Содержание
Скафандры и костюмы космонавтов
Уважаемые читатели! В данном рассказе о костюмах космонавтов обнаружились несоответствия с действительностью, фактические и стилистические неточности. Редактировал публикацию специалист в области конструирования скафандров Николай Моисеев. Исправленную статью найдёте по ссылке.
О скафандрах космонавтов мы достаточно подробно рассказали в статье «Музей космонавтики в Москве». Но в музее нет отдельной экспозиции, где представлены скафандры. Все костюмы космонавтов представлены в разных залах музея, рассказ о них входит в часть общей экскурсии об исследованиях космоса. Чтобы упростить задачу тем, кто интересуется экипировкой покорителей космоса, в этой статье мы отобрали материал, касающийся только скафандров космонавтов. Первым из них является
Оглавление
Скафандр аварийно – спасательный СК – 1
На экспозиции музея космонавтики он надет на манекен космонавта. Цвет СК-1 является ярко оранжевым.
Такой яркий цвет костюма упрощал задачу поиска человека, ведь первые космонавты приземлялись отдельно от спускаемого аппарата.
Скафандр “СК-1”
Первыми космонавтами были Гагарин, Титов, Николаев, Попович, Быковский, Терешкова, все они летали на «Востоках» и приземлялись в таких скафандрах. Для лучшего панорамного обзора на рукаве скафандра вмонтировано зеркало, так как в шлеме такой конструкции невозможно повернуть голову. Зеркало вмонтировано для увеличения угла обзора.
Немногие знают, что в создании этого скафандра принимала участие игуменья Новодевичьего монастыря Серафима – в миру Варвара Васильевна Чичагова. До того как принять монашеский постриг, Варвара Васильевна была гордостью советской науки. Ей и доверили создание облачения для первого космонавта Земли.
Когда человек верующий начинает новое дело, то он обязательно просит благословения священника. Особенно, если это дело трудное, ответственное и опасное. Начинающий новое дело, в свою очередь, обязательно молится о благополучном завершении начатых трудов.
Многие люди в советское время жили по принципу: «Даже в стане римских легионеров были православные люди». Во всё, что создавали эти люди, они вкладывали добрую христианскую энегргетику. Её мы все чувствуем, нам в ней уютно. Вероятнее всего, космический скафандр Юрия Гагарина создавался как икона, то есть с молитвой и предварительным постом.
Кстати, по свидетельству людей, которые знали Сергея Павловича, его обычным оборотом речи было «Дай Бог!», «Слава Богу», «Если будет на то воля Божья!» Конечно, в то время это воспринималось как простой оборот речи, хотя Королёв вкладывал в это христианский смысл.
Когда игуменья Серафима умерла, проститься с ней пришли все члены первого отряда космонавтов, включая учёных, которые трудились над созданием первых русских космических аппаратов.
Скафандр «Беркут»
18 марта 1965 года Алексей Леонов совершил первый в мире выход в космос. Вторым был Павел Беляев, но он совершил выход в космос уже на корабле новой серии «Восход-2». Одеты они были вот в такой скафандр, который называется «Беркут».
Скафандр «Беркут»
Он предназначен для кратковременного пребывания в космосе. «Беркут» весит 41,5 кг.
Во время первого выхода в космос А.Леонова произошла внештатная ситуация.
Шлюзовая камера корабля «Восток»
Внизу находился космический корабль. Сначала в шлюзовую камеру закачали воздух и туда вошёл Алексей Леонов. Затем воздух откачали и Леонов через люк вверху вышел в открытый космос. Провёл запланированную работу. И как рассказывал сам космонавт, он не мог войти назад, в шлюз! Его скафандр неожиданно раздуло. Тогда Алексей Леонов, спуская воздух через клапан в рукаве, начал залезать в шлюзовую камеру не ногами как полагалось по инструкции, (что бы следом закрыть за собой люк), а головой вперёд. Вместо одной минуты операция заняла 8 минут. Затем ему удалось перевернуться и закрыть за собой люк. После этого командир корабля Беляев закачал воздух, и всё на этом этапе завершилось хорошо.
Но внештатные ситуации в тот день не закончились. Тогда впервые в истории нашей космонавтики отказала система автоматической посадки.
Пришлось спускаться в ручном режиме. И вместо Казахстана космонавты в итоге приземлились на севере России в Пермском крае.
После этого полёта в скафандры начали вплетать металлические нити, что бы их не раздувало.
Скафандр «Сокол»
Аварийно-спасительный скафандр “Сокол”
Это аварийно-спасательный скафандр. Во время старта и посадки космонавты надевают именно его. Первой космической жертвой стал космонавт Владимир Комаров в 1967 году, погиб при испытании «Союза -1». Во время посадки отказала парашютная система.
Следующими жертвами стали Добровольский, Волков и Пацаев, они погибли при посадке по причине разгерметизации спускаемого аппарата за несколько минут до посадки. В то время во посадки космонавты не надевали скафандры, они были одеты в своего рода спортивный тренировочный костюм. Аварийно-спасительный скафандр «Сокол» разработали после гибели наших космонавтов.
Скафандр «Ястреб»
Скафандр «Ястреб»
В январе 1969 года проведена первая стыковка кораблей «Союз-4» и «Союз-5».
Они встретились на орбите. Космонавты, имитируя аварийную ситуацию перешли из одного корабля в другой через открытый космос. Скафандр «Ястреб» разработали специально для этой операции и использовали лишь единожды, только для миссии стыковки Союза-4 и Союза-5.
Скафандры «Орлан – Д»
Этот скафандр создан специально для работы в открытом космосе. На экспозиции музея космонавтики представлен подлинный костюм, он использовался в работе в конце 80-х.
Скафандр «Орлан-Д»
Современные скафандры компьютеризированы, оснащены дисплеем, который находится перед глазами космонавта. На дисплее высвечивается время, которое осталось для работы в открытом космосе и также датчики работы различных систем. «Орлан» очень удобно надевать, космонавт входит в него, как в камеру через заднюю дверь.
Скафандр “Орлан-Д” оборудован люком, в который входит космонавт
К примеру, модель, которую используют американцы состоит из двух частей – верхней и нижней, астронавт не может надеть его самостоятельно, только с помощником.
Процедура экипировки занимает около получаса, наша модель гораздо удобнее. В витрине хорошо видна система терморегуляции, водоохлаждения.
Под верхнюю часть скафандра надевается костюм, который снабжён трубочками, в которых циркулирует холодная вода. Весит такой скафандр 120 кг, рассчитан на 6 часов работы в открытом космосе.
Также скафандр снабжен системой защиты глаз при работе на солнечной стороне – на лицевой стороне скафандра находятся фильтры с напылением из чистого золота.
Современные станции снабжены специальными шлюзовыми отсеками, а не камерой, как раньше. «Орлан» надевают в шлюзовом отсеке.
Шлюзовой отсек космического корабля со скафандром «Орлан»
Космонавт управляет выпуском воздуха, а затем выходит из отсека.
Костюмы космонавтов
Есть в музее образцы одежды, которую космонавты носят на орбите. Представлены несколько вариантов, но космонавты предпочитают футболку и шорты, так как в отсеке тепло.
Образцы орбитальных костюмов космонавтов
После загрязнения одежду уничтожают.
Костюм «Пингвин»
Костюм специально сконструирован для дополнительной нагрузки на тело космонавта во время длительного пребывания в космосе. Внутри костюма находятся разнонаправленные резинки.
Орбитальный костюм «Пингвин»
Что бы сделать то или иное движение, космонавту надо эти резинки с усилием растянуть, напрягать отдельные группы мышц, что очень полезно в состоянии невесомости.
Такой костюм используют и на земле в реабилитационных медицинских центрах. В идеале, космонавтам надо носить такой костюм постоянно, но в нём очень жарко.
Одной из самых больших проблем для космонавта является возвращение на Землю и адаптация. Из организма во время полёта вымывается кальций, атрофируются мышцы.
Что же ещё космонавты делают перед возвращением на Землю? Тренируются в костюме «Чибис».
Скафандры класса «Чибис»
Орбитальный тренировочный костюм «Чибис»
В брюках костюма создаётся отрицательное давление и кровь от головы притекает к ногам.
Такие тренировки начинаются за двое – четверо суток до возвращения на Землю.
Без таких тренировок в костюме «Чибис» адаптация проходит гораздо тяжелее.
Благодаря костюмам «Пингвин» и «Чибис» все космонавты готовы к экстремальному спуску. Однажды на корабле «Салют» был такой экстренный спуск, когда температура у космонавта поднялась выше 40 градусов. Ему не помогали никакие средства, прописанные консилиумом врачей в ЦУПе, пришлось срочно возвращаться на Землю.
Есть в экспозиции скафандр, которые никогда не использовали, это
Скафандр для высадки на Луну «Кречет»
Скафандр «Кречет»
Он создавался для прогулок по Луне, но несмотря на то, что он никогда не использовался, свою службу он сослужил достойно – на базе этого скафандра сделан скафандр «Орлан» для выходов в открытый космос.
В исследовании Луны приоритет остался у американцев. Они произвели 6 высадок, на Луне побывало 12 человек. На экспозиции представлен
Скафандр Майкла Коллинза
Астронавт Коллинз участвовал в полёте на аппарате «Аполлон — 11», который доставил на Луну двух астронавтов.
В полёте участвовали три человека, командир экипажа Нил Армстронг и пилот Эдвин Олдрин высадились на Луну, а Майкл Коллинз дожидался их на орбите. (На его скафандре на уровне груди есть надпись Collins).
Скафандр Майкла Коллинза
Майкл был очень целеустремленным человеком. Вообще, по выражению всех людей, участвующих в космической программе, все космонавты «заточены на небо». Это в полной мере относится и к Коллинзу. Во время тренировок полёта на «Аполлон – 8» у него были повреждены шейные позвонки. Врачи могли помочь, но операция была очень рискованной, гарантии никакой не давалось. Майкл согласился на эту операцию, она прошла успешно и добился возвращения в лунный отряд.
Скафандр Коллинза помещён в специальную витрину, поскольку в очень малой степени, но он радиоактивен.
Скафандр американского астронавта завершает экспозицию, рассказывающую об облачении покорителей космоса. Но наука не стоит на месте и, возможно, в скором будущем в музее появятся новые интересные скафандры.
Об остальных экспонатах музея рассказано в статье «Музей космонавтики» в Москве.
Скафандры космонавтов: назначение, устройство. Первый скафандр
Скафандры космонавтов – это не просто костюмы для полетов на орбите. Первые из них появились еще в начале двадцатого столетия. Это было время, когда до космических полетов оставалось практически полвека. Однако ученые понимали, что освоение внеземных пространств, условия которых отличаются от привычных нам, неизбежно. Именно поэтому для будущих полетов придумали снаряжение космонавта, которое способно защитить человека от убийственной для него внешней среды.
Понятие скафандра
Что же представляет собой снаряжение для полетов в космос? Скафандр – это своеобразное чудо техники. Он представляет собой миниатюрную космическую станцию, повторяющую форму тела человека.
Современный скафандр оснащен целой системой жизнеобеспечения космонавта. Но, несмотря на сложность устройства, в нем все расположено компактно и удобно.
История создания
Слово «скафандр» имеет французские корни. Ввести это понятие предложил в 1775 г. аббат-математик Жан Батист де Па Шапель. Конечно, в конце 18-го века о полетах в космос никто даже и не мечтал. Слово «скафандр», которое в переводе с греческого означает «лодко-человек», решено было применить к водолазному снаряжению.
С приходом космической эры это понятие стало использоваться и в русском языке. Только здесь оно приобрело несколько иной смысл. Человек стал взбираться все выше и выше. В связи с этим возникла необходимость в специальном снаряжении. Так, на высоте до семи километров это теплая одежда и кислородная маска. Расстояния же в пределах десяти тысяч метров из-за падения давления требуют наличия герметичной кабины и компенсирующего костюма. В противном случае при разгерметизации легкие летчика перестанут усваивать кислород. Ну а если подняться еще выше? В таком случае понадобится космический скафандр. Он должен быть весьма герметичным. При этом внутреннее давление в скафандре (как правило, в пределах 40 процентов от атмосферного) сохранит жизнь пилоту.
В 1920-х годах появился ряд статей английского физиолога Джона Холдена. Именно в них автором было предложено использовать костюмы водолазов для защиты здоровья и жизни воздухоплавателей. Автор даже попытался внедрить свои идеи в жизнь. Он построил подобный скафандр и испытал его в барокамере, где было установлено давление, соответствующее высоте 25,6 км. Однако строительство аэростатов, способных подняться в стратосферу, — удовольствие не из дешевых. И американский воздухоплаватель Марк Ридж, для которого и был предназначен уникальный костюм, средств, к сожалению, не собрал. Именно поэтому скафандр Холдена на практике испытан не был.
Разработки советских ученых
В нашей стране космическими скафандрами занимался инженер Евгений Чертовский, который являлся сотрудником Института авиационной медицины. В течение девяти лет, с 1931 по 1940 г., он разработал 7 моделей герметичного снаряжения. Первым в мире советский инженер решил проблему подвижности. Дело в том, что при подъеме на определенную высоту скафандр раздувался.
После этого пилот вынужден был прилагать большие усилия даже для того, чтобы просто согнуть ногу или руку. Именно поэтому модель Ч-2 была сконструирована инженером с шарнирами.
В 1936 г. появился новый вариант космического снаряжения. Это модель Ч-3, содержащая практически все детали, присутствующие в современных скафандрах, которые используют российские космонавты. Испытание данного варианта специального снаряжения состоялось 19.05.1937 г. В качестве летательного аппарата был использован тяжелый бомбардировщик ТБ-3.
С 1936 г. скафандры космонавтов стали разрабатываться и молодыми инженерами Центрального аэрогидродинамического института. К этому их вдохновила премьера фантастического фильма «Космический рейс», созданного совместно с Константином Циолковским.
Первый скафандр с индексом СК-ШАГИ-1 молодые инженеры сконструировали, изготовили и испытали в течение всего лишь 1937 г. Даже внешнее впечатление от этого снаряжения указывало на его внеземное предназначение.
В первой модели для соединения нижней и верхней частей был предусмотрен поясной разъем. Значительную подвижность обеспечивали плечевые шарниры. Оболочка этого костюма была изготовлена из двухслойной прорезиненной ткани.
Следующий вариант скафандра отличался наличием автономной регенерационной системы, рассчитанной на 6 часов непрерывной работы. В 1940 г. был создан последний советский довоенный скафандр — СК-ШАГИ-8. Испытание данного снаряжения осуществили на истребителе И-153.
Создание специального производства
В послевоенные годы инициативу по конструированию скафандров для космонавтов перехватил Летно-исследовательский институт. Его специалисты получили задание на разработку костюмов, предназначенных для пилотов авиации, покоряющей все новые скорости и высоты. Однако для серийного производства одного института было явно недостаточно. Именно поэтому в октябре 1952 г. инженером Александром Бойко был создан особый цех. Он находился в подмосковном Томилино, на заводе № 918.
Сегодня это предприятие называется НПП «Звезда». Именно на нем в свое время был создан скафандр Гагарина.
Полеты в космос
В конце 1950-х годов началась новая эра освоения внеземного пространства. Именно в этот период советскими инженерами-конструкторами было начато проектирование корабля «Восток» — первого космического транспортного средства. Однако изначально планировалось, что скафандры космонавтов для этой ракеты не понадобятся. Пилот должен был находиться в специальном герметичном контейнере, который перед приземлением отделялся бы из спускаемого аппарата. Однако данная схема оказалась весьма громоздкой и, кроме того, требовала проведения длительных испытаний. Именно поэтому в августе 1960 г. внутренняя компоновка «Востока» была переработана.
Специалисты бюро Сергея Королева поменяли контейнер на катапультируемое кресло. В связи с этим будущим космонавтам понадобилась защита на случай разгерметизации. Ею и стал скафандр. Однако времени на его стыковку с бортовыми системами катастрофически не хватало.
В связи с этим все то, что было необходимо для жизнеобеспечения пилота, разместили непосредственно в кресле.
Первые скафандры космонавтов получили название СК-1. За их основу был взят высотный костюм «Воркута», разработанный для летчиков истребителя-перехватчика СУ-9. Полной реконструкции подвергли только шлем. В нем установили механизм, который управлялся специальным датчиком. При падении давления в скафандре мгновенно захлопывалось прозрачное забрало.
Снаряжение для космонавтов изготавливалось по индивидуальной мерке. К первому полету оно было создано для тех, кто показал самый лучший уровень подготовки. Это тройка лидеров, в которую вошли Юрий Гагарин, Герман Титов и Григорий Нелюбов.
Интересно, что космонавты в космосе побывали позже скафандра. Один из специальных костюмов марки СК-1 был отправлен на орбиту во время двух испытательных беспилотных запусков корабля «Восток», состоявшихся в марте 1961 г. Кроме подопытных дворняг на борту находился манекен «Иван Иванович», облаченный в скафандр.
В груди этого искусственного человека установили клетку с морскими свинками и мышами. А для того чтобы случайные свидетели приземления не приняли «Ивана Ивановича» за инопланетянина, под забралом его скафандра была размещена табличка с надписью «Макет».
Скафандры СК-1 использовались на протяжении пяти пилотируемых полетов корабля «Восток». Однако женщины-космонавты в них летать не могли. Для них была создана модель СК-2. Впервые она нашла свое применение во время полета корабля «Восток-6». Изготовили данный скафандр, учитывающий особенности строения женского тела, для Валентины Терешковой.
Разработки американских специалистов
При осуществлении программы «Меркурий» конструкторы США пошли по пути советских инженеров, внеся при этом свои предложения. Так, первый американский скафандр учитывал то, что космонавты в космосе в будущем будут дольше находиться на орбите.
Конструктор Рассел Колли изготовил специальный костюм Navy Mark, изначально предназначенный для полетов летчиков военно-морской авиации.
В отличие от других моделей, данный скафандр был гибким и имел сравнительно небольшой вес. Для использования этого варианта в космических программах в конструкцию было внесено несколько изменений, которые прежде всего коснулись устройства шлема.
Скафандры американцев доказали свою надежность. Один лишь раз, когда капсула «Меркурия-4» приводнилась и начала тонуть, костюм чуть не погубил астронавта Вирджила Гриссона. Пилот с трудом сумел выбраться наружу, так как долго не мог отсоединиться от бортовой системы жизнеобеспечения.
Создание автономных скафандров
В связи с бурными темпами освоения космоса понадобилось сконструировать новые специальные костюмы. Ведь первые модели были только лишь аварийно-спасательными. Из-за того, что их присоединяли к системе жизнеобеспечения пилотируемого корабля, космонавты в космосе в таком снаряжении побывать не могли. Для выхода в открытое внеземное пространство необходимо было сконструировать автономный скафандр. Этим занялись конструкторы СССР и США.
Американцы под свою космическую программу «Джемини» создали новые модификации скафандров G3C, G4C, а также G5C. Вторая из них была предназначена для выхода в открытый космос. Несмотря на то что все американские скафандры подключались к бортовой системе жизнеобеспечения, в них было встроено автономное устройство. В случае необходимости его ресурсов вполне хватило бы на поддержку жизни астронавта в течение получаса.
В скафандре G4C 03.06.1965 г. вышел в открытый космос американец Эдвард Уайт. Однако он не был первопроходцем. За два с половиной месяца до него рядом с кораблем в космосе побывал Алексей Леонов. Для этого исторического полета советские инженеры разработали скафандр «Беркут». Он отличался от СК-1 наличием второй герметичной оболочки. Кроме того, в скафандре имелся заплечный ранец, оснащенный кислородными баллонами, а в его шлем встроили светофильтр.
Во время нахождения в открытом космосе человека соединял с кораблем семиметровый фал, в составе которого имелось амортизирующее устройство, электрические провода, стальной трос и шланг для аварийного снабжения кислородом.
Исторический выход во внеземное пространство состоялся 18.03.1965 г. Алексей Леонов находился за пределами космического корабля 23 мин. 41 сек.
Скафандры для освоения Луны
После освоения земной орбиты человек устремился дальше. И первой его целью стало осуществление полетов на Луну. Но для этого нужны были особые автономные скафандры, которые позволили бы находиться вне корабля в течение нескольких часов. И они были созданы американцами в ходе разработки программы «Аполлон». Эти костюмы обеспечивали защиту астронавта от солнечного перегрева и от микрометеоритов. Первый разработанный вариант лунных скафандров назвали A5L. Однако в дальнейшем он был усовершенствован. В новой модификации A6L предусмотрели теплоизоляционную оболочку. Версия A7L являлась огнестойким вариантом.
Лунные скафандры представляли собой цельные многослойные костюмы, имевшие гибкие сочленения из резины. На манжетах и вороте находились металлические кольца, предназначенные для присоединения герметичных перчаток и шлема.
Застегивались скафандры при помощи вертикальной молнии, вшитой от паха до шеи.
Американцы ступили на поверхность Луны 21.07.1969 г. Во время этого полета нашли свое использование скафандры A7L.
Собирались на Луну и советские космонавты. Для этого полета создали скафандры «Кречет». Это был полужесткий вариант костюма, на спинке которого имелась специальная дверца. Космонавт должен был влезть в нее, облачившись, таким образом, в снаряжение. Закрывалась дверца изнутри. Для этого был предусмотрен боковой рычаг и сложная схема из тросиков. Внутри скафандра находилась и система жизнеобеспечения. К сожалению, побывать на Луне советским космонавтам так и не удалось. Но созданный для таких полетов скафандр в дальнейшем использовался при разработке других моделей.
Снаряжение для новейших кораблей
Начиная с 1967 г. Советский Союз начал запуск «Союзов». Это были транспортные средства, предназначенные для создания орбитальных станций. Время нахождения на них космонавтов неизменно увеличивалось.
Для полетов на кораблях «Союз» был изготовлен скафандр «Ястреб». Его отличия от «Беркута» состояли в конструкции системы жизнеобеспечения. С ее помощью производилась циркуляция дыхательной смеси внутри скафандра. Здесь она очищалась от вредных примесей и углекислоты, а затем и охлаждалась.
Новый спасательный скафандр «Сокол-К» был использован во время полета «Союза-12» в сентябре 1973 г. Более усовершенствованные модели этих защитных костюмов приобрели даже торговые представители из Китая. Интересно, что при запуске пилотируемого корабля «Шаньчжоу» находящиеся в нем астронавты были облачены в снаряжение, очень напоминающее российский образец.
Для выхода в открытый космос советские конструкторы создали скафандр «Орлан». Это автономное полужесткое снаряжение, схожее с лунным «Кречетом». Облачаться в него также приходилось через дверцу в спине. Но, в отличие от «Кречета», «Орлан» был универсальным. Его рукава и штанины легко подгонялись под нужный рост.
В скафандрах «Орлан» совершали полеты не только российские космонавты.
По образцу этого снаряжения китайцы сделали свои «Фэйтянь». В них они вышли в открытый космос.
Скафандры будущего
На сегодняшний день NASA разрабатывает новые космические программы. В них входят полеты на астероиды, на Луну, а также экспедиция на Марс. Именно поэтому продолжается разработка новых модификаций скафандров, которые в дальнейшем должны будут соединить в себе все положительные качества рабочего костюма и спасательного снаряжения. На каком варианте остановятся разработчики, пока неизвестно.
Может, это будет тяжелый жесткий скафандр, защищающий человека от всех негативных внешних воздействий, а может, современные технологии позволят создать универсальную оболочку, элегантность которой по достоинству оценят будущие женщины-космонавты.
Одежда для вакуума: Как устроены космические скафандры
Современный космический скафандр представляет собой маленький автономный космический аппарат, в котором космонавт может проводить до 10 часов в сутки в открытом космосе.
Редакции «TechInsider» приятно, что самые лучшие в мире скафандры делают в России, в подмосковном Томилине
Александр Грек
Item 1 of 7
1 / 7
Слои лунного скафандра
Мало кто знает, что для советской экспедиции на Луну была полностью готова и испытана только одна компонента — космический лунный скафандр «Кречет». Еще меньше людей знают, как он устроен. Николай Дергунов, начальник отдела конструирования авиационных и космических систем жизнеобеспечения НПП «Звезда», где создавались все космические скафандры, знает про скафандры все. После беседы с ним кое-что о скафандрах стало ясно и журналу «TechInsider».
С развитием реактивной авиации всерьез встали проблемы защиты и спасения экипажа при высотных полетах. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород, обычный человек без особых проблем может находиться на высоте не более 4−5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7−8 км человек вообще должен дышать чистым кислородом. Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на большую высоту требуется компенсация давления.
На сегодняшний день существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. Типичным примером решения первого типа служат высотные компенсационные летные костюмы — например, ВКК-6, применяемые пилотами «МиГ-31». В случае разгерметизации кабины такой костюм создает давление, сдавливая тело механическим путем. В основе такого костюма лежит довольно остроумная идея.
Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку. В меньшее отверстие пропущена резиновая камера. В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако такой метод компенсации давления является экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 минут. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом невозможно: некоторые участки тела оказываются перетянутыми, некоторые — вообще несдавленными.
Другое дело — скафандр, по сути, представляющий собой герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время пребывания человека в скафандре практически не ограничено. Но и он имеет свои недостатки — ограничение подвижности летчика или космонавта. Что такое рукав скафандра? Практически это аэробалка, в которой создано избыточное давление (в скафандрах обычно поддерживается давление в 0,4 атмосферы, что соответствует высоте 7 км).
Попробуйте согнуть накачанную автомобильную камеру. Трудновато? Поэтому один из самых охраняемых секретов производства скафандров — технология производства специальных «мягких» шарниров. Но обо всем по порядку.
«Воркута»
Первые скафандры, до войны изготавливаемые в ЛИИ им. Громова, создавались в исследовательских целях и использовались в основном для экспериментальных полетов на стратосферных воздушных шарах. После войны интерес к скафандрам возобновился, и в 1952 году в подмосковном Томилине было открыто специальное предприятие по изготовлению и разработке таких систем — Завод № 918, ныне НПП «Звезда». В течение 50х годов предприятие разработало целую линейку экспериментальных скафандров, но только один из них, «Воркута», созданный под перехватчик «Су-9», был выпущен малой серией.
Практически одновременно с выпуском «Воркуты» предприятию было выдано задание на разработку скафандра и системы спасения для первого космонавта.
Первоначально КБ Королева выдало «Звезде» техзадание на разработку скафандра, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. Однако за год до полета Гагарина было получено новое задание — на обычный защитный костюм, рассчитанный на спасение космонавта только при его катапультировании и приводнении. Противники скафандров вероятность разгерметизации корабля считали чрезвычайно малой. Еще через полгода Королев опять поменял решение — на этот раз в пользу скафандров. За основу были взяты уже готовые авиационные скафандры. Времени на состыковку с бортовой системой корабля уже не осталось, поэтому был принят автономный вариант системы жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле космонавта. Оболочка для первого космического скафандра СК-1 была во многом позаимствована от «Воркуты», но шлем был сделан полностью заново. Задача ставилась предельно жестко: скафандр должен был спасти космонавта обязательно! Никто не знал, как поведет себя человек во время первого полета, поэтому система жизнеобеспечения строилась так, чтобы спасти космонавта, даже если он потеряет сознание, — многие функции были автоматизированы.
Например, в шлеме был установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления. И если в корабле оно резко падало, специальный механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало, полностью герметизируя скафандр.
Послойно
Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. В первых советских скафандрах внутренняя оболочка изготавливалась из листовой резины методом элементарного склеивания. Резина, правда, была специальной, для ее производства применялся высококачественный натуральный каучук. Начиная со спасательных скафандров «Сокол» герметичная оболочка стала резинотканевой, однако в скафандрах, предназначенных для выхода в открытый космос, альтернативы листовой резине пока не предвидится.
Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, мы — отечественный аналог, капрон. Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Лучшей аналогии, чем футбольный мяч, придумать сложно: кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча.
Провести продолжительное время в резиновом мешке никакой человек не сможет (кто имеет армейский опыт марш-бросков в прорезиненном общевойсковом защитном комплекте, поймет это особенно хорошо). Поэтому в каждом скафандре в обязательном порядке присутствует система вентиляции: по одним каналам подводится ко всему телу кондиционированный воздух, по другим — отсасывается.
По методу работы системы жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида — вентиляционные и регенерационные. В первых, более простых по конструкции, использованный воздух выбрасывается наружу, аналогично современным аквалангам. По такому принципу были устроены первые скафандры СК-1, скафандр Леонова для выхода в открытый космос «Беркут» и легкие спасательные скафандры «Сокол».
Термос
Для длительного пребывания в космосе и на поверхности Луны потребовались регенерационные скафандры длительного пребывания — «Орлан» и «Кречет».
В них выдыхаемый газ регенерируется, из него отбирается влага, воздух донасыщается кислородом и охлаждается. По сути, такой скафандр в миниатюре копирует систему жизнеобеспечения целого космического корабля. Под скафандр космонавт одевает специальный сетчатый костюм водяного охлаждения, весь пронизанный пластиковыми трубками с охлаждающей жидкостью. Проблемы обогрева в выходных скафандрах (предназначенных для выхода в открытый космос) не возникала никогда, даже если космонавт работал в тени, где температура стремительно падает до -1000С. Дело в том, что наружный комбинезон идеально выполняет функции теплозащитной одежды. Для этого впервые была применена экранно-вакуумная изоляция, работающая по принципу термоса. Под внешней защитной оболочкой комбинезона расположены пять-шесть слоев специальной пленки из особого полиэтилена, терифталата, с двух сторон которой напылен алюминий. В вакууме между слоями пленки теплообмен возможен только за счет излучения, которое переотражается обратно зеркальной алюминиевой поверхностью.
Внешний теплообмен в вакууме в таком скафандре настолько мал, что считается равным нулю, и при расчете учитывается только внутренний теплообмен. Впервые экранно-вакуумная теплозащита была применена на «Беркуте», в котором Леонов вышел в открытый космос. Однако под первые спасательные скафандры, которые работали не в вакууме, одевался ТВК (теплозащитный вентилируемый костюм), сделанный из теплого простеганного материала, в котором и были проложены вентиляционные магистрали. В современных спасательных скафандрах «Сокол» этого нет.
Помимо всего этого на космонавтов надевается хлопчатобумажное белье со специальной антибактериальной пропиткой, под которым расположен последний элемент — специальный нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими информацию о состоянии организма космонавта.
Соколята
Скафандры были на кораблях не всегда. После успешных шести полетов «Востоков» они были признаны бесполезным грузом, и все дальнейшие корабли («Восходы» и «Союзы») проектировались на полет без штатных скафандров.
Целесообразным было принято использование только внешних скафандров для выхода в открытый космос. Однако гибель в 1971 году Добровольского, Волкова и Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» заставила снова вернуться к проверенному решению. Однако старые скафандры в новый корабль не влезали. В срочном порядке под космические нужды стали адаптировать легкий скафандр «Сокол», изначально разрабатываемый для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Т-4.
Задача оказалась не из легких. Если при приземлении «Востоков» космонавт катапультировался, то «Восходы» и «Союзы» осуществляли мягкую посадку с экипажем внутри. Мягкая она была только относительно — удар при приземлении был ощутимый. Амортизировало удар энергопоглощающее кресло «Казбек» разработки все той же «Звезды». Формовался «Казбек» индивидуально под каждого космонавта, который лежал в нем без единого зазора. Поэтому кольцо, к которому крепится шлем скафандра, при ударе обязательно бы сломало шейный позвонок космонавта.
В «Соколе» было найдено оригинальное решение — секторный шлем, не закрывающий затылочную часть скафандра, которая делается мягкой. Из «Сокола» также убрали ряд аварийных систем и теплозащитный слой, так как в случае приводнения при покидании «Союза» космонавты должны были переодеться в специальные костюмы. Была сильно упрощена и система жизнеобеспечения скафандра, рассчитанная всего на два часа работы. В итоге «Сокол» стал бестселлером: начиная с 1973 года их было изготовлено более 280 штук. В начале 90-х два «Сокола» были проданы в Китай, и первый китайский космонавт полетел покорять космос в точной копии русского скафандра. Правда, нелицензионной. А вот скафандры для открытого космоса китайцам никто не продал, поэтому выхода в открытый космос они пока даже не планируют.
Кирасиры
В целях облегчения конструкции и увеличения подвижности внешних скафандров существовало целое направление (прежде всего в США), изучавшее возможность создания цельнометаллических жестких скафандров, напоминающих глубоководные водолазные.
Однако частичное воплощение идея нашла только в СССР. Советские скафандры «Кречет» и «Орлан» получили комбинированную оболочку — жесткий корпус и мягкие ноги и руки. Сам корпус, который конструкторы называют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема оказалась на редкость удачной и сейчас копируется американцами. А возникла она по необходимости.
Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся система жизнеобеспечения располагалась в негерметичном ранце на спине астронавта. Советские конструкторы, возможно, также пошли бы по этой схеме, если бы не одно «но». Мощность советской лунной ракеты Н-1 позволяла доставить на Луну только одного космонавта, в отличие от двух американских, а облачиться в одиночку в классический скафандр не представлялось возможным. Поэтому и была выдвинута идея жесткой кирасы с дверцей на спине для входа внутрь. Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку.
Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах настолько интересны, что заслуживают отдельной главы.
Шлем всему голова
Шлем — важнейшая часть скафандра. Еще в «авиационном» периоде скафандры делились на два типа — масочные и безмасочные. В первом — летчик использовал кислородную маску, по которой подавалась воздушная смесь для дыхания. Во втором — шлем отделялся от остального объема скафандра своеобразным воротничком, шейной герметичной шторкой. Такой шлем играл роль большой кислородной маски с непрерывной подачей дыхательной смеси. В итоге победила безмасочная концепция, которая обеспечивала лучшую эргономику, хотя и требовала большего расхода кислорода для дыхания.
Такие шлемы и перекочевали в космос.
Космические шлемы также делились на два типа — съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновский «Беркут» и «Ястреб» (в котором Елисеев и Хрунов в 1969 году переходили из корабля в корабль) имели съемные шлемы. Причем присоединялись они специальным герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность космонавту вертеть головой. Механизм поворота был довольно интересен. На кадрах кинохроники хорошо видны шлемофоны космонавтов, которые изготавливаются из ткани и тонкой кожи. На них смонтированы системы связи — наушники и микрофоны. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в специальные пазы жесткого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была довольно громоздкой, и от нее в дальнейшем отказались. На современных скафандрах шлемы несъемные.
Обязательный элемент шлема для выхода в космос — светофильтр. У Леонова был маленький внутренний светофильтр самолетного типа, покрытый тонким слоем серебра.
При выходе в космос Леонов ощутил очень интенсивное нагревание нижней части лица, а при взгляде в сторону Солнца защитные свойства серебряного светофильтра оказались недостаточными — свет был ослепительно ярким. Исходя из этого опыта, все последующие скафандры стали оборудоваться полными наружными светофильтрами с напыленным довольно толстым слоем чистого золота, обеспечивающего пропускание всего 34% света. Самая большая площадь остекления — у «Орлана». Причем на последних моделях есть даже специальное окошко сверху — для улучшения обзора. Разбить «стекло» шлема практически невозможно: делается оно из сверхпрочного поликарбоната лексана, который также используется, например, при остеклении бронекабин боевых вертолетов. Однако и стоит «Орлан» как два боевых вертолета. Точную цену на «Звезде» не называют, но предлагают ориентироваться на стоимость американского аналога — $12 млн.
Какие существуют типы костюмов космонавтов?
Последнее обновление: 8 августа 2022 г.
Если вы являетесь страстным поклонником исследования космоса, вы, вероятно, видели различные типы костюмов астронавтов, которые астронавты носят во время своих миссий или во время их публичных выступлений.
Однако вы можете не знать, в чем разница между различными типами костюмов и для чего они используются.
Существует два основных типа скафандров космонавтов: внекорабельные действия (EVA) и усовершенствованный спасательный костюм экипажа (ACES). Они бывают разных размеров, форм, цветов и характеристик. В этой статье мы обсудим различные типы костюмов, которые носят астронавты НАСА 9.0003
Скафандр для выхода в открытый космос
Всякий раз, когда астронавт планирует выход в открытый космос или выход в открытый космос, он надевает скафандр для выхода в открытый космос. Этот тип костюма также известен как устройство для внекорабельной мобильности или EMU. Костюм белого цвета, громоздкий и состоит из нескольких слоев, которые помогают защитить космонавта от суровых условий космоса, включая космическую радиацию и микрометеороиды. Эти костюмы предназначены для того, чтобы космонавт оставался в живых и чувствовал себя комфортно в течение как минимум шести часов.
Кроме того, это самый дорогой тип скафандра космонавта в производстве .
Во время тренировок астронавты часто надевают эти скафандры для выхода в открытый космос, выполняя упражнения в плавательных бассейнах, чтобы воспроизвести условия микрогравитации, с которыми они столкнутся во время выхода в открытый космос. Они учатся двигаться и работать в них. Они также узнают, как устранять любые проблемы, которые могут возникнуть при ношении костюма.
В основном они используются для выхода в открытый космос за пределами Международной космической станции, а также для будущих выходов на Луну, когда миссия Артемиды будет в самом разгаре. Неудивительно, если в ближайшем будущем костюмы EMU претерпят некоторые изменения или обновления, поскольку НАСА надеется отправиться дальше в Солнечную систему (Марс). NASA обратилось к частному сектору за помощью в переделке скафандра (переименованного в Exploration Extravehicular Mobility Unit, также известного как «xEMU») для миссий Artemis.
Примечательные особенности
Костюм также оснащен системой жизнеобеспечения, радиосвязью и тросом, который удерживает астронавта на связи с космической станцией. Костюм поставляется с довольно тяжелым рюкзаком (319 фунтов или 145 кг), в котором находятся первичный и вторичный кислородные баллоны, а также аккумуляторная батарея для электрических функций костюма. Астронавту требуется около 45 минут, чтобы полностью экипироваться для выхода в открытый космос.
Астронавты Бернард А. Харрис-младший и К. Майкл Фоул надели скафандр для выхода в открытый космос непосредственно перед выходом в открытый космос на МКС.
Скафандр для внутрикорабельной деятельности (IVA)
Скафандр для внутрикорабельной деятельности (IVA) намного удобнее, чем скафандр для выхода в открытый космос, поскольку он не предназначен для использования вне транспортного средства или космического корабля. Его цель — предоставить астронавтам немного больше мобильности внутри космического корабля, а также обеспечить им некоторую защиту в случае аварии, такой как разгерметизация космического корабля.
Эти костюмы часто надеваются во время запуска и посадки, а также во время процедур сближения и стыковки. Российские космонавты носят скафандры «Сокол IVA» на борту космического корабля «Союз», а астронавты НАСА носят скафандр Advanced Crew Escape Suit (ACES) на борту космического корабля «Шаттл».
Костюм Advanced Crew Escape Suit (ACES), также известный как тыквенный костюм, оранжевого цвета. Причина этого в том, чтобы сделать владельца более заметным при приземлении в аварийной ситуации. Оранжевый цвет сильно контрастирует с синим цветом океана, что облегчает их обнаружение спасательным командам.
Отличительные особенности
Костюм ACES оснащен системой аварийного дыхания, системой жидкостного охлаждения, системой связи Headset, парашютами с автоматическим надуванием, а также спасательным кругом с автоматическим надуванием. Они призваны повысить шансы космонавтов на выживание в случае аварии.
Астронавты, одетые в костюм ACES, также имеют карманы, в которых находятся следующие инструменты: радио для выживания, сигнальные зеркала, химические фонари, стробоскопы, сигнальные ракеты и ножи/резаки.
Возможно, что в будущем костюм ACES будет заменен системой выживания экипажа Orion (OCSS). Поскольку НАСА планирует отправить астронавтов обратно на Луну и, в конечном итоге, на Марс, имеет смысл разработать новый и улучшенный костюм для этих более продолжительных миссий.
Астронавты готовятся к обеду и надевают костюмы ACES.
Синий летный комбинезон
Синий летный комбинезон, наверное, то, что большинство людей представляют себе, когда думают о космонавте. Это комбинезон, который космонавты носят во время тренировок и публичных выступлений. Они являются стандартной одеждой космонавтов, когда они не выполняют каких-либо конкретных обязанностей, требующих от них носить костюм другого типа. Думайте о них как об униформе или палубной одежде. Королевский синий цвет — это тот, который НАСА всегда использовало для своих скафандров, и эта традиция продолжается и по сей день.
Примечательные особенности
Синий летный комбинезон имеет логотип НАСА справа и американский флаг на левом плече.
Слева также вышито имя космонавта. Костюм также имеет различные карманы для переноски мелких предметов.
Астронавты в синих летных комбинезонах во время публичного выступления. Изображение предоставлено: AP Photo/John Raoux
Что означают разные цвета скафандров астронавтов?
Различные цвета скафандров астронавтов действительно служат определенной цели, а не только для показухи. Оранжевый цвет костюма ACES призван сделать владельца более заметным при посадке в аварийной ситуации. Скафандр белого цвета, потому что это цвет, который лучше всего отражает солнечный свет и помогает космонавту сохранять прохладу. Также легче заметить астронавта на темном фоне космоса, если он одет в белый костюм. Королевский синий цвет часто ассоциируется со спокойствием и безмятежностью, наверное, поэтому он и был выбран в качестве цвета для синего летного костюма.
Костюмы космонавтов SpaceX
Если вы смотрели запуски экипажа драконов SpaceX, вы могли заметить, что астронавты были одеты в бело-черные костюмы.
Эти костюмы, получившие название «звездный человек» , представляют собой другой тип костюмов IVA (Intravehicular Activity). Они были разработаны основателем Илоном Маском и созданы голливудским художником по костюмам Хосе Фернандесом. Черно-белая цветовая гамма была выбрана стильной и минималистичной.
Илон Маск известен тем, что хочет сделать космические путешествия более доступными для широкой публики. И эти современные костюмы, которые выглядят так, будто они прямо из научно-фантастического фильма, отражают эту цель. Некоторые из ключевых особенностей включают шлем, напечатанный на 3D-принтере, перчатки, совместимые с сенсорным экраном, огнестойкий внешний слой и защиту органов слуха во время всплытия и входа в атмосферу.
Астронавты НАСА Шейн Кимбро и Меган Макартур, астронавт JAXA Акихико Хосиде и астронавт ЕКА Томас Песке в костюме звездного человека. 1 кредит
Исследование космоса было для меня увлекательной темой с самого раннего возраста.
В детстве моими героями были астронавты, поэтому было неизбежно, что часть моего веб-сайта будет посвящена астронавтам и их космическим полетам.
Вау! Есть еще что почитать 🚀
Эта страница является частью нашей коллекции статей о космонавтах . Если вам понравилось читать, то вам понравятся следующие статьи.
За последние несколько десятилетий лишь немногим людям довелось побывать в космосе. Вот несколько фактов о космонавтах, которые могут вас удивить!
Астронавты могут провести на МКС довольно много времени. Поэтому важно, чтобы космонавты регулярно общались со своими семьями.
Космонавтам категорически запрещено курить на борту шаттла или МКС, и на это есть несколько причин.
Продолжительность космической миссии астронавта обычно определяется космическим агентством, на которое он работает.
90 000 астронавтов будут носить эти скафандры на Луне — и, возможно, на Марсе тоже 90 001 90 002 Рано или поздно люди снова ступят на Луну — возможно, к середине этого десятилетия, если программа НАСА «Артемида» пойдет по плану.
И помимо этого, государственные или частные миссии с экипажем на Марс в 2030-х или 2040-х годах больше не кажутся исключительно научной фантастикой. Но что будут носить астронавты, когда они сделают эти шаги в других мирах? Приобретение гигантских ракет и футуристических космических кораблей для Артемиды было наиболее широко разрекламированным препятствием для преодоления НАСА, но его усилия по разработке новых скафандров для Луны оказались не менее сложными. С 2007 года космическое агентство потратило около 420 миллионов долларов на новые конструкции скафандров, но фактически не представило их. Наконец, после всех этих безуспешных попыток, в прошлом месяце НАСА объявило, что решило передать работу на аутсорсинг и выбрало две компании для создания следующего поколения высокой моды для высоких рубежей.
Каждая из этих компаний — Axiom Space в Техасе и Collins Aerospace в Северной Каролине — будет независимо разрабатывать новые скафандры в рамках контракта НАСА на услуги по исследованию внекорабельной деятельности (xEVAS).
НАСА заложило в бюджет в общей сложности 3,5 миллиарда долларов до 2034 года для этой совместной работы и планирует закупать свои костюмы у двух компаний в качестве услуги, что позволит бесплатно производить и продавать дополнительные костюмы для коммерческих миссий, не связанных с НАСА. После демонстрации скафандров на околоземной орбите они будут использованы для первой посадки «Артемиды», которая в настоящее время запланирована на 2025 год. В этой миссии, получившей название «Артемида III», примут участие два астронавта, мужчина и женщина, которые наденут скафандры из одного двух компаний отправиться на поверхность Луны. Какая бы компания не была выбрана для этой первой посадки, вместо этого она поставит костюмы для последующих миссий Artemis.
«Для нас это исторический день, — заявила Ванесса Вич, директор Космического центра имени Джонсона НАСА, на пресс-конференции, посвященной присуждению награды 1 июня. — Эти костюмы войдут в историю, когда мы доберемся до Луны».
Проблемное развитие
Выбор этих двух компаний последовал за объявлением НАСА в 2021 году предложений о новых скафандрах, поскольку существующий скафандр внекорабельной мобильности (EMU), используемый на Международной космической станции (МКС), слишком громоздкий и жесткий для лунных полетов.
-поверхностные вылазки. Свой интерес зарегистрировали более 40 компаний, в том числе SpaceX и Blue Origin, но только Axiom и Collins представили готовые предложения к крайнему сроку — декабрю 2021 года. В заявлении об отборе источников, опубликованном позже в июне, НАСА дало высокие оценки как предложенному Axiom костюму, названному AxEMU, так и неназванному в настоящее время костюму, предложенному Коллинзом.
По задумке, это государственно-частное партнерство позволит обоим производителям костюмов также предлагать свои услуги за пределами космического агентства, потенциально посетителям частных космических станций, таких как одна Аксиома, которая в настоящее время разрабатывается. «Axiom будет использовать AxEMU для поддержки всех наших клиентов, — говорит Марк Грили, руководитель программы xEVAS в Axiom. «AxEMU способен поддерживать [выход в открытый космос] в любой среде, которую пожелают наши клиенты», — говорит он. Коллинз планирует то же самое. «Мы не хотим, чтобы это был просто индивидуальный дизайн для НАСА», — говорит Дэн Бербанк, старший технический сотрудник Collins и бывший астронавт.
«Это должен быть коммерчески приемлемый костюм, который также удовлетворит потребности частных космонавтов». 900:03 Персонал проводит тесты подвижности прототипа скафандра Collins Aerospace на территории компании. Фото: Collins Aerospace
Достижение этой стадии было трудным процессом. В 2012 году НАСА представило свой прототип скафандра Z-1 с бело-зеленым дизайном, который мог бы сделать будущих луноходов похожими на Базза Лайтера. Позже он был переработан в Z-2, но разработка застопорилась. В 2019 году НАСА представило свою попытку, предназначенную для миссий Artemis, получившую название Exploration внекорабельной мобильности (xEMU), но проверка, проведенная Управлением генерального инспектора агентства, показала, что скафандры не будут готовы для приземления Artemis; он сослался на нерешенные проблемы с расходами и технические проблемы. «Было опасение, что это бесконечный и неустойчивый процесс», — говорит Кэтлин Льюис, космический историк из Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия.
и Axiom, и Коллинз будут иметь доступ ко всей этой предыдущей работе. «Они могли решить, какую часть разработок НАСА они хотели бы использовать», — говорит Лара Кирни, руководитель программы внекорабельной деятельности и подвижности человека на поверхности в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Техасе.
Точные конструкции скафандров двух компаний до сих пор не разглашаются. Однако процесс отбора диктовал, что они оба должны были показать, что их скафандры могут соответствовать примерно 80 требованиям, установленным НАСА. «Затем мы предоставили им самим решать, как будет выглядеть их дизайн», — говорит Кирни. Эти требования связаны с уникальными целями миссий Artemis и их предполагаемым отличием от миссий Apollo 1960-х и 1970-х годов. Астронавты Artemis проведут на лунной поверхности больше времени, чем их предшественники, и будут исследовать более разнообразные места, в том числе темные глубины кратеров, которые могут содержать водяной лед. Эти стремления требуют большей мобильности, чем неуклюжие переваливания и карабканье, обеспечиваемые костюмами программы «Аполлон», а также большей адаптируемости: вместо того, чтобы служить полностью мужскому (и полностью белому) отряду луноходов, новые костюмы должны удовлетворять потребности НАСА.
более разнообразный современный корпус космонавтов. «Мы должны думать о разнообразии», — говорит Эми Фостер, космический историк из Университета Центральной Флориды. «Я не хочу, чтобы кто-то был лишен возможности летать на Артемиде из-за того, что их телосложение не подходит для костюма».
Универсальность и долговечность
Среди требований скафандры должны позволять проводить не менее шести экскурсий на поверхность Луны за одну миссию. По крайней мере, один будет происходить в день, и каждый будет длиться более восьми часов. Астронавты должны иметь возможность входить и выходить из скафандров без посторонней помощи, а общее время подготовки к выходу за пределы посадочного модуля или среды обитания не должно превышать 90 минут.
И Axiom, и Collins разрабатывают свои костюмы с возможностью входа сзади. Это означает, что вместо того, чтобы надевать скафандр внутри шлюза и затем выходить из космического корабля, как это делается со скафандрами, которые в настоящее время находятся на МКС, эти новые конструкции могут быть прикреплены снаружи к специальному шлюзу, созданному НАСА, называемому портом для скафандра.
«Вы можете буквально вернуться в люк, прикрепить внешнюю часть своего [костюма] к этой конструкции, а затем открыть люк», — говорит Бербанк. Это помогает уменьшить количество потенциально вредного лунного реголита или лунной пыли, которая отслеживается внутри. Использование порта костюма «устраняет опасность реголита», говорит Бербанк. «Ни один внешний вид скафандра не видит внутреннюю часть космического корабля».
Иллюстрация скафандра Axiom Space для внекорабельной мобильности (AxEMU), который компания в настоящее время разрабатывает в Хьюстоне, штат Техас. Предоставлено: Axiom Space
Частично отражая цель НАСА в отношении Артемиды — отправить на Луну первых цветных людей и первых женщин, новые скафандры в некотором смысле также должны быть «универсальными» — способными взаимозаменяемое использование в нескольких миссиях разнообразной группой космонавтов с широким диапазоном телосложения. Каждый костюм должен позволять носить его 90 процентам мужчин и женщин, в том числе всем, кто ростом от четырех футов 10 дюймов (1,5 метра) до 6 футов и четырех дюймов (1,9 метра).
метров) при весе от 94 до 243 фунтов (от 42 до 110 килограммов). «НАСА пыталось совершить выход в открытый космос только для женщин [в 2019 году], но им приходилось постоянно откладывать это, потому что у них не было скафандров нужного размера», — говорит Майкл Лай, дизайнер скафандров в Школе дизайна Род-Айленда. «Новые костюмы от Axiom and Collins подойдут гораздо большему количеству людей». Как обе компании планируют выполнить это требование, в настоящее время не сообщается.
Еще одной ключевой задачей миссий Артемиды является сбор большого количества образцов для последующего изучения. Для достижения этой цели в костюмах должны быть аксессуары, в том числе молотки, грабли, стамески и ручные фонарики. Они также должны быть чрезвычайно маневренными и включать в себя подвижный торс и суставы, которые позволят астронавтам более естественно перемещаться по неровному лунному ландшафту с низкой гравитацией. «Во времена Аполлона нельзя было позволить бедрам двигаться против плеч, — говорит Бербанк.
«Вы буквально не могли вывести свои бедра из равновесия с вашими плечами. Вы можете сделать это с этим скафандром». Костюмы также будут иметь меньшую массу, чем модели эпохи Аполлона, что упростит их использование в течение длительного времени. «Я отжимался в новом костюме, — говорит Бербанк. «Это было бы невообразимо в существующих костюмах, которые у нас есть прямо сейчас».
Uncharted Waters
У НАСА есть много других высоких планок для скафандров, некоторые из них беспрецедентны. Они не должны подвергать космонавтов никаким звукам выше 115 децибел, сравнимым с шумом воздуходувки. Они должны быть достаточно прочными, чтобы свести вероятность проникновения микрометеорных тел к внешней стороне до одного из 2500. Вдохновленные церемониальным развертыванием американских звезд и полос каждой группой луноходов Аполлона (и сложностью забивания шестов в удивительно труднопроходимую лунную местность), костюмы должны включать в себя инструменты, которые помогут членам экипажа Артемиды нести и устанавливать флаг.
И, как ни странно, скафандры должны каким-то образом очищать до пол-литра рвоты из глаз, носа и рта лунохода в случае, если он срыгнет внутри своего шлема.
Иллюстрация астронавта в скафандре Collins Aerospace на поверхности Луны. Предоставлено: Collins Aerospace
. Костюмы также должны оставаться функциональными после пребывания на поверхности Луны — первоначально в течение 210 дней в соответствии с требованиями НАСА, но в конечном итоге в течение трех лет. Это может позволить астронавтам в будущих миссиях повторно посещать предыдущие места посадки и повторно использовать оставленные скафандры, вместо того, чтобы приносить свои собственные. «В зависимости от посадочных площадок мы могли бы собирать и использовать их повторно», — говорит Кирни. И Axiom, и Collins также рассматривают дополнительные технологии, которые можно было бы использовать внутри костюмов, например, цифровые дисплеи на лобовом стекле внутри шлема. «Наше видение состоит в том, чтобы отображать информацию для члена экипажа о состоянии скафандра, здоровье их самих и [товарищей по команде], пути к их марсоходу и многом другом», — говорит Бербанк.
«У вас также может быть возможность переплетать инфракрасные изображения».
Возможно, самое главное, скафандры должны быть разработаны для смелой новой эры исследования Луны. Миссии «Аполлон» консервативно сосредоточились на залитых солнечным светом экваториальных районах ближней стороны Луны, но миссии «Артемиды» отправятся в более опасные места на южном полюсе Луны. Здесь астронавты могут исследовать некоторые из постоянно затененных областей Луны (PSR) — кратеры, расположенные под таким углом, что солнце никогда не достигает их глубины. Внутри температура может упасть до -400 градусов по Фаренгейту (-240 градусов по Цельсию), что в два раза ниже, чем самая низкая температура на поверхности Луны во время ее двухнедельной лунной ночи. Наблюдения с лунной орбиты показали, что PSR, вероятно, богаты водяным льдом, либо замороженным на поверхности, либо смешанным с лунным грунтом, к которому можно получить доступ и использовать в качестве питьевой воды или ракетного топлива. НАСА потребовало, чтобы новые скафандры могли работать в этих холодных местах не менее двух часов, что даст астронавтам возможность проводить там разведку.
«Сотни миллионов тонн водяного льда погребены на относительно небольшой глубине на Южном полюсе, — говорит Бербанк. «Вода для присутствия человека на Луне необходима. Так что вам понадобятся скафандры, чтобы добывать ресурсы».
Космонавты могут носить эту одежду не только на Луне. Согласно инструкциям НАСА, оба разрабатываются с учетом будущих модификаций для возможных миссий на Марс. «AxEMU в значительной степени спроектирован для поддержки марсианской [внекорабельной деятельности]», — говорит Грили, отмечая, что, хотя «остаются некоторые разработки», компания изучает, как справиться с разреженной атмосферой этой планеты и ее более значительным гравитационным полем. Однако сначала будет бешеный, но методичный спринт, чтобы подготовить лунные варианты скафандров к этой первой, долгожданной высадке Артемиды на Луну. Задержки с разработкой необходимых ракет могут, конечно, привести к смещению условного срока 2025 года, что может быть к лучшему, потому что подготовка таких амбициозных костюмов в столь короткие сроки кажется, по меньшей мере, сложной задачей.
«Предстоит проделать большую работу, — говорит Льюис. Но всякий раз, когда люди снова ступят на Луну, эта работа должна гарантировать, что у них будет новая блестящая одежда, система удаления рвоты и все такое.
ОБ АВТОРАХ
Джонатан О’Каллаган — независимый журналист, освещающий коммерческие космические полеты, исследование космоса и астрофизику. Следите за новостями Джонатана О’Каллагана в Твиттере
Новые скафандры НАСА задерживаются, что делает высадку на Луну в 2024 году «неосуществимой»
Перейти к основному содержанию
The VergeThe Verge logo.
Домашняя страница The Verge
The VergeЛоготип Verge.
- Наука/
- Космос/
- НАСА
/
Костюмы астронавтов лунного класса агентства отстают от графика, говорится в отчете генерального инспектора.
Джоуи Рулетт Поделиться этой историей Фото Джоэла Ковски / НАСА через Getty Images
Разработка НАСА новых скафандров астронавтов задержится почти на два года и сведет на нет его усилия по высадке людей на Луну к 2024 году, говорится в отчете генерального инспектора, опубликованном во вторник.
Эти задержки усугубляют ряд сложных задач, с которыми НАСА уже сталкивается — от разработки своего нового лунного посадочного модуля, предназначенного для людей, до запуска своей массивной ракеты Space Launch System от земли.
Аудит Управления генерального инспектора агентства показал, что НАСА собирается потратить более 1 миллиарда долларов на разработку скафандров к тому времени, когда будут готовы его первые два скафандра, что произойдет «самое раннее в апреле 2025 года», говорится в отчете. . «Учитывая эти ожидаемые задержки в разработке скафандров, высадка на Луну в конце 2024 года, как в настоящее время планирует НАСА, невозможна».
НАСА пытается вернуть астронавтов на поверхность Луны впервые с 1972 года в рамках своей программы Artemis, которая была инициирована администрацией Трампа в 2019 году. Программа, установленная бывшим вице-президентом Майком Пенсом, предусматривала пилотируемую высадка на Луну в 2024 году — крайний срок, который переходная команда президента Байдена сочла нереалистичным.
Но НАСА продолжает придерживаться этой даты, а администратор Билл Нельсон намекает, что задержки, вероятно, связаны с тем, что «космос труден».
Дизайн скафандра НАСА изменился в связи с изменением космических приоритетов, увеличением затрат и задержек
НАСА уже потратило 420 миллионов долларов на разработку скафандров с 2007 года, до появления своей программы Artemis, и планирует «инвестировать еще примерно 625,2 миллиона долларов» до 2025 года, говорится в отчете. Дизайн и назначение скафандра неоднократно менялись на протяжении многих лет, поскольку приоритеты НАСА в космосе колебались между новыми администрациями. В 2019 году был представлен новый дизайн скафандра Artemis под названием xEMU. Нынешние скафандры, которые носят астронавты на Международной космической станции, ограничивают пространство, не обновлялись десятилетиями и не предназначены для длительных прогулок по Луне.
Программа xEMU предвидела задержки в разработке, предоставив 12 месяцев пространства для маневра, чтобы уложиться в срок Artemis 2024 года.
Но этот запас графика уже исчез после того, как НАСА столкнулось с нехваткой финансирования, закрытием центров НАСА во время пандемии COVID-19 и другими техническими проблемами, говорится в отчете. НАСА сократило запланированный бюджет программы космических скафандров в размере 209 миллионов долларов на 59 миллионов долларов после того, как Конгресс предоставил агентству 77 процентов того, что оно запросило для своей программы Gateway в 2021 году, в рамках которой разрабатываются скафандры. Это отбросило программу на три месяца назад, говорится в отчете.
Инженер по скафандру НАСА Кристин Дэвис моделирует прототип нового лунного скафандра агентства в 2019 году. Фото Синьхуа / Лю Цзе через Getty Images больше месяцев задержек, говорится в сообщении. Потом были аппаратные проблемы. Модернизация конструкции и другие изменения вызвали производственные проблемы с блоком отображения и управления скафандра — экраном, который астронавты будут использовать для управления критически важными функциями скафандра.
Печатные платы в ключевой части системы жизнеобеспечения скафандров нуждались в «переработке», чтобы обеспечить правильную работу связи между скафандром и астронавтом — и другими астронавтами.
Программа снова была отложена, когда НАСА остановило тестирование процесса сборки скафандра. Команда вызвала неустановленный «отказ компонента» после того, как «персонал использовал неправильные спецификации для создания сложного» интерфейса системы жизнеобеспечения. Когда аудиторы опросили сотрудников НАСА об этой ошибке, они, среди прочего, обвинили в сжатых сроках. Дополнительные факторы включали «нарушение связи между командой» и быстрый рост команды, «включая добавление неопытного персонала». По словам сотрудников аудиторов, виноваты также «неопубликованный чертеж» и старое оборудование, использовавшееся во время испытаний.
В настоящее время 27 различных организаций участвуют в создании различных частей скафандра, отмечается в отчете. Ранее НАСА заключило контракт только с двумя компаниями, Hamilton Standard и ILC Dover, на создание скафандров, которые оно в настоящее время использует на МКС.
«Похоже, что на кухне слишком много поваров», — высказался генеральный директор SpaceX Элон Маск в Twitter в ответ на новость, добавив в другом твите: «SpaceX может сделать это, если потребуется». Неясно, есть ли у SpaceX активная программа разработки скафандров; правительственные астронавты, которые летали на капсуле Crew Dragon компании, носят летные костюмы, разработанные SpaceX, а не долговременные скафандры. Некоторые частные компании уже планируют разрабатывать свои собственные скафандры, в том числе Axiom Space, которая в этом месяце разместила новые вакансии для инженеров по скафандрам.
Проблемы со скафандрами НАСА — не единственная угроза достижению цели 2024 года. Генеральный инспектор агентства, Счетная палата правительства и группа НАСА по аэрокосмической безопасности выразили обеспокоенность тем, что задержки в разработке программ НАСА по пилотируемому лунному посадочному аппарату и системе космического запуска — основных органов программы «Артемида» — сделают посадку в 2024 году практически невозможной, а группа безопасности вызывает опасения, что ускоренная дата посадки может привести к давлению на график среди инженеров.