Los problemas de los obsoletos trajes espaciales de la NASA

Actualmente solo existen tres tipos de escafandras para realizar actividades extravehiculares (EVAs): los Orlán-MK rusos, los EMU estadounidenses y los Feitian chinos, pero como estos últimos derivan directamente de los Orlán, en realidad podemos limitar el número de trajes espaciales operativos a dos. Tanto el Orlán como el EMU se usan regularmente a bordo de la estación espacial internacional y, precisamente, una nueva auditoría de la NASA ha puesto el foco en los problemas de los EMU. Y son numerosos, especialmente teniendo en cuenta que solamente hay once unidades disponibles en todo el mundo.

La astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper usa una escafandra EMU en una EVA de la misión STS-115 (NASA).
La astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper usa una escafandra EMU en una EVA de la misión STS-115 (NASA).

Veamos. El EMU (Extravehicular Mobility Unit) se introdujo en los años 70 como traje extravehicular para las misiones del transbordador espacial y su diseño incorpora numerosas características heredadas directamente del famoso traje A7L usado en el Apolo y el Skylab. Los EMU que se usan en la ISS son una versión mejorada —Enhanced EMU— que debutó en 1998. El A7L del Apolo tenía un diseño totalmente flexible y el astronauta se lo ponía abriéndolo por detrás gracias a una cremallera, pero el EMU incorpora un diseño semirrígido.

Trajes espaciales estadounidenses (NASA).
Trajes espaciales estadounidenses (NASA).

El astronauta se pone el EMU colcándose primero el torso rígido superior y luego la parte inferior con las perneras, finalizando con el casco, los guantes y la mochila de soporte vital o PLSS. El EMU cuenta con la ventaja de ser modular y, por tanto, tiene un mantenimiento más sencillo y se adapta mejor que el Orlán a las distintas fisiologías de los astronautas que pasan por la ISS. Su principal desventaja es que se necesita ayuda para ponérselo correctamente, a diferencia del Orlán ruso, aunque también ha sido criticado por su presión interna. El EMU tiene una presión muy baja, al igual que el A7L del Apolo, lo que le confiere una mayor movilidad que el Orlán. Pero el problema es que, por el mismo motivo, también requiere un procedimiento de descompresión más engorroso que el de la escafandra rusa. En el caso de las misiones Apolo no existía este inconveniente porque la atmósfera interna de los vehículos era de oxígeno puro, pero no así en la ISS, donde se emplea una atmósfera similar a la terrestre a nivel del mar.

Elementos del EMU (NASA).
Elementos del EMU (NASA).
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Traje EMU (NASA).

Sea como sea, el EMU mejorado de la ISS es con diferencia la escafandra que más actividades extravehiculares ha realizado en la historia. En teoría cada EMU debe retirarse o recibir mantenimiento en tierra cada seis años o 25 paseos espaciales —lo que ocurra antes—, pero la NASA se ha saltado sus propias reglas y en el caso de un EMU han pasado hasta nueve años antes de que se fuera sometido al mantenimiento requerido. En total ha habido 27 incidentes de seguridad relacionados con el EMU, aunque ningún astronauta ha resultado herido en este tiempo. Los incidentes han estado relacionados con bajas temperaturas experimentadas dentro del traje, la monitorización de los niveles de dióxido de carbono y ligeros desperfectos en los guantes.

Incidentes asociados con los EMU (NASA).
Incidentes asociados con los EMU (NASA).

Pero el más grave fue sin duda el que tuvo lugar el 16 de julio de 2014 durante la EVA-23. Una ‘intrusión de agua’ en el casco del EMU provocó que el astronauta italiano Luca Parmitano casi se ahogase durante el paseo espacial. Cerca de un litro y medio de agua procedente del sistema de refrigeración —los astronautas llevan un traje con tubos llenos de agua para mantener su temperatura estable— se filtró al circuito de ventilación del oxígeno por culpa de ciertas partículas que habían bloqueado el separador de agua de la escafandra. Lo peor del caso es que no era la primera vez que esto sucedía, aunque sí fue el escape más grave hasta el momento. El incidente, potencialmente mortal, puso de manifiesto otro de los defectos del EMU y es que los circuitos de ventilación y del agua del traje están conectados para ahorrar masa y espacio. Como resultado se decidió instalar tejido absorbente adicional dentro del casco y un tubo de respiración —un snorkel— para garantizar que el astronauta pueda respirar si se vuelve a filtrar agua (debido a su alta tensión superficial el agua derramada se puede acumular sobre la cara del astronauta casi como si fuera un facehugger de Alien).

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El traje EMU de Luca Parmitano en julio de 2013 (NASA).
Snorkel añadido a los EMU para evitar que los astronautas puedan ahogarse en el espacio (NASA).
Snorkel añadido a los EMU para evitar que los astronautas puedan ahogarse en el espacio (NASA).

Por otro lado, el EMU incorpora con una bolsa para el astronauta que solo puede llevar hasta 0,9 litros de agua potable. El problema surge si tenemos en cuenta que los procedimientos de la NASA aconsejan que un astronauta beba 0,22 litros por hora como mínimo para evitar la deshidratación durante un paseo espacial. Sin embargo, los astronautas pueden llevar puesto el EMU durante cerca de diez horas (las EVAs duran normalmente entre cinco y siete horas, pero a este tiempo hay que añadir los periodos de descompresión y presurización dentro de la esclusa Quest con el casco puesto). O sea, un déficit de agua de 1,3 litros. Por si esto fuera poco los astronautas ya no pueden comer durante una EVA porque la NASA decidió dejar de colocar las barritas energéticas dentro del casco por los problemas que conllevaban (manchas en el casco y pérdida de visibilidad, mucho tiempo para colocarlas, etc.).

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Bolsa de agua potable de un traje EMU (NASA).

Pero la gran limitación de los EMU es la mochila de soporte vital o PLSS, el corazón de la escafandra. La PLSS es el elemento clave del traje y es la que convierte cada escafandra en una nave espacial en miniatura. Las PLSS son caras y extremadamente complejas y fueron fabricadas usando tecnologías de los años 70, muchas de las cuales son obsoletas hoy en día. La NASA solamente construyó 18 mochilas PLSS, pero cinco se destruyeron en los accidentes del Challenger, el Columbia y la nave de carga Dragon SpX-7. Como resultado la NASA solo tiene disponibles once mochilas PLSS —asociadas a once trajes correspondientes—, cuatro de ellas a bordo de la ISS (con números de serie 3003, 3006, 3008 y 3010).

Mochilas PLSS de los EMU (NASA).
Mochila de soporte vital PLSS de los EMU (NASA).
Lista de mochilas PLSS construidas (NASA).
Lista de mochilas PLSS construidas (NASA).

Las PLSS son el talón de Aquiles de los trajes EMU, ya que su elevado coste —se estima que hasta 250 millones de dólares la pieza (!!)— y el empleo de tecnologías obsoletas impide que puedan ser sustituidas a corto plazo. Precisamente la NASA lleva décadas intentando crear un traje sustituto del EMU sin éxito. Durante la última década la NASA se ha gastado casi doscientos millones de dólares en varios proyectos de trajes intra y extravehiculares.

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Otros trajes desarrollados por la NASA (NASA).
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Prototipos de PLSS del futuro (NASA).

La agencia ha desarrollado el prototipo de mochila PLSS 1.0 por 11 millones de dólares, el PLSS 2.0 por 11,3 millones y el PLSS 2.5 por 16,3 millones, pero no ha logrado construir un ejemplar operativo. El objetivo es disponer cuanto antes del traje xEMU Lite (Exploration EMU Lite) para sustituir los EMU de la ISS en 2023. O sea, un año antes de que expire la vida útil de la ISS (aunque probablemente se ampliará a 2028 dentro de poco). Estos trajes serían a su vez sustituidos por los xEMU para las misiones de espacio profundo de la nave Orión y, con el tiempo y suerte, el mEMU para misiones a Marte. Curiosamente, muchas de las mejoras que la NASA quiere incorporar en estos futuros trajes ya se emplean en el traje ruso Orlán, como es una mayor presión interna —para simplificar los protocolos de descompresión— y el uso de la mochila PLSS como ‘escotilla’ para acceder al interior de la escafandra.

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Los trajes EVA del futuro (NASA).

Mientras llega el xEMU de nueva generación la NASA deberá tratar con mucho mimo los once EMU existentes, cada uno dotado de una mochila de soporte vital con casi tres décadas a sus espaldas, nunca mejor dicho. Está claro que su valor estratégico es enorme y la agencia espacial no puede permitirse el lujo de perder más unidades.

Referencias:

  • https://oig.nasa.gov/audits/reports/FY17/IG-17-018.pdf


67 Comentarios

  1. Admiro todavía más el coraje de los astronautas, sabiendo que se juegan la vida en cada EVA, por rutinaria que esa sea, metiéndose en una nave espacial claustrofóbica diseñada hace 20 años y con tecnología de los 70. Más aún cuando la NASA va saltándose sus propios protocolos en cuanto a revisiones periódicas y dosis de agua por hora. A eso le sumas el accidente muy grave de Parmitano (y el hecho de que no fuese la primera vez) el oxígeno puro y saber que si algo va mal con tu traje no puedes simplemente “entrar por la ventana” a la ISS y quitártelo en 30 segundos como en las películas… En fin.
    Mas les vale tener un traje, diseñado en este siglo al menos, operativo lo antes posible porque están jugando con fuego a varios niveles, y algún día tendrán un susto que no habrá snorkel que lo apañe…

    Por cierto con los trajes de la NASA me hago un lío ¿dónde entra el traje Z-1 en todo esto? yo creía que era el sustituto de los actuales y que iba a entrar en acción pronto (antes de 2023 al menos);
    https://en.wikipedia.org/wiki/Z_series_space_suits

    PD: Si alguien tiene tanta curiosidad como yo por saber como lo hacían los astronautas para comer barritas energéticas dentro de su casco, sin manos y con la radio, el tubo del agua y todo lo demás por en medio, aquí lo describe;

    https://spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/faq/eva.html
    Tercer parágrafo. Saludos.

  2. Saludos.
    La verdad que en un post pasado de Daniel donde comparó el EMU y el ORLAN, me dio la impresión de que el traje ruso era más sencillo de poner y usar, claro, tiene su limitación de ser rígido de extremidades inferiores, pero en gravedad cero ¿quien necesita piernas para caminar ?… Irónico que en una caminata espacial lo que menos usas para desplazarte son las piernas y en cambio uses más los brazos y manos, 😉

  3. A ver qué traje diseñan los de Spacex o los de Blue Origin para sus astronautas. Seguro que son mejores a los de la Nasa en algunos aspectos.
    La Nasa empieza a ser un gigantesco dinosaurio rodeada de velociraptors, je je je.

  4. Con Eureka siempre aprendes cosas.
    En mi -base de datos espacial casera- tengo referenciados todos los trajes usados en todas las EVAs de la historia con su número de serie, y en los EMU siempre pensé que el número hacía referencia al torso… y resulta que hace referencia a la PLSS.
    “A la cama no te irás sin saber una cosa más”

  5. Un artículo muy interesante. Dices que cada PLSS actual cuesta 250 millones, pero luego dices que los prototipos que han desarollado han bajado a 16,5 millones cada uno, tanto han sido capaces de reducir el coste??

      1. De todos modos, Daniel, suscribo lo que dice Miguel… ¿250 M-I-L-L-O-N-E-S de dólares? ¿Es que está hecha de antimateria o algo así? Porque ni siendo de oro macizo valdría ese dinero (además de ser total y completamente inútil). Como es una agencia financiada con dinero público, el dinero se despilfarra alegremente. Es IMPOSIBLE que un sistema así, por complejo que sea, y más con la tecnología actual y los materiales actuales, valga ni la décima parte. Ni montándola molécula a molécula valdría eso.

        Que sean caras, vale. Que sean complejas, vale. Que, al ser diseños únicos y exclusivos sean más caros, vale (todo y que no se comercializan, por lo que éste último argumento es una chorrada). Pero 250.000.000 de $… coño, eso son 200 Bugatti Veyron, un yate de la hostia o un helicóptero de dos pares de pelotas… ¡¡por una mochila de soporte vital, por muy espacial y “NASA” que sea!! Ni haciéndola de platino puro, oiga.

        1. Es una estimación al alza. El precio exacto nadie lo sabe. Son piezas únicas fabricadas en los 70 y son insustituibles, de ahí que su precio sea desorbitado. No importa que los materiales que use sean baratos o no, lo importante es que son irremplazables.

          1. ¿”Insustituibles”? ¿No hay tecnología para hacer algo igual? ¿O mejor? ¿Ni ingenieros? ¿Ni conocimientos?.

            Insustituibles son los Manuscritos del Mar Muerto, la Capilla Sixtina o la Gran Pirámide, por ejemplo… Eso de insustituible, en temas de coleccionismo o preservación histórica, me parece bien. Pero en un artículo EN USO de tecnología y del que, además, dependen vidas de personas… lo siento, Daniel, no hay por dónde coger ese argumento. Sería como estar usando un ordenador MSX como piloto automático de un avión y decir que es insustituible porque se fabricó en los 80, mientras están los Pc y Mac actuales al mismo tiempo. Nadie en su sano juicio diría que no se puede cambiar y modernizar el sistema.

            Ahí en el artículo dices que llevan ¡¡DÉCADAS!! intentando diseñar modelos de trajes EMU y PLSS “operativos”… y eso lo dice una de las agencias con mayor innovación tecnológica y mayor alcance en diseño aplicado. Venga hombre, que eso chirría por todos los costados. O sea, ¿son capaces de construir Cassini, Opportunity, Juno y demás, y no de rediseñar y construir una mierda de PLSS?

            Por favor…

          2. A mí no me lo tienes que explicar, díselo a la NASA 😉 Me parece igual de sorprendente que a ti.
            A ver, el tema es el siguiente: la NASA lleva décadas diseñando trajes nuevos que pudieran sustituir al EMU, el último para el Programa Constelación, pero todos estos proyectos se han cancelado uno tras otro sin dar frutos. Así que la NASA se ve obligada a comerse con papas los EMU actuales, le guste o no, porque sin ellos no se pueden realizar determinadas tareas claves de mantenimiento de la ISS. Es decir, TODA la ISS depende en última instancia de los EMU y, en concreto, de las mochilas PLSS, de ahí que se consideren irremplazables. O sea, la NASA se ve ahora metida en un callejón sin salida. Ten en cuenta que tanto el resto del traje como los sistemas a bordo de la esclusa Quest dependen además del diseño de la PLSS. Ahora bien, de ahí a que cuesten 250 millones la pieza, pues evidentemente me parece una barbaridad, incluso si es una estimación por arriba. Y esta situación tan absurda y surrealista es precisamente lo que viene a criticar esta auditoría. El tema de fondo, que hemos tocado más de una vez en el blog, es que las tecnologías espaciales no son eternas y, de hecho, pueden perderse rápidamente si no se mantienen. Un ejemplo es la tecnología de ablación usada en la cápsula de la sonda Galileo, que hoy en día deberíamos resucitar si queremos mandar una sonda a Júpiter o Saturno. Otros ejemplos son los motores de kerolox potentes (en EEUU) y, por lo que se ve, las PLSS.

          3. Hombre, claro que no te lo estoy echando en cara a tí!! Faltaría más, jajajajaja. Ya sería el colmo. De todos modos, muchas gracias por la aclaración de los entresijos paleolíticos de la NASA (de los que toman decisiones, obvio, pues seguro que tienen personal con niveles de ilusión e inventiva rayanos en la locura).

            Recibe un cordial saludo y un grandísimo ¡¡HURRA!! por tu magnífico blog y tu vena divulgativa. Es un PLACER leerte cada día e ir entrando a ver si hay una publicación más.

            Me quito el sombrero, Daniel.

          4. Concuerdo con Noel en un 1000 por ciento!
            Mil gracias por todo! (hoy se me pegó el número mil…)

  6. Yo puedo entender que desarrollar un nuevo modelo de traje desde cero sea caro, pero no me puedo creer que replicar pieza a pieza un modelo de los años setenta cueste 250 millones de dólares. Alguien tiene que estar forrándose con el tema.

    1. No, es que ya no se fabrican nuevas PLSS, las que existen se hicieron cuando muy tarde a principios de los años 80’s para el programa de transbordador espacial, por eso ha sido sensible la pérdida de unidades con el tiempo.

  7. Va a resultar que Armageddon era una peli futurista donde el astronauta ruso de la estación vieja y problemática era un astronauta de la ISS con tecnología de hace décadas.

  8. Una ‘intrusión de agua’ en el casco del EMU provocó que el astronauta italiano Luca Parmitano casi se ahogase durante el paseo espacial. Cerca de un litro y medio de agua procedente del sistema de refrigeración…

    ¿Entonces lo sucedido a la cosmonauta en “Life” está basado en hechos reales? 🙂

  9. A ver, lo que yo no entiendo, me rechina, me patina y me crispa, es que no sean capaces, ¡¡¡EN DÉCADAS!!! de diseñar un nuevo EMU (o ÑANDU o AVESTRUZ… lo siento, chiste fácil) operativo. ¡¡Joder!! ¡¡Que lo hicieron en los 60 con el Apollo y en los 70 con éstos!! A mi no me joroben. ¿Que no han logrado construir modelos operativos sustitutorios de la PLSS? ¿Qué pasa, que el que sabía hacerlas se ha muerto? ¿Se llevó los planos? ¿Se llevó el Componente X que las hace funcionar? Ostia, tú, que se hacen F-35, coches híbridos, pantallas táctiles, iPhone’s, traductores simultáneos, el LHC, submarinos nucleares y otro montón de cosas que ERAN de Ciencia Ficción… ¿y no saben copiar o rediseñar una puta mochila de soporte vital? ¿Ni el traje? ¿Qué pasa, entonces, que los mecánicos, ingenieros y “manitas” de antes han sido sustituídos por “cambiapiezas” con título universitario? ¡Amos, no jodas!

    Perdón por la pérdida de papeles, pero es que es para mear y no echar ni gota.

  10. “Una ‘intrusión de agua’ en el casco del EMU provocó que el astronauta italiano Luca Parmitano casi se ahogase durante el paseo espacial. ”
    Cuando vi que algo así pasaba en la película “Life”, provocando que en la escena la astronauta muriese pensaba que no podía ser que algo así ocurriera de verdad. Pero aquí está la realidad y como no superando a la ficción.
    Un saludo y muy buen artículo

  11. ¿Cómo puede costar 250 millones cada PLSS?
    Tampoco veo tan sofisticado el trasto como para costar esa barbaridad,y mas teniendo en cuenta que por ejemplo los indios han mandado una sonda a Marte por un cuarto de ese dinero…

    1. Los costos que se manejan en la industria espacial son impresionantes. Suelo tratar de entender las complejidades, pero no logro dar con la razón por la que actualizar tecnología ya desarrollada hace años sea tan caro. No solo en este ámbito sino en todos. SLS y Orion me parecen los casos más notorios en este sentido.

    2. No vale eso porque los materiales sean caros ni la tecnología compleja. Valen eso porque ya no se pueden fabricar, quienes sabian cómo, las herramientas especiales y las instalaciones para ello ya no están disponibles. Probablemente haya piezas que ya no se fabriquen aunque haya equivalentes modernos. Eso los hace irremplazables. Probablemente cuando se fabricaron costaron mucho menos, pero el hecho de que hoy en día sea imposible fabricarlos es lo que hace que valgan tanto. Es el mismo motivo por el que los coches ásicos valen mucho dinero tras varias décadas si están bien conservados. Como si quisieras fabricar hoy un Ford modelo T. Seguro que la tecnología ha avanzado mucho, pero el coste de re entender y copiar el diseño y hacer la maquinaria para fabricarlo y conseguir los materiales que ya no se fabrican, harán que valga una burrada comparado con lo que valía cuando se hizo el originalmente y que cada uno de los pocos que quedan hoy en día sea irremplazable.

  12. Daniel, las misiones Apollo no viajaron con atmósferas N/02, luego del incidente con el Block 1 donde perdieron una tripulación??
    saludos,
    Miguel

    1. No, solo durante el lanzamiento. La atmósfera interna de las naves Apolo (CSM y LM) era de oxígeno puro a baja presión (0,3 atm). Lo que se hizo a raíz del accidente del Apolo 1 fue añadir algo de nitrógeno (40%) mientras la cápsula estaba en la rampa de lanzamiento para evitar el peligro de una atmósfera de alta presión de oxígeno puro. Durante el despegue este nitrógeno extra se purgaba y una vez en el espacio la cápsula CM Apolo tenía una atmósfera de oxígeno puro a baja presión. Lo que sí es cierto, y es un dato que se suele omitir, es que el Skylab usaba una atmósfera interna de 75% oxígeno y 25% nitrógeno para evitar los problemas de exposición al oxígeno puro en vuelos de larga duración (de cara a una EVA la diferencia con Apolo era mínima, ya que la presión seguía siendo de solo 0,3 atm y el alto porcentaje de O2 hacía que el proceso de descompresión fuese muy corto).

  13. El gráfico donde se muestra el incremento de incidentes pone los pelos de punta y me recuerda otras catástrofes debidas al exceso de confianza y perfectamente evitables:

    CHALLENGER : Sí, hemos visto que los O-Rings sufren erosión y se agrietan, sobre todo a temperaturas bajas, pero como no ha pasado nada…
    CHERNOBYL: Sí, hemos tenido dos meltdowns parciales en RBMKs pero el RBMK es un reactor perfectamente seguro…
    COLUMBIA: Sí, caen trozos de espuma aislante sobre el transbordador pero, como no ha pasado nunca nada…

    A ver si espabilan antes de que se queden sin trajes u ocurra alguna catástrofe.

    1. Sí, opino lo mismo. El accidente de Parmitano, potencialmente mortal, había sido precedido de varias ‘close calls’ en paseos anteriores y a nadie se le ocurrió que era un problema muy grave.

    1. Creo (hablo de memoria) que actualmente hay tres a bordo de la ISS: los Orlan MK nro.4, MK nro.5 y MK nro.6.
      Proximamente se va a a lanzar uno nuevo a la ISS, el Orlan MKS (desconozco el nro. de serie) al que se le han aplicado mejoras. Creo que lo quieren estrenar en la EVA que hay programada este verano, y que realizarán Yurchikhin y Ryazanski.
      Como nota al margen decir que ya se ha hablado en este blog de la forma en la que los rusos deshechan los trajes EVA obsoletos.
      https://danielmarin.naukas.com/2006/02/06/el-suitsat/

  14. Estoy sorprendido por el valor de la presión mínima de la misión Apolo: 0,3 atm.
    Yo sabía que la mínima presión parcial de oxígeno era de 0,1 atm pero pensé que la total debía ser superior. ¿Cuale es el mínimo de presión total que necesita un ser humano entonces?

    1. La mínima presión de oxígeno puro segura es igual a la presión parcial de oxígeno a nivel del mar: unas 0,2 atm. Los trajes EMU y Apolo usan una presión ligeramente por encima por motivos de seguridad. Por debajo de esa presión ya depende del entrenamiento y características de cada individuo.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 4 mayo, 2017
Categoría(s): ✓ Astronáutica • ISS • NASA