Der Raumanzug soll das Leben der Astronauten sichern, beim Start, bei der Landung, bei Beschädigung des Raumfahrzeugs, bei Arbeiten im freien Weltraum oder auf einem Himmelkörper, immer in extremer Umgebung: Vakuum, Strahlung, Hitze, Kälte, Staub, Mikrometeoriten. Entsprechend seiner Einsatzumgebung gibt es den Raumanzug in verschiedenen Ausführungen.

Tod im All. Im freien Weltraum ist der ungeschützte Mensch dem Vakuum ausgesetzt - Luftdruck praktisch null. Dazu kommen in Erdentfernung von der Sonne Temperaturen von unter -100°C im Schatten oder von über 120°C bei direkter Sonneneinstrahlung, inklusive ungedämpft sengender UV-Strahlung. Die Luft entweicht aus den Lungen, in den Körperflüssigkeiten gelöstes Gas bildet Bläschen und dehnt sich aus. Empfindliches Zellgewebe, feine Blutgefäße und die Trommelfelle der Ohren platzen. Der Körper schwillt an, die Haut spannt sich wie ein Luftballon. Gasbläschen im Blut behindern den Sauerstofftransport in die Körperzellen, insbesondere ins Gehirn. Der Mensch wird nach einigen Sekunden bewustlos und stirbt.

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Beispiel: Spaceshuttle-Raumanzug

EMU. Der Raumanzug, den die Shuttle-Astronauten bei Arbeiten im freien Weltraum tragen, ist die so genannte Extravehicular Mobility Unit (EMU). Die EMU hat eine Masse von etwa 113 kg und besteht aus 18 separaten Einheiten. Dazu gehören unter anderem (Grafiken: Nasa):

Torso, 1. oberer Torso (Hard Upper Torso, HUT) mit harter Fiberglasschale, enthält Strukturen zur Montage von PLSS, DCM, Helm, Armteilen usw. 2. unterer Torso, Beinteile, Stiefel, Befestigung für Sicherungsleine.

Unterzeug (Liquid Cooling-and-Ventilation Garment, LCVG), weiches Futter aus Nylon-Chiffon, wassergekühlt und ventiliert.

Spezialwindel (Maximum Absorption Garment, MAG), aus besonders saugfähigem Material. (Außenbordarbeiten dauern bis zu 8 Stunden.)

Kunststoffhelm.

Visier (Extravehicular Visor Assembly, EVA), Gestell mit goldbeschichtetem Sonnenfilter, durchsichtigem Schutzschirm (Mikrometeoroiden), verstellbaren Blenden, Lampen, Kamera.

Kommunikationskappe (Communications Carrier Assembly, CCA) mit Ohrhöhrern und Mikrofon.

Trinkbeutel (In Suit Drink Bag, IDB) aus Kunststoff, mit Trinkröhrchen, wird im oberen Torso angebracht.

Primäres Lebenserhaltungssystem (Primary Life-Support System, PLSS), Rucksack mit Sauerstoffversorgung für etwa 8 Stunden, CO2-Filter, Warnsystem, Stromversorgung, Wasserkühlsystem, Ventilationssystem, Funkgerät.

Sekundäres Sauerstoffsystem (Secondary Oxygen Pack, SOP). 2 Sauerstofftanks für 30 Minuten Notversorgung, wird unter dem PLSS angebracht.

Anzeige- und Kontrollmodul (Displays and Control Module, DCM) mit digitaler Anzeige und allen Steuerelementen, wird vor der Brust getragen.

Übrigens: Werden Sie in einem Raumanzug im Weltraum eher unterkühlen oder überhitzen?

unterkühlen      überhitzen

Atemgas

Normalerweise atmen wir in unserer Atmosphähre Luft unter einem Druck von etwa 1 bar. Die Luft besteht hauptsächlich aus etwa 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff. Bei einem Innendruck von 1 bar würde sich ein Raumanzug im Vakuum zu einer unbeweglichen Ballonstruktur aufblähen. Daher wird im Raumanzug reiner Sauerstoff oder ein Helium-Sauerstoff-Gemisch verwendet, das vom Menschen auch unter stark verringertem Druck - bis zu etwa 0,25 bar - geatmet werden kann.

Im Spaceshuttle atmen die Astronauten ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff ähnlich wie auf der Erde und unter vergleichbarem Gasdruck. Vor Außenbordarbeiten (Extravehicular Activity, EVA) passen sie sich mehrere Stunden lang an die Atemverhältnisse im Raumanzug an (Prebreathing): Sie atmen reinen Sauerstoff, um den Stickstoff in ihrem Blut durch Sauerstoff zu ersetzen. Dadurch wird verhindert, dass sich wegen des niedrigen Gasdrucks im Raumanzug Stickstoffgasbläschen im Blutstrom bilden (Taucherkrankheit, Caisson-Krankheit, Druckfallkrankheit).

Anforderungen anderer Welten

Der Spaceshuttle-Raumanzug ist ausgelegt für Arbeiten in der Erdumlaufbahn, also für Vakuum und Mikrogravitation. Auf einem Mond oder Planeten muss die Schwerkraft, Staub und eventuell die Atmosphäre berücksichtigt werden. Wegen des Gewichts sollte der dort getragene Anzug leichter konstruiert sein. Die Gewichtskraft belastet außerdem die Pumpen des Lebenserhaltungssystems. Auf unserem Mond sind die Temperaturextreme vergleichbar mit denen in der Erdumlaufbahn. Zusätzlich wird Wärme über den Boden und die Stiefelsohlen zu- oder abgeführt. Der Druck der dünnen Mars-Atmosphäre muss bei der Konstruktion des Kühlsystems berücksichtigt werden. Er wirkt sich mehr oder weniger stark auf die Sublimationskühlung nach dem Prinzip des Spaceshuttle-Anzugs aus. Staub gibt es gleichermaßen auf dem Mond und Mars. Auf dem Mars würde er nicht nur durch Astronauten aufgewirbelt, sondern er wird auch vom Wind getragen. Staub setzt sich in den Anzugbauteilen fest und kann sie abnutzen. Bis es soweit ist, bleibt noch etwas Zeit für die Konstruktion des passenden Raumanzugs.