Welke onderwaterhabitats leren ons over ruimtevaartuigen en exploratie

Als het gaat om het ontwerpen van ruimtevaartuigen en het voorbereiden van astronauten op een leven zonder zwaartekracht, is de oceaan de beste testomgeving aan deze kant van de stratosfeer. Een van de nuttigste overeenkomsten tussen de diepzee en de diepe ruimte is gemodificeerde zwaartekracht. De zwaartekracht neemt niet onder water af, maar het drijfvermogen neemt het tegen, waardoor mensen gewend raken aan nieuwe soorten bewegingen en onverwachte spanningen. Ook is er de druk, die zeer variabel is en de grootte van het onderdak, wat niet zo is. Het is een strak kwartaal onder water, daarom is #submersiblelife zo relevant voor ruimteagentschappen die nieuwsgierig zijn naar de langetermijneffecten van opsluiting.

"Al deze tests informeren wat het ontwerp van ruimtevaartuigen en andere apparatuur moet zijn", zegt Bill Todd, de aquanaut-commandant van de eerste NASA Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) bij het onderwaterlaboratorium van Waterman voor de kust van Florida.

Volgens Todd hebben de grootste lessen die ruimtevaartuig ingenieurs kunnen nemen van onderwatervoertuigen betrekking op levensondersteunende systemen. In beide gevallen is kooldioxideschrobben van cruciaal belang, er moet voedsel bij de hand zijn en afvalbeheer is een probleem. Deze abstracties manifesteren zich als fysieke overeenkomsten: ingenieurs ontwerpen onderwater- en ruimtesystemen met vergelijkbare bedrading en elektrische efficiëntie om bestand te zijn tegen verschuivende omstandigheden.

Een van de voordelen van werken in de oceaan is dat de omstandigheden verschuiven. "In de waterkolom kunnen we het zwaartekrachtniveau wijzigen", legt Todd uit. "We kunnen gaan van een maanzwaartekracht niveau, dat is ongeveer 17 procent van de zwaartekracht van de aarde. Of we kunnen naar de zwaartekracht van Mars gaan, wat ongeveer 38 procent van de zwaartekracht van de aarde is. Of we kunnen gaan naar wat je zou kunnen ervaren op een asteroïde of het International Space Station, dat microzwaartekracht is, of de afwezigheid van zwaartekracht."

Toch is het in alle gevallen de bedoeling om een ​​stabiel, ondersteunend interieur te behouden onder ongeveer één drukatmosfeer. Dit is waarschijnlijk het grootste probleem waar voertuigontwerpers mee te maken hebben. "Het verbindende element is mensen", zegt Bowen. "Astronauten hebben ongeveer dezelfde omgeving nodig als een aquanaut."

Een van de grote doelstellingen van de NEEMO-missies is het helpen testen en verbeteren van levensondersteunende systemen die in de ruimte zouden worden gebruikt. Dit zijn niet alleen degenen die helpen bij het regelen van kamertemperatuur en vochtigheid en het leveren van ademende lucht aan een geïsoleerde habitat - ze omvatten ook persoonlijke systemen die een astronaut zou dragen of dragen terwijl deze zich buiten een duurzame habitat bevindt.

Er zijn ernstige gevolgen voor onder water genomen beslissingen. En die ernst - evenals de stress die daarmee gepaard gaat - is een essentieel ingrediënt om niet alleen apparatuur, maar ook menselijke wezens te testen.

NEEMO-missies werken door het opzetten van een kleine bemanning met een commandant en twee professionele aquanauts, en ze te belasten met verschillende soorten onderzoeksprojecten. De procedures en het "vluchtplan" komen sterk overeen met die voor ruimtevaart. De activiteiten zijn allemaal ontworpen om deelnemers bloot te stellen aan de ontberingen van de ruimtevlucht, minus de g-krachten bij het opstijgen.

Ze ontwerpen ook op vergelijkbare wijze gestructureerde habitats.

Ruimtevaartuigen en onderzeeërs zijn ook niet ongelijk van vorm. Beide gebruiken vaak een cilindrische of bolvormige romp die het vaartuig helpt beter door hun respectievelijke omgevingen te navigeren. "Ronde vormen hebben meestal een lager weerstandsprofiel", zegt Andy Bowen, een ingenieur met duikvermogen bij Woods Hole Oceanographic Institution, waardoor het voor een onderwatervaartuig gemakkelijker is om door water of een ruimtevaartuig te bewegen om het uit de atmosfeer van de aarde te halen.

Beweging is een ander gemeenschappelijk element tussen de twee ambachten. Onderwatervaartuigen zijn vaak ontworpen met duwmechanismen die het vaartuig in alle richtingen kunnen laten bewegen. Ruimtevaartuigen manoeuvreren bijna identiek in de ruimte. Stromingen in water simuleren de zwaartekracht nabij planeten, manen en andere hemellichamen.

Toch zijn er beperkingen aan hoeveel astronauten en ruimtevaarttechnici onder water kunnen leren; de twee omgevingen zijn immers fundamenteel anders. "Ruimtevaartuigen hebben te maken met extreme temperatuurschommelingen, van extreme hitte tot extreme kou", zegt Todd. "Ze moeten meestal lichtgewicht en compact zijn. Onderzees is radicaal anders. Je wilt zwaar zijn - geen licht - om ongelooflijke drukveranderingen te weerstaan, vooral als je dieper en dieper gaat. "Daarom zijn de rompen van ruimtevaartuigen meestal van aluminium, terwijl onderwatervaartuigen meestal hogedrukstaal gebruiken.

Fundamenteel, NASA trafieken in ontbering en moeilijkheden en, voor dat doel, zoekt naar de meest buitensporige ongemakken onze planeet te bieden heeft. Voor nu verschaft de oceaan een gestage stroom van moeilijkheden, maar toekomstige expedities kunnen ondergrondse analoge missies of lavamissies of ijsmissies vereisen. Simulatie moet een fundamenteel onderdeel zijn van het pre-lanceringsproces. We kunnen astronauten niet voorbereiden op wat we niet weten, maar we kunnen ze helpen om zich voor te bereiden op het omgaan met het onbekende.