Eilmeldung: Weltraumspaziergänge auf der Internationalen Raumstation wurden vollständig eingestellt. Der Grund war, dass der Helm des Raumanzugs undicht war?

Medienberichten zufolge drang am 5. August bei einem Astronauten auf der Internationalen Raumstation während einer Mission außerhalb der Kabine plötzlich Wasser in seinen Helm ein. Aus Sicherheitsgründen hat die NASA (National Aeronautics and Space Administration) alle Weltraumspaziergänge zur Internationalen Raumstation abgesagt.

Seit einiger Zeit scheint es, als würden in China immer gute Dinge passieren, und es gibt eine gute Nachricht über die Raumstation nach der anderen. Ausländer haben zwar immer Pech, aber es regnet die ganze Nacht, und auch die Internationale Raumstation ist voller Schlupflöcher. Gerade ist die Kabine undicht, im nächsten Moment droht Russland auseinanderzubrechen und jetzt gibt es ein Leck im Helm.

Hat sich das Sprichwort „Der Feind wird von Tag zu Tag schlimmer, und wir werden von Tag zu Tag besser“ wirklich bewahrheitet? Es scheint, als würden wir bald wirklich die Welt anführen, haha. Dies löste bei vielen Internetnutzern aufgeregten Jubel aus und die Emotionen stiegen immer mehr an. Aber ich werde heute nicht bei dem Spaß mitmachen. Stattdessen möchte ich aus wissenschaftlicher Sicht darüber sprechen, warum Helme von Raumanzügen undicht sind.

Warum ist der Helm des Raumanzugs undicht? Woher kommt das Wasser?

Die Komplexität eines Raumanzugs für einen Außenbordeinsatz übersteigt die Vorstellungskraft der meisten Menschen. Zu seinen Funktionen gehören: Schutz der Astronauten vor Dekompression, Strahlung, Vakuum, niedrigen oder hohen Temperaturen im Weltraum; Bereitstellung von Atemluft und lebenserhaltenden Systemen für Astronauten wie Essen, Trinken, Stuhlgang und Urinieren während ihres Außenbordeinsatzes. Daher ist der extravehiculare Raumanzug tatsächlich ein kleines Raumschiff mit extrem hohem technologischen Inhalt und hohen Kosten.

Wenn Raumanzüge also teuer sind, warum sind sie dann undicht? Wir wissen, dass es im Hochvakuum des Weltraums kein Wasser gibt. Woher kommt also das Wasser?

Hier müssen wir ein Missverständnis ausräumen. Bei der sogenannten Wasserleckage handelt es sich nicht um eine Lücke im Helm, durch die Wasser aus dem Weltraum eindringt. Wenn im Helm eine Lücke vorhanden ist, handelt es sich nicht um ein Wasserleck, sondern um ein Luftleck und einen Druckverlust, und der Astronaut wird bald sterben. Daher ist dieser sogenannte Wasseraustritt im Inneren des Raumanzugs immer noch ein Problem.

Tatsächlich ist ein derartiger Unfall nicht nur einmal oder zweimal, sondern viele Male passiert. Zusammenfassend gibt es zwei Hauptgründe: Erstens sammelt sich aufgrund von Gerätefehlern Kondenswasser im Helm, wodurch es unmöglich wird, den von den Astronauten eingeatmeten Wasserdampf rechtzeitig zu entfernen. Zweitens reißt die Leitung des Kühlwasserkreislaufs, wodurch Kühlwasser in den Helm gelangt.

Letzteres ist hinsichtlich der Folgen gefährlicher, denn wenn große Mengen Kühlwasser austreten und nicht rechtzeitig reagiert wird, läuft der Helm unter Wasser und der Astronaut erstickt. Allerdings ist die Ansammlung von Kondenswasser nicht zu vernachlässigen, denn wenn sich zu viele Wassertropfen ansammeln, bilden sich Wassertropfen, die in der Schwerelosigkeit des Weltraums im Helm schweben. Wenn Astronauten diese Stoffe einatmen, kann dies zum Ersticken oder sogar Ersticken führen.

Darüber hinaus kann eine übermäßige Ansammlung von Kondenswasser zu Fehlfunktionen des Temperaturkontrollsystems des Raumanzugs führen. Wenn die Temperatur im Weltraum über 100 Grad unter Null oder über 100 Grad unter der Sonne liegt, ist der Ausfall des Temperaturkontrollsystems sehr gefährlich.

Zu den typischen Unfällen aufgrund von Helmlecks zählen:

Im Juli 2013 wurde der Helm des italienischen Astronauten Parmitano während eines Außenbordeinsatzes auf der Internationalen Raumstation mit 1,5 Litern Wasser geflutet, wodurch sein Mund überflutet wurde und er Atembeschwerden bekam. Um sein Leben zu retten, musste er die Weltraumspaziergangsmission vorzeitig abbrechen und zur Kapsel zurückkehren. Dieser Unfall macht Parmitano immer noch Angst.

Im Jahr 2015 kam es zu zwei Unfällen mit undichtem Helm. Bei einem davon entdeckte der Astronaut Wirtz bei einem Weltraumspaziergang schwebende Wassertropfen in seinem Helm. Er dachte, es sei nicht ernst, da es nicht einfach war, die Kabine einmal zu verlassen, also bestand er darauf, die Mission zu beenden, bevor er in die Kabine zurückkehrte. Entsprechenden Informationen zufolge war im selben Jahr der Helm eines weiteren Astronauten undicht. Der Wasserstand war so hoch, dass es ihm bis in die Augen reichte und er fast ertrank. Da ich den Namen des Astronauten jedoch nicht herausfinden konnte, ist es schwierig, die Echtheit der Nachricht zu bestätigen.

Ein derartiger Unfall ereignete sich im März dieses Jahres erneut, als der amerikanische Astronaut Raja Charlie und der deutsche Astronaut Matthias Maurer von der Europäischen Weltraumorganisation eine Außenbordmission durchführten. Auch die NASA übertrug den Flug live, doch während der etwa sechseinhalb Stunden dauernden Außenbordaktivität kam es bei einem der Astronauten zu einem Leck im Helm. Glücklicherweise war es nicht ernst und er kehrte schließlich zurück, nachdem er die Mission mit seinen Gefährten abgeschlossen hatte. Die NASA gab nicht bekannt, welcher Astronautenhelm ein Leck hatte.

Am 5. August passierte dies erneut. Die Ursache des Lecks gab die NASA zwar nicht bekannt, es schien jedoch schwerwiegend zu sein, sodass sämtliche Weltraumspaziergänge gestoppt wurden.

Der Grund für eine Reihe von Raumanzugunfällen liegt darin, dass die Anzüge zu alt sind. Der von russischen Astronauten verwendete Außenbord-Raumanzug Seahawk ist auf 12 Einsätze beschränkt. Nach dieser Anzahl von Einsätzen wird es weggeworfen und verglüht zusammen mit dem zurückgelassenen Frachtraumschiff in der Atmosphäre. Der extravehiculare Raumanzug der vierten Generation der USA ist seit mehr als 40 Jahren im Einsatz!

Vergangenheit und Gegenwart von Raumanzügen/

Die Entwicklung von Raumanzügen hat vier Generationen von Verbesserungen durchlaufen. Die erste und zweite Generation waren sehr einfach. Sie wurden zu Beginn der bemannten Raumfahrt in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren von Astronauten in erdnahen Raumfahrzeugen getragen und durften die Kabine nicht verlassen. Mit der dritten Generation von Raumanzügen wurde eine qualitative Veränderung erreicht, da sich die Astronauten nun auch außerhalb der Kabine bewegen konnten. Außerdem wurden die bemannte Mondlandung und Aktivitäten auf dem Mond durch Apollo möglich.

Der Raumanzug der dritten Generation kann nicht nur dem hohen Vakuum und niedrigen Druck des Mondes, der hohen Temperatur von 127 Grad und der niedrigen Temperatur von minus 183 Grad, der kosmischen Strahlung und der hochintensiven elektromagnetischen Strahlung standhalten, sondern auch dem Bombardement von Mikrometeoriten standhalten.

Die Entwicklung jeder Generation von Raumanzügen in den Vereinigten Staaten hat enorme Summen gekostet, mehr als eine Milliarde Dollar. Beispielsweise wird der Raumanzug der vierten Generation, dessen Entwicklung 1974 begann, hauptsächlich für Außenbordeinsätze eingesetzt. Das Endprodukt dieses Raumanzugtyps besteht aus 18 Sets, und die Kosten für jedes Set betrugen damals 15 bis 22 Millionen US-Dollar, was dem heutigen Preis von 124 Millionen US-Dollar pro Set entspricht.

Der US-Raumanzug der vierten Generation wurde auf Basis der dritten Generation deutlich verbessert. Es wiegt nur 60 Kilogramm und kann innerhalb von 10–15 Minuten angelegt werden. Das verwendete Lebenserhaltungssystem ermöglicht den Astronauten eine Arbeit von bis zu sieben Stunden und kann mehr kosmischer Materie standhalten, beispielsweise hochenergetischen Partikeln und kleinen Meteoriten. Gleichzeitig können im Helm des Raumanzugs mehr Wasser und Nahrung verstaut werden.

Von den 18 Raumanzügen wurden zwei bei Tests beschädigt, vier bei Space-Shuttle-Unfällen zerstört und einer bei der Explosion einer Falcon-9-Rakete. Die restlichen 11 wurden mehr als 40 Jahre lang genutzt.

In der Vakuumumgebung des Weltraums kann die Temperatur auf der der Sonne zugewandten Seite 121 Grad Celsius erreichen (das Gleiche gilt unten), während die Temperatur auf der Schattenseite stark auf minus 157 Grad abfällt. In Verbindung mit Strahlung und anderen Schäden sind nur 4 Sets kaum verwendbar. Vor ein paar Tagen ist ein weiteres Set durchgesickert und es scheint, dass nur 3 Sets verwendet werden können.

Bis heute haben Menschen mehr als 440 Außenbordmissionen im Weltraum durchgeführt, und diese 11 Raumanzüge waren für mindestens 200 dieser Missionen verantwortlich, was man als ihre harte Arbeit und ihren großen Beitrag bezeichnen kann. Warum können wir also keine neuen Raumanzüge anziehen? Das ist leichter gesagt als getan.

Tatsächlich entwickeln die Vereinigten Staaten seit 2008 neue Raumanzüge. Bis 2021 wurden 420 Millionen Dollar für Forschung und Entwicklung ausgegeben. Es wird gesagt, dass zur Fertigstellung des Projekts weitere 625 Millionen Dollar benötigt werden, also mehr als eine Milliarde Dollar! Nach Abschluss des Projekts werden zwei Sätze fertiger Produkte bereitgestellt. Man kann davon ausgehen, dass die Kosten für einen Satz dieses neuen Raumanzugs bis zu 500 Millionen US-Dollar betragen.

Im Jahr 2019 präsentierte die NASA einen Raumanzug, der sehr flexibel aussah. Laut NASA kann der neue Raumanzug Xemu lebenserhaltende Maßnahmen für sechs Tage Außenbordeinsätze gewährleisten und ist für die Mondlandungsmission Artemis vorbereitet. Gleichzeitig erklärte die NASA jedoch, dass das fertige Produkt dieses Raumanzugs nicht vor April 2005 hergestellt werden könne, was sich auf den Zeitpunkt der Rückkehr zum Mond auswirkte.

Am 1. Juni dieses Jahres gab die NASA bekannt, dass sie aufgrund erheblicher Verzögerungen beim Xemu-Raumanzug plant, 3,5 Milliarden US-Dollar an Forschungs- und Entwicklungsgebühren an zwei andere Unternehmen zu zahlen, um neue Raumanzüge zu entwickeln. Es scheint, als würden sie bei Null anfangen und die Forschungs- und Entwicklungskosten sind enorm. Werden sie einen Raumanzug für die Landung auf dem Mars entwickeln?

Dies ist zweifellos die fünfte Generation von Raumanzügen, zeigt aber auch, dass diese Raumanzüge einerseits nicht für Außenbordeinsätze auf der Internationalen Raumstation geeignet sind.

Daher hofft die NASA, dass die Lebensdauer dieser veralteten Raumanzüge der vierten Generation bis 2028 verlängert werden kann, sodass sie mit der Internationalen Raumstation überleben und sterben können. Es sieht so aus, als ob die amerikanischen Astronauten weiterhin mit diesen Problemen in ihren Raumanzügen zu kämpfen haben werden und es könnte sogar noch mehr Undichtigkeiten in ihren Helmen geben, aber hoffentlich wird es dabei zu keinen Opfern kommen.

Laut einschlägigen Quellen kostet Chinas Raumanzug lediglich 30 Millionen Yuan, also lediglich 4,5 Millionen US-Dollar. Es ist sehr fortschrittlich und einfach zu bedienen. Es soll in nur 5 Minuten angelegt sein, preiswert und qualitativ hochwertig sein. Es ist jedoch nicht bekannt, ob diese Kosten die gesamten F&E-Kosten umfassen.

Weiterführende Literatur: Einführung in Raumanzüge/

Ein Raumanzug, auch als Weltraumanzug bekannt, ist eine Schutzkleidung, die von Astronauten getragen wird, um ihre Lebenssicherheit bei Missionen im Weltraum zu gewährleisten. Dazu gehören Raumanzüge für den Innen- und Außenbereich.

Der Schutzgrad des Raumanzugs innerhalb der Kabine ist geringer als außerhalb der Kabine. Es wird während der Startvorbereitungen des Raumfahrzeugs, des Aufstiegs, der Rückkehr, der Bahnänderung sowie der Rendezvous- und Andockphasen getragen, um Unfälle zu verhindern und so Druckunfällen vorzubeugen. Der Außenbord-Raumanzug ist eine persönliche Schutzausrüstung, die von Astronauten bei Außenbordaktivitäten getragen wird.

Erklären muss hier vor allem der extravehiculare Raumanzug. Wir wissen, dass Astronauten bei Missionen außerhalb der Kabine sehr rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Sie müssen Weltraumbedingungen wie Hochvakuum, niedrigem Druck, hohen oder niedrigen Temperaturen und hoher Strahlung standhalten. Manchmal führen sie sieben oder acht Stunden lang Missionen außerhalb der Kabine durch.

Im Allgemeinen besteht ein Raumanzug aus drei Hauptteilen: einem Schutzteil, der Funktionen wie Widerstandsfähigkeit gegen Vakuum, Druck, Strahlung, Isolierung gegen hohe und niedrige Temperaturen und strenge Abdichtung erfüllt; ein Teil eines Lebenserhaltungssystems; und ein gutes Kommunikationssystemteil.

Das Lebenserhaltungssystem umfasst: die Bereitstellung von atembarem Sauerstoff (Luft), die Ausstattung mit ausreichend Trinkwasser und Spezialnahrung, sodass Astronauten essen und trinken können, solange sie den Mund offen haben; Der Raumanzug kann auch Schweiß und Urin verarbeiten, sodass sich Astronauten im Raumanzug bequemer und flexibler bewegen und so komplexe Außenbordeinsätze durchführen können.

Zitat: Einführung zum chinesischen Raumanzug:

Gewicht: 120 kg

Hauptfarbe: weiß

Kosten: ca. 30 Millionen RMB

Zusammensetzung: Die Materialien sind eine Kombination aus weichen und harten Materialien. Von oben nach unten sind dies Helm, obere Gliedmaßen, Rumpf, untere Gliedmaßen, Druckhandschuhe und Stiefel.

Anwendbar: Die Gliedmaßen sind mit Verstellgurten ausgestattet und durch die Anpassung der Länge von Oberarm, Unterarm und Unterschenkeln können Personen mit einer Körpergröße von 1,60 Metern bis 1,80 Metern sie tragen.

Ausdauer: Hält 4 Stunden Außenbordeinsatz stand und kann 5 Mal wiederverwendet werden

Gelenke der oberen Extremitäten: Durch geschickten Einsatz bionischer Strukturen werden Gelenkbewegungen flexibler.

Handgelenkspiegel: Am Handgelenk ist ein kleiner Spiegel angebracht, durch den Astronauten jederzeit verschiedene Schalter an ihrem Körper überprüfen können.

Rucksack: 1,3 Meter hoch, es handelt sich um die verschlossene Tür zum An- und Ausziehen des Raumanzugs (Ein- und Ausstieg). Die lebenserhaltende Ausrüstung für den Außenbord-Raumanzug ist in der Rucksackhülle installiert und am unteren Ende der Rucksackhülle sind eine Hängetasche, eine Ersatzsauerstoffflasche usw. angebracht. Das Verschließen des Rucksacks erfolgt durch Spannen des Seils und Betätigen des Schließgriffs.

Helm: Wissenschaftlichen Untersuchungen zufolge ist das Sichtfeld des Raumanzughelms „Feitian“ breiter als bei anderen ähnlichen Produkten.

Kamera: Der Helm verfügt außerdem über eine Kamera, die die Außenbordeinsätze der Astronauten aufzeichnen kann.

Beleuchtung: Auf jeder Seite befindet sich eine Beleuchtung, die den Brustbereich des Anzugs beleuchten kann und den Astronauten die Arbeit im Dunkeln erleichtert.

Alarmanzeigeleuchte: Auf beiden Seiten befinden sich Alarmanzeigeleuchten, und die Alarmleuchte blinkt, sobald die Kleidung undicht ist. Es gibt auch einen Sprachalarm.

Fenster: Das Fenster besteht aus 4 Schichten, davon 2 Druckstrukturen. Um ein Beschlagen zu verhindern, wird zwischen die beiden Schichten hochreiner Stickstoff gefüllt. Die Außenseite ist ein Schutzfenster und die äußere Schicht ist ein Filterfenster mit einem niedrigen Brechungsindex für Sonnenlicht. Es lässt sich zum Licht hin nach unten ziehen.

Handschuhe: Maßgeschneidert für jeden Astronauten, sehen sie besonders dick aus, ein bisschen wie Boxhandschuhe.

Äußere Wärmeschutzhandschuhe: Die äußere Schicht besteht aus Fasergewebe, hat zwei luftdichte Schichten und verwendet ein spezielles wärmeisolierendes Gummimaterial, das hohen Temperaturen bis zu 100 °C standhält; die Fingerspitzen haben nur eine luftdichte Schicht, um den Tastsinn aufrechtzuerhalten; Auf der Rückseite der Finger befinden sich zwei Schichten Vakuum-Abschirmisolierung. auf der Handfläche befinden sich konvexe Gummipartikel zum Schutz vor dem Rutschen; Die Handschuhe können Gegenstände mit der Dicke eines 25 mm großen Bleistifts halten.

Hitzeschutzabdeckung: Auf dem Handrücken befindet sich eine faltbare Hitzeschutzabdeckung, die die Finger bedeckt, die Hitzeschutzfähigkeit dieses Teils verbessert und die Gelenkbeweglichkeit der Finger gewährleistet.

Uhr: Eine speziell für die Luft- und Raumfahrt entwickelte Uhr aus Materialien, die für die besondere Umgebung in der Luft- und Raumfahrt geeignet sind. Es hat ein größeres Zifferblatt als eine gewöhnliche Uhr und verfügt über mehr Funktionen als eine gewöhnliche Uhr. Es verfügt über drei kleine Zifferblätter, nämlich Stunden, Minuten und Sekunden. Es kann die Pekinger Zeit und die Flugzeit ablesen und das Zifferblatt kann gedreht werden, um die Zeit aufzuzeichnen. Zweck: Die Weltraumuhr ermöglicht es Astronauten, im dunklen Weltraum den Unterschied zwischen Tag und Nacht auf der Erde deutlich zu erkennen, um sicherzustellen, dass die Lebensmuster der Astronauten mit denen der Erde synchronisiert sind und ihre biologischen Uhren nicht stören.

Kleidung: Raumanzüge müssen vakuumgeschützt und wärmeisoliert sein und die verwendeten Stoffe müssen mehrere Webmethoden kombinieren, um die Festigkeitsanforderungen zu erfüllen.

Schichten: Der Raumanzug besteht aus 6 Schichten: einer Komfortschicht aus Baumwollstoff mit spezieller antistatischer Behandlung, einer luftdichten Zusatzschicht aus Gummi, einer luftdichten Hauptschicht aus einer zusammengesetzten Gelenkstruktur, einer Begrenzungsschicht aus Polyestergewebe, einer Isolierschicht, die durch Wärmereflexion eine Wärmeisolierung erreicht, und der äußersten Schutzschicht. Der Rumpf besteht aus 7 Schichten und der dickste Teil ist der Beutel mit 20 Schichten.

Es wird berichtet, dass die von meinem Land entwickelte neue Generation von Raumanzügen ihre bisherigen Vorteile beibehalten und große Verbesserungen beim Strahlenschutz, beim Schutz vor hohen und niedrigen Temperaturen, beim Schutz vor hohem und niedrigem Druck sowie bei einzigartigen Lebenserhaltungssystemen erzielt hat. Es kann bis zu 8 Stunden außerhalb der Kabine im „Standby“-Modus bleiben, verfügt über ein zusätzliches Gerät zum Auffangen von Urin, kann von Astronauten mit einer Körpergröße von 1,6 bis 1,8 Metern getragen werden, verfügt über die Technologie des „Unit Digital Scanning“ und kann Objekte mit der Dicke eines 25 mm dicken Bleistifts greifen.

Gemessen an diesen Indikatoren ist er dem US-Raumanzug der vierten Generation überlegen. Kurz gesagt: Raumanzüge dienen den Astronauten in der extremen Umgebung des Weltraums als Lebenserhaltungssystem und sind Werkzeuge zur Erfüllung verschiedener komplexer Aufgaben. Sie sind die Kristallisationspunkte der Spitzentechnologie der Welt und dürfen nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Was denkst du darüber? Willkommen zum Diskutieren und Kommentieren.

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