Астронавти, які готуються до висадки на Місяць в рамках програми Artemis, попереджають: місячні виходи будуть важким випробуванням для екіпажів. Нові скафандри, які доведеться носити учасникам місій, важчі за «місячні» костюми «Аполлона» і вимагають від людей більших фізичних зусиль — часто в умовах часткової гравітації, дефіциту сну та агресивного середовища.
Ці висновки прозвучали на засіданні Національної академії наук (National Academies), де колишня астронавтка NASA Кейт Рубінс і діючий космонавт-лікар Майк Барретт обговорювали з дослідниками та інженерами проблеми здоров'я та працездатності екіпажів на поверхні Місяця. Їхній досвід — роки роботи на МКС, багатоденні виходи у відкритий космос і тривалі тренування — дозволяє судити про ризики та обмеження сучасних рішень для місячної активності.
Чому місячні виходи — це «екстремальна фізична подія»
Кейт Рубінс, учасниця двох тривалих експедицій на МКС, підкреслила, що місячні виходи відрізняються від роботи на орбіті за кількома ключовими пунктами: Місяць не захищений магнітосферою Землі, на його поверхні всюдисущий пил, а гравітація становить приблизно одну шосту земної. Все це подвоює та потроює навантаження на організм, особливо коли астронавти змушені виконувати щоденні виходи у скафандрах по вісім-дев'ять годин і при хронічному недосипанні.
«На МКС ви в основному плаваєте, все досить розслаблено — ви можете займатися спортом, час від часу виходити назовні, — говорила Рубінс. — На Місяці люди спатимуть по-мінімуму, вони будуть у костюмах по вісім-дев'ять годин і будуть здійснювати виходи у космос (Extravehicular Activity, EVA) щодня. Це схоже на марафон, а потім ще один марафон». Саме тому вона називає місячні виходи «екстремальним фізичним стресом».
Конструкція нових скафандрів: прогрес і проблеми
NASA замовило у комерційної компанії Axiom Space скафандри для місії Artemis III за контрактом на $228 млн. Нова концепція базується на роботі NASA над заміною застарілих костюмів EMU і має забезпечувати більшу рухливість: гнучкі шарніри, можливість згинатися, присідати і використовувати ноги, а не тільки руки — те, що було неможливо у «аполлонівських» рішень у вакуумі.
Однак нова екіпіровка важча: з урахуванням системи життєзабезпечення загальна вага в земних умовах перевищує 300 фунтів (близько 135 кг), тоді як костюм «Аполлона» важив близько 185 фунтів. В умовах Місяця вага «зникає» (приблизно ділиться на шість), але маса та інерція залишаються — це впливає на координацію, центр ваги та стійкість при ходьбі. Крім того, навіть сучасні рішення страждають від проблем компресії тканин в області талії та тазостегнових суглобів, а тиск у костюмі створює додаткове навантаження на суглоби та м'язи рук при роботі з інструментами.
Як відзначили експерти, типові травми при EVA включають подряпини шкіри, біль у суглобах і навіть ризик ортопедичних ушкоджень. «Сильні навантаження у важкому костюмі та робота з важкими інструментами — це серйозна проблема», — попереджає Майк Барретт.
Мобільність, центр ваги та способи вирішення проблем
Рубінс зазначає: нові скафандри кращі за «Аполлонівські» — у них повернені рухомі шарніри, покращена підгонка під різну статуру, але вони все ще далекі від ідеалу. Проблеми з нахилом корпусу та центром ваги, викликані важким рюкзаком життєзабезпечення, можуть призвести до падінь. Важливий практичний момент — як піднятися після падіння: «Ви лежите обличчям вниз на місячній поверхні, і вам потрібно зробити потужний поштовх, щоб відірвати масу костюма від ґрунту та перевернутися», — описує Рубінс.
Інженерні рішення не завжди очевидні: окрім доробки самих костюмів, Рубінс пропонує використовувати допоміжні інструменти — опори, тростини або щось на зразок «похідної палиці», щоб знизити необхідність сильної компресії костюма при нахилах та присіданнях.
Підгонка за зростом і статтю: важливість «правильної посадки»
Нові місячні костюми проектуються з урахуванням більш широкого діапазону розмірів — це особливо важливо для жінок-астронавток, для яких стандартні EMU часто були завеликими. Рубінс зазначає, що костюм, який добре сидить, суттєво знижує ризик синців і пошкоджень при тренуваннях, особливо в нейтрально-підвішеному середовищі басейну NBL.
Хороша посадка також підвищує ефективність роботи: якщо скафандр щільно і правильно підігнаний, людина менше «вдаряється» об стінки костюма і отримує менше травм від контактів всередині костюма.
Тренування та підготовка: як «натренувати» місячного людину
Рубінс та інші експерти підкреслюють необхідність інтенсивної фізпідготовки: підготовку ніг, витривалість і стратегію харчування до виходу на поверхню. Методи включають тренування витривалості, силові вправи і тренажери, гідродинамічні тренування в NBL, а також випробування в польотах-параболах для оцінки кінетики костюма в умовах часткової гравітації.
«Людину потрібно виводити в повну фізичну готовність», — каже Рубінс, — «ми повинні зробити все, щоб знизити травматизм і підвищити продуктивність на поверхні».
Випробування: вода, польоти-параболи та демонстратори
Скафандри Axiom і прототипи NASA активно тестуються під водою в Лабораторії нейтральної плавучості NASA (NBL) — це середовище дає гарне наближення до невагомості, але не повністю відтворює часткову гравітацію Місяця. Рубінс підкреслює необхідність проведення випробувань в умовах зниженої гравітації (параболічні польоти), щоб зрозуміти поведінку інерції та центр ваги костюма «в русі».
Також розробляються демонстратори та послідовні ітерації дизайну: за досвідом Apollo і сучасними підходами, костюми будуть дороблятися за результатами польотів та відгуків екіпажів.
Уроки з минулого: Apollo та важливість перерв у дизайні
Астронавт Гаррісон Шмітт (Apollo 17) ще в 2000-му відзначав критичні обмеження ранніх костюмів: недостатня мобільність, «балонні» рукавички, які швидко втомлюють м'язи, та абразивність місячного пилу, що псує видимість. Ці проблеми частково зберігаються — і є предметом активної роботи інженерів.
Як підкреслюють Рубінс та Барретт, історія показує: після кожного етапу польотів можлива швидка доробка дизайну. У програмі Apollo було кілька ітерацій між місіями — і сучасна програма повинна бути готова до аналогічної швидкої корекції після Artemis III.
Навіщо це важливо: наука, ефективність і безпека
Впоратися з обмеженнями костюмів — означає збільшити «ефективність» кожного виходу: заощаджений час на поверхні — це додаткові наукові спостереження та експерименти. «Заощадивши 30–60 хвилин на Місяці, ви отримуєте суттєво більше науки», — резюмує Рубінс. На думку фахівців, інвестиції в удосконалення костюмів — невеликі порівняно з вартістю ракети — дадуть високий «повернення» у вигляді ефективності місій.
