宇宙で人間を守るために着用される衣服

アポロ11号で宇宙飛行士バズ・オルドリンが着用したアポロ宇宙服
国際宇宙ステーションの外で宇宙飛行士マイケル・フィンケが着用したオーラン宇宙服
中国国立博物館に展示されている飛天宇宙服

宇宙服または宇宙服)は、宇宙空間の過酷な環境から身を守るために用いられる耐環境服です。主に真空(高度に特殊化された与圧服)から守るためのものですが、極端な温度、放射線微小隕石などからも身を守ることができます。基本的な宇宙服は、宇宙船内での気圧低下に備え、安全対策として着用されます。船外活動(EVA)では、携帯型生命維持装置を備えた、より複雑な宇宙服が着用されます

加圧服は、一般的にアームストロング限界(地上約19,000メートル(62,000フィート))を超える低圧環境で必要となります。宇宙服は、加圧服を補完する複雑な機器と環境システムを備えており、着用者の快適性を維持し、手足を曲げる際の負担を最小限に抑え、真空下で硬くなる柔らかい加圧服の自然な性質を抑制します。宇宙船から独立した完全な動きを可能にするために、 自己完結型の酸素供給システムと環境制御システムがしばしば採用されます。

宇宙服には目的によって3種類あり、IVA(船内活動)、EVA(船外活動)、IEVA(船内外活動)である。IVAスーツは与圧された宇宙船内で着用することを目的としており、そのため軽量で快適である。IEVAスーツはジェミニG4Cスーツのように宇宙船の内外での使用を目的としている。微小隕石や急激な温度変化からの保護など、宇宙の過酷な環境からより高度な保護機能を備えている。EVAスーツ(EMUなど)は惑星探査や船外活動のために宇宙船の外で用いられる。EVAスーツは宇宙のあらゆる環境から着用者を保護するだけでなく、機動性と機能性も提供する必要がある。[ 1 ]

極度高度での使用を目的とした最初の完全加圧宇宙服は、1930年代初頭に個々の発明家によって設計されました。宇宙で人間が着用した最初の宇宙服は、 1961年にユーリ・ガガーリンが着用したソ連の SK-1宇宙服でした。それ以来、宇宙服は地球周回軌道上、飛行中、そして月面でも着用されてきまし

要件

国際宇宙ステーションでの作業に使用されている宇宙服。

宇宙服は、宇宙船の内外で乗員が安全かつ快適に作業できるよう、いくつかの機能を果たす必要があります。具体的には、以下の機能を備えていなければなりません。

二次要件

イスラエルのStemRad社が開発したAstroRad耐放射線宇宙服
左から、マーガレット・R(リア)・セドン、キャサリン・D・サリバン、ジュディス・A・レスニック、サリー・K・ライド、アンナ・L・フィッシャー、シャノン・W・ルシッド。米国初の女性宇宙飛行士6人が、宇宙での緊急時の人員搬送用の球形生命維持装置「パーソナル・レスキュー・エンクロージャー」と一緒に立っている。

先進的な宇宙服は、宇宙飛行士の皮膚に接触する液体冷却換気衣服(LCVG)によって宇宙飛行士の体温をより適切に調節し、その熱は PLSS の外部ラジエーターを通じて宇宙空間に放出されます。

EVA の追加要件は次のとおりです。

宇宙服の層

宇宙衛生管理(すなわち、宇宙飛行士を極端な温度や放射線などから保護すること)の一環として、宇宙服は船外活動に不可欠です。アポロ/スカイラブのA7L宇宙服は、インナーライナー、LCVG(低圧気体容器)、圧力ブラダー、拘束層、ライナー、そして5層のアルミニウム断熱層と白色オーソファブリックからなるサーマル・マイクロメテオロイド・ガーメント(耐熱性微小隕石衣)の計11層で構成されていました。この宇宙服は、-156℃(-249℉)から121℃(250℉)までの温度範囲から宇宙飛行士を保護することができます。[ 2 ]

月や火星の探査中は、月や火星の塵が宇宙服に付着する可能性があります。宇宙船に戻る際に宇宙服を脱ぐと、塵が表面を汚染し、吸入や皮膚への曝露のリスクが高まる可能性があります。宇宙衛生士は、塵の付着時間を短縮し、惑星探査中の塵曝露リスクを抑制できる可能性のある素材を試験しています。また、 スーツポートなどの新たな出入路についても研究が進められています。

NASAの宇宙服では、頭にかぶるキャップを通して通信が行われ、このキャップにはイヤホンとマイクが内蔵されています。アポロとスカイラブで使用されたバージョンのキャップは、漫画のキャラクターであるスヌーピーのカラーリングに似ていたため、「スヌーピーキャップ」として知られるようになりました。

作動圧力

宇宙飛行士スティーブン・G・マクリーンは船外活動の前に呼吸をする。

一般的に、呼吸に十分な酸素を供給するために、純酸素を使用する宇宙服の圧力は約 32.4 kPa (240 Torr; 4.7 psi) でなければなりません。これは、海面での地球の大気中の酸素分圧20.7 kPa (160 Torr; 3.0 psi) に等しく、これに 5.3 kPa (40 Torr; 0.77 psi) の CO2 [引用必要]と 6.3  kPa (47  Torr ; 0.91  psi )の水蒸気圧を加えた値です。肺胞ガス方程式により、100% 酸素雰囲気での肺胞酸素分圧を得るには、この両方を肺胞圧から差し引く必要があります[ 3 ]後者の2つの数値を足すと11.6 kPa (87 Torr; 1.7 psi) になるため、現代の宇宙服の多くは 20.7 kPa (160 Torr; 3.0 psi) ではなく 32.4 kPa (240 Torr; 4.7 psi) を使用しています (これは若干の過剰補正であり、海面での肺胞分圧は前者よりもわずかに低いためです)。20.7 kPa を使用する宇宙服では、宇宙飛行士は 20.7 kPa - 11.6 kPa = 9.1 kPa (68 Torr; 1.3 psi) の酸素しか得られず、これは海抜 1,860 m (6,100 ft) の高度で達成される肺胞酸素分圧とほぼ同じです。これは海面での通常の酸素分圧の約 42% であり、民間のジェット旅客機内の圧力とほぼ同じで、作業に適切な能力を発揮する安全な通常の宇宙服の加圧の現実的な下限値です。

酸素吸入前

通常の大気圧に加圧された宇宙船(スペースシャトルなど)で、特定の作動圧力以下の宇宙服を使用する場合、宇宙飛行士は宇宙服を着用し、エアロック内で減圧する前に「プレブリーズ」(一定時間、純酸素を吸入する)を行う必要があります。この手順により、体内の溶存窒素が排出され、窒素含有大気からの急激な減圧による減圧症を予防します。[ 1 ]

米国のスペースシャトルでは、船外活動(EVA)前の24時間、客室の気圧を通常大気圧から70kPa(高度約3000mに相当)まで下げ、宇宙服を着用した後、宇宙飛行士の作業圧力である30kPaまで減圧する前に、純酸素で45分間の予備呼吸を行った。ISSでは客室の気圧を下げることはなく、代わりに通常の客室気圧で4時間の酸素予備呼吸を行い、窒素を許容レベルまで脱飽和させる。米国の研究では、101kPaから55kPaへの急速減圧には許容できるリスクがあるとされており、ロシアの研究では、船外活動前の宇宙服点検に必要な時間とほぼ同じ時間である30分間の酸素予備呼吸の後、101kPaから40kPaに直接減圧することは許容されるとされている。[ 1 ]

保護されていない宇宙への曝露による生理学的影響

人体は宇宙の硬い真空状態を無防備な状態で短時間生き延びることができるが[ 4 ] 、一部の人気SF小説では逆の描写がある。酸素欠乏の影響が現れ始めると、意識は最大15秒間保持される。熱はすべて放射熱または液体の蒸発によって失われるため、急激な凍結現象は起こらず、血液は体内で加圧されたままなので沸騰しないが、このような状況では人体は沸騰作用によって体積が約2倍に膨張し、膨らんだ風船というよりはボディビルダーのような視覚効果をもたらす。[ 5 ]

宇宙には、高エネルギーの亜原子粒子が存在し、これらは重要な生物学的プロセスを阻害することで放射線障害を引き起こす可能性があります。放射線被曝は、2つの方法で問題を引き起こします。1つは、粒子が体内の水分と反応してフリーラジカルを生成し、DNA分子を分解することです。もう1つは、DNA分子を直接破壊することです。[ 1 ] [ 6 ]

宇宙空間の温度は、放射エネルギー源への曝露量によって大きく変動します。太陽放射による温度は最大121℃(250°F)に達し、太陽放射がない場合には-233℃(-387°F)まで下がります。そのため、宇宙服は使用環境において十分な断熱性と冷却性を備えていなければなりません。[ 1 ]

宇宙の真空環境は無圧力なので、気体は膨張し、露出した液体は蒸発する可能性があります。一部の固体は昇華することもあります。宇宙では十分な体内圧を提供するスーツを着用する必要があります。[ 1 ] [ 7 ]最も差し迫った危険は、爆発的な減圧中に息を止めようとすることです。ガスの膨張により、過膨張破裂により肺が損傷する可能性があるためです。これらの影響は、さまざまな事故(超高高度条件、宇宙空間、訓練用真空チャンバーを含む)で確認されています。[ 4 ] [ 8 ]人間の皮膚は真空から保護する必要がなく、それ自体で気密性があります。[ 5 ]皮膚が通常の形状を維持し、内部組織が体積を維持するために機械的に拘束されるだけで済みます。これは、宇宙活動服(SAS)と呼ばれる、ぴったりとフィットする弾性ボディスーツと呼吸用ガスを封じ込めるヘルメットによって実現できます。[要説明] [要出典]

デザインコンセプト

NASA の船外活動ユニットのウィトルウィウス的宇宙飛行士パッチ (スペースシャトルバージョン、NASA の有人宇宙飛行プログラムを表す 3 つの星付き)

宇宙服は、着用者が自然で自由な動きをできるように設計されるべきです。ほとんどすべての設計は、着用者がどのような動きをしても一定の容積を維持しようとします。これは、定圧システムの容積を変化させるには機械的な作業が必要だからです。関節を曲げると宇宙服の容積が減少すると、宇宙飛行士はその関節を曲げるたびに余分な作業をしなければならず、関節を曲げた状態に保つための力を維持する必要があります。たとえこの力がごくわずかであっても、宇宙服と常に格闘するのは深刻な疲労を招きかねません。また、繊細な動きを非常に困難にします。関節を曲げるのに必要な作業量は、次の式で表されます。

W V V f P d V {\displaystyle W=\int _{V_{i}}^{V_{f}}\,P\,dV}

ここで、V iV fはそれぞれ関節の初期容積と最終容積、Pはスーツ内の圧力、Wは結果として生じる仕事です。一般的に、すべてのスーツは圧力が低いほど可動性が高くなるのは事実です。しかし、最小内部圧力は生命維持装置の要件によって決まるため、仕事量をさらに減らす唯一の方法は、容積の変化を最小限に抑えることです。

あらゆる宇宙服の設計において、この問題を最小限に抑えるか、あるいは排除しようと試みられています。最も一般的な解決策は、宇宙服を複数の層で構成することです。ブラダー層は、風船のようなゴム状の気密層です。拘束層はブラダー層の外側に配置され、宇宙服の形状を規定します。ブラダー層は拘束層よりも大きいため、宇宙服内部の圧力によって生じる応力をすべて拘束層が吸収します。ブラダー層は圧力を受けていないため、たとえ穴が開いても風船のように破裂することはありません。拘束層は、関節を曲げると、関節の外側に「ゴア」と呼ばれる布のポケットが開き、関節の内側に「コンボリュート」と呼ばれるひだが形成されるように形成されています。ゴアは関節の内側で失われた容積を補い、宇宙服の容積をほぼ一定に保ちます。しかし、ゴアが完全に開いてしまうと、相当な労力をかけなければ、関節をそれ以上曲げることはできません。

ロシアの宇宙服の中には、宇宙空間で宇宙服が膨らまないように、宇宙服の外側にある宇宙飛行士の腕と脚に布の切れ端をきつく巻き付けるものもあった。 [要出典]

宇宙服の最外層であるサーマル・マイクロメテオロイド・ガーメントは、断熱性、マイクロメテオロイドからの保護、有害な太陽放射からの遮蔽機能を提供します。

スーツデザインには、主に 4 つの概念的アプローチがあります。

ソフトスーツ

ソフトスーツは通常、主に布地で作られています。すべてのソフトスーツには硬い部分があり、中には硬い関節ベアリングを備えたものもあります。船内活動用スーツや初期の船外活動用スーツはソフトスーツでした。[要出典]

ハードシェルスーツ

NASAの実験用AX-5ハードシェル宇宙服(1988年)

ハードシェルスーツは通常、金属または複合材料で作られており、関節には布地を使用していません。ハードスーツの関節には、ストーブのパイプの調整可能なエルボに似たボールベアリングとウェッジリングセグメントが使用されており、腕と脚の幅広い動きを可能にしています。関節は内部の空気量を一定に保ち、反力はありません。したがって、宇宙飛行士はスーツを任意の位置に保持するために力を入れる必要がありません。ハードスーツはより高い圧力でも動作できるため、101 kPa (14.6 psi) の宇宙船キャビンから船外活動を行う前に、宇宙飛行士が 34 kPa (4.9 psi) の宇宙服を使用するために事前に酸素を呼吸する必要がありません。関節が制限されたりロックされたりする可能性があり、その場合は宇宙飛行士が関節を操作またはプログラムする必要があります。[説明が必要] NASAエイムズ研究センターの実験用AX-5 ハードシェル宇宙服の柔軟性評価は 95% でした。着用者は、宇宙服を着用していないときの 95% の位置に動くことができました。[要引用]

ハイブリッドスーツ

ハイブリッドスーツは、ハードシェル部分と布製部分から構成されています。NASAの船外活動ユニット(EMU)は、グラスファイバー製のハードアッパートルソー(HUT)と布製肢を使用しています。[要出典] ILCドーバーI-Suitは、軽量化のためHUTを布製のソフトアッパートルソーに置き換え、硬質部品の使用を関節ベアリング、ヘルメット、ウエストシール、後部エントリーハッチに限定しています。[要出典]実用的な宇宙服の設計はほぼすべて、特にウエストシール、ベアリング、そして後部エントリースーツの場合はバックハッチなどの接合部分に硬質部品を組み込んでおり、これらの部分はすべて軟質部品で代替することは不可能です。

ぴったりとしたスーツ

スキンタイトスーツは、機械式カウンタープレッシャースーツや宇宙活動スーツとも呼ばれ、重い弾性ボディストッキングを使用して体を圧縮する設計案です。頭部は加圧ヘルメットをかぶりますが、体のその他の部分はスーツの弾性効果によってのみ加圧されます。これにより定容積問題が緩和され[要出典] 、宇宙服の減圧の可能性が低減し、非常に軽量なスーツになります。着用していないときは、弾性のある衣服は小さな子供用の服のように見える場合があります。これらのスーツは着用が非常に難しく、均一な圧力を提供するという問題に直面する可能性があります。ほとんどの提案では、体の自然な発汗を利用して涼しさを維持します。汗は真空中では容易に蒸発し、近くの物体 (光学系、センサー、宇宙飛行士のバイザー、その他の表面) で昇華または堆積する可能性があります。氷の膜と汗の残留物は敏感な表面を汚染し、光学性能に影響を与える可能性があります。

貢献技術

関連する先行技術としては、成層宇宙服第二次世界大戦で使用されたガスマスク、第二次世界大戦で高高度爆撃機のパイロットが使用した酸素マスク、ロッキード U-2およびSR-71 ブラックバードのパイロットに必要な高高度服または真空服、潜水リブリーザースキューバダイビング用具などがあります。

多くの宇宙服のデザインは、アメリカ空軍の宇宙服から取られており、マーキュリーIVAスーツやジェミニG4Cスーツ、先進的乗組員脱出スーツなど、「高高度航空機圧力」 [ 1 ]で作動するように設計されている。[ 9 ]

手袋技術

アメリカ初の宇宙服設計であるマーキュリーIVAには、視覚補助のため手袋の先端にライトが取り付けられていました。船外活動の必要性が高まるにつれ、アポロA7Lなどの宇宙服には、穴が開くのを防ぐため、クロメルrと呼ばれる金属繊維で作られた手袋が採用されました。宇宙飛行士の触覚を良好に保つため、手袋の指先はシリコン製になりました。シャトル計画では、宇宙船のモジュールを操作する必要が生じたため、ACES宇宙服には手袋にグリップ機構が設けられました。船外活動に使用されるEMU手袋は、宇宙飛行士の手を暖かく保つために加熱されています。マークIII宇宙服と併用することを目的としたフェーズVI手袋は、「レーザースキャン技術、3Dコンピュータモデリング、ステレオリソグラフィー、レーザー切断技術、CNC加工」を用いて設計された最初の手袋です。[ NASA、ILC Dover Inc. 1 ]これにより、より安価で正確な製造が可能になり、関節の可動性と柔軟性もより詳細に設計できるようになりました。

生命維持技術

アポロ計画以前は、宇宙服の生命維持装置はアンビリカルケーブルを介して宇宙カプセルに接続されていました。しかし、アポロ計画では、生命維持装置はポータブル生命維持システムと呼ばれる取り外し可能なカプセルに搭載され、宇宙飛行士は宇宙船に搭乗することなく月面探査を行うことができました。船外活動に使用されるEMU宇宙服は、宇宙飛行士が宇宙服の内部環境を手動で制御することを可能にします。マークIII宇宙服には、呼吸、加圧、熱交換のために約12ポンドの液体空気が入ったバックパックが付いています。[説明が必要] [ 9 ]

ヘルメット技術

球状ドーム型ヘルメットの開発は、視野、圧力補償、軽量化という3つの要件をバランスよく満たす鍵となりました。一部の宇宙服の不便さの一つは、頭部が前向きに固定され、横を見ることができないことです。宇宙飛行士はこの現象を「ワニ頭」と呼んでいます。[要出典]

高高度用スーツ

成層圏気球飛行用に軍事技術者エミリオ・エレーラが設計した加圧服のプロトタイプ。  1935年

宇宙服モデル一覧

ソビエトとロシアのスーツモデル

アメリカのスーツモデル

SpaceXスーツ(「スターマンスーツ」)

2015年2月、スペースXはドラゴン2号宇宙カプセル内で宇宙飛行士が着用する宇宙服の開発を開始しました。 [ 24 ]その外観は、スーパーヒーローSF映画の衣装デザインで知られるハリウッドの衣装デザイナー、ホセ・フェルナンデスと、スペースXの創設者兼CEOであるイーロン・マスクが共同でデザインしました。[ 25 ] [ 26 ]宇宙服の最初の画像は2017年9月に公開されました。[ 27 ] 2018年2月のファルコン・ヘビーの初打ち上げでは、 「スターマン」(デヴィッド・ボウイ同名曲にちなむ)と呼ばれるマネキンがスペースXの宇宙服を着用しました。[ 28 ] [ 29 ]この展示打ち上げでは、宇宙服は与圧されておらず、センサーも搭載されていませんでした。[ 30 ]

この宇宙服は真空環境にも適しており、宇宙飛行士の太ももに取り付けられた一本のテザーから空気と電子機器が供給され、客室の減圧から保護されます。3Dプリンターで作られたヘルメットには、マイクとスピーカーが内蔵されています。この宇宙服はテザー接続を必要とし、放射線防護機能も備えていないため、船外活動には使用されません。宇宙服は各宇宙飛行士に合わせてオーダーメイドで製作されます。[ 31 ]

2018年、NASAの商業乗組員宇宙飛行士ボブ・ベンケンダグ・ハーレーは、宇宙服に慣れるためにドラゴン2宇宙船内で宇宙服のテストを行った。[ 32 ]彼らは2020年5月30日に打ち上げられたクルードラゴンデモ2飛行でそれを着用した。[ 29 ]この宇宙服は、スペースXが関与する商業乗組員プログラムのミッションに参加する宇宙飛行士によって着用される

2024年5月4日、SpaceXはポラリス計画のポラリス・ドーンミッション用のIVA宇宙服をベースに、船外活動用に設計された宇宙服を発表しました。IVA宇宙服と同様に、ヘルメットは3Dプリントされていますが、EVAヘルメットには、操作中に情報を提供するヘッドアップディスプレイと、宇宙服の測定値を表示するカメラが組み込まれています。機動性が向上し、新しい断熱素材と、ファルコン中間段ロケットクルードラゴンの外部非与圧トランクに使用されている素材が使用されています。[ 33 ]

将来のNASA契約宇宙服

2022年6月1日、NASAは、次世代の宇宙服と船外活動システムを宇宙飛行士に開発・提供するために、競合するアクシオム・スペースコリンズ・エアロスペースを選定したと発表した。これらのシステムは、まず国際宇宙ステーションの外や、有人アルテミス計画の月面でテストされ、その後使用される予定であり、火星への有人ミッションの準備も行われる。[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]

中国のスーツモデル

  • 曙光(シュグアン、暁の意)宇宙服:1967年に中止された714計画有人宇宙計画のために中国が開発した第一世代の船外活動用宇宙服。重量は約10キログラム(20ポンド)、オレンジ色で、高耐久性の多層ポリエステル生地で作られている。宇宙飛行士は船室で着用し、船外活動も行うことができた。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]
  • プロジェクト863宇宙服:中国の第2世代船外活動宇宙服の中止されたプロジェクト。」[ 40 ]
  • 神舟IVA(神舟、「神の船」の意)宇宙服:この宇宙服は、中国初の有人宇宙飛行である神舟5号楊利偉が初めて着用したもので、ソコルKV2宇宙服によく似ているが、実際のロシア製ではなく中国製だと考えられている。[ 41 ] [ 42 ]写真を見ると、神舟6号の宇宙服は以前の宇宙服とは細部が異なっており、より軽量化されたとも言われている。[ 43 ]
  • 海鷹(「海の鷹」の意)EVA宇宙服:ロシアから輸入されたオルランM EVAスーツは海鷹と呼ばれています。神舟7号で使用されました。
  • 飛天(「空の飛行士」の意)船外活動宇宙服:中国で独自に開発された船外活動宇宙服で、神舟7号のミッションにも使用された。[ 44 ]この宇宙服は、最大7時間の船外活動ミッション用に設計された。[ 45 ]中国の宇宙飛行士は、2007年7月からカプセル外宇宙服を着用して訓練を行っており、質量が1人あたり110キログラム(240ポンド)を超えるこの宇宙服では、動きが著しく制限されている。[ 46 ]天宮宇宙ステーションの建設が始まった2021年から、新世代の飛天宇宙服が使用されている。

新興技術

いくつかの企業や大学では、現在の宇宙服を改良した技術や試作品を開発しています。

付加製造

3Dプリンティング(付加製造)は、ハードシェル宇宙服の高い機動性を維持しながら質量を減らすために使用できます。この製造方法はまた、宇宙服内でのスーツの製造と修理の可能性も可能にします。これは現在は利用できませんが、火星探査には必要になるでしょう。[ 47 ]メリーランド大学はAX-5の運動学に基づいて、2016年に3Dプリントハードスーツのプロトタイプの開発を開始しました。プロトタイプの腕部分は、宇宙システム研究所のグローブボックスで評価され、従来のソフトスーツとの機動性を比較できるように設計されました。初期の研究では、剛性スーツ要素、ベアリングレース、ボールベアリング、シール、シーリング面のプリントの実現可能性に焦点を当てていました。[ 48 ]

宇宙飛行士グローブチャレンジ

宇宙服のように器用な手袋の設計には一定の困難があり、現在の設計には限界があります。そのため、より優れた手袋を開発するために、センテニアル宇宙飛行士用手袋コンテストが創設されました。コンテストは2007年と2009年に開催され、今後も開催が予定されています。2009年のコンテストでは、手袋を微小隕石層で覆うことが求められました。

アウダ.X

アウダ.X

オーストリア宇宙フォーラムは2009年以来、火星探査を模擬した実験用宇宙服「Aouda.X」の開発に取り組んでいます。これは、状況認識を向上させるための高度なヒューマンマシンインターフェースとオンボードコンピューティングネットワークに重点を置いたものです。この宇宙服は、惑星探査を模擬した環境における汚染ベクトルを研究し、シミュレーションで選択された圧力条件に応じて制限を設けるように設計されています。

2012年以来、オーストリア宇宙フォーラムによるモロッコエルフードへのMars2013アナログミッションでは、Aouda.Xアナログ宇宙服には姉妹機であるAouda.Sが使用されています。[ 49 ]これは、Aouda.Xの運用を支援し、同様の宇宙服を着た2人の(アナログ)宇宙飛行士間の相互作用を研究できるように設計された、やや洗練度の低い宇宙服です。

アウダ.Xとアウダ.Sの宇宙服は、ジュール・ヴェルヌの1873年の小説『八十日間世界一周』に登場する架空の王女にちなんで名付けられましたアウダ.X公開展示用模型(アウダ.D)は、2012年にオーストリア・オーバートラウンのダッハシュタイン氷河洞窟で行われた実験の後、現在展示されます[ 50 ]

アクシオム・スペースとプラダ

2024年、イタリアのミラノで開催された国際宇宙会議で、アクシオム・スペースとプラダは、NASAのアルテミス3号ミッション用の宇宙服を開発するための継続的な協力の成果を発表しました。[ 36 ]

バイオスーツ

バイオスーツは、マサチューセッツ工科大学で開発中の宇宙活動用スーツ、2006年時点では複数の下肢用プロトタイプが開発されていました。バイオスーツは、レーザーボディスキャンを用いて、着用者一人ひとりに合わせてカスタムフィットされます。[要更新][アップデート]

コンステレーション宇宙服システム

2006年8月2日、NASAはコンステレーション計画のニーズを満たすためにコンステレーション宇宙服の設計、開発、認証、生産、および維持工学に関する提案依頼書(RFP)を発行する計画を示しました[ 51 ] NASAは、打ち上げ、突入、中止中の生存、無重力EVA、月面EVA、火星表面EVA をサポートできる単一の宇宙服を予見しました。

2008年6月11日、NASAは新しい宇宙服を開発するため、オーシャンアリング・インターナショナル社に7億4500万ドルの契約を発注した。 [ 52 ]

ファイナルフロンティアデザイン IVA 宇宙服

ファイナルフロンティアデザイン IVA 宇宙服

ファイナル・フロンティア・デザイン(FFD)は、商業用の完全なIVA宇宙服を開発しており、最初の宇宙服は2010年に完成した。[ 53 ] FFDの宇宙服は、軽量で機動性が高く、安価な商業用宇宙服となることを目指している。2011年以降、FFDはIVA服の設計、ハードウェア、プロセス、機能をアップグレードしてきた。FFDは設立以来、様々な機関や顧客向けに合計7つのIVA宇宙服(2016年)アセンブリを製造し、シミュレータ、航空機、微小重力、低圧室で高忠実度の人体テストを実施してきた。FFDは、NASAの商業宇宙能力局と宇宙法協定を結び、FFD IVAスーツの人間評価プランを開発および実行している。[ 54 ] FFDは、IVAスーツをミッションに応じて分類している。地球ベースのテストはTerra、高高度飛行はStratos、軌道宇宙飛行はExosである。各スーツ カテゴリには、製造管理、検証、および材料に関する要件が異なりますが、アーキテクチャは類似しています。

Iスーツ

I -Suitは、同じくILCドーバーによって製造された宇宙服のプロトタイプで、EMUに比べて軽量化のための柔らかい上半身など、いくつかの設計改良が加えられています。Mark IIIとI-Suitはどちらも、NASAが毎年実施する砂漠研究技術研究(D-RATS)のフィールド試験に参加しており、この試験では宇宙服の乗員が互いに、そして探査車やその他の機器と相互作用します。

マークIII

Mark IIIは、ILCドーバー社によって製造されたNASAのプロトタイプで、硬い下半身部分と、軟質および硬質の部品を組み合わせた構造になっています。Mark IIIは、高い作動圧力(57 kPaまたは8.3 psi)にもかかわらず、従来のスーツよりも大幅に機動性が向上しています。そのため、このスーツは「ゼロ・プリブリーズ」スーツと呼ばれ、宇宙飛行士は国際宇宙ステーションのような単一気圧の混合ガス環境からこのスーツに直接移行することができ、窒素などの不活性ガスを含む大気からの急激な減圧で発生する可能性のある減圧症のリスクを負うことなく、宇宙飛行士の行動を制限できます。

MX-2

MX-2は、メリーランド大学宇宙システム研究所で開発された宇宙服の類似品です。MX-2は、同研究所の中性浮力研究施設において、有人中性浮力試験に[いつ? ]使用されます。MX-2は、飛行定格のEVAスーツの要件を満たさずに、実際のEVAスーツの作業範囲を近似することで、NASAの中性浮力研究所などの施設でEMUスーツを使用するよりも安価なEVA研究プラットフォームを提供します

MX-2の動作圧力は2.5~4psiです。リアエントリー型のスーツで、グラスファイバー製のHUT (船底着座装置)を備えています。空気、LCVG冷却水、電力はオープンループシステムで、アンビリカルケーブルを介して供給されます。スーツにはMac Mini [要出典]が搭載されており、スーツ内圧、入口・出口温度、心拍数などのセンサーデータを取得します。[ 55 ]スーツのサイズ変更可能なパーツと調整可能なバラストにより、身長68~75インチ(170~190cm)、体重120ポンド(54kg)の被験者に対応できます。[要説明] [ 56 ]

ノースダコタ州の訴訟

2006年5月から、ノースダコタ州の5つの大学が協力して、NASAから10万ドルの助成金を受け、惑星宇宙服に組み込める技術を実証するために新しい宇宙服のプロトタイプを開発した。宇宙服はノースダコタ州西部のセオドア・ルーズベルト国立公園の 荒野でテストされた。宇宙服は生命維持バックパックなしで47ポンド(21 kg)の質量があり、飛行定格のNASA宇宙服の標準的な価格1200万ドルのほんの一部しかかからない。[ 57 ]宇宙服は、ノースダコタ大学ノースダコタ州立大学、ディキンソン州立大学、州立科学大学タートルマウンテンコミュニティカレッジ の学生によって1年余りで開発された[ 58 ]ノースダコタの宇宙服の可動性は、その低い作動圧力によるものである。ノースダコタのスーツは 1 psi (6.9 kPa; 52 Torr) の差圧で現場テストされましたが、NASA の EMU スーツは 4.7 psi (32 kPa; 240 Torr) の圧力で作動します。この圧力は、呼吸のためにほぼ海面酸素分圧を供給するように設計されています (上記の説明を参照)。

PXS

NASAのプロトタイプ探査スーツ(PXS)は、Zシリーズと同様に、スーツポートと互換性のあるリアエントリースーツです。[ 59 ]このスーツには、さまざまな個人や変化する移動要件に合わせて、ミッション中にさまざまな仕様で3Dプリントできるコンポーネントがあります。[ 60 ]

スーツポート

スーツポートはエアロックの理論上の代替手段であり、危険な環境や有人宇宙飛行、特に惑星表面探査で使用するために設計されている。スーツポートシステムでは、リアエントリー型の宇宙服が宇宙船の外側に取り付けられ密閉されるため、宇宙飛行士はエアロックや宇宙船の客室の減圧を必要とせずに宇宙服に入り密閉し、船外活動(EVA)を行うことができる。スーツポートはエアロックよりも質量と容積が小さく、塵埃を軽減し、内部と外部の環境の相互汚染を防ぐ。スーツポートの設計に関する特許は、1996年にNASAエイムズ研究センターのフィリップ・カルバートソン・ジュニアによって、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・スタインシークによって出願された。[ 61 ] [ 62 ]

Zシリーズ

Z-1シリーズスーツ

2012年、NASAはZ-1宇宙服を発表しました。これは、NASAが惑星船外活動用に特別に設計したZシリーズの宇宙服プロトタイプの最初のものです。Z-1宇宙服は、宇宙ミッションにおける機動性と保護性を重視しています。従来のNASAの船外活動用宇宙服に見られた硬い胴体とは異なり、柔らかい胴体を採用することで質量を軽減しています。[ 63 ]緑色の縞模様が入ったデザインから、「バズ・ライトイヤー・スーツ」と呼ばれています。

2014年、NASAはZシリーズの次期モデルであるZ-2プロトタイプのデザインを公開しました。NASAはZ-2宇宙服のデザインを一般投票で決定しました。フィラデルフィア大学のファッション学科の学生が作成したデザインは、「テクノロジー」、「社会の潮流」、「バイオミミクリー」の3つでした。[ 64 ]最終的に「テクノロジー」デザインが選ばれ、プロトタイプは3Dプリントなどの技術を用いて製造されました。Z-2スーツは、NASAのEMUスーツと同様に、胴体がハードシェルに戻るという点でもZ-1スーツと異なります。[ 65 ] [ 66 ]

フィクションでは

宇宙服を着た女性が表紙に描かれたワンダーストーリー年鑑1950年号

宇宙服はSF作品では定番のアイテムです。[ 67 ] [ 68 ]宇宙服は19世紀初頭からSF作品に登場しています(ジュール・ヴェルヌの『 月世界旅行』 1865年)。[ 69 ]

参照

参考文献

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