Cuộc cách mạng trang phục phi hành gia Mỹ

Hơn nửa thế kỷ theo đuổi các chương trình thám hiểm không gian, Cơ quan vũ trụ Mỹ (NASA) đã không ngừng tìm kiếm một mẫu trang phục phù hợp nhất cho các nhà du hành vũ trụ của nước mình. Hãy cùng tạp chí National Geographic điểm lại những biến đổi chính trong cuộc cách mạng trang phục du hành vũ trụ của Mỹ.

Một bức ảnh được công bố năm 1963 cho thấy nhà du hành vũ trụ Mỹ Alan Shepard trong bộ trang phục chịu lực màu bạc từ những ngày đầu chương trình thám hiểm không gian Mercury của Cơ quan vũ trụ Mỹ (NASA). Đã 50 năm trôi qua kể từ khi Shepard - người Mỹ đầu tiên bay vào vũ trụ (sau phi hành gia Liên Xô Yuri Gagarin - thành viên đầu tiên của loài người thám hiểm không gian - gần một tháng) trong một chuyến du hành ngắn, không đầy một vòng quỹ đạo trái đất trên con tàu Freedom 7.

Qua nhiều thập kỷ, trang phục cho phi hành gia Mỹ đã biến đổi do nhiệm vụ của các nhà du hành vũ trụ ngày càng trở nên phức tạp hơn. Trang phục mà phi hành gia Shepard mặc trong chuyến thám hiểm không gian kéo dài 16 phút vào năm 1961 do công ty chuyên về thiết bị không gian vũ trụ B.F. Goodrich thiết kế và được đặt tên là Mark-IV. Theo Bill Ayrey - một nhà sử học về trang phục du hành vũ trụ, Mark-IV được cải biến từ trang phục chịu áp lực của phi công thuộc lực lượng hải quân Mỹ.

Các trang phục du hành vũ trụ về sau được chế tạo nhằm giúp các phi hành gia chịu được cuộc sống bên ngoài tàu vũ trụ. Chúng còn giúp các phi hành gia luôn được thoáng khí và trong tình trạng nhiệt độ thoải mái cũng như an toàn trước bức xạ và các tác động vi thiên thạch.

Bộ trang phục nặng nề này do công ty Litton Industries sản xuất trong những năm đầu thập kỷ 1960. Nó được thiết kế nhằm bảo vệ các nhà du hành trên tàu vũ trụ Apollo trong những nhiệm vụ đi bộ thám hiểm mặt trăng. Tuy nhiên, NASA cuối cùng đã loại bỏ mẫu trang phục này và thay thế bằng một thiết kế nhẹ nhàng hơn do công ty ILC Dover chế tạo.

Được mệnh danh là Block III, nhược điểm chính của bộ trang phục do công ty Litton thiết kế là nó rất cồng kềnh và không thể được cất giữ dưới các ghế ngồi trong những chuyến đi giữa trái đất và mặt trăng. Để phù hợp với bộ đồ cồng kềnh này, một chuyên gia thuộc ILC Dover nhận định NASA cần phải có một phương tiện khác, không phải tàu vũ trụ Apollo vì nó có diện tích khoang chứa rất hạn chế.

Tuy nhiên, các trang phục nặng nề có một lợi thế so với các mẫu nhẹ nhàng hơn. "Khi sử dụng và chịu áp lực, các bộ quần áo cứng, nặng không bị nén lại những trang phục vải mềm. Vì vậy, về mặt vật lý, không khí không nén lại trong khi chịu áp lực, dẫn đến việc nhà du hành vũ trụ ít phải tiêu tốn sức lực hơn khi cong gập các khớp khác nhau, như ở tay và chân", ông Ayrey giải thích.

Các thành viên phi hành đoàn Gemini 3, bao gồm Virgil "Gus" Grissom (trái) và John Young chụp hình lưu niệm trong trang phục du hành vũ trụ G3C của họ vào năm 1964. Những chiếc hộp gắn vào các bộ quần áo của NASA là các điều hòa không khí di động nhằm giữ cho các phi hành gia không bị hun nóng trong trang phục chịu áp lực của họ.

Là sản phẩm của công ty David Clark, mẫu trang phục G3C và người anh em gần gũi với nó - G4C được thiết kế dành cho các chuyến đi bộ thám hiểm và những hoạt động ngoài tàu vũ trụ khác trong không gian. "Đây thực sự là mẫu khởi đầu của trang phục chuẩn mực cho việc du hành vũ trụ", nhà sử học Ayrey nhận định.

Các lớp phủ bên ngoài hai mẫu bộ đồ G3C và G4C cấu tạo từ nhiều lớp nylon và một vật liệu chịu lửa có tên gọi là Nomex. Mặc dù phi hành đoàn Gemini 3 không rời khỏi tàu vũ trụ nhưng phi hành gia Ed White thuộc phi hành đoàn Gemini 4 đã thực hiện chuyến đi bộ thám hiểm ngoài không gian đầu tiên của người Mỹ vào năm 1965 trong khi mặc bộ đồ G4C.

Phi hành gia Edwin "Buzz" Aldrin đang khoác trên mình mẫu trang phục không gian A7L trong chuyến đi bộ thám hiểm bề mặt mặt trăng lịch sử của ông khi tham gia sứ mệnh Apollo 11 vào năm 1969. Về sau, khi các nhà du hành vũ trụ thuộc phi hành đoàn Apollo 15 được giao nhiệm vụ khám phá mặt trăng trong một chiếc xe thám hiểm, NASA đã cho chuyển sang sử dụng một phiên bản nhẹ và linh hoạt hơn của A7L, với tên gọi A7LB. Lí do cho động thái này, theo giải thích của ông Ayrey là: "Các phi hành gia cần ngồi thoải mái trong chiếc xe thám hiểm mặt trăng, trong khi mẫu A7L khó cong gập ở thắt lưng".

Bên dưới lớp phủ màu trắng quen thuộc của bộ đồ không gian A7LB là các lớp bên trong phức tạp nhằm bảo vệ cho các phi hành gia trước những điều kiện khắc nghiệt ngoài vũ trụ. Ngoài vải cách nhiệt đa tầng, mẫu trang phục A7LB của NASA còn chứa đựng một hệ thống làm mát bằng chất lỏng để giúp chống nóng cho các phi hành gia. Hệ thống này lần đầu tiên được đưa vào sử dụng trong các sứ mệnh thám hiểm của tàu Apollo, khi các nhà khoa học phát hiện thấy rằng chỉ mình việc lưu thông khí mát qua trang phục là không đủ. "Với trang phục của các nhà du hành vũ trụ Apollo, lần đầu tiên NASA cho sử dụng quần áo làm mát bằng chất lỏng (LCG) nhằm hạ nhiệt cơ thể, đưa nước ấm vào ba lô và làm lạnh nó", ông Ayrey cho biết.

Phi hành gia Bruce McCandless của NASA trôi lơ lửng nổi trên cảnh nền là đại dương xanh bao la và các đám mây trắng xốp trong một bức ảnh chụp tháng 4/1983 trong một sứ mệnh của tàu con thoi Challenger. Được trang bị một bộ điều khiển cầm tay cho chân vịt đẩy, McCandless đã có chuyến đi bộ thám hiểm không gian đầu tiên mà không bị buộc vào tàu con thoi.

Nhìn chung, các sứ mệnh trên tàu con thoi đòi hỏi phải có sự xét duyệt trang phục không gian. Nhà sử học Ayrey nhấn mạnh: "Tất cả các bộ đồ phải khác biệt chút ít".

Các bộ trang phục không gian cho phi hành gia Apollo đã được thiết kế để hoạt động trong những môi trường trọng lực thấp, và do đó, chúng có phần thân, mắt cá chân và đầu gối linh hoạt để giúp toàn cơ thể di động thoải mái.

Theo ông Ayrey, trang phục trên tàu con thoi cũng là mẫu đầu tiên được xây dựng với một triết lý thiết kế mô-đun. "Công ty ILC Dover đã chế tạo nhiều phần khác nhau của bộ trang phục và gửi chúng đến Houston, nơi bộ trang phục có thể được ráp nối cho một sứ mệnh, sau đó được đưa trở lại, tháo rời và tái sử dụng nhiều lần nữa".

Khi NASA dự tính cho người quay trở lại mặt trăng và sau đó là một sứ mệnh lên sao Hỏa, các kỹ sư đang xem xét lại trang phục du hành vũ trụ một lần nữa. Ảnh trên chụp một mẫu trang phục không gian bó sát người, được thiết kế để bảo vệ các phi hành gia nhưng linh hoạt hơn.

Mẫu trang phục "BioSuit" đẹp mắt này do kỹ sư Dava Newman thuộc Viện Công nghệ Massachusetts thiết kế. Sản phẩm này ra đời không dựa vào phương pháp nén khí truyền thống, mà thay vào đó phụ thuộc vào đối áp cơ khí, trong đó bao gồm nhiều vật liệu gói chặt xung quanh cơ thể. Trang phục BioSuit vẫn chưa sẵn sàng cho các chuyến du hành không gian, nhưng ông Newman dự đoán một nguyên mẫu hữu dụng của kiểu trang phục này có thể trình làng trong khoảng 10 năm tới.

Tuy nhiên, chuyên gia Ayrey của công ty ILC Dover tỏ ra hoài nghi: "Về mặt lý thuyết, mẫu trang phục trên sẽ cho phép các phi hành gia duy trì áp lực mà họ cần trong môi trường chân không của vũ trụ. Tuy nhiên, như tôi thấy, nó không thực tiễn vì có quá nhiều thách thức, chẳng hạn như việc duy trì và loại bỏ nhiệt, cùng với các yếu tố khác cần được giải quyết do môi trường khắc nghiệt ngoài không gian. Tất cả những thứ này có thể dẫn tới việc tăng thêm các lớp, và do đó làm giảm các lợi ích đem lại".