Exoskelet om vanuit de ruimte te springen

Inhoudsopgave:

Exoskelet om vanuit de ruimte te springen
Exoskelet om vanuit de ruimte te springen

Video: Exoskelet om vanuit de ruimte te springen

Video: Exoskelet om vanuit de ruimte te springen
Video: Developing a Rehabilitation Research Plan for NIH: Moving the Field Forward 2024, Mei
Anonim

De film "Iron Man" inspireerde de ontwikkelaars om een pak te ontwerpen dat geschikt zou zijn om uit de ruimte te springen. Het pak van de toekomst of exoskelet om uit de ruimte te springen heeft de aanduiding RL MARK VI gekregen, het wordt gemaakt door de ontwikkelaars van Solar System Express en biotechniek van Juxtopia LLC. Dit kostuum zal vergelijkbaar zijn met het kostuum van de beroemde ijzeren man. Het pak zou zijn uitgerust met gyroscopen, augmented reality-brillen, controlehandschoenen en zelfs een jetpack. Tegelijkertijd wordt verwacht dat het productiemodel van de nieuwigheid in 2016 wordt uitgebracht.

Het idee om dit exoskelet te maken is geïnspireerd op de fantastische films Iron Man en Star Trek. Er wordt aangenomen dat dit pak een persoon 100 km kan optillen. boven het aardoppervlak en vervolgens soepel naar de grond zakken zonder een parachute te gebruiken. De ontwerpers van het ruimtepak hebben de hoogte van 100 km niet voor niets als de bovenste balk vastgesteld, deze hoogte wordt de Karman-lijn genoemd, die wordt beschouwd als de grens tussen open ruimte en de atmosfeer van de aarde. Tegelijkertijd is springen van zo'n hoogte een taak van enorme complexiteit. Aanvankelijk zal het kosmische vacuüm op een persoon inwerken, en dan zal hij de atmosfeer van de aarde binnengaan en gedurende een vrij lange tijd in een staat van vrije val zijn.

Sciencefiction is niet de eerste keer dat het ingenieurs inspireert om de technologie van de toekomst te creëren. In de film Star Trek uit 2009 is er bijvoorbeeld een scène waarin de kapitein van het ruimtevaartuig James Kirk, ingenieur Olson en de stuurman Hikaru Sulu in hightech pakken afdalen naar het oppervlak van de planeet Vulcan, en de landing plaatsvindt. met de inzet van de parachute. In de Iron Man-trilogie staan de kostuums van Tony Stark centraal in het verhaal. De belangrijkste componenten van zijn exoskeletten zijn repulsors (anti-zwaartekrachtmotoren) in handschoenen en straalmotoren in laarzen. Tegelijkertijd heeft de helm in dit pak een display met indicator op de voorruit. Daarnaast kan de held spraakbesturing gebruiken om alle beschikbare systemen te besturen.

Om deze ideeën in de praktijk uit te voeren, is het nodig om een groot aantal verschillende problemen op te lossen. Bedenk hoe het pak een persoon zal beschermen tegen plotselinge veranderingen in temperatuur en druk, het probleem van de toevoer van zuurstof oplost, denk na over hoe hypersonische en supersonische schokgolven te weerstaan. Er zijn veel risico's op zo'n indrukwekkende hoogte: een atleet kan luchtemfyseem, decompressieziekte of ebullisme (koken van vocht in het lichaam bij lage atmosferische druk) ervaren. In het geval dat het pak beschadigd is, kan de persoon zonder bescherming en zuurstof worden achtergelaten.

Exoskelet om vanuit de ruimte te springen
Exoskelet om vanuit de ruimte te springen

Daarnaast moet het ontwikkelde pak bestand zijn tegen hypersonische en supersonische schokgolven. Ook de ervaren overbelasting zal een belangrijke rol spelen. Op het moment dat een atleet van een dunne atmosfeer naar zijn dichtere lagen gaat, zal hij positieve en negatieve overbelastingen ervaren van 2g tot 8g. En dit kan ernstige problemen en uitval van het hele systeem veroorzaken. Aan de andere kant kan een atleet van dergelijke overbelastingen bewustzijnsverlies of bloedingen krijgen.

Volgens vertegenwoordigers van Solar System Express zal het nieuwe ruimtepak, genaamd de RL MARK VI, de atleet in staat stellen te springen vanuit de nabije ruimte, suborbitale ruimte en zelfs vanuit een lage baan om de aarde. De RL in het pak is een acroniem voor majoor Robert Lawrence, de eerste Afro-Amerikaanse astronaut die op 8 december 1967 stierf tijdens testvluchten op Edwards Air Force Base.

Om de ontwikkeling ervan te testen, plant Solar System Express een sprong vergelijkbaar met de Red Bull Stratos. De eerste tests zijn gepland op relatief lage hoogte, met behulp van een parachutelanding, maar de doelen van de fabrikant zijn veel ambitieuzer. Met behulp van gespecialiseerde laarzen met miniatuurmotoren en vleugelpaktechnologie zal de atleet soepel rechtop moeten landen.

Tegelijkertijd werken de ingenieurs van Juxtopia aan een augmented reality-brilproject. Het werkingsprincipe van deze bril moet vergelijkbaar zijn met de technologie van het weergeven van informatie op de voorruit van moderne jagers, wanneer alle gegevens die nodig zijn voor de piloot worden weergegeven op het binnenoppervlak van de helm, de pilotenbril of direct op het glas van de cockpit luifel. Augmented reality-brillen van Juxtopia zullen de sporter voorzien van alle essentiële informatie die nodig is om de situatie onder controle te houden. Ze vertellen je over de temperatuur van de omgeving en het lichaam, hartslag, druk en laten veel andere nuttige informatie zien. Bovendien zal de "jumper" zijn locatie in de ruimte kennen, de verandering in vliegsnelheid zien en ook constant in contact kunnen blijven met stations op de grond. Het systeem omvat camera's, spraakbesturing en sfeerverlichting.

Afbeelding
Afbeelding

Tegelijkertijd moeten gyroscopische laarzen het meest hightech-ding worden in het nieuwe wonderpak. Aangenomen wordt dat ze meerdere problemen tegelijk zullen oplossen. Ten eerste op een hoogte van 100 km. boven zeeniveau zullen aerodynamische krachten niet op het lichaam van de atleet inwerken, daarom zal het erg moeilijk zijn om de vlucht te stabiliseren. Tegelijkertijd helpen de gyroscopen die in de laarzen zijn ingebouwd, de positie van het ruimtepak in de ruimte te stabiliseren en de atleet te helpen een optimale positie te behouden bij het overschrijden van de grens van de thermosfeer en de stratopauze. Met hun hulp is het de bedoeling om een veiligheidssysteem te implementeren genaamd "flat spin compensator", dat wordt ingeschakeld als de "jumper" de controle over de positie in de ruimte langer dan 5 seconden verliest.

Een van de belangrijkste functies van gyroscopische laarzen zou de zachte landing van de atleet moeten zijn. Er wordt aangenomen dat ze "aangaan" wanneer een persoon bijna het aardoppervlak heeft bereikt. Op dit punt zullen miniatuursproeiers gasstralen afgeven om een veilige en soepele landing te garanderen. De controller van de gyroscopische laarzen, evenals de minimotoren die erin zijn ingebouwd, bevinden zich op de bedieningshandschoenen, die zijn ontworpen om gemakkelijke toegang tot het systeem te bieden.

Het is ook de bedoeling om een andere truc te implementeren - de Gravity Development Board, die een integraal onderdeel is van het pak dat wordt ontwikkeld. Dit bord zal fungeren als de belangrijkste interface voor het beheer van het hele systeem. Volgens de technisch directeur van Solar System Express wordt deze ontwikkeling het eerste systeem in zijn soort dat geschikt is voor gebruik in de ruimte en dat qua functionaliteit de Arduino Uno kan overtreffen. Er wordt aangenomen dat de eerste tests van het wonderkostuum in juli 2016 zullen plaatsvinden, dus er is niet veel tijd meer om te wachten tot de fantasie uitkomt.

De meest opvallende sprong tot nu toe

Op dit moment werd de meest opmerkelijke sprong in de geschiedenis gemaakt door Felix Baumgartner (Red Bull Stratos), die tegelijkertijd 2 wereldrecords tegelijk vestigde: de eerste ter wereld maakte een sprong uit de stratosfeer (hoogte 39 km), en werd ook de eerste persoon die geluidssnelheid overwon. Zonder de aanwezigheid van speciale uitrusting zou zijn sprong natuurlijk onmogelijk zijn geweest. Felix droeg een speciaal pak dat eigenlijk een variatie was op het meest geavanceerde ruimtepak van NASA. Dit ruimtepak beschermde de dappere springer tegen plotselinge temperatuurveranderingen (tijdens de sprong varieerde de luchttemperatuur van -68 tot 38 graden Celsius) en druk, evenals een groot aantal andere gevaren.

Afbeelding
Afbeelding

Nooit eerder zijn dergelijke pakken ontwikkeld, die extreem hoge drukken kunnen weerstaan en tegelijkertijd een gecontroleerd valproces uitvoeren. Het gemaakte kostuum bestond uit 4 lagen. De buitenste laag van het pak bestond uit een vlamvertragend materiaal genaamd Nomex. Onder deze laag bevond zich een apparaat dat de bel vasthield, die was gevuld met gas. De binnenste laag van het pak was een ademende voering. Zodra de druk toenam, kreeg het pak de stijfheid die het nodig had. Tegelijkertijd moest het ontwerp van het pak een persoon een strikt verticale val bieden, met het hoofd naar beneden. Dit was cruciaal om te voorkomen dat we in een vlakke neerwaartse spiraal terechtkwamen.

Een van de belangrijkste taken van het pak was het aanpassen van de druk. Het was noodzakelijk om de druk te regelen om het optreden van hypoxie, decompressieziekte, weefselbeschadiging - d.w.z. die risico's die gepaard gaan met plotselinge veranderingen in de atmosferische druk. Tijdens de vrije val ademde Felix Baumgartner zuivere zuurstof in en in zijn ruimtepak werd een constante druk van 3,5 bar gehandhaafd. Terwijl de damp van de membranen en de aneroïde klep daalde, werd de druk in het pak intern aangepast. Op dat moment, toen de parachutist onder de 10 km zakte, begon de druk in het pak af te nemen, wat zorgde voor meer mobiliteit.

Het technologische centrum van het pak was de gepantserde borstplaat. Het omvatte een videocamera met hoge resolutie met een groothoekweergave van 120 graden, een spraakontvanger en zender, een hydrostabilisator die hoek en hoogte rapporteerde, een versnellingsmeter en een dubbele set lithium-ionbatterijen.

Het gezicht van de parachutist werd beschermd met een speciaal plastic schild. Op het moment dat de parachutist uit de capsule stapte, zou de temperatuur overboord ongeveer -25⁰С moeten zijn geweest. In een paar minuten vrije vlucht zal de luchttemperatuur meer dan halveren. Om te voorkomen dat het plastic schild aan de binnenkant van de adem van de parachutist beslaat, was het uitgerust met 110 dunste draden, die verantwoordelijk waren voor het verwarmen van het hele oppervlak.

Afbeelding
Afbeelding

Het parachutesysteem van dit pak bestond uit 3 parachutes: een parachuteremeenheid, een hoofdparachute en een reserveparachute. Tegelijkertijd waren de laatste twee gewone parachutes, die 2,5 keer werden verhoogd om extra stabiliteit te bieden. In het Baumgartner-pak werden 4 handvatten van het sluitapparaat tegelijk geleverd: 2 rood en 2 geel. De rode hendel, die zich aan de rechterkant van de borstkas bevindt, maakte de hoofdparachute los en gooide de remparachute eruit, de gele hendels op de rechterdij maakten de hoofdparachute los zodat de reserveparachute kon worden ingezet zonder verstrikking. In het geval dat de parachutist in een neerwaartse spiraal terechtkwam en de hendel niet kon bereiken, kon hij de remparachute vrijgeven door op de ringvergrendeling op de linkerwijsvinger van het pak te drukken.

Felix Baumgartner en zijn team staken niet onder stoelen of banken dat springen uit de stratosfeer op zich al een zeer grote en belangrijke prestatie is. Maar tegelijkertijd was het belangrijkste doel van de sprong juist om de nieuwste ontwikkeling van NASA te testen.

Aanbevolen: