Bruce McCandless var klæddur EMU-búningi með sérstökum þotubakpoka, þegar hann flaug alls 100 metra frá geimferjunni árið 1984.

NASA hefur nú í hyggju að þróa nýja geimbúninga í fyrsta sinn í ríflega tuttugu ár. Um er að ræða tvær gerðir af geimbúningum og er ætlunin að önnur verði notuð í Orion-geimskipinu, sem væntanlegt er, og hin í tunglstöðinni, sem einnig er fyrirhuguð. Tunglbúningurinn verður mikil áskorun, tæknilega séð, því nú er vitað hve litlu mátti muna að gömlu Apollo-búningarnir gæfu sig eftir aðeins þriggja daga dvöl á tunglinu.

Búningarnir hafa ekki fengið neitt endanlegt heiti en geimferðaáætlunin sem hefur það markmið að senda aftur menn til tunglsins með Orion-geimfarinu, knúið nýju Ares eldflauginni, gengur undir heitinu Constellation og þess vegna eru búningarnir í daglegu tali oft nefndir Constellation, gerð 1 og 2. Þau fyrirtæki sem hafa tekið að sér þróun búninganna standa frammi fyrir gífurlega flóknu verkefni: Það verður að vera auðvelt að hreyfa sig í búningunum en þeir verða engu að síður að endast mjög lengi, ekki hvað síst tunglbúningurinn. Reynslan af geimbúningum hefur leitt í ljós að mjög erfitt reynist að uppfylla þessar kröfur.

Þó svo að geimbúningarnir skipti sköpum fyrir dvöl mannsins úti í geimnum, og séu í raun eins konar samnefnari fyrir geimfaralífið, þá eru geimfarar í dag í raun réttri aðeins klæddir geimbúningum í flugtaki og lendingu, svo og á geimgöngum. Við dagleg störf um borð í ISS, Alþjóðlegu geimstöðinni, eru geimfararnir klæddir ofur hefðbundnum klæðnaði í líkingu við stuttbuxur og bol. Það er líka eins gott, því mjög erfitt er að hreyfa sig í geimbúningum og flestir geimfarar reyna að komast hjá því að nota þá.

Þó svo að geimfarar noti geimbúningana ekki mikið er það ekki að ástæðulausu sem þessir háglansandi búningar, sem einna helst minntu á brynjur, hafa verið notaðir frá upphafi geimaldarinnar. Áður fyrr var nefnilega ætíð talin hætta á að geimskipin byrjuðu að leka, með þeim afleiðingum að geimförin tæmdust af lofti og áhöfnin færist. Slysið í Soyuz 11, árið 1971, sýndi að þessi ótti var ekki úr lausu lofti gripinn. Þrír geimfarar, sem áttu að snúa aftur frá geimstöðinni Salyut 1, fórust þá sökum þess þeir voru ekki klæddir geimbúningum þegar leki kom upp í geimfarinu.

Geimbúningar komu til sögunnar fyrir geimöldina

Áður en fyrstu geimskipin voru smíðuð voru þegar til geimbúningar. Yevgeny Chertovsky hannaði sennilega fyrsta geimbúninginn árið 1931 í Sovétríkjunum fyrir flug í loftbelg uppi í háloftunum. Þegar þrýstingur á búningana jókst urðu skálmar og ermar hins vegar svo stífar að engin leið var að gera nokkurn skapaðan hlut. Fyrstu búningarnir á Vesturlöndum voru útbúnir kringum 1933 og voru þeir einnig ætlaðir til notkunar í loftbelgjum. Einn af frumkvöðlunum var loftbelgsstjóri að nafni Mark Ridge, sem fékk enskt fyrirtæki til að breyta fyrir sig kafarabúningi í geimbúning. Búningurinn var algerlega loftþéttur og honum var ætlað að þola allt að 35 km hæð.

Mark Ridge átti þó aldrei eftir að nota búninginn sinn, því honum tókst ekki að afla nægilegs fjár fyrir tilraunir sínar og endaði ævina á geðveikrahæli. Hann má jafnvel teljast lánsamur að hafa ekki þurft að nota búninginn, því enski flugmaðurinn Ferdie Swain notaði útgáfu af honum eitt sinn í 15 km hæð en var við það að kafna og þurfti að skera gat á hjálminn með hníf.

Bandaríkjamenn hófu að útbúa þrýstingsbúninga á svipuðum tíma og á árinu 1935 var fyrirtækið Goodrich tilbúið með búning sem gerður var úr mörgum lögum af fallhlífarsilki. Búningurinn var útbúinn með hjálmi, sem minnti einna helst á rör upp úr litlum brennsluofni, með lítilli, hringlaga glerloku á. Flugmaðurinn Wiley Post notaði búning þennan margsinnis en sá hinn sami komst alls tíu sinnum upp í 15 km hæð í litlu einshreyfils flugvélinni sinni. Á þessum flugferðum sínum uppgötvaði hann vindrastirnar, sem skipta sköpum fyrir alla flugumferð í dag.

Nú fóru hlutirnir að ganga hratt fyrir sig: Gerðir voru búningar í Frakklandi, Ítalíu og Þýskalandi fyrir flug í háloftunum, hvort heldur sem var með loftbelgjum eða flugvélum. Þjóðverjar voru í fararbroddi og í lok seinni heimsstyrjaldar höfðu þeir hannað svonefndan Draeger geimbúning, sem minnti mjög mikið á seinni tíma geimbúninga hjá Nasa. Ekki er talið ólíklegt að búningurinn hefði verið notaður í mönnuðu útgáfunni af V-2 eldflauginni en hún var hins vegar aldrei smíðuð.

Þegar þoturnar komu til sögunnar eftir seinna stríð varð mikil þörf fyrir örugga þrýstibúninga fyrir orrustuflugmenn. Á árunum milli 1945 og 1957, þegar geimöldin hóf innreið sína, átti sér stað gífurleg þróun og þegar fyrstu geimfararnir voru kynntir til sögunnar í Sovétríkjunum og Bandaríkjunum voru geimbúningarnir á þá nánast tilbúnir. Bandaríkjamenn gátu meira að segja nýtt sér áralanga reynslu Goodrich-fyrirtækisins af þrýstibúningum þegar þeir hönnuðu búning fyrir bandaríska sjóherinn en sá búningur varð eins konar undanfari fyrstu geimbúninganna í Bandaríkjunum. Rússar gátu hins vegar nýtt sér reynslu fyrirtækisins Zvezda, sem unnið hafði að þróun þrýstibúninga frá árinu 1952. Allir verða að klæðast hlífðarbúningi

Bandaríkjamenn og Rússar komust fljótt að raun um að þrýstibúningar fyrir flugmenn voru fjarri því að geta gegnt hlutverki geimbúninga fyrir geimfara. Hins vegar gögnuðust nýju gerviefnin á borð við kapton, nælon og mylar vel við hönnunina. Þökk sé nýju efnunum og gífurlegri sköpunargáfu tókst síðan að þróa geimbúninga sem nauðsyn krefur að notaðir séu úti í geimnum, ekki hvað síst til að verja geimfarana gegn þeim ótalmörgu hættum sem steðjað geta að á vinnustað sem reynir eins mikið á mann og geimskip gerir. Nú standa þrjár gerðir geimbúninga geimförum til boða, það er hlífðarbúningurinn, geimgöngubúningurinn og tunglbúningurinn.

Hlífðarbúningnum er einungis ætlað að veita vörn gegn skyndilegu þrýstingsfalli í geimfarinu og til að halda lífi í geimfaranum, þar til geimskipið lendir heilt á húfi á jörðu niðri aftur. Allir geimfarar eru klæddir hlífðarbúningum í flugtaki svo og í lendingu.

Næsta gerð er ætluð fyrir geimgöngur. Alls ekki allir geimfarar eru æfðir fyrir geimgöngur. Um er að ræða mjög kostnaðarsamt aukanám,sem á sér stað í stórum vatnslaugum nú til dags, en þar er unnt að líkja nokkurn veginn eftir þyngdarleysinu í geimnum. Það að mega stunda geimgöngur svarar nokkurn veginn til þess að ljúka viðbótarnámi í köfun. Búningar fyrir geimgöngur eru miklu flóknari og þyngri en hlífðarbúningarnir, því þeim er einnig ætlað að verja geimfarana gegn lofttæminu.

Að lokum ber að nefna tunglbúningana, sem einungis tólf geimfarar hafa klæðst til þessa, en gerðar eru sérstakar kröfur um geimbúninga sem nota má á tunglinu, og seinna meir á Mars, og er ástæðan ekki hvað síst allt rykið sem fyrirfinnst á þessum tveimur himinhnöttum. Núna nýverið var farið að huga að því hvernig unnt yrði að endurbæta gömlu Apollo-geimbúningana áður en menn verða aftur sendir til tunglsins, en það er fyrirhugað að gera í kringum 2020.

Gerðar verða mjög strangar kröfur til geimbúninganna sem ætlunin er að notaðir verði utan geimskipsins, þ.e. úti í tómarúminu. Búningarnir verða að geta viðhaldið óbreyttum þrýstingi og þeim er ætlað að tryggja að geimfararnir geti hreyft fætur og hendur, og ekki hvað síst fingur. Þá verða búningarnir að tryggja óbreytt hitastig að innanverðu, hvort heldur sem dvalið er í sól ellegar skugga, auk þess að veita vörn gegn útfjólubláum geislum sólar og gegn örsmáum loftsteinum.

Til þess að auka hreyfigetu geimfaranna er þess gætt að þrýstingurinn verði ekki allt of hár. Í nýjustu geimbúningunum er þrýstingurinn oft ekki nema 1/3 til 1/4 loftþyngd. Þetta gerir það jafnframt að verkum að notað er hreint súrefni. Þetta hefur bæði kosti og galla í för með sér. Kosturinn er sá að hægt er að komast hjá kafaraveiki ef þrýstingurinn fellur hratt sökum þess að ekki er notað köfnunarefni. Ókosturinn er hins vegar sá að geimfararnir verða að anda að sér hreinu súrefni í nokkrar klukkustundir áður en geimgangan hefst til þess að losna við allt köfnunarefni úr blóðinu.

Hreyfanleikinn hefur ætíð verið erfitt vandamál að leysa og í rauninni hefur sá vandi alls ekki verið leystur í eitt skipti fyrir öll. Í lofttæminu blæs búningurinn upp sjálfkrafa líkt og blaðra og verður mjög stífur og óþjáll. Þessu er meðal annars unnt að komast hjá með því að nota þrýstibúninginn næst sér og loka hann inni í neti, ef þannig má að orði komast. Þegar geimfarinn svo hreyfir til dæmis handlegg, klemmir hann búninginn saman við olnbogabótina, sem gerir það að verkum að loftið leitar annað. Hönnunin er svo hugvitssamleg að unnt er að flytja loftbólur frá einum stað til annars í búningnum en þó er til dæmis enn erfitt að hreyfa fingurna.

Nærfötin eru kæld með vatni

Öll þessi áreynsla hefur það í för með sér að geimförunum hitnar fljótt svo mikið að þeir eiga á hættu að fá hitaslag í búningunum. Geimbúningurinn er því útbúinn vatnskældum nærfatnaði og er vatnið leitt með grönnum rörum umhverfis allan líkamann. Vatnið dregur í sig umframhitann og flytur hann yfir í bakpokann, þar sem hitinn losnar úr læðingi í varmabreyti, áður en vatnið streymir áfram.

Glugginn á hjálminum er klæddur þunnri gullhimnu til þess að verja geimfarana gegn útfjólubláum geislum sólar og sjálfur búningurinn er samsettur úr mörgum, þunnum lögum, þar sem ysta lagið veitir viðnám gegn örsmáum loftsteinum og litlum geimúrgangi. Búningarnir eru jafnframt hafðir hvítir til þess að þeir endurvarpi geislum sólar sem mest. Búningarnir þola hitasveiflur á bilinu -180 til +150 gráður á Celsíus.

Ef óhapp verður og gat kemur á búninginn á meðan geimfarinn dvelur úti í geimnum er líf hans í hættu og miklar líkur á að hann farist. Þetta gerist hins vegar ekki alveg á stundinni, því hann hefur nokkrar sekúndur til að bregðast við og þær geta skilið á milli lífs og dauða. Andstætt því sem oft er sýnt í kvikmyndum springur geimfarinn nefnilega ekki og blóðið byrjar heldur ekki strax að sjóða. Það fyrsta sem gerist er að heilann skortir súrefni og geimfarinn missir meðvitund eftir 10 til 15 sekúndur. Munnvatnið í munni hans byrjar að gufa upp og geimfarinn skynjar þetta sem kuldalost, því uppgufun krefst hita. Vatnið í frumum líkamans fer smám saman einnig að gufa upp með þeim afleiðingum að líkaminn nánast frostþurrkast. Ef hins vegar geimfarinn bregst mjög fljótt við og honum tekst að komast inn í geimskipið á svipstundu, þá gæti hann lifað óhappið af.