Scatola da scarpe

Potrebbe essere minuscolo, ma è fondamentale.

SEATTLE – Proprio come i rilevatori di fumo e monossido di carbonio che armano la tua casa, un dispositivo delle dimensioni di una scatola di scarpe monitorerà costantemente l’aria respirata dagli astronauti durante le missioni Artemis con equipaggio della NASA sulla luna.

Lo scopo della macchina è fornire dati in tempo reale sulle concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo nella navicella spaziale Orion, che è il veicolo scelto dall'agenzia per il suo programma Artemis. Il rilevatore della qualità dell’aria è inoltre dotato di un sensore di pressione che avvisa gli astronauti prima che la pressione dell’aria all’interno della capsula raggiunga livelli pericolosi. Ciò può essere causato da anomalie come perdite di gas.

"Dispone di diversi controlli che assicurano che le persone siano consapevoli se qualcosa non va", ha detto a Space.com Heather Woods, vice responsabile del programma per il sistema di monitoraggio dell'aria di Dynetics.

Nel 2018, la NASA ha scelto l’azienda con sede in Alabama per progettare e produrre un rilevatore della qualità dell’aria per la missione con equipaggio Artemis 2. Dopo aver soddisfatto i requisiti più severi della NASA in termini di hardware e software per il volo spaziale umano, il rilevatore è diventato uno dei primi strumenti installati sulla navicella spaziale Orion della missione nel 2020. È in grado di sopportare "carichi di lancio quasi completi quando va nello spazio", Monica Wuhrer, ingegnere del progetto del sistema di monitoraggio dell'aria, ha detto a Space.com.

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Oltre a monitorare continuamente l'aria nella cabina di Orion, questo rilevatore è progettato anche per misurare la qualità dell'aria all'interno delle tute spaziali degli astronauti Artemis 2 durante il viaggio di 8 giorni dei membri dell'equipaggio intorno alla luna alla fine del prossimo anno.

Una versione migliorata del rilevatore originale si trova anche all'interno di un'altra navicella spaziale Orion che verrà utilizzata per la missione Artemis 3, che è l'attività di sbarco sulla Luna della NASA prevista per il 2025. Questo rilevatore, tuttavia, non è portatile e quindi non è installato nell'Extra Veicolare. Activity (EVA) è la tuta che gli astronauti di questa missione indosseranno mentre cammineranno sulla luna, ha detto a Space.com in una e-mail Trista Niemann, responsabile del programma per il sistema di monitoraggio dell'aria. Il team sta studiando unità portatili che possano essere utilizzate nelle missioni future, ha aggiunto.

Una delle quattro parti identiche che completano il sistema laser di monitoraggio dell'aria (LAMS) - un "LAM Chop" come lo chiama il team - è stata presentata la scorsa settimana alla Conferenza sulla ricerca e sviluppo della Stazione spaziale internazionale (ISSRDC) a Seattle. Il segmento presentato era uno strumento da 6 libbre (2,7 chilogrammi) adornato con complessi componenti elettronici disposti in un rivestimento rettangolare trasparente, con un tubo a forma di tromba che lascia continuamente entrare l'aria per i test.

Se dovessi soffiare anche il minimo soffio di respiro nello sfiatatoio a forma di tromba, come ho fatto io, noteresti dei picchi su un minuscolo schermo vicino, non diversi da quelli visti in un monitor del battito cardiaco. Poco dopo, questi picchi si accorciano in letture standard mentre l’aria nella stanza entra passivamente.

Il compito principale del dispositivo di misurare le concentrazioni di gas nell'aria che entra nel dispositivo è svolto da uno spettrometro posizionato su un'estremità. All'interno di questo spettrometro si trovano laser che emettono luce infrarossa che spara raggi all'altra estremità del sistema. Nel frattempo, qualsiasi molecola di gas presente nell’aria assorbe determinate lunghezze d’onda di questa luce, lasciando impronte distinte nei raggi laser. Queste impronte possono essere misurate come segnali elettrici e sono quei segnali che sono associati alla concentrazione totale di ciascuna molecola.

Il sistema di monitoraggio della qualità dell’aria misura i livelli di acqua, anidride carbonica e ossigeno. Quest'ultimo è un debole assorbitore di luce infrarossa e richiede che un laser venga fatto rimbalzare tra due specchi 31 volte, secondo il documento sulle specifiche del dispositivo fornito da Leidos e visto da Space.com. L'elevato numero di rimbalzi aumenta efficacemente la lunghezza del raggio laser e consente una risoluzione sufficiente per misurarne la concentrazione.

Il sistema di monitoraggio dell'aria per Artemis 3 è stato costruito per un totale di 18 milioni di dollari, mentre le future versioni per le missioni Artemis 4 e Artemis 5 saranno unità "costruite per la stampa" con un prezzo di circa la metà del costo unitario del rilevatore Artemis 3. , ha detto Niemann a Space.com.