 |
| Protegiendo a las astronautas en el espacio exterior |
Desde los primeros días de la exploración espacial, los trajes espaciales han sido una parte integral de la seguridad y el éxito de las misiones. Estos protegen a los astronautas de las condiciones extremas presentes en el espacio, como son la falta de oxígeno, la radiación y las temperaturas extremas.
Con ellos pueden realizar múltiples tareas fuera de la nave espacial, además de realizar caminatas espaciales para inspección y tomas de muestras. Pero ¿que más se puede saber de las indumentarias utilizadas por los astronautas?
En este artículo, exploraremos cómo funcionan los trajes espaciales, cómo se fabrican y cómo se utilizan en el espacio.
¿Cómo se fabrican los trajes espaciales?
La fabricación de un traje espacial comienza con el diseño, que se realiza utilizando software de modelado en 3D. Luego, se crean prototipos del traje para su prueba y evaluación. Una vez que se aprueba el prototipo, se construyen los trajes finales utilizando técnicas de costura y soldadura.
La fabricación de los trajes espaciales es un proceso complejo que requiere una gran cantidad de investigación, diseño, pruebas y producción. A continuación, se describen algunos de los pasos generales del proceso de fabricación de los trajes espaciales:
- Investigación y diseño: en esta etapa se evalúan y listan los requerimientos técnicos que debe tener el traje, para ello los diseñadores consideran aspectos de funcionalidad, ergonomía y seguridad, finalizando su boceto en un software de modelado 3D.
- Selección de materiales: entre los aspectos a considerar en la selección de los materiales a ser utilizados es que deben ser duraderos, resistentes a la radiación, impermeables y capaces de soportar temperaturas extremas en el espacio. Los materiales comunes incluyen polímeros, metales, tejidos resistentes al fuego y materiales aislantes térmicos.
- Pruebas de materiales: si se trata de innovaciones de materiales se someten a pruebas exhaustivas para evaluar su resistencia y durabilidad en el espacio.
- Fabricación de componentes: los componentes del traje, como las capas exteriores, las capas aislantes, los sistemas de soporte vital y las viseras, se fabrican y prueban individualmente.
- Montaje: los componentes se ensamblan para crear el traje completo. El traje se somete a pruebas adicionales para evaluar su funcionalidad y seguridad.
- Pruebas finales: finalizado el traje, se somete a pruebas exhaustivas para evaluar su rendimiento en una variedad de condiciones simuladas del espacio exterior. Además, los astronautas que utilizarán los trajes son entrenados en su uso durante meses antes de la misión.
Un poco sobre su funcionamiento
 |
| Nada está puesto al azar |
No obstante, para entender mejor como funcionan, es recomendable dividirlo en varias partes principales:
- Capa exterior: debe ser resistente para proteger a los astronautas del ambiente espacial hostil, incluyendo la radiación y los micrometeoritos.
- Sistema de soporte vital: que proporciona oxígeno y elimina el dióxido de carbono exhalado por el astronauta.
- Sistema de suministro de agua y alimentos: para mantener al astronauta hidratado y alimentado durante largas caminatas espaciales.
- Sistema de comunicación: permite al astronauta comunicarse con otros astronautas y con el control de la misión.
Además, los trajes espaciales tienen una serie de características especiales que les permiten funcionar en el espacio, como:
- Guantes: son diseñados para permitir que los astronautas manipulen objetos y herramientas con precisión.
- Botas: poseen suelas especiales para proporcionar tracción en el espacio.
- Viseras: ubicadas en el casco que protegen los ojos y la piel del astronauta de la radiación solar.
Determinando su peso
El peso puede variar dependiendo del tipo de traje y del fabricante. Por ejemplo, los utilizados por los astronautas en la Estación Espacial Internacional suelen pesar alrededor de 120 kg, mientras que los trajes utilizados para caminatas espaciales pueden pesar hasta 150 kg.
La variación de su peso se debe a la necesidad de incluir sistemas más robustos de soporte vital, como el suministro de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono, así como a la necesidad de proteger a los astronautas del ambiente espacial hostil.
En resumen, un traje espacial puede pesar entre 120 y 150 kg, dependiendo de su diseño y función.
¿Costoso o barato?
Al igual que determinar el peso, determinar su costo es variable ya que depende del tipo de traje y del fabricante. Sin embargo, algunos pueden costar unos cuantos millones de dólares debido a su complejidad y los materiales avanzados que se utilizan para su construcción.
Por ejemplo, el traje espacial utilizado por los astronautas de la NASA en la Estación Espacial Internacional, conocido como el Extravehicular Mobility Unit (EMU), tiene un costo de alrededor de 12 millones de dólares cada uno. Por otro lado, algunos trajes más sencillos y menos avanzados pueden costar menos de un millón de dólares.
Es importante tener en cuenta que el costo no solo incluye su fabricación, sino también el del mantenimiento, la reparación, pruebas y certificación antes de su uso en el espacio. Además, los trajes espaciales se utilizan en misiones espaciales de alto riesgo, por lo que la inversión en su desarrollo y fabricación es fundamental para garantizar la seguridad de los astronautas.
Los materiales que se utilizan en su fabricación
Para su confección, utilizan una variedad de materiales avanzados para garantizar la protección y seguridad de los astronautas en el espacio. Algunos de los materiales comunes son:
- Kevlar: resistente y ligero, se utiliza en la capa exterior como protección de micrometeoritos y de la radiación.
- Nomex: ubicado en la capa interior para proteger a los astronautas de la exposición a altas temperaturas.
- Gore-Tex: ubicado en la capa de aislamiento del traje para mantener al astronauta seco y cómodo.
- Teflón: para proteger contra la fricción y el desgaste.
- Fibra de vidrio y carbono: para reforzar y fortalecer botas y los guantes.
- Silicona: se utiliza para las juntas y los sellos del traje para garantizar la hermeticidad y la comodidad.
- Aluminio: es un material liviano y resistente útil para crear estructuras rígidas como lo es la mochila de soporte vital
Cada parte tiene una función específica
Es importante mencionar que cada parte del traje trabaja de forma conjunta para garantizar que las labores de los cosmonautas sea segura y efectiva. Estás son las funciones de cada parte:
- Casco: protege la cabeza del astronauta del ambiente espacial hostil y proporciona una visión clara del entorno exterior. También contiene el sistema de comunicación y la visera.
- Visera: forma parte del casco y protege los ojos de la radiación solar y proporciona sombra para evitar el sobrecalentamiento.
- Capa exterior: compuesta de materiales resistentes y protege al astronauta de los micrometeoritos y la radiación.
- Capa de aislamiento: mantiene al astronauta cómodo en el espacio, manteniéndolo caliente en ambientes fríos y fresco en ambientes cálidosa, además de protegerlo de la radiación.
- Capa interior: está hecha de materiales suaves y cómodos que entran en contacto directo con la piel. Esta capa también ayuda a regular la temperatura corporal.
- Guantes: protegen las manos, además permiten manipular objetos y herramientas con precisión.
- Botas: proporcionan tracción en el espacio y protegen los pies de las temperaturas extremas y la radiación.
- Mochila de soporte vital: contiene los sistemas de soporte vital del traje, como el suministro de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono, así como los sistemas de refrigeración y energía.
- Cinturón y arnés: ayudan a mantener el traje en su lugar y protegen al usuario en caso de que se produzca una pérdida de presión en el traje.
- Sensores y monitores: están integrados al traje y proporcionan información en tiempo real sobre el estado del traje y los signos vitales del astronauta.
El tiempo de fabricación no es lineal
 |
| El tiempo de fabricación es afectado por cumplir con diversos requerimientos |
Los trajes espaciales deben cumplir con estándares y requisitos de seguridad muy rigurosos para garantizar la protección y el soporte vital de los astronautas en el espacio. Por lo que primero deben someterse a pruebas exhaustivas y certificaciones antes de su uso en el espacio.
Es decir, el tiempo de fabricación puede variar ampliamente dependiendo del tipo de traje y del fabricante, pero generalmente puede llevar varios años desde el diseño y la planificación hasta la construcción y las pruebas.
Las pruebas antes de su uso en real
Antes de usarlos en una misión real, deben someterse a pruebas exhaustivas para garantizar la funcionalidad, seguridad y comodidad para los astronautas. Estas pruebas se realizan en entornos controlados y simulados, para simular las condiciones del espacio. Algunas de estas pruebas son:
- Pruebas de vacío: se someten a una cámara de vacío para simular las condiciones del espacio, permitiendo evaluar su capacidad para mantener la presión y la funcionalidad a altitudes extremadamente altas.
- Pruebas de temperatura: se evalúan a temperaturas extremas para evaluar su capacidad de mantener una temperatura segura y cómoda.
- Pruebas de resistencia: se evalúa su capacidad para soportar las fuerzas de impacto y las condiciones extremas del espacio.
- Pruebas de movilidad: se verifica la capacidad del astronauta para moverse y realizar tareas en el espacio.
- Pruebas de soporte vital: es importante que el traje tenga la capacidad de proporcionar aire y agua estando el espacio.
¿Cuánto tiempo se pueden usar?
La duración del uso depende de varios factores, incluyendo la actividad que se realiza, la duración de la misión y la cantidad de aire y energía que el traje puede proporcionar. En general, los trajes modernos pueden mantener a los astronautas seguros y cómodos durante varias horas.
Por ejemplo, los utilizados para caminatas espaciales tienen una vida útil limitada debido a las condiciones extremas a las que están expuestos en el espacio. A menudo, se utilizan durante un período de tiempo limitado para realizar una tarea específica y luego son devueltos a la Estación Espacial Internacional para su mantenimiento y reparación.
Por otro lado, los utilizados dentro de la Estación Espacial Internacional, como el traje EMU de la NASA, pueden ser utilizados por períodos más largos. Estos trajes fueron diseñados para ser reutilizados y se someten a un mantenimiento regular para garantizar su seguridad y funcionalidad.
Los tipos de trajes que existen
Existen varios tipos para diferentes propósitos y misiones en el espacio. Los más comunes son:
- De presión total: para operar en el vacío, son utilizados en misiones extravehiculares (EVA) y caminatas espaciales.
- De presión parcial: permiten operar en entornos de baja presión, como son la superficie de la Luna o Marte.
- De vuelo: se utilizan durante el lanzamiento y el aterrizaje en la atmósfera terrestre, soportan altas temperaturas y fuerzas de impacto.
- De entrenamiento: simular las condiciones del espacio y permitir a los astronautas entrenar en entornos seguros en la Tierra.
- De emergencia: deben ser utilizados en situaciones de emergencia (falla en el sistema de soporte vital de la nave espacial).
- De investigación: diseñados para investigar y realizar experimentos en el espacio, pueden incluir herramientas y equipos especializados
Los problemas y retos que presentan son varios
- Limitaciones de movilidad: debido al diseño y su estructura rígida, a los astronautas se les dificulta la realización de ciertas tareas al tener poco movilidad y flexibilidad.
- Fallos técnicos: al ser equipos complejos que requieren mantenimiento y reparación regulares para garantizar su seguridad y funcionalidad. Un mal diseño o un mal proceso de fabricación y prueba puede poner en peligro la vida de los astronautas en el espacio.
- Problemas de ajuste: a pesar de estar diseñados para adaptarse a una amplia gama de tamaños de cuerpo, su voluminosidad además de la cantidad y precisión de ajustes que requiere, en su postura se puede exceder más de media hora.
- Dificultades para comer, beber y respirar: Los astronautas que usan trajes espaciales tienen que depender de sistemas de soporte vital para respirar y recibir agua y alimentos, lo que puede ser incómodo y limitante.
- Altos costos: aunque con el paso de los años se han reducido gracias a la experiencia, su producción en serie se limita porque muchos componentes deben ser fabricados a la medida.
Futuras innovaciones para los trajes
 |
| ¿Qué aguarda de los trajes en las próximas 3 o 4 décadas? |
- Materiales más avanzados y más livianos que permitan que los trajes sean más cómodos y fáciles de usar.
- Sistemas de soporte vital más avanzados que proporcionen una mayor autonomía y seguridad para los astronautas en el espacio.
- Sistemas de comunicación mejorados que permitan una comunicación más fluida y efectiva entre los astronautas y el control de la misión.
- Sensores y monitores integrados que proporcionen información en tiempo real sobre el estado del traje y la salud del astronauta.
- Tecnología de realidad aumentada que permita a los astronautas ver información importante sobre la misión y el entorno del espacio en su visor.
- Sistemas de propulsión que permitan a los astronautas moverse de manera más eficiente y segura en el espacio.
- Trajes modulares que se puedan personalizar y adaptar para diferentes misiones y entornos espaciales.
Comentarios Finales
Soy ingeniero mecánico desde el 2011. En busca siempre de conocimiento dentro de todas las áreas afines, pero también de las que no tanto. Acá aprovecho para internalizarla y compartirla contigo.