Astronot kıyafetleri neden bu kadar hacimli?

Uzay yürüyüşlerinde astronotların giydiği kıyafetler, Dünya’daki giysilerden çok farklı bir görüntüye sahip. Kalın, katmanlı ve büyük hacimli bu giysiler ilk bakışta hareket etmeyi zorlaştırıyor gibi görünse de aslında astronotun uzay boşluğunda hayatta kalmasını sağlayan kişisel bir yaşam destek sistemi olarak tasarlanıyor.

NASA’ya göre uzay giysileri; basıncı korumaktan oksijen sağlamaya, vücut sıcaklığını düzenlemekten mikrometeoroitlere karşı korumaya kadar çok sayıda görevi aynı anda yerine getiriyor. Dolayısıyla giysinin hacimli olmasının temel nedeni, tek bir kıyafet içinde birbirinden farklı birçok koruma ve yaşam destek sisteminin bulunması.

Uzayda atmosfer olmadığı için giysinin içinde yapay bir ortam oluşturuluyor

Dünya’da insan vücudu yaklaşık 1 atmosferlik basınca sahip ortamda yaşıyor. Uzay boşluğunda ise astronotun etrafında solunabilir bir atmosfer bulunmuyor. Bu nedenle uzay giysisi, vücudun çevresinde kontrollü basınç oluşturmak zorunda.

NASA’nın uzay yürüyüşlerinde kullanılan EMU (Extravehicular Mobility Unit) sistemi için verdiği nominal basınç yaklaşık 4,3 psi, yani 0,3 atmosfer. Giysinin basıncı Dünya’daki atmosfer basıncından daha düşük tutuluyor çünkü daha yüksek basınç giysiyi şişirilmiş bir balon gibi sertleştirerek hareket etmeyi son derece zorlaştırıyor.

NASA uzmanları, giysinin Dünya'daki deniz seviyesi basıncına yakın bir basınçta çalıştırılması halinde eklemlerin ve parmakların hareket ettirilmesinin neredeyse imkânsız hale geleceğini belirtiyor. Daha düşük basınç ise hareket kabiliyetini artırıyor; bunun karşılığında giysinin içindeki oksijen oranının yükseltilmesi gerekiyor.

Astronotun üzerinde tek bir kıyafet değil, çok katmanlı bir sistem bulunuyor

Uzay giysisinin dışarıdan görünen kalınlığının önemli nedenlerinden biri, farklı görevler üstlenen çok sayıdaki katman.

NASA’nın açıklamalarına göre giysinin esnek bölümleri 16'ya kadar farklı malzeme katmanından oluşabiliyor. Bu katmanların bazıları basıncı içeride tutarken bazıları yırtılmaya karşı dayanıklılık, ısı yalıtımı ve mikrometeoroit koruması sağlıyor.

Örneğin EMU'nun bazı bölümlerinde sıvı soğutma ve havalandırma sistemi, basınç kesesi, basıncı sınırlayan katman ve termal-mikrometeoroit koruma katmanları bulunuyor. NASA'nın teknik belgelerinde EMU'nun belirli bölümleri için 14 katmanlı yapı da gösteriliyor.

Yani giysinin kalınlığı yalnızca "sıcak tutmak" için kullanılan malzemeden kaynaklanmıyor. Her katmanın farklı bir güvenlik veya yaşam destek işlevi bulunuyor.

Astronotun terini bile özel sistem uzaklaştırıyor

Uzayda güneş ışığına doğrudan maruz kalmak ile gölgede kalmak arasında büyük sıcaklık farkları oluşabildiği için astronotun vücut sıcaklığının kontrol edilmesi gerekiyor.

Bunun için astronot, asıl basınçlı giysinin altında Liquid Cooling and Ventilation Garment adı verilen özel bir soğutma giysisi giyiyor.

NASA'ya göre bu giysinin içine yaklaşık 300 feet, yani yaklaşık 91 metre uzunluğunda su tüpü yerleştiriliyor. Soğutulmuş su bu tüplerden dolaşarak astronotun vücudundan oluşan ısıyı uzaklaştırıyor.

Dolayısıyla dışarıdan kalın görünen kıyafetin içinde aslında bir tür kişisel iklimlendirme sistemi de bulunuyor.

Sadece sıcaklığa karşı değil, uzay çöplerine karşı da koruma sağlıyor

Uzay giysisinin hacimli olmasının bir başka nedeni de mikrometeoroitler ve yörüngedeki küçük parçacıklar.

Uzayda çok küçük parçacıklar bile yüksek hızlarda hareket edebiliyor. NASA, mikrometeoroitlerin ve yörünge çöplerinin uzay giysisini delebilecek ve astronota zarar verebilecek hızlara ulaşabildiğine dikkat çekiyor.

Bu nedenle giysinin dış bölümlerinde ısıya, yırtılmaya ve küçük parçacıkların çarpmasına karşı koruma sağlayan özel malzemeler kullanılıyor. EMU'nun termal ve mikrometeoroit koruma bölümünde aluminize Mylar gibi yansıtıcı malzemeler ile dayanıklı kumaşların birden fazla katmanı bulunuyor.

Giysinin sırtındaki "çanta" aslında küçük bir yaşam destek sistemi

Astronotların sırtında görülen büyük bölüm de giysinin neden hacimli olduğunun en belirgin göstergelerinden biri.

Portable Life Support System (PLSS) adı verilen bu sistem; oksijen, karbondioksitin uzaklaştırılması, elektrik, iletişim, havalandırma ve soğutma sistemleri için gerekli ekipmanları taşıyor.

NASA'ya göre sırt ünitesinde astronotun soluduğu oksijenin yanı sıra karbondioksiti uzaklaştıran sistem, elektrik kaynağı, fan, radyo, su tankı ve soğutma sisteminin pompa ve soğutucu bileşenleri bulunuyor.

Başka bir ifadeyle astronot, sırtında küçük bir yaşam destek ünitesi taşıyarak uzay aracından bağımsız şekilde birkaç saat çalışabilecek bir ortam oluşturuyor.

Peki neden daha ince bir uzay giysisi yapılmıyor?

Aslında uzay mühendisliğinin en önemli hedeflerinden biri tam da bu: korumayı azaltmadan giysiyi daha hareketli, daha hafif ve daha ergonomik hale getirmek.

NASA'nın yeni nesil uzay giysilerinde hareket kabiliyetini artıran üst gövde tasarımları, farklı vücut ölçülerine uyarlanabilen sistemler ve daha kolay bakım gibi özellikler üzerinde çalışılıyor.

Ancak giysiyi inceltmek yalnızca kumaş miktarını azaltmak anlamına gelmiyor. Daha az hacim; basıncı koruma, termal yalıtım, mikrometeoroit koruması, soğutma ve yaşam destek sistemleri açısından yeni mühendislik sorunları ortaya çıkarıyor.

Üstelik giysinin iç basıncı da hareket kabiliyetiyle doğrudan bağlantılı. Basınç yükseldikçe astronotun giysiyi hareket ettirmek için harcadığı fiziksel güç artıyor. NASA, mevcut EMU basıncının yaklaşık 4,3 psi seviyesinde tutulmasını hareket kabiliyeti açısından bir denge noktası olarak açıklıyor.

143 kilogramlık dev bir sistem

Uzay giysisinin hacminin arkasındaki mühendislik, toplam ağırlıkta da kendisini gösteriyor.

NASA'nın Uluslararası Uzay İstasyonu rehberinde EMU'nun tüm sistemi için 143 kilogram (315 pound) kütle veriliyor. Bu değerin tamamı astronotun vücuduna giydiği kumaşlardan oluşmuyor; yaşam destek sistemi ve diğer bileşenler de bu toplamın içinde yer alıyor. Sistem, atmosferik basıncı koruma, termal yalıtım, soğutma, güneş ışınımı ve mikrometeoroit/yörünge çöpü koruması gibi görevleri yerine getiriyor.

Bu nedenle uzay giysisini yalnızca "kalın bir kıyafet" olarak görmek yanıltıcı.

Aslında astronotun üzerinde giyilebilir bir uzay aracı bulunuyor

Astronot kıyafetlerinin neden bu kadar hacimli olduğunun yanıtı, tek bir nedene indirgenemiyor. Giysinin içinde aynı anda basınçlandırma, oksijen, karbondioksit temizleme, soğutma, havalandırma, iletişim, elektrik, termal yalıtım ve mikrometeoroit koruması gibi sistemler çalışıyor.

Bu nedenle uzay giysisinin hacmi bir tasarım hatası değil, uzayın son derece elverişsiz koşullarına karşı verilen mühendislik cevabı.

Dünya'da bir kıyafetin temel görevi insanı örtmek ve dış koşullardan korumakken, uzay giysisinin görevi çok daha farklı: astronotun etrafında, birkaç saat boyunca yaşayabileceği yapay bir atmosfer oluşturmak.

Bu yüzden uzay yürüyüşlerinde astronotun üzerinde görülen o büyük ve hantal kıyafet, aslında insan bedeninin etrafına yerleştirilmiş minyatür bir yaşam destek sistemi olarak çalışıyor.