Костюм космонавта как называется: Скафандр. История и устройство | Космос, Наука

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.

история и перспективы / Хабр

Древние люди, надев звериные шкуры, заложили основы экспансии вида homo sapiens. Вместо того, чтобы тратить миллионы лет на эволюционные изменения организма, человек начал использовать снаряжение для выживания в неблагоприятной обстановке. Подход оказался успешным — люди смогли погрузиться под воду, подняться в воздух, а в 20 веке — отправиться в космос. И сейчас скафандр — наверное, самая продвинутая “одежда” для самых неблагоприятных условий, уже успевшая пройти достаточно длинный путь.

От фантазии к реальности

Логично, что первый скафандр появился в научной фантастике, за 63 года до полета человека в космос. В 1898 году астроном, популяризатор и писатель Гаррет Сервис написал по заказу New York Journal продолжение “Войны миров” Уэллса — “Эдисоновское завоевание Марса”. По сюжету земляне строят космические корабли и наносят ответный удар агрессивным марсианам. А для обслуживания земных кораблей в космосе потребовался “герметичный костюм”.

Иллюстрация из книги «Эдисоновское завоевание Марса»

К сожалению, Гаррет в описании скафандра совершил сразу несколько очень распространенных ошибок — конструкция базировалась на мягких водолазных костюмах и не учитывала реальную физику вакуума.

Придуманный в 1929 году персонаж Бак Роджерс тоже носил костюм, отдаленно напоминающий водолазный. Забавно, что концепция полностью прозрачного шлема использовалась потом в скафандрах программы Apollo — у герметичного (внутреннего) шлема был только небольшой слой ткани на затылке.

Слева современная реплика оригинальной фигурки Бака Роджерса, справа скафандр программы Apollo

Бронелифчики придумали не вчера. Еще в 30-х годах прошлого века журналы фантастического чтива рисовали почти обнаженных женщин, летающих по вакууму, невзирая на полное отсутствие реализма.

В 1936 году на советские экраны вышел фильм “Космический рейс”, консультантом которого был сам Циолковский. Но и тут в скафандрах для прогулок по Луне легко угадываются потомки водолазных костюмов.

Кадр из фильма «Космический рейс»

И первое реалистичное описание скафандра в фантастике сделал, похоже, Роберт Хайнлайн. В “Имею скафандр, готов путешествовать” он описал скафандр с не раздувающимися в вакууме шарнирами, правдоподобными системами жизнеобеспечения и терморегуляции. Но Хайнлайн работал авиационным инженером и занимался как раз высотными костюмами, так что в каком-то смысле реальность обогнала фантастику.

Под водой и в воздухе

Исторически скафандры выросли из последовательности “водолазные костюмы” -> “авиационные высотные костюмы” -> “космические скафандры”.

Работать под водой человечество научилось еще в начале 19 века. Сравнительно простые технологии — пропитанная каучуком ткань и воздушный насос на поверхности позволили создать полноценный костюм для длительного и эффективного пребывания под водой. Развиваясь, водолазные костюмы даже разделились на жесткие и мягкие, как и скафандры, но это ложная аналогия. Дело в том, что с увеличением глубины растет давление, жесткий водолазный костюм от него защищает, а мягкий — нет. Космические же скафандры работают в условиях внешнего вакуума, и их похожее разделение обусловлено совсем другими причинами.

Активно развивающаяся в 30-х годах авиация штурмовала все новые рубежи. Росли скорость, дальность и высота полета. И оказалось, что без дополнительного снаряжения проблемы для пилотов начинаются уже примерно с 4,5 км высоты — падение атмосферного давления и уменьшение парциального (отдельно взятого) давления кислорода приводят к гипоксии и потере возможности управлять аппаратом. Кислородные маски позволили подняться повыше, но расчеты показали, что с 15 км давление выделяемого легкими углекислого газа превысит давление окружающей среды и сделает дыхание невозможным, а выше 19 км в организме начнут кипеть все биологические жидкости. Возникла необходимость в костюмах, не просто подающих пригодный для дыхания воздух, а обеспечивающих давление, при котором организм может жить и функционировать. Очевидной была идея использовать наработки водолазных костюмов, поэтому на фотографиях 30-х годов высотные костюмы имеют такие же жесткие шлем и манишку.

Высотный костюм Уайли Поста в Национальном музее воздухоплавания и астронавтики

Пионер авиации Уайли Пост в 1935 году сумел подняться до примерно 15 км в разработанном при участии Рассела Колли из Goodrich Company скафандре.

Но инженеров ждал новый сюрприз. Водолазный костюм работает в условиях, когда наружное давление растет с увеличением глубины. А на высоте оно уменьшается, и костюмы стало раздувать. Пришлось придумывать специальные шарниры постоянного объема, чтобы было можно просто согнуть руку. Первыми это сделали в СССР, где инженерная группа под руководством Е. Е. Чертовского занималась разработкой высотных костюмов с 1931 года. Две версии оказались слишком недоработаны, чтобы испытываться в реальных условиях, а вот третью, Ч-3, проверили на бомбардировщике ТБ-3, поднявшись в 1937 году на 7-10 км. Работы велись до 1940 года, и в новых модификациях постепенно решались обнаруженные проблемы — в Ч-5 (1938) стало можно полноценно работать в перчатках.

Скафандр Ч-6 (1939)

Параллельно, с 1937 года, работы по созданию скафандров велись в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ). Скафандр СК-4 испытали в полете в 1938, по результатам разработали новые версии, а в СК-7 (1940) сумели устранить запотевание лобового стекла. Проводились даже экспериментальные высотные прыжки в скафандре с парашютом.

Инженер-испытатель Я.М. Солодовник в скафандре СК-5

Скорее всего, именно к этому периоду относится расширение значения слова “скафандр”. Образованное из греческих корней и буквально переводящееся как “человек-лодка”, оно в начале века относилось к водолазным костюмам. Их называют “скафандрами” и сегодня, но слово без уточнения сейчас означает скорее космическую технику.

Начавшаяся Вторая мировая война не остановила разработку скафандров совсем, но больших успехов ни одна страна не добилась.

Рожденные необходимостью

Реактивные самолеты, появившиеся в конце Второй мировой войны, стали очень бурно развиваться в послевоенное время. Машины летали все выше, и обнаружилась неприятная проблема — кабину самолета можно было сделать герметичной и поддерживать в ней избыточное давление, но в случае внезапной разгерметизации пилот не имел никаких шансов выжить. Пришлось разрабатывать высотные костюмы. По обе стороны океана инженерную задачу решили просто — тело пилота сдавливали надувными мешками, а во втором типе костюмов вдоль конечностей пустили трубки, соединенные лентами, идущими “восьмеркой”. В случае разгерметизации в трубки подавался воздух, они расширялись, и ленты стягивали тело пилота. А на голове был герметичный шлем, в который подавался кислород под давлением.

Надутый высотно-компенсирующий костюм в барокамере. Давление соответствует высоте 19 км, и вода кипит при температуре тела

Идея оказалась рабочей, но оправдывала себя только в аварийных условиях — ощущения неприятные, нельзя обжать все тело, и сохраняется риск внезапной потери сознания из-за падения кровяного давления. Частичное решение было найдено в совмещении трубок и надувных мешков, которые дополнительно сжимали туловище, и, например, в США костюм MC-3 использовался в авиации достаточно долго и успешно, а с минимальными изменениями применялся для экспериментальных высотных полетов на стратостатах и прыжков с них. В таких костюмах испытатели в барокамерах могли работать в условиях почти полного вакуума, но не для всех задач этого хватало: когда появились еще более быстрые и высотные самолеты (ракетоплан X-15 или SR-71), снаряжению летчика потребовалось защищать также от экстремальных температур и напора воздуха при катапультировании на большой скорости, с чем высотно-компенсирующие костюмы справлялись уже хуже. Поэтому и инженеры и пилоты, которые могли спорить о том, высотно-компенсирующий костюм или скафандр лучше подходят для военной авиации (как показала история, применялись оба варианта), выступали за скафандры для ракетных самолетов и космоса.

В СССР после войны скафандрами занимался Летно-исследовательский институт им. Громова, создавший скафандры ВСС-01,02,03,04, а в 1952 году на базе производственного предприятия №1 Центрального склада министерства авиационной промышленности для работ над катапультируемыми креслами, системами дозаправки в воздухе и скафандрами был организован опытный завод №918, который сейчас носит название НПП “Звезда”. Уже в 1953 году были созданы высотные скафандры ВСС-05, ВС-06.

ВСС-04, фото НПП «Звезда»

В 1950-х годах на заводе были разработаны еще несколько моделей, в том числе скафандр “Воркута” (ведущий конструктор А.И.Бойко) для перехватчика Су-9. Он был произведен малой серией для авиации, и, когда в 1959 началась разработка скафандра для космических полетов, именно “Воркута” выступила базовой моделью. Его особенностью были два слоя — силовой и герметичный вместо одного из прорезиненной ткани в предыдущих моделях. Это позволило использовать более подходящие материалы — лавсан для силового слоя, губчатую и листовую резины для герметичного слоя. А в целом на Юрие Алексеевиче Гагарине в первом историческом полете было аж восемь слоев одежды — нательное белье, три слоя теплозащитного костюма, в одном из которых стояла система вентиляции, подкладка скафандра, герметичный слой, силовой слой и верхняя оранжевая оболочка для того, чтобы космонавта было легче заметить после посадки. Еще одной особенностью стала система автоматического захлопывания шлема при разгерметизации.

Скафандр СК-1 в Музее космонавтики

Для кораблей “Восток” также был разработан скафандр СК-2 для женщин-космонавтов, учитывающий особенности женской анатомии.

В США скафандры разрабатывали несколько организаций. Для первого космического корабля “Меркурий” NASA выбрало скафандр Mark IV, который являлся плодом длительной работы ВМФ США. Его производила компания Goodrich (вспомните эксперименты 30-х выше, она работала в этой области уже несколько десятилетий). Скафандр успешно применялся в высотных полетах самолетов F-4, F-6, F-8, A-5, а в 1959 году в нем установили рекорд высоты подъема на 30 км на F-4. Для космической программы скафандры были немного доработаны — темно-серый цвет внешней оболочки и ботинок заменили на блестящий для обеспечения теплового режима, систему жизнеобеспечения перевели на замкнутый цикл, доработали перчатки, чтобы было удобней нажимать на кнопки, добавили разъем медицинской телеметрии. В отличие от Mark IV, костюмы “Меркурия” выполнялись по индивидуальной мерке, это позволило убрать ремни для подгонки. Для программы NASA заказало 21 скафандр, по три штуки на астронавта.

Астронавт Гордон Купер в скафандре

Скафандры первых космических кораблей создали новый тип космических костюмов — спасательные (IVA в английской терминологии) космические скафандры. Такой скафандр не предназначен для выхода в открытый космос или работы на поверхности Луны, он надевается перед стартом, посадкой или стыковкой и защищает в случае разгерметизации космического корабля.

В открытый космос

Следующей задачей, которую должны были решить инженеры, было создание скафандра для работы в открытом космосе. В СССР за основу взяли СК-1: для большей надежности добавили второй герметичный слой, в шлем установили солнцезащитный фильтр, верхний слой из оранжевой ткани заменили на многослойную теплоизоляцию, а закрытую систему жизнеобеспечения сделали опять открытой — выдыхаемый воздух сбрасывался за борт. А обозначение “Беркут” положило начало традиции называть советские и российские скафандры в честь хищных птиц. Не без проблем, но в целом успешно, Алексей Леонов стал первым человеком, совершившим выход в открытый космос.

Первая внекорабельная деятельность в истории

В дальнейшем для ВКД на первых кораблях “Союз” использовался скафандр “Ястреб”, сделанный с учетом замечаний по “Беркуту”.

В США же в качестве базы взяли скафандр, который использовался в программе ракетного самолета X-15 и был разработан по заказу ВВС США. По конструкции он не сильно отличался от советского, здесь также был резиновый герметичный слой, силовой слой из специальной ткани Link-net, несколько слоев нейлона и внешний слой из ткани Nomex (мета-арамид, выдерживает нагрев до 400°С).

Эд Уайт, первый американец, вышедший в открытый космос

Интересной особенностью было то, что скафандр для “Джемини” был выпущен в нескольких версиях — исходной G3C, версии для ВКД G4C, модификации с мягким шлемом для длительного полета без ВКД G5C, а так же этот скафандр применялся в начале программы “Аполло” под индексом A1C.

G5C

“Беркут” Леонова и G4C стали вторым типом скафандров — скафандры ВКД (в английской терминологии EVA).

Прогулки по Луне

Костюм для Луны имеет свои особенности. На ВКД ноги в лучшем случае используются для фиксации на стреле-манипуляторе, а большую часть времени выглядят настоящим атавизмом “человека космического”. На поверхности же небесного тела надо ими активно шевелить, и это должно быть удобно. Так что лунные скафандры по обе стороны океана уже не были модифицированным летным оборудованием. Наиболее забавная история приключилась в США, где компания ILC, производящая женское белье, обошла на конкурсе уже упомянутых выше “мастодонтов”, предложив наиболее удобное решение. Секрет был в инновационных шарнирах — гофрированная резина, стянутая проволокой, позволяла легко сгибать конечности даже в вакууме. На фото ниже они видны слева, черное на локтях. Скафандр успел пройти модернизацию, версия A7LB имела дополнительные шарниры на шее и в поясе, для большего удобства управления лунным ровером.

Скафандр A7L

В СССР пошли другим путем и сделали полужесткую конструкцию “Кречет”. Особенностью плана советской высадки была необходимость обеспечить возможность пройти 5 км до резервного корабля в случае проблем с основным. Поэтому скафандр имел большую автономность, 10 часов, и тестировался на возможность совершения длительного перехода.

“Кречет” в музее, оранжевая конструкция не лунные ходунки, а подставка

После первых экспериментов скафандры продолжили развиваться.

IVA

В СССР/России с 1973 года используются модификации скафандра «Сокол». Любопытно, что у него есть деталь конструкции, роднящая скафандр с водолазными костюмами — вместо герметичной молнии используется распах на груди, через который скафандр надевается (хорошо виден на фото ниже). Под названием «Шеньчжоу» с минимальными изменениями он используется в космической программе Китая.

«Сокол» и «Шеньчжоу»

В США на шаттлах использовались аж три разных модели. В первых экспериментальных полетах под названием SEES применялся модифицированный скафандр от самолета-разведчика SR-71. Затем, когда шаттл объявили пригодным для эксплуатации, астронавты летали без скафандров вообще. После катастрофы “Челленджера” из доступных компонентов собрали даже не скафандр, а высотно-компенсирующий костюм LES. Вместо трубок и лент там использовались надувные мешки, а для герметизации шлема вокруг шеи надувался воротник. Начиная с STS-65 LES заменили на скафандр ACES, разработанный компанией David Clark Company и являющийся прямым потомком скафандров для Gemini и SR-71.

Слева направо SEES, LES, ACES

EVA

В новых моделях для ВКД решали также задачу создания универсальной конструкции, которой могут пользоваться разные люди, чтобы не возить каждый раз новый скафандр на орбитальную станцию. По эту сторону океана используется скафандр «Орлан». Он представляет собой полужесткую конструкцию (торс — жесткая кираса) с дверкой в задней части скафандра (наследие «Кречета»). С 1977 года скафандр модернизируется, в нем все удобнее находиться и можно работать дольше. Космонавты используют один и тот же скафандр, привозя с собой только перчатки. Китай сначала приобрел готовые «Орланы», затем разработал минимально отличающийся «Фэйтянь».

Слева направо «Орлан» и «Фэйтянь»

В США создали тоже полужесткий скафандр EMU, но он делится на большее количество частей — верхняя часть торса, нижняя, конечности, шлем, рюкзак. Универсальность обеспечивается подбором под конкретного астронавта компонентов подходящего размера. Ниже каноничное фото «золотого времени» шаттлов в 80-х, когда полеты в скафандре без привязи еще считались допустимым риском.

Споры о том, чей скафандр лучше, могут идти долго и без особого успеха, обе модели имеют свои плюсы и минусы. Например, «Орлан» легче, но имеет меньший срок службы (EMU возвращается на землю для ремонта после 25 ВКД, «Орлан» выбрасывается после 12).

Новые корабли

Активная работа по созданию новых пилотируемых кораблей породила и новые модели скафандров. При создании костюма для Crew Dragon, по слухам, главным требованием было то, чтобы скафандр «круто выглядел». Судя по публикуемым фотографиям это получилось реализовать, смотрится, действительно, стильно.

Модель для корабля Boeing выглядит более мешковатой, но, например, мягкий шлем может оказаться удобней.

Совсем недавно были представлены скафандры для корабля «Орион» и лунной программы Artemis. IVA скафандр OCSS является развитием ACES, который использовался на шаттлах, а EVA модель xEMU совмещает модульность EMU с опытом скафандров «Аполлонов», потому что будет предназначаться и для выходов в открытый космос, и для прогулок по Луне.

А у нас прошедшим летом представили IVA скафандр «Сокол-М», главным отличием которого будет герметичная молния вместо распаха. Теперь его можно будет надеть в два раза быстрее, а также разработчик обещает, что новую модель можно будет использовать не менее 10 полетов.

«Сокол-М» на МАКС-2019

Перспективы

Работа над скафандрами не останавливается, и сейчас инженеры экспериментируют с самыми разными конструкциями.

Творческим переосмыслением авиационных высотно-компенсирующих костюмов являются скафандры обжимного действия. В них ткань непосредственно прилегает к телу и обеспечивает необходимое для дыхания давление. Теоретически такие скафандры должны быть легче и удобнее, но очень сложно обжать все тело равномерно и обеспечить отсутствие боли и синяков у человека. Также их пока что сложно и долго надевать и снимать. Модель Bio-Suit разрабатывается в инициативном порядке и постепенно проходит испытания со все большей разницей давлений.

Bio-Suit

Компания ILC Dover предлагает две модели на замену EMU. У максимально жесткого Mark III преимущество в том, что его можно надеть сразу, без того, чтобы несколько часов дышать кислородом, вымывая из крови азот. А полностью мягкий I-Suit разрабатывается не только для выходов в открытый космос, но и для прогулок по другим небесным телам.

Слева направо: Mark III, I-Suit

Для NASA создаются скафандры Z-серии, также отличающиеся повышенным давлением. Интересной особенностью моделей является выпуклый шлем, улучшающий видимость, и вход со спины, как в «Орлане».

Z-1 и Z-2

Вход со спины удобен для концепции Suitport — скафандр спиной соединяется с ровером, фактически избавляя от специальной шлюзовой камеры.

Параллельно компаниям вроде ILC Dover или David Clark Company, занимающимся скафандрами десятилетиями, на рынке появляются и новые игроки. Например, компания Final Frontier Design, ведущим инженером которой является проработавший много лет в НПП «Звезда» Николай Моисеев, в этом году проводила испытания прототипов скафандров в Канадском космическом агентстве.

Заключение

Идеальный скафандр уже успели придумать в фантастике. В “Черной эстафете” Владимира Васильева описан “костюм”, состоящий из крошечных генератора силового поля и системы жизнеобеспечения, защищающий от вакуума, температур и излучений. Пристегнул коробочку к поясу, потратил пять минут на проверку и гуляй себе по космосу хоть в шортах и футболке. Но до этого, конечно же, технологиям еще развиваться и развиваться.

Лекция по материалу:

Материал подготовлен для журнала «Вселенная, пространство, время.» Публикуется в авторской редакции.

P.S. Небольшое объявление. На этой неделе буду в Минске на SQA Days-26, 13 ноября прочитаю в минском планетарии лекцию «Космические байки».

Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики

Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики

Перейти к основному содержанию

Пожертвовать сейчас

Один музей, две локации

Посетите нас в Вашингтоне, округ Колумбия, и Шантильи, штат Вирджиния, чтобы исследовать сотни самых значительных объектов в мире в истории авиации и космоса.
Посещать

Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне
Центр Удвар-Хази в Вирджинии
Запланируйте экскурсию
Групповые туры

В музее и онлайн

Откройте для себя наши выставки и участвуйте в программах лично или виртуально.
Как дела

События
Выставки
IMAX

Погрузитесь глубоко в воздух и космос

Просмотрите наши коллекции, истории, исследования и контент по запросу.
Исследовать

Рассказы
Темы
Коллекции
На лету
Для исследователей

Для учителей и родителей

Подарите своим ученикам Музей авиации и космонавтики, где бы вы ни находились.
Учиться

Программы
Образовательные ресурсы
Запланируйте экскурсию
Профессиональное развитие педагога
Образовательная ежемесячная тема

Будь искрой

Ваша поддержка поможет финансировать выставки, образовательные программы и усилия по сохранению.
Дайте

Становиться участником
Стена чести
Способы дать
Провести мероприятие

Будьте в курсе последних историй и событий с нашей рассылкой

Национальный музей авиации и космонавтики

Центр Стивена Ф. Удвара-Хейзи

Скафандры Шепарда и Армстронга: 8 интересных фактов

1. Кодовые названия Скафандр Нила Армстронга «Аполлон-11» получил кодовое имя Сириус в честь самой яркой звездной системы на ночном небе Земли. Кодовые имена были присвоены каждому члену пула кандидатов в астронавты Аполлона. Это позволило НАСА начать заказывать строительство скафандров Аполлона до того, как они сделали официальное объявление о том, кто был выбран для экипажа каждой миссии.

2. Создание уплотнения Как создать воздухонепроницаемое уплотнение на молнии? Застежки-молнии на скафандре Армстронга на самом деле состоят из трех слоев. Две латунные молнии прослоены резиновым слоем: молния, резина, молния. Под давлением изнутри скафандра резина расширяется и создает уплотнение между двумя молниями.

Крупный план конструкции молнии «Аполлон» из скафандра Эда Митчелла «Аполлон-14». См. эту диаграмму, чтобы идентифицировать каждую молнию.

3. Медная проблема Молнии и синтетический каучук, используемые в скафандрах Аполлона, должны были храниться только шесть месяцев. Как было известно в то время, резина, используемая для создания прижимного слоя костюмов, весьма негативно реагировала на медь. Молнии на костюмах были из латуни. Латунь — это смесь цинка и, как вы уже догадались, меди. Избегание меди было особенно важно при создании каучука. Однажды инженер случайно уронил свой карандаш с медным наконечником в чан с резиной во время обработки. Этот небольшой инцидент разрушил весь чан. С этого дня карандаши в учреждении были запрещены. По этой причине особенно сложно сохранить резину и молнии костюма Армстронга. Реакция между медью и каучуком приводит к разложению обоих веществ.

4. Когда природа зовет И скафандр Армстронга «Аполлон-11», и скафандр Алана Шепарда «Меркурий» имели встроенные порты для выброса любых… гм… биологических отходов. Поскольку полет Шепарда должен был длиться всего 15 минут, его порт так и не был использован. Чего нельзя было ожидать, так это задержек запуска и часов, проведенных в ожидании на стартовой площадке. Когда природа позвала, Шепард столкнулся с двумя вариантами: почистить катер или помочиться в скафандр. Угадайте, какой вариант он выбрал.

5. Серебряные скафандры Мы знаем, что внешняя часть скафандра Армстронга в основном была сделана из белой бета-ткани. По сравнению с ним скафандр Шепарда выглядит как футуристическая мечта в серебре. Однако скафандр «Меркурий» сделан из алюминиевого покрытия, приклеенного клеем к зеленой ткани. С годами клей начал разлагаться и приобретать темно-красный цвет. Это можно увидеть в местах отслаивания алюминиевого покрытия — многие ошибочно принимают это за ржавчину.

6. Ни одной булавки Все скафандры проходят рентген не менее двух раз перед тем, как надеть космонавта. Это делается для того, чтобы швеи, отвечающие за пошив костюмов, не оставили после себя булавки. Костюмы проходят рентгеновское сканирование один раз в ILC Dover, производящей скафандры, и один раз в НАСА.

Знаете ли вы, что Алан Шепард тоже летал на Аполлоне-14? Вот рентгеновский снимок его скафандра. Рентген: Роланд Х. Каннингем и Марк Авино

7. Дамы с клеевыми горшками Большое внимание уделяется швеям скафандров, но настоящими незамеченными героями в изготовлении скафандров были «дамы с клеевыми горшками». Одной из самых важных частей скафандра является слой давления, который склеивался по одной резиновой части за раз. Женщины, выполнявшие эту работу и получившие меткое прозвище, были высоко оценены космонавтами, чьи жизни действительно были в их руках.

8. Сохранение тогда и сейчас Всегда ходили слухи, что вскоре после приводнения Аполлона-11 НАСА проконсультировалось с реставраторами тканей в Смитсоновском институте о том, как лучше всего сохранить и ухаживать за скафандрами Аполлона.