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Mit Jet-Schuhen durch den (simulierten) Weltraum rasen

2021

Mitte der 1960er Jahre bereiteten der Weltraumspaziergang und die unbekannten Herausforderungen, denen Astronauten bei ausgedehnten EVAS ausgesetzt waren, der NASA große Sorge. Die Agentur musste einen Weg finden, damit ihre Astronauten durch das Vakuum des Weltraums manövrieren und gleichzeitig komplexe Aufgaben ausführen konnten. Einige Ingenieure haben eine neuartige und überraschend einfache Lösung gefunden: Jet-Schuhe.

Das Jet-Schuh-Konzept wurde 1965 vom NASA-Langley-Ingenieur John D. Bird entwickelt. Bird wurde zum Teil von seinen Kollegen Charles Zimmerman und Paul Hill inspiriert. Ihre "Fliegende Plattform" war ein Proof-of-Concept-Mobilitätstest, der die Fähigkeit des Menschen demonstrierte, seine Fahrtrichtung mit einem an den Füßen befestigten Antriebssystem zu steuern. Bird versuchte auch, Taucher zu schwimmen, die mit Flossen einen gerichteten Schub in der schwerelosen Unterwasserumgebung erzeugten.

Das stärkste Argument für Bird bei der Verfolgung von Jet-Schuhen war jedoch das offensichtlichste: Menschen verbringen viel Zeit im Stehen und haben einen ausgeprägten Gleichgewichtssinn. Die Verwendung des natürlichen Gleichgewichts eines Astronauten als eine Art Einstellungskontrollsystem für EVA-Aktivitäten schien naheliegend.

Ein fußmontiertes Antriebssystem hatte einen weiteren Vorteil, der sich auch aus den täglichen Aktivitäten der Menschen ergab. Sich mit an seinen Füßen montierten Jets zu kontrollieren, würde den Astronauten die Hände für EVA-Aktivitäten frei machen, was Bird auf komplexeren Weltraumspaziergängen als nützlich erachtete, beispielsweise beim Bau einer Raumstation im Orbit.

Das Jet-Schuh-System von Bird war pneumatisch und recht einfach aufgebaut. Der Großteil des Systems wurde extern montiert. Es gab eine vom Benutzer getragene Aufbewahrungsrucksackbaugruppe, die ungefähr 15 Pfund gasförmigen Sauerstoff mit einem Druck von 6.000 Pfund pro Quadratzoll aufnehmen sollte, und natürlich die Jet-Schuhe, die über den Stiefeln des Astronauten getragen wurden. Das unter Druck stehende Gas erreichte die Magnetventile der Düsen durch Versorgungsleitungen und lieferte zwei Pfund Schub von jeder Schubventildüse mit einem Druck von etwa 165 Pfund pro Quadratzoll.

Der interne Teil des Systems war der Betriebsschalter, mit dem die Düsen ein- und ausgeschaltet wurden. Diese befanden sich unter der bloßen Fußkugel des Astronauten, einem einfachen Zehenschalter (obwohl auch mundgesteuerte Bissstangen und Schluckschalter kurz in Betracht gezogen wurden). Der Jet an jedem Schuh wurde intuitiv vom großen Zeh des Fußes gesteuert. Durch Herunterdrücken des Zehenschalters wurde der Jet aktiviert und das Strahlruder an diesem Kofferraum gezündet.

Stehen wir aufrecht (wenn wir uns für einen Moment ein "Auf" und "Ab" in der Umlaufbahn vorstellen können), würde der Schub der Jet-Schuhe den Astronauten direkt nach oben schicken. Haltung und Richtungskontrolle kamen von dem Astronauten, der seine Beine und Füße bewegte, um die Richtung des Schubes der Jets zu bestimmen.

Eine Reihe von Tests in vier verschiedenen Anordnungen, die bei Langley durchgeführt wurden, bewies, dass die Jet-Schuhe ein solides Konzept für die EVA-Mobilität sind. Einige Tests wurden mit einem einfachen Pendelsystem durchgeführt, mit dem ein Proband von der Decke abgehängt wurde. Eine weitere Reihe von Tests wurde mit einer komplizierteren Whipple-Tree-Aufhängung für Translations- und Rotationsaufgaben durchgeführt. Ein dritter Satz von Tests verwendete den Rendezvous- und Andock-Simulator des Overhead-Dolly Langley, um ein übersetzendes Aufhängungssystem zu erstellen. Der abschließende Versuchsaufbau verwendete eine Luftlagereinrichtung. Fast wie der Puck auf einem Airhockeytisch wurde die Testperson von Airbags auf einer nahezu reibungslosen Oberfläche gestützt, um die Bewegungsfreiheit zu simulieren, die ein Astronaut in der Schwerelosigkeit hätte.

Bei allen Tests lag der Proband auf der Seite und bewegte seine Füße, um den Schub der Jet-Schuhe von einem tragbaren Zaunpfosten zum anderen zu lenken. Und alle diese Tests waren insofern begrenzt, als sie dem Benutzer nur drei Freiheitsgrade in einer horizontalen Ebene gaben - Neigen, Vorwärts- und Rückwärtsbewegung von Kopf zu Fuß - und nicht die sechs Freiheitsgrade Astronaut hat im Raum. Trotzdem wurden diese Nebenversuche als erfolgreich eingestuft.

Aber Jet-Schuhe sind, wie die Geschichte sagt, nie ausgezogen. Bird und das Team, das an dem Projekt arbeitete, wussten, dass das System nicht perfekt war. Es gab einige Fragen, ob ein Zehenschalter mit einem Raumanzug unter Druck funktionieren würde oder nicht. Die ersten Jet-Schuhe waren ebenfalls schwer, umständlich und erforderten eine ständige Anpassung, mit der Astronauten auf dem Weltraum nicht zu rechnen waren. Eine spätere, leichtere Version aus einem Paar modifizierter Aluminium-Rollschuhe war einfacher zu bedienen, das Gesamtsystem war jedoch immer noch fraglich.

Trotz seiner Nachteile hat das Langley-Testprogramm bewiesen, dass ein einfaches Paar Low-Thrust-Jets, die an den Schuhen eines Astronauten befestigt sind, EVAs einen brauchbaren Vortrieb und Manövrierfähigkeit verleihen können. Das Interesse an dem Jet-Schuh-Konzept war schließlich groß genug, um eine Reihe von Tests im Weltraum durchzuführen. Die NASA testete die fußgesteuerte Manövriereinheit Anfang der 1970er Jahre bei Skylab-Missionen. Leider wurde die Technologie, wie die Jetpacks, die die NASA in den frühen 1980er Jahren auf Shuttle-Missionen getestet hat, nie zu einem festen Bestandteil der Raumfahrt.

_Quellen: NASA; NASA; NASA. Schauen Sie sich auch dieses hervorragende Archivmaterial aus den Langley Jet-Schuhtests an! _

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