Что подводные места обитания учат нас космическим кораблям и исследованиям

Когда дело доходит до проектирования космических кораблей и подготовки астронавтов к жизни в условиях невесомости, океан является наилучшей средой для испытаний на этой стороне стратосферы. Одним из наиболее полезных сходств между глубоким морем и глубоким космосом является измененная гравитация. Гравитация не уменьшается под водой, но плавучесть противодействует этому, позволяя людям привыкнуть к новым типам движения и неожиданным нагрузкам. Кроме того, есть давление, которое сильно варьируется, и размер жилья, который не является. Это подводные условия, поэтому #submersiblelife так важны для космических агентств, которые заинтересованы в долгосрочных последствиях заключения.

«Все эти тесты дают представление о том, каким должен быть дизайн космического корабля и другого оборудования», - говорит Билл Тодд, командир по акванатам первой операции НАСА по чрезвычайным экологическим миссиям (NEEMO) подводной лаборатории «Водолей» у побережья Флориды.

По словам Тодда, самые большие уроки, которые инженеры космического корабля могут извлечь из подводных аппаратов, относятся к системам жизнеобеспечения. В обоих случаях очистка от углекислого газа имеет решающее значение, должна быть под рукой еда, а проблема утилизации отходов. Эти абстракции проявляются как физическое сходство: инженеры проектируют подводные и космические системы с одинаковой проводкой и электрической эффективностью, чтобы противостоять изменяющимся условиям.

Одним из преимуществ работы в океане является то, что условия меняются. «В толще воды мы можем изменить уровень гравитации», - объясняет Тодд. «Мы можем перейти с лунного гравитационного уровня, который составляет около 17 процентов земного притяжения. Или мы можем перейти к марсианской гравитации, которая составляет около 38 процентов земной гравитации. Или мы могли бы перейти к тому, что вы можете испытать на астероиде или Международной космической станции, что является микрогравитацией или отсутствием гравитации ».

Тем не менее, во всех случаях цель состоит в том, чтобы поддерживать стабильный, поддерживающий интерьер при примерно одной атмосфере давления. Это, вероятно, самая большая проблема, с которой приходится сталкиваться дизайнерам транспортных средств. «Объединяющим элементом являются люди», - говорит Боуэн. «Астронавтам требуется более или менее та же среда, что и акванавту».

Одна из главных целей миссий NEEMO - помочь протестировать и улучшить системы жизнеобеспечения, которые можно было бы использовать в космосе. Это не только те, которые помогают контролировать температуру и влажность в помещении и доставлять воздух для дыхания в изолированную среду обитания - они также включают в себя персональные системы, которые астронавт будет носить или нести, пока они находятся за пределами устойчивой среды обитания.

Есть серьезные последствия для решений, принятых под водой. И эта серьезность - и сопровождающий ее стресс - являются критически важным компонентом полевых испытаний не только оборудования, но и людей.

Миссии NEEMO работают, создав небольшую команду с командиром и двумя профессиональными акванавтами, и поручая им различные виды исследовательских проектов. Процедуры и «план полета» очень похожи на те, которые используются в космическом путешествии. Все действия предназначены для того, чтобы подвергать участников суровым космическим полетам, за вычетом g-force при старте.

Они также проектируют аналогично структурированные места обитания.

Космические корабли и подводные лодки также не отличаются по форме. Оба часто используют цилиндрический или сферический корпус, который помогает кораблю лучше ориентироваться в окружающей среде. «Круглые формы, как правило, имеют меньшие профили сопротивления», - говорит Энди Боуэн, инженер по подводным лодкам в Океанографическом институте Вудс-Хоул, благодаря которому подводному кораблю легче перемещаться по воде или космическому кораблю, чтобы попасть в атмосферу Земли.

Движение является еще одним общим элементом между двумя ремеслами. Подводное судно часто оснащается механизмами тяги, которые позволяют ему двигаться во всех направлениях. Космический маневр в космосе практически идентичен. Потоки в воде симулируют гравитацию вблизи планет, лун и других небесных объектов.

Тем не менее, существуют ограничения на то, сколько астронавтов и инженеров космических кораблей могут изучать под водой; две среды, в конце концов, принципиально различны. «Космические корабли имеют дело с экстремальными изменениями температуры, от сильной жары до сильной жары», - говорит Тодд. «Обычно они должны быть легкими и компактными. Подводный мир радикально отличается. Вы хотите быть тяжелым, а не легким, чтобы противостоять невероятным изменениям давления, особенно когда вы идете все глубже и глубже ». Вот почему корпуса космического корабля в основном алюминиевые, в то время как подводные суда обычно используют сталь под высоким давлением.

По сути, НАСА занимается лишениями и трудностями и с этой целью ищет самые ужасные неудобства, которые может предложить наша планета. На данный момент океан обеспечивает постоянный поток трудностей, но будущие экспедиции могут потребовать подземных аналоговых миссий, или миссий лавы, или ледовых миссий. Моделирование должно быть фундаментальной частью процесса подготовки к запуску. Мы не можем подготовить астронавтов к тому, о чем мы не знаем, но мы можем помочь им подготовиться к тому, чтобы справиться с неизвестным.