Onderschrift: De geïntegreerde voertuigstapel voor een concept van een menselijke missie in de verre ruimte. Krediet: NASA
Er zijn allerlei details waarmee u rekening moet houden bij het reizen in de verre ruimte, zoals waar te gaan, wat te doen en hoe u terug kunt komen. Omdat dromers met sterrenogen vaak geen rekening houden met de praktische realiteit van het plaatsen van een mens in zo'n omgeving, moeten ingenieurs met stalen ogen de gruizige details van een dergelijke missie beslissen, zoals hoeveel paar sokken er nodig zijn. Gelukkig heeft NASA ingenieurs in dienst die zowel stalen ogen als sterrenogen hebben, en hun werk heeft zojuist een interessant rapport opgeleverd waarin de menselijke kant van deep-space exploratie wordt besproken.
Het artikel, geschreven door Michelle Rucker en Shelby Thompson van Johnson Space Center, richt zich op de eisen van een schip dat de eerste golf van menselijke ontdekkingsreizigers in de verre ruimte hopelijk in de nabije toekomst naar een nabije aardse asteroïde (NEA) zal brengen. Het team benadrukte dat ze alleen naar zeer basale vereisten keken en dat de paper alleen een basis biedt om vanuit te werken voor meer gespecialiseerde teams die individuele subsystemen zullen ontwerpen.
Om de basis te ontwikkelen, moest het team een aantal aannames doen, en deze aannames zijn onthullend voor iedereen die geïnteresseerd is in NASA's toekomstige menselijke verkenningsplannen. Het team ging uit van een heen- en terugreis van 380 dagen naar een NEA, bemand door 4 personen, met slechts 30 dagen van de missie doorgebracht op de asteroïde. Ze gingen uit van de beschikbaarheid van een verscheidenheid aan missiespecifieke voertuigen en van de mogelijkheid om extra voertuigen uit te voeren en aan te meren met de Orion-bemanningsmodule, die nog in ontwikkeling is bij NASA. Desalniettemin kunnen dergelijke veronderstellingen leiden tot een spannende missie als ze gedurende het hele ontwerpproces gelden.
Bijschrift: Kleding voor twee weken in een transporttas voor de crew. Krediet: NASA
Naast de aannames profiteerde het team van kennis die is opgedaan door jarenlang werken aan het internationale ruimtestation ISS en hielp het bij het overwegen van details zoals hoeveel pakketten poedervormige dranken nodig zijn voor de duur van de reis en hoeveel tandpasta een persoon gebruikt dagelijks in de ruimte. Al deze cijfers zijn gecorrigeerd om algemene afmetingen voor het vaartuig af te leiden.
Hoewel de som van deze volumes een extra groot ruimtevaartuig opleverde, evalueerde het team de frequentie en duur van activiteiten om functies te identificeren die zonder conflict een gemeenschappelijk volume zouden kunnen delen, waardoor het totale volume met 24% werd verminderd. Na toevoeging van 10% groei, werd het resulterende functionele drukvolume berekend op minimaal 268 cu (9.464 cu ft) verdeeld over de functies.
Die afmetingen resulteerden in een structuur van 4 verdiepingen met een totale oppervlakte van bijna 280 kubieke meter (10.000 kubieke voet) onder druk die eruitziet alsof het zo uit de set van Prometheus.
Onderschrift: Conceptual Deep Space Habitat layout. Krediet: NASA / Michelle Rucker en Shelby Thompson.
De verschillende subsystemen kunnen worden onderverdeeld in zeven verschillende categorieën. De grootste is het uitrustingsgedeelte, dat 22% van het ruimtevaartuig in beslag neemt. Deze ruimte omvat onder meer het omgevingsbedieningspaneel en navigatie- en communicatieapparatuur. De ontwerpers waren echter van mening dat het voortstuwingssysteem, hoogstwaarschijnlijk een elektrisch voortstuwingssysteem op zonne-energie, en alle vereiste regelapparatuur deel zouden uitmaken van een bevestigbare module en geen deel zouden uitmaken van de belangrijkste leefruimte van de habitat.
Mission Operations en Spacecraft Operations vormen de volgende grootste delen van de bewoonbare ruimte, elk met een kloksnelheid van 20%. Deze gebieden zijn gereserveerd voor missiespecifieke taken die nog niet zijn gedefinieerd en algemene taken die nodig zijn, ongeacht het type missie waarop de habitat wordt gelanceerd, zoals basisonderhoud en reparatie.
Er werd veel aandacht besteed aan de psychologische en privacybehoeften van de bewoners van het schip en als zodanig wordt ongeveer 30% van de totale bewoonbare ruimte besteed aan de zorg voor de mensen aan boord, waarbij 18% naar "individuele" zorg gaat en 12% naar groepsverzorging gaan.
Onderschrift: Groepsleven en operatiegebied van een conceptuele deep space habitat-module. Krediet: NASA / Michelle Rucker en Shelby Thompson.
Individuele zorg omvat basics zoals bedden, volledige lichaamsreiniging en toiletten. Groepszorg is meer voor activiteiten voor meerdere personen, zoals een eetzaal, voedselvoorbereiding en vergaderruimtes. De laatste 2% van het gebied aan boord werd toegewezen aan een noodplan. Het past goed bij zijn naamgenoot, omdat het ontwerpteam hoopt nooit de ruimte te hoeven gebruiken waarvan het primaire doel is om te gaan met drukverlaging in de cabine, dodelijke afloop van de bemanning of andere onvoorziene rampen. Er is ook een afgeschermd gebied in het binnenland van de habitat als toevluchtsoord voor de bemanning tijdens een zonnestraling.
Nu de basis is neergelegd, is het nu aan de gespecialiseerde teams om de volgende set vereisten voor de subsystemen te ontwikkelen. Het definitieve ontwerp zal pas worden voltooid na een lang en iteratief proces van berekening en herberekening, ontwerp en herontwerp. Ervan uitgaande dat de teams volharden en het ruimteagentschap voldoende financiering ontvangt voor het ontwikkelen van een deep space-missie naar een asteroïde, zullen de detailgerichte ingenieurs van NASA een zeer flexibele habitatmodule hebben ontwikkeld om te gebruiken bij de volgende stap van de verkenning van de menselijke ruimte die dromers overal kunnen krijgen enthousiast zijn over.
Bron: NASA Technisch rapport: ontwikkeling van een leefgebied voor lange duur, Deep Space Mission
Andy Tomaswick, een elektrotechnisch ingenieur die ruimtewetenschap en technologie volgt.
