinduerne - som om det at blive transporteret fra Shanghai Centrum til transithallen Pudong Airport på et kvarter, er en ren selvfølge, og det kvarter kan man da ligeså godt fylde ud med avislæsning!

Lov mig i det mindste at sådan en type aldrig får plads i jeres rumskib. Han vil ikke kunne huske andet end hvad I selv kan læse i avisen, når han kommer ned... ;-)


23. jan 2012 kl 11:11

avatar

Thomas Pedersen

Re: Vaaddragt og full face dykker maske?

Bjørn, det er ikke så simpelt som det lyder. Der er folk fra MIT der har arbejdet på det koncept i 10 år uden at have noget brugbart endnu. Se fx denne præsentation og bemærk hvordan de efter 10 år endnu ikke har en dragt der kan sendes i vakuum med en person inden i.
http://www.parabolicarc.com/20...ign/


23. jan 2012 kl 13:16

avatar

Thomas Scherrer

vacum vs tryk ?

hvorfor kan vi sagtens tåle mange bars overtryk,
men en sølle bar den anden vej er vildt kritisk ?


23. jan 2012 kl 13:32

avatar

Flemming Rasmussen

Re: vacum vs tryk ?

hvorfor kan vi sagtens tåle mange bars overtryk,

men en sølle bar den anden vej er vildt kritisk ?

Fordi vands kogepunkt ryger under 37° ved vakuum Thomas - du begynder simpelthed at koge.

mvh Flemming


23. jan 2012 kl 13:55

avatar

Martin Højriis Kristensen

Re: vacum vs tryk ?

Fordi vands kogepunkt ryger under 37° ved vakuum Thomas - du begynder simpelthed at koge.

Er det nemmere at nedfryse astronauten end at holde tryk på ham?
:-)


23. jan 2012 kl 14:35

avatar

Thomas Scherrer

åh den fysik

skønt med fysik,
god pointe Flemming
jeg fandt denne fine tabel
http://www.engineeringtoolbox....html



23. jan 2012 kl 18:59

Thomas Vestergaard

Bio suits!

http://mvl.mit.edu/EVA/biosuit...html

Der går dog nok lige et par årtier inden teknologien er moden.


23. jan 2012 kl 19:05

Peter J. Hansen


23. jan 2012 kl 19:25

Søren Lund

Re: vacum vs tryk ?

hvorfor kan vi sagtens tåle mange bars overtryk,

men en sølle bar den anden vej er vildt kritisk ?

Fordi vands kogepunkt ryger under 37° ved vakuum Thomas - du begynder simpelthed at koge.

mvh Flemming

- og Thomas blev da også mør... ;-D


23. jan 2012 kl 21:40

Bill Selmer Jensen

3 bakke

Hej Peter

Hvad er dit ca. minimumskrav til 3 bakke? (gennemboring etc.) ikke at jeg lige selv har en på lager, men kan lige spørge et af vores maskin-værksteder om de skulle have sådan en fætter stående dybt glemt i et mørkt skab.

Ja en 4 bakke, kan tage lang tid at rette emner op på, specielt ved op og ned tagning af emne :(


23. jan 2012 kl 21:47

avatar

Ruben Hansen

Re: vacum vs tryk ?

Måske på tide at bygge et vacuumkammer til test af udstyr? Kan ikke være så svært at lave i den størrelse?


23. jan 2012 kl 23:35

Stig Larsen

Den vigtigste

beklædning ved rumfart er en redningsvest.


23. jan 2012 kl 23:53

Jens Åge Holm

Re: Oxygen vs luft

Men ham der sad overfor var mere interesseret i hvad der stod i hans skide avis, end hvad han kunne opleve ved at se ud af vinduerne - som om det at blive transporteret fra Shanghai Centrum til transithallen Pudong Airport på et kvarter, er en ren selvfølge, og det kvarter kan man da ligeså godt fylde ud med avislæsning!

Jeg er for såvidt enig i at ingeniørbedrifter ikke får den opmærksomhed, som de fortjener. Men man har vel også opnået en eller anden succes, hvis almindelige mennesker er helt trygge ved at bruge de ting, der bliver skabt. Det kan ikke blive et succeskriterie, at han sidder og klamrer sig til stolen med sved på panden, fordi der hopper et tog af sporet med jævne mellemrum.


24. jan 2012 kl 02:13

Bent Erik Thomsen

Vacum kammer?

@Ruben

Nu ved jeg ikke lige om det er rumskibet du mener, men:
Kan man ikke nøjes med at pumpe 1 atm overtryk IND i kapslen i stedet for at tømme omgivelserne for luft.
Det ville være meget simpel måde at opnå 1 atm trykdifference

mvh
Bent Erik
Ad Astra + finger op.


24. jan 2012 kl 08:04

Bjørn Larsen

Re: Vaaddragt og full face dykker maske?

@Thomas,

Cool suit paa videoen, - kedeligt den ikke virker endnu. Jeg skulle selvfoelgelig have sagt mig selv at i allerede har reserch’ed emnet.

Det er vel et spoergsmaal om hvad der giver en rimelig sikkerhed og er indefor CS raekkevidde, - et sted imellem en kedeldragt og en full prof space suit.

Jeg har paa fornemmelsen at en tryk/space dragt og oxygen/luft loesning skal findes udenfor CS, og det ser ud til at der er prof udstyr som kan koebes, - har i proevet at foespoerge for at faa en ide om prisen?

”Vaaddragt ideen” var ment som en loesning der maaske er langt fra 100%, - men tilgengaeld langt bedre end kedeldragten og billig. Der er jo ogsaa et par aar til at en dragt skal bruges, saa hvem ved hvilke ressourser CS raader over til den tid...

Mvh Bjorn


24. jan 2012 kl 10:23

Bjørn Larsen

Kapsel kabine koelesystem?

Hej Peter,

Du skriver: "Hvis jeg skulle klæde en CS astronaut på ville jeg tænke meget mere i at beskytte ham mod at få det for varmt eller for koldt...".

Et par lange underbukser kan vel klare problemet vist det bliver for koldt, men hvad vist det bliver for varmt? - har i planer om et kapsel kabine koele system?

Mvh Bjorn


24. jan 2012 kl 11:31

Stig Johansen

Re: vacum vs tryk ?

hvorfor kan vi sagtens tåle mange bars overtryk,

men en sølle bar den anden vej er vildt kritisk ?

Fordi vands kogepunkt ryger under 37° ved vakuum Thomas - du begynder simpelthed at koge.

mvh Flemming

Det er vel ikke kun vands kogepunkt det handler om, ligeså meget trykfaldet:
http://ekstern.infonet.regions....htm
2.1) Baggrund

Dykkersyge (dekompressionssyge, trykfaldssyge) skyldes kvælstofbobledannelse i blodbanen eller i organismens væv, og skyldes at organismen ikke har kunnet eliminere nok inaktiv gas (nitrogen) under opstigning eller ved dekompression. Hertil kommer hæmokoncentration og intravaskulær koagulation, formentlig sekundært til frigørelsen af kvælstofbobler i blodbanen. Boblerne dannes fortrinsvis i CNS, muskler og subcutis. Symptomerne afhænger i høj grad af, hvor og i hvilken grad ovennævnte forandringer finder sted.

Teknisk set kan man godt have en elastisk dragt, men den skal opretholde trykket, så den skal være 'progressiv' så elasticiteten er 0 ved 1 atm, og 1 ved 0 atm.

Sikkert uklart formuleret, men det handler om at opretholde trykket på kroppen uagtet at trykket falder på 'ydersiden'.


24. jan 2012 kl 12:49

Ole Munk Riberholt


24. jan 2012 kl 12:59

Stig Johansen

Re: Fås også med kappe og logo


http://mvl.mit.edu/EVA/biosuit...html

Jo, men snakker vi ikke om forskellige scenarier?

Scenarie 1:
* 'Tid nok' - her har man netop mulighed for en tryksat/elastisk dragt, der kompenserer.
* 'Emergency' - eller pludseligt trykfald (dvs. hvis 'raket Madsen' skulle evakuere i 100km's højde) - her skal dragten nærmest spontant tryksættes.


24. jan 2012 kl 13:10

avatar

Peter Madsen

Bill Selmer / gennemboring

Vi kan bruge enhver trebakke fra ø 80 til ø 400. Gennemboring er mindre kritisk, fra ø 20 til ø 100 - men alle trebakker er brugbare for os.



Peter Madsen


01. feb 2012 kl 20:00

Claus Nielsen

Alternativ trykdragt

Dagens Ingeniøren giver et godt bud på, hvor I måske kan få en billig komponent til trykdragt om nogle år:
http://ing.dk/artikel/126281-s...enet
Systemet skal så bare lige udvides til at omfatte bukser, trøje, handsker og en elefanthue (kombineret med tryksatte briller selvfølgelig) for at give en fuld dragt.
Min far har lært mig at gode sokker er vigtige for at holde sig rask under ekstreme forhold, så hvis det lykkes dem at lave det her, skulle I være godt på vej :-)


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Debatterede
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.