داخل البذلة: نظام دعم الحياة الذي يرتديه رائد الفضاء
داخل البدلة: نظام دعم الحياة الذي يرتديه رائد الفضاء
ما يبدو كأنه لباس واقٍ هو في الحقيقة مركبة فضائية شخصية، لأنه يجب أن يوفّر الهواء والضغط والتحكم في الحرارة والاتصال قبل أن يتمكّن الإنسان من فعل أي شيء آخر.
تقول NASA إن بدلات السير في الفضاء التي تستخدمها مصممة لتوفير الأكسجين، وإزالة ثاني أكسيد الكربون، والتحكم في درجة الحرارة، وحماية الجسم، وتمكين رواد الفضاء من التحدث والعمل. وبعبارة أبسط، فهذا يعني أن البدلة يجب أن تؤدي كثيرًا من الوظائف نفسها التي تؤديها قمرة المركبة الفضائية. فكلمة «بدلة» تجعلها تبدو أصغر مما هي عليه فعلًا.
قراءة مقترحة
يجب أن تحل البدلة محل المقصورة
في الفراغ، يبدأ البقاء على قيد الحياة من الضغط، والهواء الصالح للتنفس، والتحكم البيئي المحمول على الجسد.
لنبدأ من أبسط مشكلة: الفضاء فراغ. لا يوجد هواء يضغط على جسمك من الخارج، ولا أكسجين تتنفسه، ولا مجال لأن تعمل البشرة أو العينان المكشوفتان بصورة طبيعية. لذلك لا تبدأ بدلة رائد الفضاء كقطعة قماش. بل تبدأ كحيّز محكم الإغلاق ذي ضغط مناسب للحياة يلتف حول الإنسان.
المهمة الأولى غير مرئية: صنع عالم صغير حول الجسد
الضغط هو الأساس. ومن دونه لا يعود لأي شيء آخر معنى، لأن وجود الأكسجين داخل الخوذة وحده لا يكفي إذا لم يُحفظ الجسد داخل بيئة مستقرة. فالبدلة العاملة يجب أن تحافظ على الضغط الداخلي، وفي الوقت نفسه تتيح لرائد الفضاء أن ينحني، ويمد ذراعيه، ويقبض على الأدوات، ويتسلق.
وهنا يصبح التصميم غريبًا. فالملبس الرخو واللين تمامًا سينتفخ عند تعريضه للضغط، تمامًا كما يدفع أي جسم منتفخ إلى الخارج. ولهذا يستخدم مهندسو البدلات طبقات وأنظمة تقييد كي تحافظ البدلة على شكلها ولا تتحول إلى بالون محرج على هيئة إنسان.
وبمجرد تثبيت الضغط، يتعيّن على البدلة أن تجمع عدة وظائف من وظائف المركبة الفضائية في نظام واحد يُرتدى.
ما الذي يجب أن تفعله البدلة في آن واحد
«البدلة» في الحقيقة نظام بيئي مدمج يتولى دعم الحياة، والرؤية، والطاقة، والاتصالات معًا.
غلاف جوي صالح للتنفس
يجب أن يتدفق الأكسجين إلى الداخل، فيما يُسحب ثاني أكسيد الكربون خارج دورة الهواء.
التحكم في الرطوبة والحرارة
يجب ضبط العرق والرطوبة وحرارة الجسم قبل أن تتحول إلى خطر داخل نظام مغلق.
الطاقة والإلكترونيات
يجب أن تُبقي الأنظمة الكهربائية أجهزة الراديو ووظائف البدلة الداخلية قيد التشغيل.
الرؤية والاتصال
يجب أن يخفف حاجب الخوذة من قسوة ضوء الشمس، فيما تُبقي أنظمة الاتصال رائد الفضاء على تواصل مع الآخرين.
وثمة حقيقة جسدية بسيطة تقبع تحت كل هذه المعدات. فالبشر أجسامهم دافئة بطبيعتها. ونحن نزفر رطوبة، ونتعرق حين نعمل. وفي نظام محكم الإغلاق، تتحول هذه الأمور العادية إلى مشكلات هندسية، لأن احتباس الحرارة والرطوبة قد يصبح خطرًا بسرعة.
الهواء ليس سوى نصف المشكلة إذا لم تستطع التخلّص من الجزء المستهلك منه
التنفس داخل بدلة الفضاء لا يتعلق فقط بحمل الأكسجين. بل يتعلق بإدخال غاز جديد وإخراج الغاز المستهلك. والخطر الرئيسي هنا هو ثاني أكسيد الكربون. فإذا تراكم، قد يعاني رائد الفضاء الصداع والتشوش وما هو أسوأ من ذلك بكثير، حتى لو ظل الأكسجين موجودًا في النظام.
ولهذا تضم بدلات الفضاء أنظمة تنقّي ثاني أكسيد الكربون من دورة الهواء. وفي بدلات NASA الحديثة، توجد حزمة دعم الحياة هذه على الظهر كأنها حقيبة، لكن النظر إليها على أنها مجرد حقيبة قد يكون مضللًا أيضًا. فهي في الحقيقة وحدة التحكم البيئي في البدلة، أي الجزء الذي يبقي الشخص داخل مقصورته الصغيرة على قيد الحياة.
ومعالجة الفضلات مهمة للسبب نفسه. فإذا كان الإنسان محكم الإغلاق داخل هذه البيئة الصغيرة لساعات، فإن الاحتياجات البشرية العادية لا تتوقف من باب المجاملة. لذلك يجب أن تراعي البدلة العملية الماء والعرق واحتياجات التبول والتبرز، لأن الجسد جزء من النظام، لا أمرًا ثانويًا.
الفضاء ليس باردًا ولا حارًا. بل هو أسوأ: تقلّباته حادّة
المشكلة الحرارية ليست درجة حرارة واحدة، بل تقلب بيئي حاد بين ضوء الشمس والظل.
لماذا تتصرف البدلة كمركبة أكثر مما تتصرف كلباس
الفضاء متجمد ببساطة، لذلك تحتاج البدلة أساسًا إلى الاحتفاظ بالحرارة مثل الملابس الواقية الثقيلة.
عليها أن تدير خطر ارتفاع الحرارة تحت ضوء الشمس وسرعة فقدانها في الظل معًا، وأن تبرد الجسم في فراغ لا تنجح فيه طرق التبريد المألوفة على الأرض.
ولهذا يرتدي رواد الفضاء تحت الطبقات الخارجية لباسًا للتبريد بالسائل. يتحرك الماء عبر أنابيب ضيقة قريبة من الجسم ويحمل الحرارة بعيدًا، على نحو يشبه نظام تكييف مدمجًا. ومرة أخرى، هذا ليس ما تفعله الملابس. بل هذا ما تفعله مركبة مغلقة لراكبها.
ثم تتولى الطبقات الخارجية مهمة أخرى: الحماية. فهي تساعد على وقاية رائد الفضاء من الجسيمات الصغيرة المتطايرة، والأسطح الخشنة، وبعض أشعة الشمس الضارة. ولا توجد بدلة تجعل الإنسان محصنًا من كل شيء، كما أن الحماية من الإشعاع العميق مسألة أكبر من أن تعالجها قطعة ملابس بسيطة، لكن البدلة تظل مع ذلك غلافًا دفاعيًا، إلى جانب كونها غلافًا لدعم الحياة.
والآن تخيّل أنك محكم الإغلاق داخل غلافك الجوي الخاص
لو كانت البدلة مجرد قماش، فما الذي كان سيوفر ضغط الهواء، والتحكم في الحرارة، ومعالجة الفضلات، والاتصالات؟
والآن اجعل الصورة ملموسة. تخيل يدك داخل قفاز مضغوط. تحاول أن تثني إصبعًا واحدًا، فيقاومك القفاز. ليس مقاومة حادة مثل الزنبرك، بل مقاومة ثابتة طوال الحركة كلها، لأن الغاز المحبوس يريد أن يبقي القفاز متمدّدًا. وحتى قبضة صغيرة تتحول إلى مجهود.
وهذه هي النقطة التي يغفل عنها كثيرون. فالمشكلة الصعبة ليست مجرد النجاة خارج المركبة الفضائية، بل حمل بيئة داخلية مضبوطة معك أينما ذهبت، مع البقاء قادرًا في الوقت نفسه على الحركة داخلها، واستخدام يديك، وقراءة الأدوات، وتجنب الإرهاق بسرعة أكبر من اللازم.
وقد وصف رواد الفضاء السير في الفضاء مرارًا بأنه مجهد بدنيًا لهذا السبب تحديدًا. والقفازات مثال مشهور على ذلك. فقد تتعب اليدان، وقد تتضرر الأظافر، وقد تصبح المهام البسيطة طويلة، لأن البدلة توازن دائمًا بين مطلبين متعارضين: إبقاء الجسد حيًا، وتمكينه من العمل.
لماذا لا نكتفي بالاعتماد على المركبة الفضائية ونتخلّص من كل هذا الثقل؟
هذا اعتراض وجيه. فإذا كانت المركبة الفضائية توفر أصلًا الهواء والضغط والطاقة والمأوى، فلماذا نصف البدلة بأنها مركبة فضائية أخرى من الأساس؟
لأنه في اللحظة التي يغادر فيها رائد الفضاء المقصورة، تتوقف المقصورة عن أن تكون غلاف بقائه. وخارجها، يجب أن تصبح البدلة نفسها ذلك الغلاف. فعليها أن تحمل الغلاف الجوي، ونظام تنقية الهواء، والتحكم الحراري، ووصلة الاتصالات، والغلاف الواقي مع رائد الفضاء بدلًا من أن تكون هذه الأشياء من حوله.
وتعالج البدلات المختلفة مشكلات مهام مختلفة، رغم أنها تشترك جميعًا في المنطق الأساسي نفسه: خلق بيئة مضبوطة حول الجسد.
كيف تختلف أنواع البدلات
| نوع البدلة | مكان استخدامها | غرضها الرئيسي |
|---|---|---|
| بدلة IVA | داخل مركبة فضائية أثناء الإطلاق والعودة إلى الغلاف الجوي | توفر حماية ضغط في حالات الطوارئ، وليست نظامًا كاملًا للسير في الفضاء |
| بدلة قمرية | على القمر | تدعم العمل على السطح في بيئة معادية |
| بدلة السير الفضائي الخاصة بالمحطة | خارج مركبة فضائية مدارية أو محطة فضائية | تدعم مهام النشاط خارج المركبة لفترات ممتدة مع وظائف دعم حياة كاملة |
| بدلة ضغط للطوارئ | في حالات الطوارئ | تحمي جسم الإنسان عندما يتعذر الوثوق بالبيئة الخارجية |
الاسم هو ما يخدع الناس
إن تسميتها بدلة يجعلك تتخيل لباسًا مزودًا بدرع إضافي. لكن الصورة الذهنية الأدق أصغر حجمًا وأكثر ميكانيكية: مركبة فضائية لشخص واحد لها ذراعان وساقان. وما إن تراها بهذه الطريقة حتى تنتظم الأجزاء كلها. فالخوذة ليست مجرد خوذة. والحقيبة الخلفية ليست مجرد مساحة تخزين. والقفازات ليست مجرد قفازات. فكل جزء منها يتولى وظيفة كانت المقصورة ستتولاها عادة.
اتخذ هذا اختبارًا سريعًا من الآن فصاعدًا. عندما ترى زيًّا حقيقيًا أو خياليًا لرائد فضاء، اسأل نفسك: ما وظائف المركبة الفضائية التي تتولاها البدلة نفسها؟ الضغط، وتزويد الهواء، وإزالة ثاني أكسيد الكربون، والتبريد، والاتصالات، والطاقة، والحماية، والحقيقة البشرية البسيطة المتمثلة في قضاء ساعات داخلها.