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Jul 26, 2023

Construire une meilleure combinaison spatiale

Cela fait 50 ans que les humains ont marché pour la première fois sur la Lune. Depuis lors, les astronautes ont principalement exploré l’orbite terrestre basse. Maintenant que la NASA se prépare à retourner sur la Lune, les experts réévaluent les

Cela fait 50 ans que les humains ont marché pour la première fois sur la Lune. Depuis lors, les astronautes ont principalement exploré l’orbite terrestre basse. Maintenant que la NASA se prépare à retourner sur la Lune, les experts réévaluent l’aspect pratique de la combinaison spatiale.

Ana Diaz Artiles, professeur adjoint au département de génie aérospatial de la Texas A&M University, et Logan Kluis, étudiant diplômé, ont travaillé sur le développement du SmartSuit, une nouvelle architecture de combinaison spatiale qui créerait un environnement de combinaison spatiale plus sûr et meilleur pour les activités extravéhiculaires (EVA). sur les surfaces planétaires.

Le SmartSuit est une architecture de combinaison spatiale proposée par Diaz Artiles qui se concentre sur trois améliorations clés de la conception actuelle de la combinaison : une mobilité accrue, une sécurité améliorée et une interaction éclairée entre l’environnement et l’astronaute. Plus récemment, Diaz Artiles et Kluis, en collaboration avec Robert Shepherd, professeur agrégé à l'Université Cornell, ont développé des prototypes d'actionneurs d'assistance en robotique douce pour les articulations du genou.

« La combinaison spatiale actuelle a été conçue pour des conditions de microgravité ; dans ces conditions, les astronautes n'ont pas besoin de marcher ou de se déplacer en utilisant le bas de leur corps, ils se traduisent généralement en utilisant le haut de leur corps », a déclaré Diaz Artiles. "Désormais, lorsque vous êtes sur une surface planétaire, les astronautes devront marcher, se pencher, s'agenouiller, ramasser des pierres et bien d'autres activités similaires qui nécessitent une meilleure mobilité du bas du corps."

Les prototypes de genoux robotiques souples qu'ils ont développés fonctionnent en utilisant la pression du gaz pour dilater les chambres internes afin qu'elles se poussent les unes contre les autres. Au fur et à mesure que chacun se dilate, l'actionneur se plie. Et en utilisant un matériau souple, l'actionneur s'adapte au corps humain, créant un ajustement plus confortable et réduisant potentiellement le risque de blessure.

"La robotique douce permettrait aux actionneurs de s'adapter au corps de l'astronaute, augmentant considérablement leur confort par rapport aux actionneurs à surface dure plus rigides", a déclaré Kluis.

Être à l’intérieur de la combinaison spatiale actuelle, c’est comme être à l’intérieur d’un ballon pressurisé. L'astronaute doit lutter contre la combinaison, ce qui est non seulement difficile, mais consomme également de l'énergie que les astronautes voudront conserver lors des missions EVA. Cette énergie dépensée pour se déplacer contre la combinaison contribue au coût métabolique, que les actionneurs robotiques d'assistance pourraient réduire de 15 %, sur la base de simulations spécifiquement développées pour étudier les effets de ces actionneurs.

"Si vous collectez des échantillons et effectuez des tests, vous dépensez beaucoup d'énergie", a déclaré Kluis. "Donc, lorsque nous partons pour des missions comme la Lune et Mars, soit nous devrons apporter toute cette nourriture, soit nous devrons la cultiver, donc toute sorte d'économies que vous pourriez réaliser sur cette énergie serait très utile."

Leurs travaux récents se sont concentrés sur les actionneurs pour les articulations du genou, mais leur objectif ultime est d'intégrer des actionneurs dans une couche complète du corps, améliorant ainsi le mouvement de plusieurs articulations du corps. Cette couche exercerait une pression relativement forte contre l'astronaute, fournissant une contre-pression mécanique supplémentaire (MCP), qui augmente la mobilité.

"La pression et la mobilité ont une relation inverse", a déclaré Diaz Artiles. « Plus vous avez de pression dans la combinaison spatiale, plus la mobilité est faible. Moins on a de pression, plus il est facile de se déplacer.

Cette pression fait référence à la pression du gaz fournie par la combinaison spatiale pour protéger le porteur. La pression atmosphérique est d'environ 14,7 livres par pouce carré (psi). La combinaison spatiale actuelle fournit environ 4,3 psi, ce qui pousse contre le corps de l'astronaute et contribue à l'effet ballon. Mais si une couche robotique souple sur tout le corps pouvait fournir 1,0 psi, par exemple, cela réduirait la quantité nécessaire pour la combinaison à seulement 3,3 psi : moins de pression et plus de mobilité.

«Imaginez porter des Under Armour très serrés ou des leggings très serrés. Cette pression exercée sur votre corps remplacerait ou s’ajouterait à la pression du gaz », a déclaré Kluis. "L'idée du SmartSuit est donc d'utiliser à la fois la pression mécanique et la pression du gaz."