Att bo och arbeta i rymden under längre tid är hårt arbete. Effekterna av viktlösa tar inte bara en fysisk vägtull, utan att utföra rymdpromenader är en utmaning i sig själv. Under en rymdpromenad kan astronauter bli desorienterade, förvirrade och illamående, vilket gör det svårt att komma hem. Och medan rymdpromenader har genomförts i årtionden är de särskilt viktiga ombord på International Space Station (ISS).
Därför utformar Charles Stark Draper Laboratory (alias Draper Inc.), ett Massachusetts-baserat ideellt företag för forskning och utveckling, en ny rymddräkt med stöd från NASA. Förutom gyroskop, autonoma system och annan avancerad teknik kommer denna nästa generations rymddräkt med en "Take Me Home" -knapp som tar bort mycket förvirring och gissningar från rymdpromenaderna.
Rymdpromenader, även känd som "Extra-Vehicular Activity" (EVA), är en integrerad del av rymdresan och rymdutforskningen. Ombord på ISS varar rymdpromenader vanligtvis mellan fem och åtta timmar, beroende på arten av det arbete som utförs. Under en rymdpromenad använder astronauter tetrar för att förbli fasta vid stationen och hålla verktygen från att flyta bort.
En annan säkerhetsfunktion som spelar in är Simplified Aid for EVA Rescue (SAFER), en enhet som bärs av astronauter som en ryggsäck. Den här enheten förlitar sig på jetstrummar som styrs av en liten joystick för att tillåta astronauter att röra sig i rymden i händelse av att de lossnar och flyter bort. Denna enhet användes mycket under konstruktionen av ISS, som involverade över 150 rymdpromenader.
Men även med en SAFER på är det inte svårt för en astronaut att bli desorienterad under och EVA och tappa sina lager. Eller som Draper-ingenjör Kevin Duda antydde i ett pressmeddelande från Draper: "Utan ett misslyckat sätt att återvända till rymdskeppet riskerar en astronaut att vara värsta fall: förlorat i rymden." Som rymdsystemingenjör har Duda studerat astronauter och deras livsmiljö ombord på den internationella rymdstationen under en tid.
Han och hans kollegor lade nyligen in patent på tekniken, som de kallar ett ”assisted extravehicular activation self-return” -system. Som de beskrev konceptet i patentet:
”Systemet uppskattar en besättningsmedlems navigeringstillstånd relativt en fast plats, till exempel på ett medföljande kretsande rymdskepp, och beräknar en vägledning för att återlämna besättningsmedlemmen till den fasta platsen. Systemet kan redogöra för säkerhetskrav och godkännanden när de beräknar vägbanan. ”
I en konfiguration kommer systemet att kontrollera besättningsmedlemmens SAFER-paket och följa en föreskriven bana tillbaka till en plats som är betecknad som "hem". I en annan kommer systemet att ge anvisningar i form av visuella, hörsel- eller taktila signaler för att rikta besättningsmedlemmen tillbaka till sin utgångspunkt. Besättningsmedlemmen kan aktivera själva systemet, men en fjärroperatör kan också aktivera det om det behövs.
Enligt Séamus Tuohy, Drapers chef för rymdsystem, är denna typ av hem-hem-teknik ett framsteg inom rymdsuitstekniken som är försenad. “Den nuvarande rymddräkten har ingen automatisk navigationslösning - det är rent manuellt - och det kan utgöra en utmaning för våra astronauter om de är i en nödsituation, sade han.
Ett sådant system innebär flera utmaningar, inte minst som har att göra med Global Positioning Systems (GPS), som helt enkelt inte är tillgängliga i rymden. Systemet måste också beräkna en optimal returväg som står för tid, syreförbrukning, säkerhet och avståndskrav. Slutligen måste den kunna leda en desorienterad (eller till och med medvetslös astronaut) effektivt tillbaka till deras luftlås. Som Duda förklarade:
”Att ge astronauter en känsla av riktning och orientering i rymden är en utmaning eftersom det inte finns någon tyngdkraft och inget enkelt sätt att avgöra vilket sätt som är upp och ner. Vår teknik förbättrar uppdragets framgång i rymden genom att hålla besättningen säker. ”
Lösningarna för Duda och hans kollegor är att förse framtida rymddräkter med sensorer som kan övervaka bärarens rörelse, acceleration och relativa position till ett fast föremål. Enligt patentet skulle detta troligen vara ett medföljande kretsande rymdskepp. Modulerna för navigering, vägledning och styrning kommer också att programmeras för att rymma olika scenarier, allt från GPS till visionstödd navigering eller stjärnspårning.
Draper har också utvecklat egenutvecklad programvara för systemet som smälter data från visionbaserade och tröghetsnavigeringssystem. Systemet kommer ytterligare att dra nytta av företagets omfattande arbete inom bärbar teknik, som också har omfattande kommersiella tillämpningar. Genom att utveckla rymddräkter som gör det möjligt för bäraren att få mer data från sin omgivning, för de effektivt förstärkt verklighetsteknologi ut i rymden.
Utöver rymdutforskning planerar företaget också applikationer för sitt navigationssystem här hemma. Dessa inkluderar första svarare och brandmän som måste navigera genom rökfyllda rum, fallskärmshoppare som faller mot jorden och dykare som kan bli desorienterade i djupt vatten. Bokstavligen alla situationer där liv och död kan bero på att inte gå vilse kan dra nytta av denna teknik.
