Per attività extraveicolare (in russo Выход в открытый космос, "passeggiata nel Cosmo", in inglese Extra-vehicular activity - EVA) si intende il lavoro fatto da un astronauta nello spazio e all'esterno della sua navicella spaziale (capsula, veicolo o stazione). L'espressione che comunemente si utilizza per descrivere un'attività extraveicolare compiuta uscendo da un veicolo orbitale terrestre è "passeggiata nello spazio", mentre per le attività extraveicolari sulla Luna, si parla di "passeggiata lunare".
A seguito della differente struttura delle navicelle statunitensi e sovietiche, venne data una definizione differente per le attività extraveicolari. I veicoli spaziali russi hanno sempre adottato come uscite verso l'esterno dei portelli a camera d'equilibrio che non richiedevano la depressurizzazione del modulo, quindi la definizione di "attività extraveicolare" per i russi è quella di un cosmonauta nel vuoto. Le prime navicelle spaziali americane, invece, non includevano questi sportelli, ma depressurizzavano l'intera navicella. Quindi gli astronauti americani compiono delle attività extraveicolari solo quando escono materialmente dalla capsula. Il termine SEVA (Stand-up Eva), è utilizzato per descrivere delle attività extraveicolari parziali.
La letteratura in merito evidenzia come determinante, per la definizione di attività extraveicolare, due fattori primari: l'uscita dell'operatore dall'ambiente protettivo e la necessità di sistemi di supporto autonomi. In questo senso, l'attività extraveicolare viene definita come "qualsiasi operazione spaziale o attività performata al di fuori dell'ambiente protettivo di una navicella spaziale richiedente supporti vitali supplementari o indipendenti per l'astronauta stesso".I. I. McBarron and W. James, “Past, present, and future:The US EVA Program,” Acta Astronautica, vol. 32, no. 1, pp. 5–14, 1994.
L'astronauta durante le attività extraveicolari può essere legato alla navicella (ad esempio con un tubo per l'ossigeno, in tal caso non è necessario nessun sistema di propulsione per tornare dentro il veicolo) oppure può essere libero. Quando l'astronauta è collegato con un tubo per l'ossigeno, l'attività extraveicolare si dice ombelicale. Per le attività extraveicolari libere, è indispensabile il sistema per rientrare nella navicella, che si chiama "Unità di manovra".
Il modulo Joint Airlock Quest
Il modulo Joint Airlock Quest è una camera d'equilibrio collegata alla stazione spaziale sul lato destro del Nodo 1. È arrivato sulla Stazione nel luglio 2001 durante la missione STS-104, tramite lo space shuttle Atlantis. È conosciuto come Joint Airlock ("camera condivisa") poiché è possibile utilizzarlo per uscire sia con la tuta americana EMU sia con la tuta russa Orlan. La stazione ha anche un'altra camera d'equilibrio chiamata Pirs, situata nel segmento russo, ma può supportare solo le attività extraveicolari svolte utilizzando le tute Orlan. Il Joint Airlock è composto da due sezioni cilindriche collegate: la "sezione equipaggiamento", dove vengono svolte le attività precedenti e successive ad un'attività extraveicolare, e la "sezione equipaggio". Di seguito sono riportate le varie fasi nella preparazione di un'attività extraveicolare svolta dal modulo Quest a bordo della stazione spaziale.
Preparazione della camera d'equilibrio Fino al 2011 le attività extraveicolari venivano svolte quasi esclusivamente dagli equipaggi degli Space Shuttle durante la loro permanenza a bordo della stazione spaziale, almeno per quanto riguarda il segmento americano. Quando uno Shuttle attraccava alla Stazione, tutte le tute e i materiali da usare nelle attività extraveicolari della missione venivano trasferiti dalla navetta alla Stazione. Inoltre, il giorno precedente alla prima attività extraveicolare, la camera d'equilibrio veniva configurata e attivata. Dal 2011 tutte le attività extraveicolari vengono invece svolte dai membri dell'equipaggio della Stazione spaziale internazionale, ma le procedure sono rimaste quasi invariate.
Controllo delle tute Nei giorni precedenti le tute EMU vengono controllate per garantirne l'integrità e quindi la sicurezza dell'equipaggio che svolge l'attività extraveicolare. Queste attività sono ricaricare e installare le batterie delle tute, controllare il funzionamento del sistema di supporto vitale, del Simplified Aid for EVA Rescue (SAFER) e dei dispositivi di comunicazione. Di solito nelle attività extraveicolari delle Expedition una settimana prima gli astronauti indossano la tuta per controllare le dimensioni della tute e se è necessario risolvere qualche problema.
Rimozione dell'azoto
Nelle tute spaziali durante l'attività extraveicolare viene usata una pressione inferiore a quella tipica sulla stazione spaziale; ciò avviene per rendere la tuta spaziale abbastanza flessibile da poter svolgere in modo ottimale le attività lavorative all'esterno, come ad esempio afferrare uno strumento o aggrapparsi ai corrimani esterni. Nel caso in cui venisse usata una pressione maggiore, la tuta sarebbe troppo gonfia e gli astronauti sarebbero impossibilitati a svolgere il lavoro a loro assegnato, oppure a affaticarsi troppo durante le tipiche sei ore e mezza di attività extraveicolare. L'aspetto negativo più importante di questa decisione però è la possibilità di riscontrare la malattia da decompressione. Per ridurre al minimo questa possibilità, gli astronauti attuano dei protocolli per diminuire il più possibile la presenza di azoto nel sangue prima di iniziare la decompressione. Dal 2011 il protocollo usato è il In-Suit Light Exercise (ISLE), cioè oltre a respirare ossigeno puro per almeno 40 minuti e subire un graduale abbassamento di pressione fino a 0,7 bar, svolgono anche degli esercizi fisici leggeri che accelerano la rimozione dell'azoto. Una volta indossata la tuta spaziale continuano a compiere delle rotazioni di braccia e gambe per quattro minuti seguiti da un minuto di riposo, ripetendo il ciclo fino a 50 minuti. Infine, respirano ossigeno puro per i successivi 50 minuti, prima di iniziare la depressurizzazione. Alla conclusione del programma Shuttle questo protocollo era stato preferito al precedentemente usato Camping Out a causa del minore utilizzo di ossigeno (ridotto di 2,7 kg per ogni attività extracurricolare), risorsa preziosa non più facilmente rifornibile in tempi rapidi.
Il protocollo "Camping Out" Fino al 2011 veniva utilizzato il protocollo Camping out; usando questo protocollo gli astronauti la notte precedente all'attività extraveicolare erano costretti a dormire nella camera d'equilibrio, sigillata e portata ad una pressione di 0,7 bar. La mattina seguente la camera d'equilibrio veniva ripressurizzata a 1 bar per poter aprire il portello e permettere agli astronauti, durante l'attività extraveicolare di fare colazione e svolgere i loro bisogni personali, indossando le maschere a gas di ossigeno puro. Completate queste attività, il portello veniva richiuso e la camera d'equilibrio nuovamente depressurizzata per oltre 20 minuti a 0,7 bar, fino alla vestizione delle tute.
Indossare le tute EMU
Le tute EMU sono estremamente complesse, principalmente sono composte da diversi strati di materiale e da sistemi vitali per fornire all'astronauta un ambiente sicuro e confortevole durante le attività extracurricolai, come se fosse un mini veicolo spaziale personale. Gli astronauti durante l'attività extraveicolare sono di solito assistiti nella vestizione e nelle procedure di depressurizzazione dall'astronauta IV. Quando le Expedition erano composte da soli due membri nei primi anni di vita della stazione spaziale, i due astronauti si aiutavano a vicenda alternativamente ad indossare la tuta e svolgere le procedure di decompressione. Le attività extraveicolari condotte con le EMU durano di solito 7 ore, di cui 15 minuti per uscire dalla camera d'equilibrio, 6 ore di lavoro all'esterno, 15 minuti per rientrare e 30 minuti di tempo non pianificato di riserva. Inoltre l'EMU è dotata di una fornitura di 30 minuti di ossigeno di emergenza situato nella Oxygen Pack sotto il Sistema di supporto vitale principale. Questo funge da riserva se l'approvvigionamento primario di ossigeno dovesse per qualche motivo finire o avere problemi. Prima di indossare la tuta l'astronauta indossa prima il Maximum Absorbency Garment (un pannolone) e poi Liquid Cooling and Ventilation Garment; questo indumento è dotato di tubi dentro i quali passa dell'acqua usata per il raffreddamento della tuta e quindi dell'astronauta.
Una volta pronto, l'astronauta si infila il Lower Torso Assembly (i pantaloni e gli stivali della tuta) dell'EMU e poi entra nell'Hard Upper Torso (la maglietta), che durante la vestizione è agganciato alla parete della camera d'equilibrio. L'Hard Upper Torso è un gilet rigido in vetroresina a cui si collega l'Lower Torso Assembly; esso funge anche da punto di attacco per il casco e le braccia. Il Sistema di supporto vitale ha la forma di uno zaino ed è collegato alla parte posteriore dell'Hard Upper Torso, con i controlli del Supporto vitale montati sul davanti per essere accessibili all'astronauta. Il Sistema di supporto vitale fornisce ossigeno puro per respirare, rimuove l'anidride carbonica espirata, regola la temperatura nella tuta, e mantiene la pressione della tuta a 0,3 bar, il 30% della pressione dell'aria al livello del mare sulla Terra e di quella sulla stazione spaziale. Una volta indossato l'Hard Upper Torso, l'astronauta si sistema la propria cuffia auricolare, nota come Snoopy Cap, dotata di cuffie e microfono per le comunicazioni con il Controllo missione a Terra. Infine vengono indossati i guanti e l'Extravehicular Visor Assembly (il casco). Questo fornisce protezione dai Micrometeoriti e dalla radiazione ultravioletta e infrarossa solare. Il visore è dotato di una schermatura solare dorata mobile ma permette anche all'astronauta di vedere. Sulla sommità del casco sono installate le luci e le telecamere che trasmettono le attività extraveicolari al Centro di controllo missione e a tutto il mondo attraverso NASA TV. Una volta completata la procedura di vestizione della tuta, viene montato il SAFER, un piccolo sistema di propulsione autonomo che fornisce la capacità di auto-salvataggio per chi si allontana accidentalmente dalla stazione spaziale durante l'attività extraveicolare. A questo punto, l'astronauta IV sposta gli astronauti all'interno della Sezione equipaggio della camera d'equilibrio e chiude il portellone.
Depressurizzazione Nel momento in cui il portellone tra la sezione equipaggio della camera d'equilibrio e il resto della Stazione è chiuso, può iniziare la depressurizzazione. La pressione nominale all'interno della stazione spaziale è di 1 bar, tranne durante la rimozione dell'azoto durante il quale viene portata a 0,7 bar. Quando inizia la depressurizzazione la pressione viene ulteriormente ridotta fino 0,35 bar, per permettere il controllo delle perdite delle tute. Se non vengono rilevate delle perdite, la pressione nella sezione equipaggio viene abbassata fino a 0,2 bar. La depressurizzazione finale, da 0,2 bar al vuoto, viene eseguita tramite una valvola di sfiato posizionata nel portellone esterno. A quel punto l'astronauta EV1 può aprire il portello, agganciare i cavi di sicurezza e dare inizio all'attività extracurricolare.
Procedure generali all'esterno