Экзоскелет для прыжков из космоса
Фильм «Железный человек» вдохновил разработчиков спроектировать костюм, который годился бы для прыжков из космоса. Костюм будущего или экзоскелет для прыжков из космоса получил обозначение RL MARK VI, его созданием занимаются разработчики компании Solar System Express и биотехники из Juxtopia LLC. Данный костюм будет подобием костюма знаменитого железного человека. Предполагается, что костюм будет оснащен гироскопами, очками дополненной реальности, управляющими перчатками и даже реактивным ранцем. При этом производственную модель новинки предполагается выпустить уже к 2016 году.
На идею создания данного экзоскелета создателей вдохновили фантастические фильмы «Железный человек» и «Звездный путь». Предполагается, что данный костюм сможет поднять человека на 100 км. над поверхностью Земли после чего плавно опустить на землю без применения парашюта. Разработчики скафандра установили в качестве верхней планки высоту в 100 км не случайно, данную высоту называют линией Кармана, которая считается границей между открытым космосом и земной атмосферой. При этом прыжок с такой высоты это задача огромной сложности. Первоначально на человека будет действовать космический вакуум, а потом он войдет в земную атмосферу и на протяжении достаточно долгого времени будут находиться в состоянии свободного падения.
Научно-фантастические проивзедения уже не в первый раз вдохновляют инженеров на создание технологий будущего. Так в картине «Звездный путь» 2009 года присутствует сцена, в которой капитан космического корабля Джеймс Кирк, инженер Олсон и рулевой Хикару Сулу спускаются на поверхность планеты Вулкан в высокотехнологичных костюмах, а приземление происходит с раскрытием парашюта. В кинотрилогии о Железном человеке костюмы Тони Старка вообще занимают главное место в повествовании. Основные составляющие его экзоскелетов – это репульсоры (антигравитационные двигатели) в перчатках и реактивные двигатели в ботинках. При этом шлем в данном костюме имеет дисплей с индикатором на лобовом стекле. Помимо этого, герой может использовать голосовое управление для контроля всех имеющихся систем.
Для реализации этих идей на практике требуется решить большое количество различных задач. Продумать то, как костюм будет защищать человека от резкого перепада температур и давления, решить задачу подачи кислорода, продумать, как противостоять гиперзвуковым и сверхзвуковым ударным волнам. Рисков на такой внушительной высоте очень много: у спортсмена может возникнуть воздушная эмфизема, декомпрессионная болезнь или эбуллизм (закипание в организме жидкости при низком атмосферном давлении). В том случае, если костюм повредится, человек может остаться без защиты и кислорода.
Помимо этого разрабатываемый костюм должен противостоять гиперзвуковым и сверхзвуковым ударным волнам. Большую роль будет играть и испытываемая перегрузка. В тот момент, когда спортсмен будет переходить из тонкой атмосферы в более плотные ее слои, он будет испытывать позитивные и негативные перегрузки от 2g до 8g. А это может стать причиной серьезных проблем и выхода из строя всей системы. У спортсмена же от таких перегрузок может наступить потеря сознания или начнется кровоизлияние.
По словам представителей Solar System Express, новый скафандр под названием RL MARK VI позволит спортсмену совершать прыжки из ближнего космоса, суборбитального пространства и даже с низкой околоземной орбиты. RL в названии скафандра – это акроним от имени майора Роберта Лоуренса, который являлся первым афроамериканским космонавтом, погибшим 8 декабря 1967 года во время совершения тестовых полетов на авиационной базе «Эдвардс».
Для испытания своей разработки компания Solar System Express планирует провести прыжок подобный проекту Red Bull Stratos. Первые испытания планируется проводить на сравнительно небольшой высоте, используя парашютное приземление, но цели у производителя гораздо более амбициозные. С помощью специализированных ботинок с миниатюрными двигателями и технологии костюм-крыло (вингсьют), спортсмен должен будет в вертикальном положении плавно осуществлять посадку.
В то же время инженеры компании Juxtopia работают над проектом очков дополненной реальности. Принцип работы данных очков должен быть похож на технологию индикации информации на лобовом стекле современных истребителей, когда все необходимые пилоту данные выводятся на внутреннюю поверхность шлема, очков пилота или прямо на стекло фонаря кабины. Очки дополненной реальности от компании Juxtopia будут снабжать спортсмена всей жизненно важной информацией, которая необходима для контроля над ситуацией. Они расскажут о температуре внешней среды и тела, частоте сердечных сокращений, давлении и покажут массу других полезных сведений. Помимо этого «прыгун» будет знать свое местонахождение в пространстве, видеть изменение скорости полета, а также будет иметь возможность постоянно поддерживать связь со станциями на земле. Система включает в себя камеры, голосовое управление и внешнее освещение.
При этом самой высокотехнологичной вещью в новом чудо-костюме должны стать гироскопические ботинки. Предполагается, что они будут решать сразу несколько задач. Во-первых, на высоте в 100 км. над уровнем моря на тело спортсмена не будут действовать аэродинамические силы, по этой причине стабилизировать полет будет очень сложно. В то же время встроенные в ботинки гироскопы помогут стабилизировать положение скафандра в пространстве и помогут спортсмену сохранять оптимальную позицию при переходе границы термосферы и стратопаузы. С их помощью планируется реализовать систему безопасности под названием «плоский штопорный компенсатор» (flat spin compensator), которая будет включаться в том случае, если «прыгун» потеряет контроль над положением в пространстве более чем на 5 с.
Одной из главных функций гироскопических ботинок должно стать мягкое приземление спортсмена. Предполагается, что они будут «включаться» тогда, когда человек уже практически достигнет земной поверхности. В этот момент миниатюрные сопла выпустят струи газа, что обеспечит безопасное и плавное приземление. Контроллер гироскопических ботинок, а также встроенных в них мини-двигателей будут расположены на управляющих перчатках, что призвано обеспечить легкость доступа к системе.
Также планируется реализовать еще одно ухищрение – гравитационную макетную плату (Gravity Development Board), которая является составной частью, разрабатываемого костюма. Данная плата будет выполнять роль главного интерфейса управления всей системой. По слова технического директора компании Solar System Express, эта разработка станет первой в своем роде системой, которая будет пригодна для применения в космосе и которая сможет превзойти по функционалу Arduino Uno. Предполагается, что первые тесты чудо-костюма состоятся уже в июле 2016 года, так что ждать воплощения фантастики в жизнь остается не так много времени.
Самый выдающийся прыжок на данный момент
На данный момент времени самый выдающийся прыжок в истории совершил Феликс Баумгартнер (Red Bull Stratos), который одновременно установил сразу 2 мировых рекорда: первый в мире совершил прыжок из стратосферы (высота 39 км), а также стал первым человеком, который во время прыжка преодолел скорость звука. Естественно, без наличия специальной экипировки его прыжок оказался бы невозможен. Феликс был одет в специальный костюм, который на самом деле был разновидностью самого современного скафандра NASA. Данный скафандр защищал отважного прыгуна от резких перепадов температур (во время прыжка температура воздуха варьировалась от -68 до 38 градусов по Цельсию) и давления, а также большого количества других опасностей.
Никогда до этого подобные костюмы, способные выдержать экстремально высокое давление и при этом осуществлять процесс управляемого падения не разрабатывались. Созданный костюм состоял из 4-х слоев. Внешний слой костюма состоял из огнезащитного материала под названием Номекс (Nomex). Под этим слоем располагалось приспособление, удерживающее пузырь, который наполнялся газом. Внутренний слой костюма представлял собой дышащую подстежку. Как только давление возрастало, костюм приобретал необходимую ему жесткость. При этом конструкция костюма должна была обеспечить человеку строго вертикальное падение, головой вниз. Это было решающим значением, для того чтобы избежать вхождения в плоский штопор.
Одной из наиболее важных задач костюма была регулировка давления. Регулировать давление было необходимо для того, чтобы избежать возникновения гипоксии, кессонной болезни, повреждения тканей – т.е. тех рисков, которые связаны с резкими перепадами атмосферного давления. Во время свободного падения Феликс Баумгартнер дышал чистым кислородом, а в его скафандре поддерживалось постоянное давление в 3,5 бар. По мере падения пара диафрагм и анероидный клапан осуществляли внутреннее регулирование давления в скафандре. В тот момент, когда парашютист опускался ниже 10 км, давление в костюме начинало опускаться, что обеспечивало большую подвижность.
Технологическим центром костюма была бронированная нагрудная накладка. Она включала в себя видеокамеру с высоким разрешением с широкоугольным 120-градусным обзором, голосовой приемник и передатчик, гидростабилизатор, который сообщал угол и высоту, акселерометр, а также двойной комплект литий-ионных аккумуляторов.
Лицо парашютиста было защищено при помощи специального пластикового щитка. В момент выхода парашютиста из капсулы температура за бортом должна была составить около -25⁰С. За несколько минут свободного полета температура воздуха уменьшится более чем вдвое. Для того чтобы пластиковый щиток не запотевал изнутри от дыхания парашютиста, он был оснащен 110 тончайшими проводами, которые отвечали за обогрев всей его поверхности.
Парашютная система данного скафандра состояла из 3-х парашютов: парашютно-тормозной установкой, основного парашюта и резервного. При этом два последних представляли собой обычные парашюты, которые для обеспечения дополнительной стабильности были увеличены в 2,5 раза. В костюме Баумгартнера было предусмотрено сразу 4 ручки замкового устройства: 2 красных и 2 желтых. Красная ручка, расположенная на правой стороне груди, выпускала основной парашют и выбрасывала тормозной, желтые ручки на правом бедре отцепляют основной парашют, так, чтобы резервный парашют мог развернуться без запутывания. На тот случай, если парашютист сваливался в штопор и не мог дотянуться до ручки, он мог выпустить тормозной парашют, нажав для этого на кольцевое замковое устройство, расположенное на левом указательном пальце скафандра.
Феликс Баумгартнер и его команда не скрывали того, что прыжок из стратосферы сам по себе – это очень большое и важное достижение. Но в то же время главной целью прыжка было именно испытание новейшей разработки NASA.
Источники информации:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1089844
-http://www.krugosvet.ru/enc/aviatsiya-i-kosmonavtika/pryzhok-iz-kosmosa
-http://www.gudok.ru/news/sociaty/?ID=913051
На идею создания данного экзоскелета создателей вдохновили фантастические фильмы «Железный человек» и «Звездный путь». Предполагается, что данный костюм сможет поднять человека на 100 км. над поверхностью Земли после чего плавно опустить на землю без применения парашюта. Разработчики скафандра установили в качестве верхней планки высоту в 100 км не случайно, данную высоту называют линией Кармана, которая считается границей между открытым космосом и земной атмосферой. При этом прыжок с такой высоты это задача огромной сложности. Первоначально на человека будет действовать космический вакуум, а потом он войдет в земную атмосферу и на протяжении достаточно долгого времени будут находиться в состоянии свободного падения.
Научно-фантастические проивзедения уже не в первый раз вдохновляют инженеров на создание технологий будущего. Так в картине «Звездный путь» 2009 года присутствует сцена, в которой капитан космического корабля Джеймс Кирк, инженер Олсон и рулевой Хикару Сулу спускаются на поверхность планеты Вулкан в высокотехнологичных костюмах, а приземление происходит с раскрытием парашюта. В кинотрилогии о Железном человеке костюмы Тони Старка вообще занимают главное место в повествовании. Основные составляющие его экзоскелетов – это репульсоры (антигравитационные двигатели) в перчатках и реактивные двигатели в ботинках. При этом шлем в данном костюме имеет дисплей с индикатором на лобовом стекле. Помимо этого, герой может использовать голосовое управление для контроля всех имеющихся систем.
Для реализации этих идей на практике требуется решить большое количество различных задач. Продумать то, как костюм будет защищать человека от резкого перепада температур и давления, решить задачу подачи кислорода, продумать, как противостоять гиперзвуковым и сверхзвуковым ударным волнам. Рисков на такой внушительной высоте очень много: у спортсмена может возникнуть воздушная эмфизема, декомпрессионная болезнь или эбуллизм (закипание в организме жидкости при низком атмосферном давлении). В том случае, если костюм повредится, человек может остаться без защиты и кислорода.
Помимо этого разрабатываемый костюм должен противостоять гиперзвуковым и сверхзвуковым ударным волнам. Большую роль будет играть и испытываемая перегрузка. В тот момент, когда спортсмен будет переходить из тонкой атмосферы в более плотные ее слои, он будет испытывать позитивные и негативные перегрузки от 2g до 8g. А это может стать причиной серьезных проблем и выхода из строя всей системы. У спортсмена же от таких перегрузок может наступить потеря сознания или начнется кровоизлияние.
По словам представителей Solar System Express, новый скафандр под названием RL MARK VI позволит спортсмену совершать прыжки из ближнего космоса, суборбитального пространства и даже с низкой околоземной орбиты. RL в названии скафандра – это акроним от имени майора Роберта Лоуренса, который являлся первым афроамериканским космонавтом, погибшим 8 декабря 1967 года во время совершения тестовых полетов на авиационной базе «Эдвардс».
Для испытания своей разработки компания Solar System Express планирует провести прыжок подобный проекту Red Bull Stratos. Первые испытания планируется проводить на сравнительно небольшой высоте, используя парашютное приземление, но цели у производителя гораздо более амбициозные. С помощью специализированных ботинок с миниатюрными двигателями и технологии костюм-крыло (вингсьют), спортсмен должен будет в вертикальном положении плавно осуществлять посадку.
В то же время инженеры компании Juxtopia работают над проектом очков дополненной реальности. Принцип работы данных очков должен быть похож на технологию индикации информации на лобовом стекле современных истребителей, когда все необходимые пилоту данные выводятся на внутреннюю поверхность шлема, очков пилота или прямо на стекло фонаря кабины. Очки дополненной реальности от компании Juxtopia будут снабжать спортсмена всей жизненно важной информацией, которая необходима для контроля над ситуацией. Они расскажут о температуре внешней среды и тела, частоте сердечных сокращений, давлении и покажут массу других полезных сведений. Помимо этого «прыгун» будет знать свое местонахождение в пространстве, видеть изменение скорости полета, а также будет иметь возможность постоянно поддерживать связь со станциями на земле. Система включает в себя камеры, голосовое управление и внешнее освещение.
При этом самой высокотехнологичной вещью в новом чудо-костюме должны стать гироскопические ботинки. Предполагается, что они будут решать сразу несколько задач. Во-первых, на высоте в 100 км. над уровнем моря на тело спортсмена не будут действовать аэродинамические силы, по этой причине стабилизировать полет будет очень сложно. В то же время встроенные в ботинки гироскопы помогут стабилизировать положение скафандра в пространстве и помогут спортсмену сохранять оптимальную позицию при переходе границы термосферы и стратопаузы. С их помощью планируется реализовать систему безопасности под названием «плоский штопорный компенсатор» (flat spin compensator), которая будет включаться в том случае, если «прыгун» потеряет контроль над положением в пространстве более чем на 5 с.
Одной из главных функций гироскопических ботинок должно стать мягкое приземление спортсмена. Предполагается, что они будут «включаться» тогда, когда человек уже практически достигнет земной поверхности. В этот момент миниатюрные сопла выпустят струи газа, что обеспечит безопасное и плавное приземление. Контроллер гироскопических ботинок, а также встроенных в них мини-двигателей будут расположены на управляющих перчатках, что призвано обеспечить легкость доступа к системе.
Также планируется реализовать еще одно ухищрение – гравитационную макетную плату (Gravity Development Board), которая является составной частью, разрабатываемого костюма. Данная плата будет выполнять роль главного интерфейса управления всей системой. По слова технического директора компании Solar System Express, эта разработка станет первой в своем роде системой, которая будет пригодна для применения в космосе и которая сможет превзойти по функционалу Arduino Uno. Предполагается, что первые тесты чудо-костюма состоятся уже в июле 2016 года, так что ждать воплощения фантастики в жизнь остается не так много времени.
Самый выдающийся прыжок на данный момент
На данный момент времени самый выдающийся прыжок в истории совершил Феликс Баумгартнер (Red Bull Stratos), который одновременно установил сразу 2 мировых рекорда: первый в мире совершил прыжок из стратосферы (высота 39 км), а также стал первым человеком, который во время прыжка преодолел скорость звука. Естественно, без наличия специальной экипировки его прыжок оказался бы невозможен. Феликс был одет в специальный костюм, который на самом деле был разновидностью самого современного скафандра NASA. Данный скафандр защищал отважного прыгуна от резких перепадов температур (во время прыжка температура воздуха варьировалась от -68 до 38 градусов по Цельсию) и давления, а также большого количества других опасностей.
Никогда до этого подобные костюмы, способные выдержать экстремально высокое давление и при этом осуществлять процесс управляемого падения не разрабатывались. Созданный костюм состоял из 4-х слоев. Внешний слой костюма состоял из огнезащитного материала под названием Номекс (Nomex). Под этим слоем располагалось приспособление, удерживающее пузырь, который наполнялся газом. Внутренний слой костюма представлял собой дышащую подстежку. Как только давление возрастало, костюм приобретал необходимую ему жесткость. При этом конструкция костюма должна была обеспечить человеку строго вертикальное падение, головой вниз. Это было решающим значением, для того чтобы избежать вхождения в плоский штопор.
Одной из наиболее важных задач костюма была регулировка давления. Регулировать давление было необходимо для того, чтобы избежать возникновения гипоксии, кессонной болезни, повреждения тканей – т.е. тех рисков, которые связаны с резкими перепадами атмосферного давления. Во время свободного падения Феликс Баумгартнер дышал чистым кислородом, а в его скафандре поддерживалось постоянное давление в 3,5 бар. По мере падения пара диафрагм и анероидный клапан осуществляли внутреннее регулирование давления в скафандре. В тот момент, когда парашютист опускался ниже 10 км, давление в костюме начинало опускаться, что обеспечивало большую подвижность.
Технологическим центром костюма была бронированная нагрудная накладка. Она включала в себя видеокамеру с высоким разрешением с широкоугольным 120-градусным обзором, голосовой приемник и передатчик, гидростабилизатор, который сообщал угол и высоту, акселерометр, а также двойной комплект литий-ионных аккумуляторов.
Лицо парашютиста было защищено при помощи специального пластикового щитка. В момент выхода парашютиста из капсулы температура за бортом должна была составить около -25⁰С. За несколько минут свободного полета температура воздуха уменьшится более чем вдвое. Для того чтобы пластиковый щиток не запотевал изнутри от дыхания парашютиста, он был оснащен 110 тончайшими проводами, которые отвечали за обогрев всей его поверхности.
Парашютная система данного скафандра состояла из 3-х парашютов: парашютно-тормозной установкой, основного парашюта и резервного. При этом два последних представляли собой обычные парашюты, которые для обеспечения дополнительной стабильности были увеличены в 2,5 раза. В костюме Баумгартнера было предусмотрено сразу 4 ручки замкового устройства: 2 красных и 2 желтых. Красная ручка, расположенная на правой стороне груди, выпускала основной парашют и выбрасывала тормозной, желтые ручки на правом бедре отцепляют основной парашют, так, чтобы резервный парашют мог развернуться без запутывания. На тот случай, если парашютист сваливался в штопор и не мог дотянуться до ручки, он мог выпустить тормозной парашют, нажав для этого на кольцевое замковое устройство, расположенное на левом указательном пальце скафандра.
Феликс Баумгартнер и его команда не скрывали того, что прыжок из стратосферы сам по себе – это очень большое и важное достижение. Но в то же время главной целью прыжка было именно испытание новейшей разработки NASA.
Источники информации:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1089844
-http://www.krugosvet.ru/enc/aviatsiya-i-kosmonavtika/pryzhok-iz-kosmosa
-http://www.gudok.ru/news/sociaty/?ID=913051
Информация