Tutti i segreti delle tute spaziali

Indispensabili per garantire la sopravvivenza degli astronauti, oggi le tute spaziali sono quasi delle astronavi personali. Ma qualche decennio fa erano poco più che tute da sci. Ecco come si sono evolute e come saranno in futuro.

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Gordon Cooper, uno dei primi 7 astronauti reclutati dalla NASA nel 1959, posa dentro la sua tuta Mercury, la stessa utilizzata nel 1962 da John Glenn, il primo americano ad andare in orbita attorno alla Terra.
La tuta Mercury non era una vera e propria tuta spaziale: si trattava in realtà di una versione modificata della tuta di volo pressurizzata Mark-IV, impiegata dai piloti della marina statunitense nei voli ad altissima quota.
Progettata per essere confortevole per lunghi periodi di tempo - gli astronauti dell’epoca non avevano la possibilità di cambiarsi a bordo - era dotata dei principali sistemi di sopravvivenza: forniva al suo "abitante" ossigeno per la respirazione ma anche pressione in caso di depresurizzazione della cabina. Questo abbigliamento non permetteva però alcun tipo di attività extra veicolare come le passeggiate spaziali.
Dopo i primi voli e i primi ammaraggi venne dotata di galleggianti che permettessero al pilota di lasciare l’abitacolo in caso di problemi post-rientro.
E se vi state domandando come facessero gli astronauti a fare i loro bisogni, visto che i veicoli spaziali di quegli anni non erano dotati di bagno, la risposta è ...in un pannolone.

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A petire dal 1963 la NASA adotta le tute Gemini, le prime tute spaziale vere e proprie.
Realizzata a partire da una tuta pressurizzata per il volo in altissima quota, poteva essere impiegata dentro e fuori dal veicolo spaziale. Era composta da 8 strati di nylon e nomex, un materiale ignifugo, ai quali, durante le operazioni all’esterno del veicolo, poteva essere sovrapposto un ulteriore "cappotto" resistente alla polvere cosmica, alle radiazioni e ai micrometeoriti. Sulla Terra pesava circa 18 kg.
Nella foto: Gus Grissom e John Young nelle loro tute Gemini collegate a un impianto di condizionamento portatile, indispensabile per garantire agli occupanti una temperatura confortevole.

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Il 3 giugno del 1965 la tuta Gemini, equipaggiata con lo strato protettivo più esterno, fa da astronave personale per Ed White quando abbandona la capsula Gemini IV per la prima passeggiata spaziale.
L’effetto "omino Michelin" è dato dall’impianto di pressurizzazione che gonfia la tuta.

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Con l’avvio delle missioni Apollo la tuta spaziale cambia radicalmente: deve offire agli astronauti protezione dall’ambiente lunare, con temperature che oscillano tra i 120°C del mezzogiorno e i 170°C del tramonto, deve poter essere indossata per periodi di tempo lunghi fino a 8 ore e deve permettere di muoversi agevolmente e guidare il rover sulla superficie del satellite.
Nasce così la tuta A7L, molto più flessibile delle precendenti anche se pressurizzata. È la prima tuta alla quale può essere agganciato un sistema di sopravvivenza (climatizzazione, respirazione e pressurizzazione) esterno che non renda necessario il collegamento “ombelicale” con il veicolo spaziale. 
L’elemento critico della tuta Apollo sono i guanti: meno spessi delle altre parti del dispositivo per permettere agli astronauti di maneggiare utensili e raccogliere campioni, devono però essere resistenti a usura e tagli che potrebbero creare problemi di depressurizzazione.

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Il 12 aprile 1981 decolla il primo volo del programma Space Shuttle.
John Young e Robert Crippe, i due protagonisti di quella storica missione, partono per lo spazio indossando una tuta di nuova concezione, molto più simile a quella dei piloti degli aerei da combattimento.
All’epoca lo Shuttle disponeva di sedili ejettabili che permettevano all’equipaggio, formato da due sole persone, di abbandonare il velivolo in caso di emergenza durante le fasi di decollo o rientro. Questa tuta permetteva di affrontare l’espulsione dallo Shuttle fino alla velocità di Mach 2.7 e a da un’altezza di 24.000 metri.

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Attualmente gli equipaggi dello Shuttle indossano la Advanced Crew Escape Suit, chiamata "la zucca" per il suo inconfondibile colore.
Viene impiegata durante il decollo e l’atterraggio per garantire l’integrità dell’equipaggio. Oltre che disporre dei sistemi di respirazione e pressurizzazione, è dotata di un paracadute che in caso di emergenza permette agli astronauti di lasciare il velivolo dall’oblò di sicurezza, di un salvagente e dei più moderni sistemi di comunicazione e localizzazione.
Il casco serve a proteggere la testa degli astronauti dalle vibrazioni e dalle accelerazioni alle quali sono sottoposti al lancio e al rientro. È dotato di un ampia visiera che consente la visione frontale e laterale e di uno schermo solare totale.

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La tuta che gli astronauti indossano durante le passeggiate spaziali all’esterno dello Shuttle e della Stazione Spaziale Internazionale è più che altro un veicolo spaziale individuale.
È composta da due parti semi rigide, una superiore e una inferiore assemblate ermeticamente insieme. Si tratta di un dispositivo molto sofisticato, che deve garantire all’astronauta tutti i sistemi di sopravvivenza, pressurizzazione, respirazione e comunicazione.
E visto che lassù, una volta fuori dallo Shuttle, non ci sono bagni, prima di entrare nella tuta extraveicolare gli astronauti indossano un grande pannolone chiamato Maximum Abosorbency Garment. Questa tuta, spessa fino a 8 centimetri, è realizzata da 11 strati di materiali diversi, sintetci e metallici.
Il suo costo di realizzazione è di circa 1,5 milioni di euro

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Sul pannello frontale della tuta sono posizionati tutti i comandi e le manopole che permettono il controllo dei vari dispositivi.
Il colore bianco della tuta serve per rendere ben visibili gli astronauti nell’oscurità dello spazio e per riflettere i raggi solari.
Le scritte sul pannello sono alla rovescia perchè l’astronauta, per trovare il comando giusto, le legge attraverso uno specchio attaccato al polso.

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Il futuro delle tute spaziali si giocherà su materiali: l’obiettivo dei ricercatori è quello di sviluppare dispositivi che possano lasciare all’astronauta una sempre maggiore mobilità, soprattutto sulle articolazioni e sulle mani.
Le tute attuali infatti,soprattutto quelle destinate alle passeggiate spaziali e all’utilizzo esterno, una volta pressurizzate diventano così spesse e rigide da rendere difficoltoso il movimento delle dita.
E poi c’è il problema del peso, su Marte una tuta extraveicolare come quelle in uso oggi sulla ISS peserebbe oltre 43 kg: un po’ troppi anche peri fisici più allenati.
Tra i modelli che la NASA sta testando c’è la tuta Mark III (nella foto): progettata specificamente per il ritorno sulla Luna e per l’esplorazione di Marte, non si indossa ma ci si entra da un’apertura posteriore.
A differenza di quelle usate sulla Luna dagli equipaggi dell’Apollo, questa consente di piegare le ginocchia, per esempio per raccogliere campioni, e ha un’autonomia di 150 ore.
Costruita con un criterio modulare, può essere allungata, accorciata, allargata o ristretta in base alle misure del pilota.

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E nel futuro gli astronauti potrebbero essere anche molto più... fashion: le tute pressurizzate grandi e senza forma sono destinate alla soffitta, per far posto a capi di design molto più comodi e tecnologici.
Dava Newman, una ricercatrice del MIT, da qualche anno sta lavorando alla Bio Suit, una tuta di nuova concezione in grado di manterere costante la pressione corporea nel vuoto dello spazio utilizzando in principio della contropressione meccanica al posto di pompe e scafandri: la BioSuit cioè, preme preme direttamente sulla pelle dell’astronauta.
Questo risultato straordinario è ottenuto grazie a un tessuto intelligente che unisce tra loro i punti inestensibili del corpo, quei punto cioè la cui posizione relativa non muta mai nemmeno quando ci si muove. Il risultato è un capo ad altissima tecnologia, leggero e resistente, che svincola l’astronauta da una buona parte del peso delle attrezzatture necessarie alla sopravvivenza.
Il progetto, che coinvolge anche alcune aziende italiane, è ancora in fase embrionale: il prototipo della foto qui sopra è fatto in lycra, assolutamente inadatta a proteggere il corpo da radiazioni e agenti chimici. Capire come adattarlo a stratificazioni di tessuti high tech richiederà ancora numerosi studi.


Photo credit:
Professor Dava Newman, MIT: Inventor, Science and Engineering
Guillermo Trotti, A.I.A., Trotti and Associates, Inc. (Cambridge, MA): Design
Dainese (Vicenza, Italy): Fabrication
Donna Coveny: Photography

A petire dal 1963 la NASA adotta le tute Gemini, le prime tute spaziale vere e proprie.
Realizzata a partire da una tuta pressurizzata per il volo in altissima quota, poteva essere impiegata dentro e fuori dal veicolo spaziale. Era composta da 8 strati di nylon e nomex, un materiale ignifugo, ai quali, durante le operazioni all’esterno del veicolo, poteva essere sovrapposto un ulteriore "cappotto" resistente alla polvere cosmica, alle radiazioni e ai micrometeoriti. Sulla Terra pesava circa 18 kg.
Nella foto: Gus Grissom e John Young nelle loro tute Gemini collegate a un impianto di condizionamento portatile, indispensabile per garantire agli occupanti una temperatura confortevole.