Изображение предоставлено: CC0 Public Domain
Возвращение США на Луну с программой НАСА «Артемида» не будет прогулкой в парке. Вместо этого это будет опасное путешествие к лунному участку, который представляет собой одну из самых экстремальных сред в Солнечной системе.
Для астронавтов программы «Артемида» прогулка по Луне требует нового образа мышления, новейших технологий и инновационных подходов к совершенствованию конструкции ботинок и скафандров.
Все полеты программы «Аполлон» на Луну 50 лет назад проходили в более умеренных экваториальных регионах лунной поверхности, где самые низкие температуры достигали -9 градусов по Фаренгейту (-23 градуса по Цельсию).
Напротив, миссии «Артемида» предназначены для доставки астронавтов в крайние полярные регионы Луны, где температура может достигать -369 градусов по Фаренгейту (-223 градуса по Цельсию). Снаряжения эпохи Аполлона, предназначенного для краткосрочного пребывания в умеренной зоне, будет недостаточно для длительного пребывания в этом новом, более враждебном регионе.
В Университете Северной Дакоты мы специализируемся на биомеханике, изучении движений человека. Наши исследования изучают влияние экстремальных условий на модели движений и походку человека, а наша лаборатория проводит исследования, которые, как мы надеемся, однажды помогут астронавтам исследовать Луну, защищая при этом свои тела.
Новые ботинки для Луны
Из всего снаряжения, которое необходимо астронавтам для исследования Луны, одной из наиболее важных частей являются ботинки, которые они используют для занятий за пределами космического корабля, когда выходят из космического корабля и прыгают по лунному ландшафту. Эти ботинки должны выдерживать суровые условия окружающей среды, существующие на южном полюсе Луны.
Поскольку на лунных полюсах намного холоднее, чем в других лунных регионах, ботинки должны эффективно сохранять тепло. В текущей версии Moon Boot используется жесткая нагревательная пластина, обычно встроенная в подошву ботинка. Пластина устойчива, не прогибается и не гнется. Эти пластины не использовались в предыдущих миссиях Аполлона.
Хотя ноги космонавтов необходимо держать в тепле, это дополнение к ботинку предотвращает прогибание обуви. Жесткая подошва ограничивает естественное движение стопы, особенно в суставе большого пальца стопы, так называемом плюснефаланговом суставе (ПФС). Сустав MTP сгибается и сгибается, обеспечивая нормальную походку во время ходьбы и бега.
Механизм лебедки
При ходьбе ПФС позволяет большому пальцу ноги выдвигаться вперед. Выпрямление большого пальца стопы запускает механизм, который превращает гибкую опорную ногу в ребристую ударную стопу, когда вы собираетесь сделать шаг вперед. Этот механизм позволяет стопе стать жесткой и поддерживать вес вашего тела во время шага. Кинезиологи называют этот механизм «брашпильным механизмом».
Механизм лебедки изучен недостаточно, особенно в условиях лунной гравитации. Если этот механизм необходим для передвижения по Луне, то удержание ботинок от сгибания ног астронавтов может стать проблемой.
Есть миллион мелких деталей, которые должны быть правильными для успеха лунной миссии: насколько гибкая подошва ботинок, которые используют исследователи, может в конечном итоге повлиять на их здоровье на Луне.
Хотя в краткосрочной перспективе с астронавтом все будет в порядке — дни или недели, — если он останется на Луне в течение нескольких месяцев, у астронавтов может возникнуть травма стопы, которая может повлиять на другие части их тела.
Кинезиологи любят изучать человеческое тело как кинетическую цепочку. Это означает, что если вы повредите какую-либо часть нижней части тела, верхняя часть тела возьмет на себя бремя многих своих функций. Проблема, начинающаяся в стопе, может повлиять на то, как человек ходит и стоит, что приводит к дальнейшим повреждениям кинетической цепи посредством компенсаторных механизмов.
Кинетическая цепочка описывает, как травма нижней части тела может привести к хроническим повреждениям нескольких других суставов, расположенных выше.
Поскольку НАСА работает над отправкой астронавтов обратно на Луну, исследователям необходимо больше узнать о лунной ходьбе, чтобы понять, как ступня реагирует на движение под гравитацией Луны. То, что они узнают, поможет дизайнерам усовершенствовать конструкции скафандров.
Информация от: Разговором
