Come sono fatte le tute spaziali

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I fan della serie TV The Big Bang Theory conoscono bene quanto può contare una tuta spaziale per i viaggi oltre il pianeta Terra, grazie alle disavventure dell’inesperto astronauta Howard Wolowitz. In effetti la tuta spaziale è un indumento fondamentale e il cui funzionamento va studiato con cura.

Come noto, trattasi di un indumento pressurizzato indossato dagli astronauti durante i voli spaziali, progettato anche per proteggerli dalle condizioni potenzialmente dannose sperimentate nello spazio. Le tute spaziali sono anche utilizzate come unità di mobilità extraveicolare (EMU) quale ausilio per la mobilità quando un astronauta effettua una passeggiata spaziale al di fuori di un’astronave orbitante.

A cosa serve e da cosa è composta una tuta spaziale

Le tute spaziali sono ideate con numerosi componenti su misura prodotti da una varietà di produttori e assemblati dalla National Aeronautics Space Agency (NASA) presso la loro sede a Houston. Le prime tute spaziali furono introdotte negli anni ’50 quando iniziarono le prime esplorazioni nello spazio. La loro conformazione si è evoluta nel corso del tempo diventando più funzionale e sempre più complessa.

Una tuta spaziale è realizzata secondo procedimenti tecnologici avanzati per salvaguardare chi la indossa da alcuni fattori ostili come le radiazioni cosmiche, soprattutto quelle infrarosse e ultraviolette non filtrate per l’assenza di atmosfera, oltre alle differenti temperature spaziali che oscillano tra i -100 °C e i +120 °C. Prima di salpare per lo spazio, l’astronauta deve compiere un periodo di adattamento nel cosiddetto airlock, un compartimento a tenuta stagna per l’equilibrio della pressione, prima e dopo ogni attività extraveicolare, per eludere eventuali patologie dovute alla decompressione.

Numerose materie prime vengono utilizzate per costruire una tuta spaziale. Tra i materiali del tessuto di una tuta spaziale vi sono una varietà di diversi polimeri sintetici, mentre lo strato più interno è costituito da un materiale tricot di nylon. Un altro strato è composto da spandex, un polimero elastico indossabile. C’è anche uno strato di nylon rivestito di uretano, che svolge funzioni inerenti alla pressurizzazione. Il dacron è, invece, un tipo di poliestere utilizzato per lo strato di contenimento durante la pressione. Altri tessuti sintetici utilizzati includono il neoprene che è un tipo di gomma spugnosa, mylar alluminato, gortex, kevlar e nomex.

Oltre alle fibre sintetiche, altre materie prime hanno ruoli importanti. Ad esempio la fibra di vetro è il materiale principale per il segmento duro della parte superiore del tronco, mentre l’idrossido di litio viene utilizzato nella fabbricazione del filtro che rimuove l’anidride carbonica e il vapore acqueo durante una passeggiata spaziale. Una miscela di zinco e argento compone, poi, la batteria che alimenta la tuta, mentre i tubi di plastica sono intrecciati nel tessuto per trasportare l’acqua di raffreddamento in tutta la tuta.

Inoltre vanno considerati tutti gli altri componenti che vengono utilizzati per realizzare i circuiti elettronici e i controlli della tuta. Ma quanto costa una tuta spaziale? Non c’è un costo fisso ma il prezzo si aggira tra 1 e 2 milioni di dollari. Negli ultimi tempi ad attirare l’attenzione sull’argomento ci ha pensato Elon Musk fondatore e amministratore delegato dell’azienda aerospaziale SpaceX, che si è proposto per realizzare un modello di tuta spaziale per la NASA, destinata al prossimo allunaggio previsto per il 2024, ad un costo che oscilla dai 2 ai 12 milioni di dollari.

La tuta spaziale, un complesso indumento

Una tuta spaziale è composta da diverse parti, strumenti e accessori. Le prime tute spaziali avevano un peso intorno ai 100 kg, mentre quelle per lo Space Shuttle pesano oltre 130 kg. Durante i primi anni del programma spaziale, le tute spaziali venivano realizzate su misura per ogni astronauta ed erano molto meno tecnologiche di quelle di oggi. Al giorno d’oggi, con l’incremento dei costi delle materie, le taglie sono state uniformate, per comprendere altezze tra 167 e 187 cm.

Tra le componenti di una tuta spaziale troviamo:

• il casco assemblato con policarbonato rigido resistente al calore e un elmetto con una visiera mobile laminata con un fine strato di oro, per preservare la vista dell’astronauta dalla luce del sole e dai vari riflessi luminosi;
• un busto in fibra di vetro, al quale sono connessi tutti gli altri pezzi della tuta spaziale;
• i guanti formati da uno strato in gomma e da ganci, un accessorio che ha lo scopo di essere comodo e funzionale;
• gli stivali.

Tra gli accessori che completano una tuta spaziale ci sono: un contenitore per l’acqua potabile collocato vicino al petto con un tubicino per permettere all’astronauta di bere e un pannolone per la raccolta delle urine. Talvolta nella tuta spaziale sono presenti anche barrette energetiche.

Tra gli strumenti di una tuta spaziale vi sono:

• le luci sul casco alimentate a batteria;
• una telecamera sul casco in comunicazione con lo Shuttle e con la base di controllo sulla Terra;
• auricolari e microfoni incorporati;
• il modulo di indicazione e controllo (DCM, Display and Control Module), ossia un congegno per controllare il regolare funzionamento della tuta.