Extravehicular Mobility Unit

Pubblicato il 18 luglio 2009 da Riccardo

L’Apollo Extravehicular Mobility Unit, EMU, nacque dalla necessità di dotare gli astronauti di uno strumento con il quale potersi muovere in libertà e autonomia sulla superficie lunare, proteggendoli al contempo da diversi fattori: le radiazioni cosmiche, in particolare quelle infrarosse e ultraviolette non filtrate per mancanza di atmosfera, oltre agli sbalzi di temperatura che oscilla tra i -100 °C all'ombra e i +120 °C al sole. Doveva, inoltre proteggere dal vuoto all'esterno, che corrisponde a pressione quasi nulla (secondo la meccanica quantistica, il vuoto non esiste, per vuoto solitamente si intende una condizione di pressione talmente bassa da non poter essere misurata correttamente e concretamente dagli strumenti), ragion per cui doveva poter essere pressurizzata internamente. Ovviamente, nessuna tuta viene progettata per garantire una pressione uguale a quella della superficie terrestre, ma ad ¹/₃ atm; si renderebbe necessario altrimenti uno scafandro eccessivamente rigido con conseguente impedimento nei movimenti.

Tre diverse industrie erano responsabili della produzione dell’EMU: la tuta a pressione vera e propria, Pressure Garment Assembly o PGA, era prodotta alla ILC Industries Incorporated (oggi ILC Dover), il Portable Life Support System, PLSS, dalla Hamilton Standard Division della United Aircraft Corporation, mentre i sistemi di comunicazione erano RCA.

Apollo EMU veniva imbarcato in due versioni, la prima destinata al comandante e al pilota del modulo lunare, la seconda al pilota del modulo di comandi. Entrambe dovevano essere indossate dall’equipaggio in caso di particolari manovre come il lancio, i vari rendezvous, e le attività extraveicolari in orbita terrestre o lunare (in questo caso come sistema di emergenza in caso di rottura o attorcigliamento dell’ombelicale); le differenze fra le due versioni erano in realtà minime, e riguardavano principalmente ciò che era richiesto per operare sulla superficie lunare.

Entrambe le versioni del PGA consistevano in una sorta di scafandro, Torso-Limb Suit Assembly o TLSA, al quale si agganciavano guanti ed elmetto, ed erano costruite su misura per ogni singolo astronauta, sia dell’equipaggio principale che di quello di riserva della missione, e ogni astronauta disponeva di tre tute diverse ― una per l’addestramento e due per la missione. Il costo delle Apollo EMUs, veniva stimato a un milione e duecentomila dollari ciascuna nel 1967, circa dieci milioni di dollari odierni.

Dotati di ganci per appendervi gli strumenti, i guanti, fabbricati nel medesimo materiale della tuta e ricoperti da una guaina di gomma per avere miglior presa sugli oggetti, erano attaccati al polso con anelli metallici sigillati da guarnizioni di gomma siliconata. Gli astronauti inoltre indossavano guanti più fini dentro il guanto esterno per avere un maggiore comfort.

Sotto la tuta, e a contatto con la pelle, era indossato il Liquid Cooling Garment, LCG, tre strati che servivano per la termoregolazione del corpo ed erano costituiti da una specie di calzamaglia di nylon e spandex, intrecciata con dei tubicini di PVC lunghi ciascuno circa 85 m. All'interno dei tubi scorreva acqua afredda proveniente dal circuito interno del modulo lunare durante la permanenza al suo interno, e dal PLSS durante le cosiddette passeggiate lunari. La capacità massima di raffreddamento del sistema era di circa 2000 Btu all’ora.

Un progetto di tuta lunare degli anni Cinquanta.

Il pilota del modulo di comando non indossava l’LCG, ma il Constant Wear Garment, CWG, una tuta di cotone sprovvista del radiatore, e nel quale, in caso di necessità, il refrigerante entrava dall’ombelicale dell’ossigeno. A bordo dell’Apollo, quando non c’era previsione di attività extraveicolare o manovre pericolose come i vari rendezvous, anche CDR e LMP indossavano una CWG al posto dell’LCG.

La tuta vera e propria era formata da diciassette strati di materiali e funzioni diverse. Dall’interno all’esterno troviamo:

1. Uno strato di nylon rivestito di neoprene per garantire la respirazione e mantenere la tenuta stagna

2. Uno strato di poliestere per stabilizzare la pressione, evitando che la tuta si gonfi eccessivamente intralciando i movimenti

3. Sette strati di mylar per la protezione contro calore, abrasioni e perforazioni dovute a micro meteoriti

4. Quattro strati di dacron per dare protezione e confort

5. Due strati di kapton alluminizzato e teflon per fornire protezione contro il calore

6. Uno strato di teflon trattato in maniera ignifuga

7. Uno strato di teflon ignifugo di colore bianco

Una serie di toppe di Chromel-R, una sorta di lana d’acciaio, erano applicate sui gomiti, ginocchia e sul dorso della tuta per proteggerla dalle abrasioni dovute all’attività o del PLSS; le galosce portate sulla superficie lunare erano realizzate nel medesimo materiale. In più, a partire da Apollo 13, una banda di colore rosso fu applicata sulla tuta per distinguere il comandante di missione dal pilota durante l’attività extraveicolare sul suolo lunare.

Nella parte superiore della tuta, erano presenti sei bocchettoni in due file di tre: i quattro inferiori garantivano l’entrata dell’ossigeno e l’uscita dell’ossido di carbonio, il superiore destro connetteva i sensori biomedici, quello sinistro permetteva il passaggio dell’acqua necessaria al raffreddamento della tuta.

Gli scarponi portati sulla luna, dovevano garantire il massimo della protezione contro i fattori termici e meccanici. Come la tuta erano costituiti da numerosi strati di materiali diversi. Dall’interno incontriamo due strati di kapton seguiti da cinque strati di mylar alluminizzato, ciascuno dei quali intercalato da uno strato di dacron. Infine uno strato di teflon ricoperto di Chromel-R. Le suole erano in gomma siliconata ricoperta di nomex per l’isolamento termico.

L’elmetto era di policarbonato, resistente agli impatti e perfettamente trasparente; attaccato alla tuta tramite un anello di collegamento sigillato da una guarnizione di gomma siliconata, era dotato di una valvola di scarico per eliminare l’anidride carbonica quando fosse necessario usare la riserva di ossigeno. L’interno era ricoperto da una miscela anti appannante che doveva comunque essere rispruzzata prima di ogni uso. Per le passeggiate lunari, veniva applicato il Lunar Extravehicular Visor Assembly, LEVA, un sistema di vari filtri scorrevoli che proteggeva gli occhi dalla luce solare.

In-suit drink bag, IDB, posizionata all’interno della tuta e capace di due litri d’acqua potabile che l’astronauta poteva bere durante la passeggiata lunare tramite un piccolo tubo posizionato vicino la bocca

PLSS, Portable Life Support System

Chiamato impropriamente zaino lunare, veniva in realtà usato anche durante le attività extraveicolari orbitali, e forniva l’ossigeno per la respirazione che provvedeva poi a depurare dal diossido di carbonio, inoltre si occupava di mantenere la corretta pressione e temperatura nella tuta. Un sistema separato, chiamato Oxygen Purge System, OPS, forniva ossigeno e quanto altro serviva in caso di guasto del PLSS.

Oxygen Ventilating Circuit, OVC, controllava temperatura e umidità all’interno della tuta.

Primary Oxygen Subsystem, POS, forniva l’ossigeno respirato dall’astronauta.

Liquid Transport Loop, LTL, controllava la temperatura corporea tramite il sistema di raffreddamento a circolazione d’acqua che veniva poi raffreddata tramite uno scambiatore di calore e, prima di tornare in circolo, era impiegata per raffreddare il motore della ventola primaria del sistema.

Feedwater Loop, FL, forniva acqua a perdere al sistema di raffreddamento recuperando l’acqua di condensa dal circuito dell’ossigeno. L’acqua riscaldata nel processo di scambio di calore, veniva poi eliminata all’esterno.

Electrical Power Subsystem, EPS, forniva energia elettrica ai vari sottosistemi della tuta.

Extravehicular communications system, EVCS, garantiva le comunicazioni a voce fra gli astronauti, fra gli astronauti e i veicoli spaziali, e fra gli astronauti e il centro di controllo di Houston. e la trasmissione delle telemetrie e dei dati biomedici). L’ EVCS, era composto da due sistemi di trasmissione FM, due sistemi riceventi AM e uno FM.

Display and control module, DCM, è la scatola nera che abbiamo visto tante volte sul petto degli astronauti durante le passeggiate sulla luna. Conteneva l’indicatore dell’ossigeno e svariate spie di allarme, oltre all’interruttore per attivare l’OPS in caso di guasto al PLSS.

Oxygen Purge System, OPS, forniva ossigeno e manteneva la pressione corretta nella tuta in caso di guasto ai sistemi contenuti nel PLSS. Montato sulla parte superiore del PLSS e dotato di batterie che gli garantivano modalità di funzionamento autonoma, era formato da due bombole di ossigeno ad alta pressione, un sistema di controllo automatico della temperatura, un regolatore di pressione, una batteria, un indicatore di ossigeno e la necessaria strumentazione. Non poteva però garantire il funzionamento del sistema di comunicazione, anche se provvedeva all’astronauta i vitali per un’ora, tempo ritenuto sufficiente in ogni condizione per fare ritorno in sicurezza al modulo lunare.

Il sistema completo di PLSS, aveva sulla terra una massa di circa 240 libbre (108, 86 chili), che però si riduceva a 40 (18 chili) sulla superficie lunare.