Vivere e lavorare nello spazio per lunghi periodi di tempo è un duro lavoro. Non solo gli effetti dell'assenza di gravità hanno un costo fisico, ma condurre passeggiate nello spazio è una sfida in sé. Durante una passeggiata nello spazio, gli astronauti possono diventare disorientati, confusi e nauseabondi, il che rende difficile tornare a casa. E mentre le passeggiate nello spazio sono state condotte per decenni, sono particolarmente importanti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Ecco perché il Charles Stark Draper Laboratory (aka Draper Inc.), una società di ricerca e sviluppo senza fini di lucro con sede nel Massachusetts, sta progettando una nuova tuta spaziale con il supporto della NASA. Oltre a giroscopi, sistemi autonomi e altre tecnologie all'avanguardia, questa tuta spaziale di prossima generazione sarà dotata di un pulsante "Portami a casa" che rimuoverà molta confusione e congetture dalle passeggiate nello spazio.
I viaggi nello spazio, altrimenti noti come "attività extra-veicolare" (EVA), sono parte integrante del viaggio e dell'esplorazione dello spazio. A bordo della ISS, le passeggiate nello spazio di solito durano tra le cinque e le otto ore, a seconda della natura del lavoro svolto. Durante una passeggiata nello spazio, gli astronauti usano gli attacchi per rimanere fissi sulla stazione e impedire ai loro strumenti di fluttuare via.
Un'altra caratteristica di sicurezza che entra in gioco è l'aiuto semplificato per EVA Rescue (SAFER), un dispositivo indossato dagli astronauti come uno zaino. Questo dispositivo si basa su propulsori a reazione che sono controllati da un piccolo joystick per consentire agli astronauti di muoversi nello spazio nel caso in cui si liberino e si allontanino. Questo dispositivo è stato ampiamente utilizzato durante la costruzione della ISS, che ha coinvolto oltre 150 passeggiate nello spazio.
Tuttavia, anche con un SAFER acceso, non è difficile per un astronauta disorientarsi durante e EVA e perdere la rotta. O come ha dichiarato Kevin Duda, ingegnere di Draper, in un'affermazione della stampa di Draper, "Senza un modo a prova di errore per tornare al veicolo spaziale, un astronauta è a rischio dello scenario peggiore: la perdita nello spazio". Come ingegnere di sistemi spaziali, Duda ha studiato per qualche tempo gli astronauti e il loro habitat a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
Lui e i suoi colleghi hanno recentemente depositato un brevetto per la tecnologia, che chiamano sistema di "auto-ritorno dell'attività extraveicolare assistita". Come hanno descritto il concetto nel brevetto:
"Il sistema stima lo stato di navigazione di un membro dell'equipaggio rispetto a una posizione fissa, ad esempio su un veicolo spaziale orbitante di accompagnamento, e calcola una traiettoria di guida per riportare il membro dell'equipaggio in quella posizione fissa. Il sistema può tenere conto dei requisiti di sicurezza e distanza mentre calcola la traiettoria di guida. "
In una configurazione, il sistema controllerà il pacchetto SAFER del membro dell'equipaggio e seguirà una traiettoria prescritta in una posizione designata come "casa". In un altro, il sistema fornirà indicazioni sotto forma di segnali visivi, uditivi o tattili per indirizzare il membro dell'equipaggio al punto di partenza. Il membro dell'equipaggio sarà in grado di attivare autonomamente il sistema, ma un operatore remoto sarà anche in grado di accenderlo, se necessario.
Secondo Séamus Tuohy, direttore dei sistemi spaziali di Draper, questo tipo di tecnologia di ritorno a casa è un progresso nella tecnologia delle tute spaziali da tempo atteso. “L'attuale tuta spaziale non offre una soluzione di navigazione automatica — è puramente manuale — e ciò potrebbe rappresentare una sfida per i nostri astronauti se si trovano in una situazione di emergenza ”, ha affermato.
Un tale sistema presenta molteplici sfide, non da ultimo hanno a che fare con i sistemi di posizionamento globale (GPS), che semplicemente non sono disponibili nello spazio. Il sistema deve inoltre calcolare una traiettoria di ritorno ottimale che tenga conto dei requisiti di tempo, consumo di ossigeno, sicurezza e spazio libero. Infine, deve essere in grado di guidare efficacemente un astronauta disorientato (o addirittura inconscio) al suo stallo. Come ha spiegato Duda:
“Dare agli astronauti un senso di direzione e orientamento nello spazio è una sfida perché non c'è gravità e non c'è un modo semplice per determinare quale sia il su e il giù. La nostra tecnologia migliora il successo della missione nello spazio mantenendo l'equipaggio al sicuro. "
La soluzione, per quanto riguarda Duda e i suoi colleghi, è dotare le future tute spaziali di sensori in grado di monitorare il movimento, l'accelerazione e la posizione relativa di chi lo indossa su un oggetto fisso. Secondo il brevetto, questo sarebbe probabilmente un veicolo spaziale orbitante di accompagnamento. I moduli di navigazione, guida e controllo saranno inoltre programmati per adattarsi a vari scenari, che vanno dal GPS alla navigazione con visione assistita o al monitoraggio a stella.
Draper ha anche sviluppato un software proprietario per il sistema che fonde i dati dai sistemi di navigazione inerziale e basati sulla visione. Il sistema trarrà ulteriore beneficio dall'ampio lavoro della società nella tecnologia indossabile, che ha anche ampie applicazioni commerciali. Sviluppando tute spaziali che consentono a chi lo indossa di ottenere più dati dall'ambiente circostante, stanno effettivamente portando la tecnologia della realtà aumentata nello spazio.
Oltre all'esplorazione dello spazio, la società prevede anche applicazioni per il proprio sistema di navigazione qui a casa. Questi includono i primi soccorritori e i vigili del fuoco che devono navigare attraverso le stanze piene di fumo, i paracadutisti che cadono verso la Terra e i subacquei che potrebbero diventare disorientati nelle acque profonde. Letteralmente qualsiasi situazione in cui la vita e la morte possano dipendere dal non perdersi potrebbe beneficiare di questa tecnologia.
