Welche Unterwasserlebensräume lehren uns über Raumfahrzeuge und Erkundung

Wenn es darum geht, Raumfahrzeuge zu entwerfen und Astronauten auf das Leben in der Schwerelosigkeit vorzubereiten, ist der Ozean die beste Testumgebung auf dieser Seite der Stratosphäre. Eine der nützlichsten Ähnlichkeiten zwischen der Tiefsee und dem Weltraum ist die modifizierte Schwerkraft. Die Schwerkraft nimmt unter Wasser nicht ab, der Auftrieb wirkt jedoch entgegen, und der Mensch kann sich an neue Bewegungsarten und unerwartete Belastungen gewöhnen. Außerdem ist der Druck sehr variabel und die Größe der Unterkünfte ist nicht der Fall. Es ist ein enges Quartier unter Wasser, weshalb #submersiblelife so wichtig für Weltraumbehörden ist, die sich für die langfristigen Auswirkungen der Gefangenschaft interessieren.

"Alle diese Tests geben Auskunft über das Design von Raumfahrzeugen und anderer Ausrüstung", sagt Bill Todd, der Aquanaut-Kommandeur der ersten NASA-Mission für extreme Umwelteinsätze (NEEMO) des Aquarius-Unterwasserlabors vor der Küste Floridas.

Todd zufolge können die größten Lektionen, die ein Raumfahrzeugingenieur von Unterwasserfahrzeugen nehmen kann, Lebenserhaltungssysteme umfassen. In beiden Fällen ist das Waschen mit Kohlendioxid von entscheidender Bedeutung, es müssen Nahrungsmittel vorhanden sein und die Abfallentsorgung ist ein Problem. Diese Abstraktionen manifestieren sich als physikalische Ähnlichkeiten: Ingenieure entwickeln Unterwasser- und Weltraumsysteme mit ähnlichen Verdrahtungen und elektrischen Wirkungsgraden, um den wechselnden Bedingungen standzuhalten.

Das Arbeiten im Meer hat den Vorteil, dass sich die Bedingungen ändern. "In der Wassersäule können wir die Schwerkraft ändern", erklärt Todd. „Wir können von einem Schweregrad der Mondschwere ausgehen, der etwa 17 Prozent der Schwerkraft der Erde entspricht. Oder wir können zu einer marsianischen Schwerkraft gehen, die etwa 38 Prozent der Schwerkraft der Erde ausmacht. Oder wir könnten zu dem gehen, was Sie auf einem Asteroiden oder der Internationalen Raumstation erlebt haben, die Mikrogravitation oder das Fehlen der Schwerkraft ist. “

In allen Fällen ist es jedoch das Ziel, einen stabilen, unterstützenden Innenraum bei etwa einer Druckatmosphäre aufrechtzuerhalten. Dies ist wahrscheinlich das größte Problem, mit dem Fahrzeugdesigner zu kämpfen haben. "Das verbindende Element sind die Menschen", sagt Bowen. "Astronauten benötigen mehr oder weniger die gleiche Umgebung wie ein Aquanaut."

Eines der großen Ziele der NEEMO-Missionen besteht darin, lebenserhaltende Systeme zu testen und zu verbessern, die man im Weltraum einsetzen würde. Dies sind nicht nur solche, die dabei helfen, die Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu kontrollieren und einem isolierten Lebensraum Atemluft zuzuführen - sie umfassen auch persönliche Systeme, die ein Astronaut tragen oder tragen würde, wenn er sich außerhalb eines nachhaltigen Lebensraums befindet.

Entscheidungen unter Wasser haben schwerwiegende Folgen. Und diese Ernsthaftigkeit - und der damit einhergehende Stress - ist ein entscheidender Bestandteil für Feldtests, nicht nur für Geräte, sondern für Menschen.

NEEMO-Missionen arbeiten, indem sie eine kleine Crew mit einem Kommandanten und zwei professionellen Aquanauten aufstellen und sie mit verschiedenen Arten von Forschungsprojekten beauftragen. Die Verfahren und der "Flugplan" sind den in der Raumfahrt verwendeten sehr ähnlich. Die Aktivitäten sind alle darauf ausgelegt, die Teilnehmer den Strapazen der Raumfahrt auszusetzen, abzüglich der G-Kräfte beim Abheben.

Sie gestalten auch ähnlich strukturierte Lebensräume.

Raumfahrzeuge und U-Boote sind auch in ihrer Form nicht unähnlich. Beide verwenden häufig eine zylindrische oder kugelförmige Hülle, die dem Fahrzeug die Navigation in der jeweiligen Umgebung erleichtert. "Runde Formen haben tendenziell niedrigere Widerstandsprofile", sagt Andy Bowen, ein Ingenieur für Unterwasserfahrzeuge an der Woods Hole Oceanographic Institution, der es Unterwasserfahrzeugen leichter macht, sich durch Wasser oder ein Raumfahrzeug zu bewegen, um sie aus der Erdatmosphäre herauszuholen.

Bewegung ist ein weiteres gemeinsames Element zwischen den beiden Handwerken. Unterwasserfahrzeuge werden oft mit Schubmechanismen konstruiert, die es dem Schiff ermöglichen, sich in alle Richtungen zu bewegen. Raumfahrzeuge manövrieren auf nahezu identische Weise im Weltraum. Strömungen im Wasser simulieren die Schwerkraft in der Nähe von Planeten, Monden und anderen Himmelsobjekten.

Dennoch gibt es Einschränkungen, wie viel Astronauten und Raumfahrzeugingenieure unter Wasser lernen können. Die beiden Umgebungen unterscheiden sich doch grundlegend. "Raumfahrzeuge befassen sich mit extremen Temperaturschwankungen, von extremer Hitze bis zu extremer Kälte", sagt Todd. „Sie müssen normalerweise leicht und kompakt sein. Unterwasser ist radikal anders. Sie wollen schwer und nicht leicht sein, um unglaublichen Druckschwankungen standzuhalten, vor allem, wenn Sie tiefer und tiefer gehen. “Deshalb bestehen die Rümpfe von Raumfahrzeugen meist aus Aluminium, während Unterwasserfahrzeuge üblicherweise Hochdruckstahl verwenden.

Grundsätzlich ist der Handel mit der NASA in Not und Schwierigkeit angesiedelt und sucht daher nach den größten Unannehmlichkeiten, die unser Planet zu bieten hat. Im Moment bietet der Ozean immer wieder Schwierigkeiten, aber zukünftige Expeditionen können unterirdische analoge Missionen oder Lava-Missionen oder Eis-Missionen erfordern. Die Simulation muss ein grundlegender Bestandteil des Pre-Launch-Prozesses sein. Wir können Astronauten nicht darauf vorbereiten, was wir nicht wissen, aber wir können ihnen helfen, sich auf den Umgang mit dem Unbekannten vorzubereiten.