Über längere Zeit im Raum zu leben und zu arbeiten, ist harte Arbeit. Die Auswirkungen von Schwerelosigkeit fordern nicht nur einen physischen Tribut, sondern die Durchführung von Weltraumspaziergängen ist an sich schon eine Herausforderung. Während eines Weltraumspaziergangs können Astronauten desorientiert, verwirrt und übel werden, was es schwierig macht, nach Hause zu kommen. Und während Weltraumspaziergänge seit Jahrzehnten durchgeführt werden, sind sie an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) besonders wichtig.
Aus diesem Grund entwirft das Charles Stark Draper Laboratory (auch bekannt als Draper Inc.), ein in Massachusetts ansässiges gemeinnütziges Forschungs- und Entwicklungsunternehmen, mit Unterstützung der NASA einen neuen Raumanzug. Neben Gyroskopen, autonomen Systemen und anderen Spitzentechnologien verfügt dieser Raumanzug der nächsten Generation über eine Schaltfläche „Take Me Home“, mit der Sie viel Verwirrung und Rätselraten von Weltraumspaziergängen entfernen können.
Weltraumspaziergänge, auch als „Extra-Vehicular Activity“ (EVA) bekannt, sind ein wesentlicher Bestandteil der Raumfahrt und der Weltraumforschung. An Bord der ISS dauern Weltraumspaziergänge in der Regel zwischen fünf und acht Stunden, abhängig von der Art der ausgeführten Arbeiten. Während eines Weltraumspaziergangs verwenden Astronauten Haltegurte, um an der Station befestigt zu bleiben und zu verhindern, dass ihre Werkzeuge wegschwimmen.
Ein weiteres Sicherheitsmerkmal, das ins Spiel kommt, ist die vereinfachte Hilfe für die EVA-Rettung (SAFER), ein Gerät, das von Astronauten wie ein Rucksack getragen wird. Dieses Gerät basiert auf Strahltriebwerken, die von einem kleinen Joystick gesteuert werden, damit sich Astronauten im Weltraum bewegen können, falls sie sich lösen und wegschweben. Dieses Gerät wurde während des Baus der ISS, an der über 150 Weltraumspaziergänge beteiligt waren, ausgiebig eingesetzt.
Selbst wenn ein SAFER aktiviert ist, ist es für einen Astronauten nicht schwierig, während und während der EVA desorientiert zu werden und die Orientierung zu verlieren. Oder wie der Draper-Ingenieur Kevin Duda in einer Draper-Presseerklärung angedeutet hat: „Ohne eine ausfallsichere Möglichkeit, zum Raumschiff zurückzukehren, besteht für einen Astronauten das Risiko des schlimmsten Falls: im Weltraum verloren.“ Als Ingenieur für Raumfahrtsysteme hat Duda einige Zeit Astronauten und ihren Lebensraum an Bord der Internationalen Raumstation untersucht.
Er und seine Kollegen haben kürzlich ein Patent für die Technologie angemeldet, das sie als "Self-Return-System für assistierte extravehikuläre Aktivitäten" bezeichnen. Wie sie das Konzept im Patent beschrieben haben:
„Das System schätzt den Navigationsstatus eines Besatzungsmitglieds relativ zu einem festen Ort, beispielsweise auf einem begleitenden umlaufenden Raumschiff, und berechnet eine Führungsbahn, um das Besatzungsmitglied an diesen festen Ort zurückzubringen. Das System kann Sicherheits- und Freigabeanforderungen bei der Berechnung der Führungsbahn berücksichtigen. “
In einer Konfiguration steuert das System das SAFER-Paket des Besatzungsmitglieds und folgt einer vorgeschriebenen Flugbahn zurück zu einem als „Zuhause“ bezeichneten Ort. In einem anderen Fall liefert das System Anweisungen in Form von visuellen, akustischen oder taktilen Hinweisen, um das Besatzungsmitglied zu seinem Ausgangspunkt zurückzuleiten. Das Besatzungsmitglied kann das System selbst aktivieren, aber ein Fernbediener kann es bei Bedarf auch einschalten.
Laut Séamus Tuohy, Drapers Direktor für Raumfahrtsysteme, ist diese Art der Heimkehrtechnologie ein Fortschritt in der Raumanzugtechnologie, der längst überfällig ist. “Der aktuelle Raumanzug bietet keine automatische Navigationslösung - er ist rein manuell - und dies könnte eine Herausforderung für unsere Astronauten darstellen, wenn sie sich im Notfall befinden “, sagte er.
Ein solches System stellt mehrere Herausforderungen dar, nicht zuletzt was mit GPS (Global Positioning Systems) zu tun hat, die im Weltraum einfach nicht verfügbar sind. Das System muss auch eine optimale Rückflugbahn berechnen, die Zeit, Sauerstoffverbrauch, Sicherheits- und Freigabeanforderungen berücksichtigt. Schließlich muss es in der Lage sein, einen desorientierten (oder sogar bewusstlosen Astronauten) effektiv zurück zu seiner Luftschleuse zu führen. Wie Duda erklärte:
„Astronauten ein Gefühl für Richtung und Orientierung im Weltraum zu geben, ist eine Herausforderung, da es keine Schwerkraft und keine einfache Möglichkeit gibt, festzustellen, welcher Weg auf und ab geht. Unsere Technologie verbessert den Missionserfolg im Weltraum, indem sie die Besatzung schützt. “
Für Duda und seine Kollegen besteht die Lösung darin, zukünftige Raumanzüge mit Sensoren auszustatten, die die Bewegung, Beschleunigung und relative Position des Trägers zu einem festen Objekt überwachen können. Dem Patent zufolge wäre dies wahrscheinlich ein begleitendes umlaufendes Raumschiff. Die Navigations-, Leit- und Steuermodule werden auch so programmiert, dass sie verschiedene Szenarien berücksichtigen, von GPS über visionäre Navigation bis hin zur Sternverfolgung.
Draper hat auch eine proprietäre Software für das System entwickelt, die Daten von visuellen und Trägheitsnavigationssystemen zusammenführt. Das System wird weiterhin von der umfangreichen Arbeit des Unternehmens in der Wearable-Technologie profitieren, die auch umfangreiche kommerzielle Anwendungen hat. Durch die Entwicklung von Raumanzügen, mit denen der Träger mehr Daten aus seiner Umgebung erhalten kann, bringen sie Augmented-Reality-Technologie effektiv in den Weltraum.
Über die Erforschung des Weltraums hinaus sieht das Unternehmen auch Anwendungen für sein Navigationssystem hier zu Hause vor. Dazu gehören Ersthelfer und Feuerwehrleute, die durch rauchgefüllte Räume navigieren müssen, Fallschirmspringer, die auf die Erde fallen, und Taucher, die im tiefen Wasser desorientiert werden könnten. Buchstäblich jede Situation, in der Leben und Tod davon abhängen, nicht verloren zu gehen, könnte von dieser Technologie profitieren.
