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スーツポートまたはスーツロックは、エアロックの代替技術であり、有人宇宙飛行、特に惑星表面探査などの危険な環境での使用を目的として設計されています。スーツポートは、質量、容積、および現地環境による汚染や現地環境の汚染を軽減する能力の点で、従来のエアロックよりも優れています。
手術
スーツポートシステムでは、後方進入型宇宙服が宇宙船、宇宙居住施設、または与圧ローバーの外側に取り付けられ、密閉される。船外活動（EVA）を開始するには、シャツを着た宇宙飛行士が加圧環境内から足から宇宙服に入り、宇宙服のバックパックと宇宙船のハッチ（ほこりの封じ込めのためにバックパックに密着している）を閉じて密閉する。次に宇宙飛行士は密閉を解除して宇宙服を宇宙船から切り離し、EVAの準備を整える。[1] [2] [3]
宇宙船に再び乗り込むには、宇宙飛行士は宇宙服ポートまで後退し、宇宙服を宇宙船に密着させてから、ハッチとバックパックを開き、宇宙船に戻ります。宇宙船と宇宙服が同じ圧力で動作しない場合は、ハッチを開く前に 2 つの圧力を均等にする必要があります。
利点と欠点
利点
スーツポートは従来のエアロックに比べて3つの大きな利点がある。第一に、スーツポートに必要な質量と容積はエアロックに必要な質量と容積よりも大幅に小さい。現代の化学ロケット推進打ち上げロケットでは打ち上げ質量が重要視されており、月面に打ち上げられる1キログラムあたりのコストは6万ドルと推定されている。 [4]
第二に、スーツポートは塵の移動の問題を排除または最小限に抑えることができます。アポロ計画中に、月の土壌は帯電しており、接触したあらゆる表面に容易に付着することが発見されました。この問題は、塵の粒子が鋭くとげのような形状をしているためにさらに深刻化しました。[5] 月の塵は、いくつかの点で有害である可能性があります。
- ほこりの粒子の研磨性により、摩擦によって表面が擦れて摩耗する可能性があります。
- ほこりは、ガスケット、光学レンズ、ソーラーパネル、窓、配線に使用されているコーティングを損傷する可能性があります。
- 塵はアスベストと同様に宇宙飛行士の肺に損傷を与える可能性があるほか、[6]神経系や心臓血管系にも損傷を与え、塵肺症などの症状を引き起こす可能性がある。[7] [8]
アポロ計画中、宇宙飛行士はアポロ月着陸船のキャビン内で宇宙服を着用し、その後、船外活動ができるように減圧された。船外活動の終了時に、宇宙飛行士は宇宙服を着たままキャビンに再び入るが、その際、宇宙服に付着した大量の埃を持ち帰った。数人の宇宙飛行士は、ヘルメットを開けて埃にさらされた際に「火薬」のような臭いがし、呼吸器や目に刺激を感じたと報告している。[5]
宇宙服を宇宙船に取り付けると、宇宙服のバックパックに付着した埃は、バックパックの外側と宇宙船側のハッチの間に密封されます。バックパックに付着していない宇宙服の埃は、宇宙船の外側に密封されたままになります。同様に、宇宙服ポートは、宇宙飛行士が持ち込んだ微生物による外部環境の汚染を防ぎます。
最後に、スーツポートは出入りの時間を大幅に短縮し、エアロックのポンプダウンの必要性を事実上排除します。通常、エアロックのポンプダウンは、大幅な空気損失につながるか、重くて複雑なポンプ機械を必要とします。加圧する必要があるのは、車両ハッチと生命維持バックパックの間の空間のみであり、それもスーツの修理、除染、または再装着に必要な場合のみです。[1] [3]
デメリット
スーツポートの欠点としては、宇宙服の背面にあるインターフェースの重量が4.5キログラム（9.9ポンド）以上になることや、機械的な複雑さが増してEVAシステム全体の信頼性が低下する可能性があることなどが挙げられます。[9] NASAの探査システムミッション局によると、スーツポートの欠点には以下のものも含まれています。
- エアロックよりも技術準備レベル（TRL）が低い
- 行動不能になった乗組員の進入が困難になる
- 8ポンド/平方インチ（0.54気圧）の圧力で、人体にかかる荷重を緩和した状態でスーツを着用する必要がある場合がある。
- 背中に取り付けられた一次生命維持システムのコンポーネントが必要になる可能性が高く、最適な質量中心を実現するための課題が生じる。[10]
開発と使用
最初の船外活動用後方進入型宇宙服は、1962年にズヴェズダ原子力発電所で開発されました。 [9]スーツポートのコンセプトは、ソ連の有人月面計画で使用するために提案されました。スーツポートの特許は、1980年にソ連でズヴェズダのイサク・アブラモフとCKBMのユーリ・ナザロフによって初めて申請されました。[11]
スーツポートに関する米国の特許は、1987年にNASAエイムズ研究センターのマーク・M・コーエンによって初めて申請されました。[12]さらに1996年にはフィリップ・カルバートソン・ジュニアによって特許が申請され、 [1] 2003年にはヨルグ・ベッチャー、スティーブン・ランサム、フランク・シュタインシークによって特許が申請されました。[2]
1995年現在、スーツポートはNASAエイムズ危険物輸送車両の一部として地上で実用的な用途が見出されており、スーツポートを使用することで、脱ぐ前に防護服を除染する必要がなくなりました。[13]ブランド・グリフィンによって製作されたスーツポートのプロトタイプは、 NASAジョンソンのC-135航空機に搭載された月の重力模擬試験で使用されました。[13]
スーツポートは、月への再訪と火星の有人探査の達成を目指す将来のNASAプロジェクトの一部として使用される可能性があります。NASA のコンセプト宇宙探査機には、機体の背面に 2 つのスーツポートがあります。
テストはジョンソン宇宙センターにあるNASAの有人定格熱真空チャンバーB内でZ-1プロトタイプ宇宙服と組み合わせて行われている。[14]スーツポートの初期の無人テストは2012年6月に実施された。[15] [16]スーツポートの最初の有人テストは2012年7月16日と18日に実施され、これらのテスト中、宇宙服は14.7 psi (1 atm) の圧力に保たれ、チャンバーの圧力は約6.5 psi (0.44 atm) に保たれ、これは高度21,000フィート (6,400 m) に相当します。[16]将来のテストは2012年9月と8月に計画されており、NASAは宇宙服の圧力を8 psi (0.5 atm)、真空チャンバーをおよそ0 psi (0 atm) に保つことを計画していました。[16]スーツポートは最終的に国際宇宙ステーションでテストされる可能性があります。[17]
参照
ウィキメディア・コモンズには、スーツポートに関連するメディアがあります。
- 宇宙探査 – 宇宙、惑星、衛星の探査
- コンステレーション計画 – 2005～2010年に中止されたNASAの有人宇宙飛行計画
- 月面基地（NASA） - 月面での長期にわたる人類の滞在の構想
- アルタイル（宇宙船） - NASAの中止されたコンステレーション計画の着陸宇宙船の計画部品
- 月の表面 – 月の構造と構成
- 月の植民地化 – 月面への移住
- 火星の植民地化 - 火星における人類の居住地に関する提案概念
- 火星スーツ – 火星表面用の宇宙服
- 一人乗り宇宙船 – 乗員が1人いる宇宙船の種類
参考文献
- ^ abc Culbertson, Philip Jr. (1996-09-30). 「Suitlock ドッキング機構 — 米国特許 5697108」. freepatentsonline.com . 2006-06-15閲覧。
- ^ ab Boettcher, Joerg; Stephen Ransom; Frank Steinsiek (2003 年 7 月 17 日)。「防護服を着用するための装置および方法 - 米国特許 6959456」。freepatentsonline.com。2006年 6 月 15 日閲覧。
- ^ ab 「防護服のドッキング固定具と機構」NASA 技術概要NASA 2003年 3 月 1 日2006 年 6 月 15 日閲覧。
- ^ 「地球から月への CELSS の進化」(PDF)。NASA /USRA 先進設計プログラム第 7 回夏季会議議事録。コロラド大学。pp. 123–132。2006年 6 月 15 日閲覧。
- ^ ab David, Leonard (2006 年 11 月 7 日)。「月探査機、月面塵のジレンマに直面」Space.com。2008年 6 月 15 日閲覧。
- ^ 「月の塵は人類に深刻な害を及ぼす」Business Insider。
- ^ Park, JS; Y. Liu; KD Kihm; LA Taylor. 「月の塵の微細形態と毒性効果」(PDF) . Lunar and Planetary Science XXXVII (2006)- . 2007-03-08に取得。アポロ
17 号のサンプル 77051 の月の塵の粒度分布は、SEM 画像解析を使用して決定されました。粒度分布データは、約 300 nm で単一モードの近似ガウス分布を特徴としています。高度に多孔質の「スイス チーズ」粒子の再活性化表面積は、球形よりも約 26% 高くなります。塵粒子の形態は、1) 球形、2) 角張ったブロック、3) ガラスの破片、4) 不規則 (ロープ状またはスイス チーズ状) の 4 つのタイプに基づいて分類されています。これらのデータは、人間が月の塵を吸入した場合の毒性影響を研究する医療研究者に役立つでしょう。
- ^ Young, Kelly (2007 年 3 月 6 日)。「ローラーで危険な月の塵を集める可能性」。New Scientist。2008年 2 月 17 日閲覧。
酸素や金属の潜在的な供給源として歓迎されている一方で、月の塵は、最小の粒子が宇宙飛行士の肺に詰まり、長期的な健康被害を引き起こす可能性があると医師が懸念しているため、懸念されています。
- ^ ab アブラモフ、アイザック P.; Skoog、Ingemar A. (2003 年 11 月 23 日)。ロシアの宇宙服。シュプリンガーのサイエンス＆ビジネスメディア。
- ^ 「探査システムミッション局、月面建築アップデート、AIAA Space 2007」（PDF）。2007年9月20日。 2012年12月24日閲覧。
- ^ 「ルノホート、オバマ、ユーリ・ナザロフ、そしてロシアの愚かさ」 2009年1月25日。 2010年12月24日閲覧。
- ^ 「スーツポートの船外アクセス施設」。米国特許商標庁。1988年6月27日。 2012年12月17日閲覧。
- ^ ab Cohen, Marc M. (1995 年 4 月 3 ～ 5 日)。「スーツポートの進歩」(PDF)。生命科学および宇宙医学会議。テキサス州ヒューストン: アメリカ航空宇宙学会。2008年 11 月 19 日閲覧。
- ^ 「ISS Update: Suitport Testing」NASA、2012年6月7日。2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年7月27日閲覧。
- ^ “ISS Update: Suitport”. NASA. 2012年6月7日. 2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年7月28日閲覧。
- ^ abc 「ISS Update: Testing the Suitport」NASA. 2012年7月19日. 2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年7月27日閲覧。
- ^ ウィリアムズ、キャサリン (2011 年 8 月)。「あなたの近くのセンターに登場: 先進探査システム」(PDF)。NASA。2011年10 月 27 日閲覧。