Одежда для вакуума: Как устроены космические скафандры. Скафандры космонавтов
Одежда космонавтов - скафандр
Следует начать с самого определения слова скафандр, которое с древнегреческого дословно переводится как «судно человека» или «лодкочеловек». Первым употребил данное слово, в известном нам смысле, французский аббат и математик Ла Шапель для описания разработанного им костюма. Упомянутый костюм являлся аналогом водолазного и предназначался для комфортной переправы солдат через реку. Несколько позже были созданы авиационные скафандры для летчиков, цель которых – обеспечить спасение летчика при разгерметизации кабины и во время катапультирования. С началом космической эры сформировался новый тип скафандра – космический.
Первый космический скафандр
Скафандр первого космонавта («СК-1») – Юрия Гагарина, был спроектирован как раз на базе авиационного костюма «Воркута». «СК-1» являлся мягким типом скафандра, который состоял из двух слоев: термопластика и герметичной резины. Внешний слой скафандра был обличен в оранжевый чехол, для более удобного проведения поисковых работ. Кроме того, под скафандр надевался теплозащитный комбинезон. К последнему крепились трубопроводы, задача которых заключалась в вентиляции костюма, вывода влаги и углекислоты, выделяемой человеком. Вентиляция происходила при помощи специального шланга, подключаемого к скафандру внутри кабины. Также «СК-1» имел так называемое ассинтезирующее устройство – нечто вроде эластичных трусов со сменными поглощающими прокладками.
Основная цель такого скафандра – уберечь космонавта от пагубного влияния окружения в аварийной ситуации. Поэтому при разгерметизации вентиляционный шланг мгновенно отсекался, опускалось забрало шлема и запускалась подача воздуха и кислорода из баллонов. При нормальной работе корабля, время работы скафандра составляло около 12-ти суток. В случае же разгерметизации или неполадки системы жизнеобеспечения (СЖО) – 5 часов.
Современный космический скафандр
Выделяют два основных типа космических скафандров: жесткий и мягкий. И если первый может вместить внушительный функционал системы жизнеобеспечения и дополнительные защитные слои, то второй — менее громоздкий и значительно повышает маневренность космонавта.
К первому выходу человека в открытый космос (Алексей Леонов) космические скафандры разделились еще на три типа: для спасения в случае аварийной ситуации, для работы в открытом космосе (автономный), а также универсальный.
Базовой моделью российского скафандра без выхода в открытый космос является «Сокол», американского «ACES». Первая модель «Сокола» вошла в эксплуатацию в 1973-м году, и надевается космонавтами при каждом полете на кораблях «Союз».
«Сокол»
Конструкция современной версии скафандра («СОКОЛ КВ-2») включает два склеенных слоя: силовой – снаружи, и герметичный – внутри. К гермооболочке подведены трубопроводы для осуществления вентиляции. Трубопровод для подведения кислорода подключен только к шлему скафандра. Габариты скафандра зависят напрямую от параметров человеческого тела, но имеют требования к космонавту: рост 161-182 см, обхват груди – 96-108 см. В целом значительных нововведений в этой модели не было и скафандр отлично справляется с поставленной целью – сохранение безопасности космонавта во время космической транспортировки.
«Орлан-МК»
Советский космический скафандр, предназначенный для ведения работ в открытом космосе. Модель МК применяется на МКС с 2009-го года. Данный скафандр является автономным и способен поддерживать безопасную работу космонавта в открытом космосе в течение семи часов. В конструкцию «Орлан-МК» входит небольшой компьютер, который позволяет видеть состояние всех систем скафандра во время внекорабельной деятельности (ВКД), а также рекомендации в случае неполадок какой-либо из систем. Шлем скафандра имеет золотое напыление для уменьшения вредного влияния солнечных лучей. Стоит отметить, что в шлеме имеется даже специальная система для продувки ушей, которые закладывает при изменении давления внутри скафандра. Ранец, расположенный позади скафандра, содержит механизм снабжения кислородом. Вес «Орлан-МК» составляет 114 кг. Время работы вне корабля – 7 часов.
О стоимости такого скафандра можно лишь предполагать: в диапазоне от 500 тыс. долларов до 1.5 млн долларов.
«A7L»
Настоящие испытания для разработчиков скафандров начались с момента начала подготовки высадки астронавтов на Луну. Для осуществления поставленной задачи был разработан скафандр «A7L». Кратко говоря о конструкции данного скафандра, следует упомянуть несколько особенностей. «A7L» состоял из пяти слоев, имел теплоизоляцию. Внутренний гермокостюм имел несколько разъемов для СЖО, внешняя прочная оболочка включала два слоя: противометеорный и огнестойкий. Сама оболочка была сделана из 30-ти различных материалов для обеспечения вышеупомянутых характеристик. Заметным компонентом «A7L» являлся носимый на спине ранец, который содержал основные компоненты СЖО. Примечательно, что во избежание перегрева астронавта, а также запотевания гермошлема, внутри скафандра циркулировала вода, которой передавалось тепло, выделяемое телом человека. Нагретая вода поступала в ранец, где охлаждалась посредством сублимационного холодильника.
«EMU»
Extravehicular Mobility Unit или «EMU» — американский костюм для внекорабельной деятельности, который наряду с «Орлан-МК» используется космонавтами для выхода в открытый космос. Является полужестким костюмом, по большей части схожем с российской разработкой. Среди некоторых отличий:
- Литровый контейнер с водой, подключенный трубкой к шлему;
- Усиленный корпус, способный выдерживать температуры в диапазоне от –184 °с до +149°с;
- Время работы в открытом космосе – 8 часов;
- Несколько меньшее давление внутри скафандра – 0,3 атм., в то время как у «Орлан МК» — 0,4 атм.;
- Имеется видеокамера;
- Наличие вышеперечисленных особенностей сказалось на весе костюма, который составляет около 145 кг.
Стоимость одного такого скафандра составляет 12 млн долларов.
Одежда космонавтов будущего
Недалеко заглядывая, скажем о введение в эксплуатацию новой модификации скафандра «Орлан-МКС» в 2016-м году. Основными особенностями данной модели является автоматическая терморегуляция, в зависимости от сложности выполняемой космонавтом работы в данный момент, и автоматизация подготовки скафандра для выполнения выхода в открытый космос.
НАСА также занимается разработкой новых скафандров. Один из таких прототипов уже проходит тестирование – «Z-1». Несмотря, что «Z-1» внешне очень схож со скафандром Базза Лайтера из мультфильма «История игрушек», его функционал имеет некоторые значительные инновации:
- Наличие универсального порта в задней части скафандра позволит подключать к нему как автономную СЖО, в виде ранца, так и систему жизнеобеспечения, предоставляемую кораблем;
- Повышенная подвижность астронавта в скафандре достигнута за счет: новая технология «вставок» в местах сгиба частей тела, мягкая конструкция костюма, а также относительно небольшой вес – около 73-х кг, в сборке для ВКД. Мобильность астронавта в «Z-1» настолько высока, что позволяет ему наклониться и достать до пальцев ног, присесть на колено, а то и вовсе сесть в позу похожую на позу «лотоса».
Но с «Z-1» уже на начальных этапах возникли проблемы – его громоздкость не позволяет находиться в нем астронавтам на борту некоторых космических кораблей. Поэтому НАСА, помимо «Z-1» и уже анонсированной модификацией — «Z-2», сообщает о работе над еще одним прототипом, особенности которого пока не раскрываются.
Нельзя не отметить, что в данной области возникают и инновационные смелые предложения, наиболее известное из которых — «Biosuit». Дэва Ньюмен — профессор Аэронавтики одного из лучших вузов мира (Массачусетского технологического) работала над концепцией такого костюма более 10-ти лет. Особенностью «Biosuit» является отсутствие пустого пространства в костюме для наполнения его газами с целью создания внешнего давления на тело. Последнее – производится механическим образом при помощи сплава титана и никеля, а также полимеров. То есть скафандр сам стягивается, создавая давление на тело. Будучи разделен на сегменты, «Biosuit» «не боится» проколов скафандра в том или ином места, так как место прокола не приведет к разгерметизации всего костюма, и может быть просто заклеено. Кроме того, данная технология значительно понизит вес скафандра и предотвратит травмы астронавтов, возникающие в результате работы в тяжелом костюме. Что еще остается в процессе разработки – так это шлем, который, к сожалению, по указанной технологии создать скорее всего не удастся. А посему, вероятно, в будущем нас ожидает некий симбиоз скафандра «Biosuit» и «EMU».
Подводя итоги, хочется отметить, что стремительное развитие технологий приводит к столь же стремительному развитию космической техники, инструментов и снаряжения. Тормозным фактором развития скафандров может быть лишь финансирование, так как данное снаряжение стоит миллионы долларов.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 2722
spacegid.com
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.
fb.ru
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 «Популярной механики» приятно, что самые лучшие в мире скафандры делают в России, в подмосковном Томилине
Слои лунного скафандра
Гагаринский скафандр СК-1
Испытание скафандра «Орлан»
Скафандры «Орлан» (слева) и «Кречет»
Развертывание антенны в скафандрах «Орлан-М»
«Орлан-ДМА» с установкой для маневрирования в открытом космосе
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 «Популярная механика».
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.
www.popmech.ru
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
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. Выход в космос осуществлялся через шлюзовую камеру.
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 космонавтовПосле 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.
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»
«Чибис» оборудован системой гофрированных трубок на ногах.
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 КоллинзаМайкл 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.
kraeved1147.ru
Скафандры
Скафандр… Космическая одежда… С документальных фотографий (и фантастических фильмов) смотрят на нас сквозь поднятые забрала шлемов одетые в скафандры летчики-космонавты. Страницы научно-фантастических романов показывают нам космонавтов будущего с их непременным реквизитом — скафандром. Какую же роль играет скафандр в космическом полете? Сохранится ли она в будущем? Как изменится?
Современный космический «костюм» имеет одно главное и единственное назначение — он должен оградить человека в полете от опасностей. «Мода» космической одежды, ее «покрой» целиком подчинены этой цели; ее создатели стараются предугадать все возможные в космосе опасности. Скафандр оградит человека от ворвавшейся в ракету космической «пустоты», если случайная авария разгерметизирует корабль. Он снабдит пилота воздухом, если вдруг нельзя станет дышать воздухом кабины. Он может выполнять роль холодильника и обогревательного устройства. Если космонавт покидает возвращающийся на Землю корабль, только скафандр защищает его. Защищает от удара о воздух в момент катапультирования из корабля, от разреженной атмосферы при спуске на парашюте, предохраняет от ушибов, когда приземление совершается в лесу или в горах. А если космонавт опустится на воду, скафандр удержит его на плаву и не даст замерзнуть в ледяной воде.
В грядущих космических полетах работы космонавтам прибавится. Соответственно усложнится и роль скафандра.
Визит на другие планеты потребует особого, планетарного скафандра, позволяющего выходить из космического корабля, совершать более или менее длительные «прогулки» как по раскаленной почве на освещенной стороне Луны, так и по ледяным покровам полярных «шапок» Марса, а, быть может, и по кипящим океанам Венеры.
Развитие космонавтики, по-видимому, потребует, чтобы человек вышел из корабля в открытое межпланетное пространство, например, для сборки орбитальных станций, для осмотра и ремонта космических кораблей. Скафандр, предназначенный для открытого космоса, будет отличаться и от современного и от будущего планетарного. Взять хотя бы способ передвижения. В космическом пространстве можно двигаться только с помощью ракетного двигателя. Значит, скафандр должен будет иметь ракетную двигательную установку. Она может работать, например, на сжатом воздухе.
ЧЕМ ДЫШИТ КОСМОНАВТ
Нормальное дыхание в любой ситуации — одна из самых главных задач, решаемых во время создания скафандра. В зависимости от того, как снабжаются скафандры кислородом, их можно разделить на два типа, вентиляционные и регенерационные. Если полет протекает нормально, то воздух и для вентиляции тела и для дыхания забирается из кабины корабля. Вентилятором он нагнетается в вентиляционную систему скафандра, обдувает тело человека и возвращается в кабину. Дышит космонавт воздухом кабины, который свободно поступает в шлем, когда поднято переднее стекло. Но если почему-либо воздух кабины станет непригодным для дыхания, переднее стекло шлема (оно опускается вручную или автоматически) изолирует космонавта от атмосферы кабины, и в скафандр начнет поступать кислородно-воздушная смесь. Одновременно переключается на аварийные баллоны со сжатым воздухом и вентиляция.Регенерационный скафандр полностью изолирован от окружающей среды. В этом случае газовая смесь, которой дышит человек и которая вентилирует скафандр, прогоняется через химический поглотитель и фильтр. Здесь она освобождается от выделяемых человеком углекислоты, влаги и других примесей. Пополнение кислородом может осуществляться несколькими способами: то ли за счет запасов из баллонов, то ли за счет химической реакции, а в будущем, возможно, и фотохимическим путем.
Примером такой регенерационной системы питания кислородом может служить скафандр американских космонавтов. Запас кислорода, рассчитанный на 28 часов полета, хранится в двух сферических баллонах под давлением, превышающим вначале 560 атмосфер. Через редуктор, который снижает давление до 0,36 атмосферы, кислород подается в вентиляционную систему скафандра и смешивается с газом, выходящим из герметического шлема. Образовавшаяся газовая смесь пропускается через поглотитель углекислоты и влаги, фильтр и теплообменник. Из этого блока очистки выходит уже чистый кислород, охлажденный до 18—24 градусов. Он подается в скафандр через клапан, находящийся на уровне талии космонавта, и по распределительным трубочкам (спиралькам, обшитым нейлоном, в которых проделаны отверстия) идет по скафандру, омывает тело и проникает в герметический шлем. А затем газовая смесь отсасывается из скафандра вентилятором и, снова пополненная кислородом из баллонов, начинает новый цикл кругооборота.
Авиационные скафандры — регенерационный и вентиляционный могут быть выполнены в двух вариантах: масочном и безмасочном. В первом случае, как это понятно из названия, на лицо человека надевается маска, в которую и поступает дыхательная смесь. Во втором случае кислород подается прямо в шлем, лицо человека остается открытым. В чем преимущества и недостатки каждого из этих вариантов?
Маска позволяет создать совершенно независимую систему дыхания, изолированную от вентиляционной системы скафандра. Кроме того, клапанное устройство подает смесь газов только в момент вдоха — значит, кислород расходуется более экономно. Влажный выдыхаемый воздух отводится по трубопроводу сразу на очистку, не попадая в шлем и не ухудшая гигиенических условий вентиляции скафандра. Однако здесь есть и свое «но». Носить маску в продолжение всего полета, особенно длительного, пожалуй, не совсем приятно. Она мешает работать, в ней очень неудобно есть и пить.
Поэтому и первые советские космонавты и американские были одеты во время полетов в скафандры безмасочного типа. Лучше всего, если человек в космическом полете будет дышать нормальным, «земным» воздухом.
ДЕКОМПРЕССИЯ
Космонавты во время полетов дышали воздухом кабины, переднее стекло шлема было поднято и лицо открыто. Никаких неожиданностей не произошло. А что если бы, например, от удара метеорита нарушилась герметичность кабины корабля?
Резкое падение давления воздуха — взрывная декомпрессия — явление, известное в высотной авиации. Взрывная декомпрессия тем страшнее, чем больше неожиданный перепад давлений воздуха. Промежуток времени от момента аварии до потери человеком сознания называется резервом времени. Так, например, опыты, проведенные врачами в годы освоения полетов самолетов на больших высотах, показали, что резкое снижение концентрации кислорода от нормальной атмосферы до соответствующей высоте 10 километров приводит к потере сознания через 40 секунд. Если же разрежение соответствует высоте 15 километров, то резерв снижается до 15 секунд.
При разгерметизации космического корабля падение давления не может произойти мгновенно, оно займет хотя бы несколько секунд. В это время космонавт успеет опустить и загерметизировать переднее стекло шлема, Если же он растеряется, это сделает за него автоматическое устройство.
Но здесь появляется новое осложнение: возникнет перепад давлений внутри и снаружи скафандра. Воздух, заключенный в скафандр, стремясь вырваться из плена, станет раздувать, или, как говорят специалисты, нагружать его силовую оболочку. Два нежелательных следствия сопровождают этот факт. Расскажем о них подробнее.
Всякий материал под действием нагрузки в большей или меньшей степени растягивается. Этим свойством обладает и материал силовой оболочки скафандра. Легко представить, к чему приведет растяжение скафандра. Шлем точно подгоняется по голове, ноги обуты в туго зашнурованные ботинки. Под действием перепада давлений шлем будет стремиться оторваться от скафандра, расстояние между ним и ботинками увеличится, скафандр начнет растягивать космонавта. С какой силой?
Легко подсчитать, что при перепаде давлений в кабине и внутри скафандра, равном, скажем, 0,36 атмосферы, что соответствует американским космическим скафандрам, эта сила достигает 200—300 килограммов. Естественно, что скафандр должен иметь какие-то «силовые» элементы, воспринимающие на себя нагрузку, препятствующие растяжению. У скафандров американских космонавтов есть шнуры, притягивающие шлем к силовой оболочке. Сама оболочка, изготовленная из очень прочной ткани, имеет швы, в которые вшиты упрочняющие ее шнуры.
Второе следствие перепада давлений — ограниченная подвижность человека в скафандре. Здесь имеются в виду не те неудобства, которые вызваны вообще громоздкостью скафандра как одежды. Если бы скафандр не имел специальных приспособлений, то при наличии перепада давлений даже просто согнуть руку очень трудно, а при значительном избыточном давлении в скафандре сделать это и вовсе невозможно. Объясняется это тем, что мягкие его оболочки под действием внутреннего давления стремятся распрямиться. Попробуйте надуть обыкновенную грелку, а потом согнуть ее — она тут же распрямится.
Для того чтобы космонавт мог сравнительно свободно двигаться в своем одеянии, скафандр должен быть снабжен специальными устройствами, например, такими, как шарниры американского космического скафандра, получившие название «апельсиновых корочек». Они представляют собой гофрированные участки рукавов и штанин.
Основную трудность создания шарниров скафандра американские ученые видят в том, что нужно обеспечить продольную жесткость — не дать растянуться «гармошке» сустава. Достигается это хитроумными комбинациями шнуров, скользящих по роликам или заключенных в направляющие оболочки.
ЗЕМНАЯ РОЛЬ КОСМИЧЕСКОГО СКАФАНДРА
Еще совсем недавно существовало мнение, что в космосе царит ужасающий холод, что температура там близка к абсолютному нулю. Однако, по последним данным науки, скорости газовых частиц в межпланетном пространстве настолько велики, что соответствуют температурам в тысячи градусов. Значит ли это, что все живое в космосе неминуемо испепелится?
Нет, плотность межпланетного газа настолько ничтожна, что теплообмен с ним любого тела, попавшего в космос, практически равен нулю. Температура поверхности тела в космическом пространстве определяется, по существу, теплообменом этого тела и Солнца. И если бы не этот теплообмен, то многие тысячи лет пришлось бы ждать, пока температура запущенного с Земли спутника сравняется с температурой частиц в космическом пространстве.
Какую же тогда роль играет теплоизолирующий костюм, входящий в комплект космического скафандра? Назначение его главным образом земное. Сядет космический корабль в холодных районах земного шара — скафандр защитит космонавта от любого мороза. Даже в ледяной воде человек, одетый в космический скафандр, может плавать в течение многих часов, не опасаясь за свое здоровье.
Во время космического полета скафандр с его теплоизолирующим костюмом и вентиляционной системой может обеспечить космонавту комфортабельные температурные условия, независимо от температуры и влажности воздуха в кабине корабля и даже в случае ее разгерметизации.
Автор: Ю. Савицкий.
P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что интересно узнать, как выглядят свадебные фотокниги у космонавтов. Есть ли там фотографии в скафандрах, а вообще было бы круто провести свадьбу на космическом корабле, с фото в открытом космосе, вы не находите?
www.poznavayka.org
Скафандры космонавтов. Аварийно-спасательные, скафандры для выхода в открытый космос, полётные костюмы космонавтов
На экспозиции в московском музее космонавтики подробно представлены скафандры космонавтов и космические костюмы. Рассмотрим коллекцию.
Скафандр аварийно – спасательный СК – 1. Скафандры космонавтов
На экспозиции музея космонавтики аварийно – спасательный скафандр СК – 1 надет на манекен. Яркий оранжевый 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 позволяет увеличить угол обзора.
Скафандр «Беркут». Скафандры космонавтов
18 марта 1965 года Алексей Леонов совершил первый в мире выход в космос. Павел Беляев находился в кабине. Одеты космонавты были в скафандр «Беркут».
Скафандр «Беркут»Он предназначался для кратковременного выхода в космос. «Беркут» весит 41,5 кг.
Шлюзовая камера корабля «Восток»
Выход в космос осуществлялся через шлюзовую камеру.
Шлюзовая камера корабля «Восток»Алексей Леонов через люк шлюзовой камеры вышел в открытый космос. Провёл запланированную работу. И, как рассказывал сам космонавт, он не мог войти назад, в шлюз! Тогда, как пишут некоторые журналисты его скафандр раздуло. Алексей Архипович с помощью регулятора давления на корпусе скафандра правильно снизил давление в в скафандре с 400 гПа до 270 гПа.Алексей Леонов вернулся в шлюзовую камеру не ногами как полагалось по инструкции, (чтобы следом закрыть за собой люк), а головой вперёд. 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.
Первой космической жертвой стал космонавт Владимир Комаров в 1967 году, погиб при испытании «Союза — 1». Во время посадки отказала парашютная система.Следующими 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-спасательный скафандр «Сокол»
Аварийно-спасательный скафандр «Сокол» разработали после гибели наших космонавтов для защиты от декомпрессии.
Аварийно-спасательный скафандр «Сокол»Во время старта и посадки космонавты надевают аварийно-спасательный скафандр «Сокол».
Скафандр «Ястреб». Скафандры космонавтов
Скафандр «Ястреб»В январе 1969 года состоялась 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.
Скафандр «Орлан – Д». Скафандры космонавтов
Этот скафандр создан специально для работы в открытом космосе. На экспозиции музея космонавтики находится подлинный костюм, его использовали в работе на орбите.
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» удобно надевать, космонавт входит в него, как в камеру через заднюю дверь.
Скафандр «Орлан-Д» оборудован люком, в который входит космонавтК примеру, скафандр для выхода в открытый космос, который используют американцы, состоит из двух частей – верхней и нижней. Астронавт не может надеть его самостоятельно, только с помощником. Процедура экипировки занимает около получаса, российский скафандр гораздо удобнее. На фотографии хорошо видна система терморегуляции, водяного охлаждения.
Под верхнюю часть скафандра надевается костюм. Он снабжён трубками, в которых циркулирует вода для охлаждения тела космонавта. Весит скафандр «Орлан» 120 кг, рассчитан на шесть часов работы в открытом космосе.
Также скафандр снабжен системой защиты глаз при работе на солнечной стороне. У шлема скафандра имеется светофильтр с напылением из чистого золота который задерживает 99% солнечного света.
Современные станции снабжены специальными шлюзовыми отсеками, а не камерой, как раньше. «Орлан» надевают в шлюзовом отсеке.
Шлюзовой отсек орбитальной станции со скафандром «Орлан»Космонавт управляет выпуском воздуха, а затем выходит из отсека.
Полётные костюмы космонавтов
Есть в музее образцы одежды, которую космонавты носят на орбите. На экспозиции можно увидеть несколько вариантов костюмов, но космонавты предпочитают футболку и шорты, так как в на станции тепло.
Образцы полётных костюмов космонавтовПосле загрязнения одежду укладывают в мешки и периодически выбрасывают вместе с остальным мусором. Эти мешки с мусором затем сгорают в атмосфере Земли как метеориты.
Костюм «Пингвин»
Костюм «Пингвин» специально сконструировали для дополнительной нагрузки на тело космонавта во время длительного пребывания в космосе. Внутри костюма находятся резиновые жгуты которые создают продольную нагрузку на тело космонавта имитирующую силу тяжести.
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 жарко.
Одной из самых больших проблем для космонавта является возвращение на Землю и адаптация. Из костей космонавта во время полёта вымывается кальций, атрофируются мышцы. Что же ещё космонавты делают перед возвращением на Землю? Тренируются в костюме «Чибис».
Профилактический костюм «Чибис»
«Чибис» имеет гофрированные штанины с металлической спиралью для удержания отрицательного давления внутри костюма. Гофры позволяют космонавту двигаться во время процедуры.
Костюм «Чибис»В нижней части костюма создаётся отрицательное давление и кровь от головы перетекает в ноги. Так тренируется сердечно-сосудистая система организма космонавта перед возвращением из невесомости обратно на Землю.
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 «Кречет».
Скафандр для высадки на Луну «Кречет»
Скафандр «Кречет»Он создавался для исследования Луны, 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 шесть высадок, на Луне побывало 12 человек. На экспозиции находится скафандр Майкла Коллинза.
Скафандр Майкла Коллинза. Скафандры космонавтов
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 КоллинзаМайкл 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» он повредил 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 поместили в специальную витрину, поскольку в очень малой степени, но он радиоактивен.
Скафандр американского астронавта завершает экспозицию, рассказывающую о специальном снаряжении покорителей космоса. Но наука не стоит на месте и, возможно, в скором будущем в музее появятся новые интересные скафандры.
Настоящая статья «Скафандры космонавтов» является исправленной версией публикации о скафандрах в музее космонавтики. Текст исправлен специалистом в области создания скафандров Николаем Моисеевым. С 1986-го года Н.Моисееев занимался скафандрами космонавтов, а с 2000 по 2006 работал ведущим конструктором по скафандрам на ПО «Звезда».
Об остальных экспонатах музея рассказано в статье «Музей космонавтики» в Москве.
kraeved1147.ru
Как устроены скафандры для покорения космоса
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.
ПослойноСкафандры 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.
«Лунный» скафандр астронавтов – участников миссий Apollo.
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».
ТермосДля 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 -100С.
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.
СоколятаСкафандры 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.
КирасирыВ 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 головаШлем — 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 не называют, но предлагают ориентироваться на стоимость американского аналога — $12 млн.
Текст
Жми на кнопку, чтобы подписаться на "Как это сделано"!
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану ([email protected]) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.
Жми на иконку и подписывайся!
- http://kak_eto_sdelano.livejournal.com/ - https://www.facebook.com/kaketosdelano/ - https://www.youtube.com/kaketosdelano - https://vk.com/kaketosdelano - https://ok.ru/kaketosdelano - https://twitter.com/kaketosdelano - https://www.instagram.com/kaketosdelano/
Официальный сайт - http://ikaketosdelano.ru/
Мой блог - http://aslan.livejournal.comИнстаграм - https://www.instagram.com/aslanfoto/Facebook - https://www.facebook.com/aslanfoto/Вконтакте - https://vk.com/aslanfoto
kak-eto-sdelano.livejournal.com
