Bildtext: Den integrerade fordonsstacken för ett mänskligt uppdragskoncept för djupa rymden. Kredit: NASA
Det finns alla möjliga detaljer att ta hänsyn till när du reser i djupa rymden, till exempel vart man ska åka, vad man ska göra och hur man kommer tillbaka. Eftersom stjärnögda drömmare ofta inte tar hänsyn till de praktiska verkligheterna med att sätta en människa i en sådan miljö, får starkögda ingenjörer bestämma de skitliga detaljerna i ett sådant uppdrag, till exempel hur många par strumpor som behövs. Lyckligtvis sysselsätter NASA ingenjörer som är både starkögda och stjärnkikta, och deras arbete har just tagit fram en intressant rapport som diskuterar den mänskliga sidan av utforskning av djup rymden.
Uppsatsen, skriven av Michelle Rucker och Shelby Thompson från Johnson Space Center, fokuserar på kraven på ett fartyg som kommer att ta den första vågen med mänskliga utforskare i djupa rymden till en asteroid nära jorden (NEA), förhoppningsvis inom en snar framtid. Teamet betonade att de bara tittade på mycket grundläggande krav och pappret ger bara en grund att arbeta med för mer specialiserade team som kommer att utforma enskilda undersystem.
För att utveckla grunderna måste teamet göra några antaganden, och dessa antaganden är avslöjande för alla som är intresserade av NASA: s framtida planer för mänsklig utforskning. Teamet antog ett 380-dagars tur-och-uppdrag till en NEA, besatt av 4 personer, med bara 30 dagar av uppdraget tillbringade vid asteroiden. De antog tillgången till en mängd olika uppdragspecifika fordon såväl som förmågan att utföra aktiviteter utanför fordon och brygga med Orion-besättningsmodulen, som fortfarande är under utveckling vid NASA. Trots detta kan sådana antaganden leda till ett spännande uppdrag om de håller hela designprocessen.
Bildtext: Två veckors kläder i transportväska för en besättning. Kredit: NASA
Utöver antagandena, utnyttjade teamet kunskapen från många års arbete på den internationella rymdstationen och hjälpte till att överväga detaljer som hur många paket med pulveriserade drycker som behövs under resan och hur mycket tandkräm en person använder dagligen i rymden. Alla dessa nummer krossades för att få övergripande dimensioner för hantverket.
Även om summan av dessa volymer producerade ett överdimensionerat rymdskepp, utvärderade teamet aktivitetsfrekvens och varaktighet för att identifiera funktioner som kunde dela en gemensam volym utan konflikt, vilket minskade den totala volymen med 24%. Efter tillsats av 10% för tillväxt beräknades den resulterande funktionella trycksatta volymen till ett minimum av 268 cu m (9 464 cu ft) fördelat över funktionerna.
Dessa dimensioner resulterade i en fyra våningar struktur på totalt 280 kubikmeter (10 000 kubikfot) med utrymme under tryck som ser ut som om det kunde ha kommit direkt från uppsättningen av Prometheus.
Bildtext: Konceptuell Deep Space Habitat-layout. Kredit: NASA / Michelle Rucker och Shelby Thompson.
De olika delsystemen kan delas in i sju olika kategorier. Den största är utrustningssektionen, som tar upp 22% av rymdskeppet. Detta utrymme skulle innehålla saker som miljökontrollpanelen och navigations- och kommunikationsutrustning. Men konstruktörerna trodde att framdrivningssystemet, troligtvis ett solelektriskt framdrivningssystem, och all nödvändig styrutrustning skulle vara en del av en fästbar modul och inte skulle utgöra en del av livsmiljöns huvudsakliga bostadsyta.
Uppdragsoperationer och rymdskeppsoperationer utgör de näst största bitarna i det bebodliga utrymmet, var och en klockar på 20%. Dessa områden är reserverade för uppdragsspecifika uppgifter som ännu inte är definierade och allmänna uppgifter som är nödvändiga oavsett vilken typ av uppdrag livsmiljön lanseras på, till exempel grundläggande underhåll och reparation.
Mycket hänsyn tas till psykologiska och integritetsbehov hos fartygets invånare och som sådan ägnas cirka 30% av det totala bebyggda utrymmet åt vård av människorna ombord, med 18% som går till "individuell" vård och 12% går till "grupp" vård.
Bildtext: Gruppboende och verksamhetsområde för en konceptuell livsmodul för djup rymd. Kredit: NASA / Michelle Rucker och Shelby Thompson.
Individuell vård inkluderar grunder som sängar, helkroppsrengöring och toaletter. Gruppomsorg är mer för aktiviteter för flera personer, till exempel en matsal, matlagning och mötesplatser. De sista 2% av området ombord tilldelades planer för ”beredskap”. Det passar sin namngivare, eftersom designteamet hoppas att aldrig behöva använda utrymmet vars huvudsakliga syfte är att hantera kabinavtryckning, besättningsdödlighet eller annan oförutsägbar katastrof. Det finns också ett skyddat område i det inre av livsmiljön för tillflyktsort för besättningen under en solstrålningshändelse.
Med de grunder som fastställts är det nu upp till specialteamen att utveckla nästa kravkrav för delsystemen. Den slutliga designen kommer endast att slutföras efter en lång och iterativ process för beräkning och omberäkning, design och omdesign. Förutsatt att lagen fortsätter och rymdbyrån får tillräckligt med medel för att utveckla ett djup rymduppdrag till en asteroid, kommer NASA: s detaljorienterade ingenjörer att ha utvecklat en mycket flexibel livsmodul som kan användas i nästa steg i utforskning av mänskliga rymden som drömmare överallt kan få exalterad över.
Källa: NASAs tekniska rapport: Utveckla ett livsmiljö för lång varaktighet, Deep Space Mission
Andy Tomaswick, en elektrisk ingenjör som följer rymdvetenskap och teknik.
