La NASA investigará la viabilidad de desarrollar un escáner corporal que, en un plazo de horas, produzca un traje espacial hecho a medida para caminar sobre Marte.
El proyecto –seleccionado por el NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts)– se basa en el uso de Hilo Digital (DT, del inglés Digital Thread), que integra componentes analíticos digitales para la fabricación en el desarrollo del traje espacial final. Fue presentado por la ex astronauta de la NASA Bonnie Dunbar, ingeniera en la Texas A&M University.
Este enfoque abordaría varios problemas que enfrentan los viajes al espacio profundo, en particular: 1) la capacidad de diseñar y fabricar rápidamente trajes espaciales para actividades extravehiculares (EVA) que se adaptan mejor a las características antropométricas de cada miembro de la tripulación (hombre y mujer) en cualquier entorno gravitacional; 2) la necesidad de construir gemelos digitales que se modifican continuamente en función de las lecciones aprendidas y la optimización del diseño, 3) la capacidad de la tripulación en el espacio profundo para fabricar o reparar algunos componentes del traje EVA in situ en función de los archivos digitales, y 4) la capacidad para incorporar digitalmente el traje EVA en toda la arquitectura y el concepto de operaciones de la misión a Marte, incluido el reabastecimiento, la reparación y fabricación in situ y la reutilización de materiales in situ.
Las arquitecturas de Marte planificadas para colocar humanos en la superficie en 2030 prevén caminatas espaciales casi diarias en trajes EVA. Los trajes EVA se consideran «naves espaciales» de forma antropométrica que deben proteger a la tripulación de los entornos extremos del espacio y, al mismo tiempo, proporcionar la movilidad necesaria para realizar tareas de exploración científica y de ingeniería de manera eficaz fuera del hábitat o de la nave espacial, explica la NASA.
Se fabricaron trajes «personalizados» de tela suave para todos los primeros tripulantes de vuelos espaciales (Mercury, Gemini, Apollo y Skylab) antes del Programa del transbordador espacial. Los miembros de la tripulación de la era Apolo informaron estar muy satisfechos con sus trajes personalizados, incluidos los de la última misión, Apolo 17.
Para apoyar el Programa del transbordador espacial, se diseñó un traje «modular» ‘plug and play’, la Unidad de movilidad extravehicular (EMU). El inventario inicial incluía 5 tallas de pecho Hard Upper Torso (HUT), 1 talla de casco, longitudes ajustables de brazos y piernas pero solo dos diámetros, botas de dos tallas con inserciones ajustables y guantes personalizados. Se construyeron un total de 18 trajes para apoyar a casi 200 astronautas.
Por una variedad de razones, no todos los astronautas seleccionados y entrenados podían encajar o funcionar en el traje, y muchos miembros de la tripulación sufrieron lesiones en el hombro, puntos de presión, pérdida de uñas y casi un 50 % de pérdida de fuerza efectiva debido a la resistencia a la presión del traje.
Según la agencia espacial, parece justificado volver a los trajes EVA personalizados. Pero, ¿cómo hacer esto de una manera rápida y rentable? ¿Es posible utilizar tecnologías de escaneo actuales, estudios de factores humanos, datos fisiológicos, fabricación aditiva, robótica y herramientas modernas de análisis y diseño digital?
El objetivo principal de este proyecto de viabilidad es responder a esas preguntas determinando cómo se puede utilizar el proceso de fabricación «Digital Thread», que se está implementando en otras esferas de fabricación no humanas, para desarrollar un flujo de fabricación digital que proporcionará cualquier tamaño de traje espacial EVA optimizado.
El estudio identificará todos los componentes clave de un traje espacial y las tecnologías de fabricación actuales; asignarlos a componentes DT; identificar brechas tecnológicas; comparar tecnologías y capacidades requeridas en la industria, la academia y el gobierno; y desarrollar un modelo DT conceptual para el futuro desarrollo de trajes espaciales y soporte operativo.
El hilo digital también podría incluir componentes para modelar trajes en cualquier entorno planetario dado y para modelar requisitos logísticos (suministros y consumibles). Los ejemplos de tecnologías/componentes digitales que se evaluarán incluyen la fabricación aditiva en 3D, el escaneo IR/fotogramétrico del cuerpo humano, los gemelos digitales, el diseño asistido por computadora, la ingeniería basada en modelos, los factores humanos/modelos cinemáticos y la fabricación robótica/automatizada de prendas en 3D.
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