Тегло на скафандъра на астронавт на Луната. Как ще изглеждат космическите костюми в бъдеще?

IN Древна Гърция„костюми“ са били добри плувци или гмуркачи. Но с развитието на човешката технология всички средства за човешка защита започнаха да се наричат така, позволявайки на човек да проникне в среди, където незащитено човешко тяло би се изправило пред бърза и не винаги лесна смърт. Първо под водата, след това във въздуха, а наскоро и извън Земята.

История на скафандъра

Думата „скафандър“ в съвременния й смисъл е използвана за първи път през 1775 г. от френския абат-математик Жан Батист дьо ла Шапел. Така нарекъл своя корков костюм, който трябвало да помага на войниците да пресичат реките. Идеята беше възприета и до средата на 19-ти век гмуркачите бяха редовна част от всички големи военноморски флотове. През двадесетте години на 20-ти век английският физиолог Джон Холдън предлага използването на водолазни костюми за защита на здравето и живота на балонистите. Той също така проектира първия такъв скафандър и го тества в камера под налягане, симулирайки налягане, еквивалентно на това, образувано на височина от 25 km. Но той не успя да събере пари за изграждането на балон, който да се изкачи в стратосферата, а костюмът не беше тестван на практика.

След края на Втората световна война започва бърз прогрес в реактивната авиация и хората започват да се издигат все по-високо във въздуха. И за завладяване на нови висоти беше необходим космически костюм.

Наши първи проекти и чуждестранни

Създаването на скафандър е една от най-технологично сложните и ключови програми космически проект. И напредъкът в тази област беше постигнат чрез съперничеството на две космически суперсили.

У нас Евгений Чертовски от Института по авиационна медицина е първият, който работи върху космически костюми. През четиридесетте години той разработва 7 вида запечатано оборудване и е първият в света, който решава проблема с мобилността, като проектира модел 4-2 с панти. От 1936 г. специално създаденият Централен аерохидродинамичен институт започва съзнателно да разработва скафандри за космонавти. В резултат модел 4-3 вече съдържа почти всички части, които се използват в съвременните скафандри. IN следвоенни годиниИнститутът за изследване на полетите започна да проектира скафандри. И през октомври 1952 г. в Томилино край Москва инженер Александър Бойко създава специален цех в завод № 918 (днес това е Научно-производственото предприятие „Звезда“). Именно върху него е създаден скафандърът на Гагарин. Ако в нашата страна тестовете на новото оборудване се извършваха от пилоти, тогава американците стигнаха до създаването на собствена версия на скафандъра чрез стратосферната програма. В началото на шейсетте години бяха построени няколко стратосферни балона за тестване на космически и авиационни костюми, оборудвани с отворени гондоли за кацане от големи височини.

Програмата се оказва смъртоносна – трима от шестимата стратонавти загиват. Но в крайна сметка проектът Excelsior завърши с успех. На 16 август 1960 г. Джоузеф Китингер постави няколко рекорда наведнъж. Падането му от стратосферата продължи 4 минути 36 секунди, през които пилотът прелетя 25 816 метра, достигайки скорост от около 1000 км/ч.

Какво е модерен скафандър?

Модерният космически костюм трябва да решава няколко важни проблема наведнъж. С падането на налягането става все по-трудно за човешкото тяло да абсорбира кислород. Без проблеми човек може да бъде на височина не повече от 4-5 км. На голяма надморска височина е необходимо да се добави кислород към вдишания въздух, а от 7-8 км човек трябва да диша чист кислород. При издигане на височина над 12 км белите дробове губят способността си да абсорбират кислород и е необходима компенсация на налягането.

Днес има два вида компенсация на налягането: механична компенсация и създаване на газова среда с излишно налягане около човек. Първият вариант е костюми за компенсиране на полета на голяма надморска височина. Тялото на пилота е обградено от ленти, наподобяващи осмица, през които е вкаран гумен мехур.

В случай на понижаване на налягането в камерата се подава сгъстен въздух, той се увеличава в диаметър, намалявайки диаметъра на пръстена, който заплита пилота. Пилот обаче може да прекара не повече от 20 минути в кабина без налягане. Вторият начин е скафандър. По същество това е запечатана торба, в която се създава свръхналягане. Времето, което човек прекарва в скафандър, е практически неограничено, но подвижността е значително ограничена. Ръкавът за свръхналягане на скафандър всъщност е въздушен лъч с налягане от 0,4 атмосфери. Сгъването на ръката при такива условия е като сгъване на напомпана вътрешна гума. Затова скафандърът е съставен, а една от най-сложните технологии е производството на специални „меки“ панти.

Костюмът се състои от две обвивки: вътрешна запечатана обвивка и външна захранваща обвивка. Първият се състои от листов каучук, за производството на който се използва висококачествен каучук. Външната обвивка е плат (американците използват найлон, ние използваме вътрешния еквивалент, найлон). Предпазва гумената обвивка от повреда и запазва формата си. Много подобна на структурата на футболна топка, където кожено покритие предпазва надутия гумен мехур. Човек не може да остане дълго време в „гумена торба“, така че скафандърът има вентилационна система.

Първите скафандри работеха на принципа на вентилацията, изхвърляйки използвания въздух навън, като водолазно оборудване. На този принцип са проектирани първите скафандри СК-1, скафандърът „Беркут“, в който Леонов излезе в открития космос, и спасителните скафандри „Сокол“. Те обаче не бяха подходящи за дългосрочен престой в открития космос и за американската лунна програма. За тези цели са разработени скафандри за регенерация (съветските Орлан и Кречет и американските A5L, A6L, A7L). В тях издишаният газ се регенерира, отстранява се влагата от него, въздухът отново се насища с кислород и се охлажда.

Под скафандъра се носи специален мрежест костюм с водно охлаждане. А екранно-вакумната изолация на горния костюм работи на принципа на термос и се състои от няколко слоя специално полиетиленово фолио, покрито с алуминий. В резултат на това се неутрализира въздействието както на изключително високи, така и на изключително ниски температури.

Грижи се за главата си

Шлемът е една от най-сложните части на скафандъра. В „ерата на авиацията“ имаше два вида шлемове: маскирани (пилотът използваше кислородна маска) и без маски (шлемът беше отделен от останалата част от скафандъра с херметична завеса и се превърна в една голяма кислородна маска с непрекъснато подаване на дихателна смес). В резултат на това концепцията без маска спечели, което гарантира по-добра ергономичност, въпреки че изисква повече консумация на кислород. Точно така започват да се правят шлемовете за космоса, които от своя страна се делят на сваляеми и несваляеми. Първият SK-1 беше оборудван с несменяема каска, но „Беркут“ и „Ястреб“ на Леонов бяха сменяеми. Освен това те бяха свързани със специален херметичен конектор с херметичен лагер, който позволяваше на астронавта да върти главата си. Но допълнителната мобилност доведе до тромав дизайн и по-късно беше изоставен.

Задължителен елемент на шлема за космически разходки е светлинният филтър. Първите модели използват филтри тип самолет, покрити с тънък слой сребро. Но техните защитни свойства се оказват недостатъчни и по-късно светлинните филтри на скафандрите започват да се напръскват с доста дебел слой чисто злато, осигуряващ пропускането на само 34% от светлината. Почти невъзможно е да се счупи "стъклото" на каската: тя е изработена от тежък Lexan поликарбонат. В резултат на това чудото на инженерството е невероятно скъпо - съвременен американски шлем струва около 12 милиона долара; Руският, както често се случва, е малко по-евтин.

Скафандри на бъдещето

Не е тайна, че космическите програми както на СССР, така и на Съединените щати бяха голяма част от глобалното военно съперничество. Разпадането на СССР рязко забави напредъка в тази област. Дълго време страната ни нямаше време за пространство и едва наскоро последните съветски разработки бяха извадени изпод килима. Финансиране Американска програмасъщо беше значително намален (експедициите до Марс, Венера, астероиди и отново до Луната бяха отложени за неопределено време). Китай все още не претендира за оригиналност и облича своите тайконавти в костюми, направени на базата на съветски.

Така че засега, без конкретни целеви проекти за финансиране, дизайнерите се забавляват да създават костюми а ла Холивуд. Американският обещаващ проект Z-1, заради приликата си с облеклото на анимационния герой, беше наречен "скафандърът на Бъз Лайтър". А обещаващото въображение от Роскосмос е идеално както за Робокоп, така и за Терминатора.

„Когато порасна, ще стана астронавт“ - тази фраза се превърна в символ на цяла ера, която започна с космическата надпревара между водещите страни в света и завърши с несбъдната мечта за много от нас. На планетата Земя обаче има хора, които редовно излизат в открития космос. И ако днес за нас е станало обичайно, че в орбита винаги има някой, който се носи в нулева гравитация, някога беше толкова вълнуващо, че милиони хора не откъсваха очи от телевизорите си, гледайки със затаен дъх първите опити за изследване на космоса.

За съжаление сме родени твърде късно, за да изследваме Земята. За щастие ние ще бъдем първото поколение, което ще започне изследването на други планети. В тази статия ще говорим за облеклото, без което няма да се проведе нито един междупланетен полет, нито едно излизане на интелигентен човек в космоса - за скафандрите на бъдещето.

Модерни скафандри

Космосът е изключително враждебна среда. Ако случайно попаднете във вакуум, едва ли ще се спасите. В рамките на 15 секунди ще загубите съзнание поради липса на кислород. Кръвта ще заври и след това ще замръзне поради липсата на налягане. Тъканите и органите ще се разширят. Рязката промяна на температурата ще завърши започнатото. Дори и да успеете да преживеете всичко това, не е факт, че слънчевият вятър няма да ви възнагради с вредна радиация.

За да се предпазят от всички тези фактори, астронавтите използват защитни костюми - скафандри. Историята на космическия гардероб е доста интересна, но последните години 30 В него не се случиха много важни събития. Много по-вълнуващо е това, което ни очаква в близко бъдеще, особено като се имат предвид нарастващите темпове на търговските полети и предвид планираните мисии.

Днес руските космонавти използват скафандрите "Сокол" КВ-2 и "Орлан-МК" (за излизане в открития космос), разработени през 70-те и 80-те години на миналия век. През 2014 г. са планирани тестове на Orlan-ISS, чийто дизайн е претърпял малки промени - като цяло скафандърът е почти същият като предшественика си. Днес и винаги тяхното производство се извършва от АО АЕЦ "Звезда" на името на академик G.I. Severin. Китай, между другото, облича своите космонавти (или по-точно тайконавти) в костюми, направени на базата на съветските: същите Сокол и Фейтиан, представени съответно през 2003 г. и 2008 г. и използвани в Shenzhou-5 и Мисии Shenzhou-5. 7". САЩ, въпреки че заслужават уважение за своите обещаващи разработки, са верни на скафандрите от 1994 и 1984 г.: ACES (Advanced Crew Escape Unit) и EMU (Extravehicular Mobility Unit).

Американците могат да бъдат разбрани. Поради проблеми с финансирането космическа програмабеше сериозно нарязан. Може би, ако не беше това, те вече щяха да са на Венера (такава мисия всъщност беше планирана). Що се отнася до успехите на Роскосмос, освен споменатите по-горе тестове на Орлан-МКС, нищо повече не може да се каже. Ако скафандрите на бъдещето се произвеждат в Русия, те се правят под земята.

НАСА планира да се върне на Луната и активно разработва нови скафандри, тъй като те ще са необходими на новите Армстронг и Олдринс, които ще оставят отпечатъци върху лунния пясък. Въпреки това, за разлика от програмата Аполо 11, новите костюми трябва да дадат на астронавтите повече възможности. Например свободно движение, което ще улесни работата на Луната, както и защита от лепкав като тиксо лунен прах.

Но международни партньори, представени от Европейската космическа агенция и Роскосмос, планират пилотиран полет до Марс - както се вижда от 500-дневен експеримент, проведен преди няколко години. Като част от програмата Mars 500 шестима членове на международен екипаж (включително руснаци) прекараха 500 дни в изолация, симулирайки полет до Марс. Може би полетът все пак ще се проведе през 2018 г. Тук си струва да знаете, че основният проблем на такъв дълъг полет е въздействието на радиацията, от която нито скафандрите, нито корпусът на кораба предпазват. Полетът може да бъде изключително неблагоприятен.

Имайте предвид, че за полет до Марс Роскосмос, заедно със своите партньори, ще трябва да разработи специален скафандър. Като част от програмата Mars 500, членовете на екипажа използваха специална версия на космическия костюм Orlan-E (което означава „експериментален“). Дизайнерите го наричат шеговито по-малък брат- той е почти идентичен с другите Орлани, но е четири пъти по-лек и все още не става за космическа разходка на Марс. Той обаче ще формира основата за бъдещия марсиански костюм.

Няколко други милиардери филантропи също планират полет до Марс - Бас Лансдорп (проект MarsOne, предназначен да колонизира Марс през 2011–2033 г.) и Илон Мъск (основател на SpaceX).

Колко струва един скафандър? Моделът, използван от НАСА, с цялото оборудване, животоподдържащо оборудване и оборудване, струва 12 милиона долара. АЕЦ "Звезда" предпочита да не афишира цената на скафандъра, но се говори за 9 милиона долара.

Дизайн

От какви материали са направени скафандрите? Нека да разгледаме примера на ИВС. Докато първите космически костюми са направени изцяло от меки тъкани, модерните версии съчетават меки и твърди компоненти, които осигуряват опора, мобилност и комфорт (въпреки че за последното все още може да се спори). Самият материал на скафандъра е направен от 13 слоя: два слоя вътрешно охлаждане, два слоя компресия, осем слоя термична защита срещу микрометеорити и един външен слой. Тези слоеве включват следните материали: плетен найлон, спандекс, уретанов найлон, Dacron, неопренов найлон, Mylar, Gore-tex, Kevlar (от който е направена бронежилетката) и Nomex.

Всички слоеве са зашити и свързани заедно, за да образуват безшевно покритие. Също така, за разлика от първите скафандри, които бяха пригодени индивидуално за всеки астронавт, съвременните EMU имат компоненти с различни размери, за да паснат на всеки.

Костюмът EMU се състои от следните части: MAG (събира урината на астронавта), LCVG (елиминира излишната топлина по време на разходка в космоса), EEH (осигурява комуникации и био-инструменти), CCA (микрофон и слушалки за комуникация), LTA ( долен костюм, панталони, наколенки, пръжки и ботуши), ХИБА ( горна часткостюм, твърда обвивка от фибростъкло, която поддържа множество структури: ръце, торс, каска, раница за поддържане на живота и контролен модул), ръкави, два чифта ръкавици (вътрешни и външни), каска, EVA (защита от ярка светлина) слънчева светлина), IDB (Intrasuit Drinking Bag), PLSS (Първична система за поддържане на живота: кислород, захранване, уловител на въглероден диоксид, охлаждане, вода, радио и предупредителна система), SOP (резервен кислород), DCM (PLSS контролен модул).

Лошо забравено старо

През 2012 г. НАСА представи нов тип скафандър Z-1. Вдъхновен от скафандъра на Бъз Лайтър от „Играта на играчките“, костюмът трябва да бъде пуснат в производство през 2015 г. и ще се предлага с редица готини функции и функции.

Първо, шлемът с формата на балон осигурява огромно зрително поле в сравнение с предишните опции. Да, това не е каноничната „мотоциклетна каска“, но безопасността, според експертите, ще бъде Най-високо ниво. Новият дизайн на раменните части на костюма осигурява по-голяма свобода на движенията на ръцете. В задната част на скафандъра има люк, през който космонавтът пропълзява, когато се облича. Тоест по-скоро скафандърът, като транспорт, поема пътника, а не астронавтът да го облича изцяло.

Второ, и много важно „второ“, скафандърът Z-1 ще бъде еднакво подходящ както за излизане в открития космос, така и за движение по повърхността на планетата (за разлика от всичко, което екипажът на МКС носи).

Трето, благодаря най-новите разработкинеобходимостта е намаляла значително още веднъжзаредете костюма с кутии с литиев хидроксид, който абсорбира въглеродния диоксид, издишан от човек. Е, Z-1 може да бъде чудесен заместител на EMU и да оттегли стария костюм.

В края на миналата година беше съобщено, че НАСА тества нов лек скафандър, тъй като Z-1 е твърде обемист. Отдръпни се? И ето второто: новият костюм ще бъде модифицирана версия на оранжевия костюм ACES, разработен още през 60-те години на миналия век. Костюмът ще се използва от екипажа на космическия кораб Orion, който ще хване астероиди за вземане на проби и анализ. За съжаление космическата агенция не повдига завесата на тайната над тази мистериозна мисия, така че не се знае много за нея.

Две крачки назад? Ето третия: совалката Orion е по същество актуализиран модул Apollo. И тук всички части на пъзела се събират: вътре ракетен модулОрион има твърде малко пространство, за да се обърне в костюм тип EMU или Z-1. Освен това новият костюм ще бъде универсален и предназначен за работа както вътре, така и навън. Самите представители на НАСА специално подчертават предимствата на новия скафандър, като ниската себестойност на производството и наличието на готова животоподдържаща система за астронавта в новия скафандър. Въпреки това има силна надежда, че Z-1, а след него и наскоро обявеният Z-2, все пак ще бъдат използвани, но в други мисии.

Оранжевият нюанс е избран за костюмите ACES от съображения за безопасност. Това е един от най-живите цветове както в морето, така и в космоса. Намирането и спасяването на изгубен астронавт би било по-лесно.

"Втора кожа"

По време на полет в космоса гръбнакът на астронавта се разтяга със седем сантиметра. Това води до ужасни болки в гърба, което, разбира се, предизвиква безпокойство сред космическите агенции. Специално за Европейската космическа агенция немски инженери разработиха плътно прилепнал към тялото скин костюм, който е изработен от двупосочна еластична тъкан от полиуретанови влакна. Костюмът плътно компресира тялото от раменете до краката, симулирайки нормален натиск. Полетните тестове на костюма, изработен от спандекс, са планирани за 2015 г. Някои инженери обаче са отишли дори по-далеч в своите разработки.

Съвсем наскоро изследовател в най-добрия университет в света (според QS) - Масачузетския технологичен институт - Дева Нюман представи нов скафандър, върху който работи повече от десет години. Нарича се Biosuit и мнозина смятат, че може да направи революция в човешкото изследване на космоса.

Плътно прилепналият скафандър осигурява на астронавтите по-голяма мобилност и предотвратява наранявания („на раменете“ на астронавтите - 25 операции поради наранявания от тежки скафандри). Основната мотивация на Нюман за нейната работа е, че жените под определена височина не могат да използват EMU, защото те просто не правят костюми толкова малки. За самата Дева е така важен факт, тъй като не е висока. Но има и други мотиви.

Първо, съвременните скафандри тежат около 100 килограма. Да, те са предназначени за използване в условия на нулева гравитация, но трябва да се занимавате с тях. Второ, самото пространство не е празно. В космоса също има газ и за да стабилизира налягането отвътре и отвън, костюмът се „надува“, което допълнително усложнява човешките движения. Biosuit е плътно изплетена тъкан, изработена от полимери и активни материали - сплав от никел и титан, поради което независимо упражнява натиск върху човешката тъкан, предотвратявайки нейното разширяване и оставайки еластична и еластична.

Освен това, тъй като този костюм е разделен на самостоятелни секции, ако една част е пробита, астронавтът ще има време да приложи „превръзка“. Съвременните скафандри не могат да направят това: спукано означава спукано, разхерметизацията се получава по цялата ширина на дрехата. Въпреки това Дева все още има определени проблеми с каската, така че самата изобретателка признава, че каквото и да се каже, най-вероятно ще видим симбиоза на EMU и Biosuit. Компромисно решение би било да запазите дъното от Biosuit и каската от EMU. Това ще осигури на астронавта необходимата мобилност и доказана безопасност на каската. Все още има време до първите полети до Марс - и възможността да измислим нещо ново.

Отивам?

Що се отнася до пълнежа на скафандрите, учените сериозно планират да превърнат астронавтите на бъдещето в ходещи лаборатории. Екипът на учения Патрик Макгуайър от Чикаго разработва преносим компютър за скафандър, който може самостоятелно (или почти самостоятелно - с помощта на алгоритми) изкуствен интелектвъз основа на невронни мрежи) провеждат набор от анализи: от оценка на ландшафта до микроскопичната структура на камъните. Този интелигентен скафандър се подготвя за мисии до Марс и се тества успешно в полусухите райони на Испания и разграничи лишеите от плаките върху скалите. В дивите условия на някой Марс такъв помощник може да се окаже безценен.

Разбира се, съвременните разработки не се ограничават само до костюмите на астронавтите. ера пътуване в космосае обявен за отворен - и кой знае, може би вие ще сте сред първите космически туристи. През януари успешно се проведе третият и много впечатляващ тестов полет на космическия кораб Space Ship Two, създаден от Virgin Galactic и лично от Ричард Брансън. Изглежда, че Virgin Galaxy вероятно ще бъде първата компания, която ще осигури луксозна екскурзия в ниска околоземна орбита, а може би и извън нея.

Подготвят се и скафандри за теб и мен. Американската компания Final Frontier Design представи олекотена версия на 3G Space Suit за космически туристи. Удобен, лек (само седем килограма - това не е 100-килограмов EMU) и евтин скафандър е създаден в продължение на четири години върху гребена на славата на предишното изобретение на компанията, което спечели престижната награда Popular Science 2013 - специални космически ръкавици. Просто чуйте колко готино звучи: „Стопен слой от найлон с уретаново покритие, 13 нива на персонализирано прилягане, пръстен от въглеродни влакна около кръста, подвижни ръкавици, вграден комуникационен жак и охлаждащи вериги в гърдите, ръцете и краката за предпазете пътника от прегряване..."

Изглежда, че мирише на космос. Изберете костюм, който пасва на рамото ви, и се пригответе да видите ослепителна топка да се издига на лунния изток - нашата Земя.

Скафандърът не е просто костюм. Това е космически кораб, който следва формата на тялото.

И се появи много преди първите полети в космоса. В началото на двадесети век учените вече знаеха, че условията в космоса и на другите планети са много различни от тези на Земята.

За бъдещи космически полети беше необходимо да се измисли костюм, който да предпази човек от въздействието на смъртоносна външна среда.

Скафандърът е чудо на техниката, космическа станция в миниатюра... Струва ви се, че скафандърът е пълен, като дамска чанта, но всъщност всичко е направено толкова компактно, че е просто красиво... Като цяло, моят Скафандърът приличаше на първокласна кола, а каската ми - на швейцарски часовник.
Робърт Хайнлайн „Имам скафандър – готов съм да пътувам“

Скафандър Forerunners

Името "водолазен костюм" идва от френска дума, измислена през 1775 г. от математика абат Жан-Батист дьо Ла Шапел. Естествено, в края на 18 век не се говори за космически полети - ученият предложи да се нарече оборудването за гмуркане по този начин. Самата дума, която може да се преведе от гръцки приблизително като "човек-лодка", неочаквано навлезе в руския език с появата на космическа ера. На английски скафандърът си остава „космически костюм“.

Водолазни костюми на Jean-Baptiste de La Chapelle.

Колкото по-високо се изкачваше човек, толкова по-спешна беше нуждата от костюм, който да му помогне да направи още една крачка към небето. Ако на височина от шест до седем километра е достатъчна кислородна маска и топли дрехи, след това след десеткилометровия знак налягането пада толкова много, че белите дробове спират да абсорбират кислород. За да оцелеете в такива условия, имате нужда от запечатана кабина и компенсиращ костюм, който при понижено налягане компресира човешкото тяло, временно замествайки външното налягане.

Ако обаче се издигнете още по-високо, тази болезнена процедура също няма да помогне: пилотът ще умре от кислороден глад и декомпресионни нарушения. Единственото решение е да се направи напълно запечатан скафандър, в който вътрешното налягане се поддържа на достатъчно ниво (обикновено най-малко 40% от атмосферното налягане, което съответства на надморска височина от седем километра). Но и тук има достатъчно проблеми: надутият скафандър затруднява движението и е почти невъзможно да се извършват точни манипулации в него.

Английският физиолог Джон Холдън публикува поредица от статии през 20-те години на миналия век, в които предлага използването на водолазни костюми за защита на летителите на балони. Той дори построи прототип на такъв скафандър за американския аеронавт Марк Ридж. Последният тества костюма в барокамера при налягане, съответстващо на надморска височина от 25,6 километра. Въпреки това балоните за летене в стратосферата винаги са били скъпи и Ридж не успя да събере средства, за да постави световен рекорд с костюма на Холдън.

В Съветския съюз Евгений Чертовски, инженер от Института по авиационна медицина, работи върху скафандри за полети на голяма височина. Между 1931 и 1940 г. той разработва седем модела костюми под налягане. Всички те далеч не бяха съвършени, но Чертовски беше първият в света, който реши проблема, свързан с мобилността. След като костюмът беше надут, пилотът се нуждаеше от много усилия само за да огъне крайника, така че в модела Ch-2 инженерът използва панти. Моделът Ch-3, създаден през 1936 г., съдържа почти всички елементи, които се намират в съвременния космически костюм, включително абсорбиращо бельо. Ch-3 е тестван на тежък бомбардировачТБ-3 19 май 1937 г.

Първите височинни скафандри на СССР: Ч-3 (1936) и СК-ЦАГИ-5 (1940)

През 1936 г. излиза научнофантастичният филм „Космически полет“, в създаването на който участва Константин Циолковски. Филмът за предстоящото завладяване на Луната толкова завладя младите инженери от Централния аерохидродинамичен институт (ЦАГИ), че те започнаха активно да работят върху прототипи на космически костюми. Първият образец, обозначен като SK-TsAGI-1, е проектиран, произведен и тестван учудващо бързо - само за една година, 1937 г. Костюмът наистина създаваше впечатление за нещо извънземно: горната и долната част бяха свързани с помощта на конектор за колан; изглежда, че раменните стави улесняват мобилността; черупката се състоеше от два слоя гумирана тъкан. Вторият модел беше оборудван с автономна система за регенерация, предназначена за шест часа непрекъсната работа. През 1940 г. въз основа на натрупания опит инженерите на ЦАГИ създават последния предвоенен съветски скафандър СК-ЦАГИ-8. Тестван е на изтребителя И-153 Чайка.

След войната инициативата преминава към Летателно-изследователския институт (LII). Неговите специалисти бяха натоварени със задачата да създадат костюми за авиационни пилоти, които бързо завладяха нови висоти и скорости. Серийното производство не е възможно за един институт и през октомври 1952 г. инженер Александър Бойко създава специален цех в завод № 918 в Томилино, близо до Москва. Днес това предприятие е известно като АЕЦ "Звезда". Именно там е създаден скафандърът за Юрий Гагарин.

Скафандрите за кучета (Белка на снимката) бяха направени по-прости: животните не трябваше да извършват сложна работа.

Първи полети

Когато съветските инженери-конструктори започнаха да проектират първия космически кораб "Восток" в края на 50-те години на миналия век, те първоначално планираха човек да лети в космоса без скафандър. Пилотът ще бъде поставен в запечатан контейнер, който ще бъде изстрелян от спускаемия модул преди кацане. Подобна схема обаче се оказва тромава и изисква продължителни тестове, така че през август 1960 г. бюрото на Сергей Королев преработва вътрешното оформление на Восток, заменяйки контейнера с катапултираща седалка. Съответно, за да се защити бъдещият астронавт в случай на понижаване на налягането, беше необходимо бързо да се създаде подходящ костюм. Не остана време за скачване на скафандъра с бордовите системи, затова решиха да направят животоподдържаща система, поставена директно в седалката.

Костюмът, обозначен като SK-1, е базиран на костюма за голяма надморска височина Воркута, който е предназначен за пилоти на изтребителя прехващач Су-9. Само каската трябваше да бъде изцяло преработена. Например, той имаше монтиран специален механизъм, управляван от сензор за налягане: ако падна рязко, механизмът моментално затръшна прозрачния визьор.

Първият космонавт в не първия скафандър: Юрий Гагарин в SK-1.

Всеки скафандър е направен по индивидуални мерки. За първия космически полет не беше възможно да се „обвие“ целият екип от космонавти, който по това време се състоеше от двадесет души. Затова първо идентифицирахме шестима, които се показаха най-доброто нивоподготовка, а след това - тримата "лидери": Юрий Гагарин, Герман Титов и Григорий Нелюбов. Първо за тях са направени скафандри.

Един от скафандрите SK-1 е бил в орбита преди космонавтите. По време на безпилотните тестови изстрелванияна кораба "Восток", извършен на 9 и 25 март 1961 г., на борда, заедно с експерименталните мелези, беше хуманоиден манекен в скафандър с прякор "Иван Иванович". В гърдите му имаше монтирана клетка с мишки и морски свинчета. Под прозрачния визьор на шлема беше поставен знак с надпис „Оформление“, така че случайните свидетели на кацането да не го объркат с извънземно нашествие.

Скафандърът SK-1 е използван в пет пилотирани полета на космическия кораб "Восток". Само за полета на Восток-6, в чиято кабина беше Валентина Терешкова, беше създаден скафандърът СК-2, като се отчитаха особеностите на женската анатомия.

Валентина Терешкова в "дамски" скафандър СК-2. Първите съветски скафандри бяха ярко оранжеви, за да се улесни намирането на кацащия пилот. Но скафандрите за открития космос са по-подходящи за бяло, което отразява всички лъчи.

Американските дизайнери на програмата Mercury последваха пътя на своите конкуренти. Имаше обаче и разлики, които трябваше да се вземат предвид: малката капсула на техния кораб не му позволяваше да остане в орбита дълго време и при първите изстрелвания трябваше да достигне само границата на космическото пространство. Космическият костюм Navy Mark IV е създаден от Russell Colley за пилоти на военноморската авиация и се различава благоприятно от другите модели по своята гъвкавост и относително ниско тегло. За да се адаптира костюмът към космическия кораб, трябваше да се направят няколко промени - главно в дизайна на шлема. Всеки астронавт имаше три индивидуални скафандра: тренировъчен, полетен и резервен.

Скафандърът на програмата Mercury демонстрира своята надеждност. Само веднъж, когато капсулата Mercury 4 започна да потъва след падане, костюмът почти уби Върджил Грисъм - астронавтът едва успя да се изключи от системата за поддържане на живота на кораба и да излезе.

Космическа разходка

Първите скафандри бяха спасителни, те бяха свързани с животоподдържащата система на кораба и не позволяваха излизане в открития космос. Експертите разбраха, че ако разширяването на космоса продължи, тогава един от задължителните етапи ще бъде създаването на автономен скафандър, в който ще бъде възможно да се работи в открития космос.

Първоначално за новата си пилотирана програма "Джемини" американците искаха да модифицират скафандъра "Меркурий" Марк IV, но по това време височинният запечатан костюм G3C, създаден за проекта за ракетен самолет X-15, беше напълно готов , и го взеха за основа. Общо три модификации бяха използвани по време на полетите на Gemini - G3C, G4C и G5C, а само скафандрите G4C бяха подходящи за космически разходки. Всички скафандри бяха свързани с животоподдържащата система на кораба, но в случай на проблеми беше осигурено автономно устройство ELSS, ресурсите на което бяха достатъчни, за да поддържат астронавта в продължение на половин час. Не се наложи обаче астронавтите да го използват.

Именно в скафандъра G4C Едуард Уайт, пилотът на Джемини 4, направи космическа разходка. Това се случи на 3 юни 1965 г. Но по това време той не беше първият - два месеца и половина преди Уайт, Алексей Леонов отиде на безплатен полет до кораба "Восход-2".

Екипажът на "Восход-2", Павел Беляев и Алексей Леонов, в скафандри на "Беркут".

Корабите "Восход" са създадени за постигане на космически рекорди. По-специално, на Восход-1 екипаж от трима космонавти излетя за първи път в космоса - за това катапултната седалка беше премахната от сферичния спускаем апарат, а самите космонавти излязоха в полет без скафандри. Космическият кораб „Восход-2“ се подготвяше за излизане на един от членовете на екипажа в открития космос и беше невъзможно да се направи без херметичен костюм.

Скафандърът Беркут е разработен специално за историческия полет. За разлика от SK-1, новият костюм имаше втора запечатана обвивка, каска със светлинен филтър и раница с кислородни бутилки, чийто запас беше достатъчен за 45 минути. Освен това астронавтът беше свързан с кораба чрез седемметров фал, който включваше устройство за поглъщане на удари, стоманен кабел, маркуч за аварийно подаване на кислород и електрически проводници.

Космическият кораб "Восход-2" стартира на 18 март 1965 г., а в началото на втората орбита Алексей Леонов напусна борда. Веднага командирът на екипажа Павел Беляев тържествено обяви на целия свят: „Внимание! Човек излезе в открития космос! Изображението на астронавт, реещ се на фона на Земята, беше излъчено по всички телевизионни канали. Леонов беше в празното пространство 23 минути 41 секунди.

Въпреки че американците загубиха лидерството, те бързо и забележимо изпревариха съветските си конкуренти по брой излизания в открития космос. Извънкорабни операции са извършени по време на полети Gemini 4, -9, -10, -11, 12. Следващото съветско излизане се състоя едва през януари 1969 г. Същата година американците кацнаха на Луната.

Скафандър G4C с устройство ELSS за носене.

Записва във вакуум

Днес космическите разходки няма да изненадат никого: в края на август 2013 г. са регистрирани 362 космически разходки с обща продължителност 1981 часа и 51 минути (82,5 дни, почти три месеца). И все пак тук има някои записи.

Абсолютен рекордьор за брой часове, прекарани в открития космос, руският космонавт Анатолий Соловьов остава дълги години - той прави 16 излизания с обща продължителност 78 часа 46 минути. На второ място е американецът Майкъл Лопес-Алегрия; той е направил 10 излизания с обща продължителност 67 часа и 40 минути.

Най-дългиябеше излизането на американците Джеймс Вос и Сюзън Хелмс на 11 март 2001 г., което продължи 8 часа и 56 минути.

Максимум брой изходи на полет- седем; този запис принадлежи на руснака Сергей Крикалев.

Най-дълго на повърхността на ЛунатаАстронавтите от Аполо 17 Юджийн Сърнан и Харисън Шмит бяха там: в рамките на три мисии през декември 1972 г. те прекараха там 22 часа и 4 минути.

Ако сравняваме държави, а не астронавти, САЩ несъмнено са лидер тук: 224 изхода, 1365 часа 53 минути извън космическия кораб.

Скафандри за Луната

На Луната бяха необходими напълно различни скафандри, отколкото в околоземна орбита. Костюмът трябваше да бъде напълно автономен и да позволява на човек да работи извън кораба в продължение на няколко часа. Той трябваше да осигури защита от микрометеорити и, най-важното, от прегряване при пряко слънчеви лъчи, тъй като кацанията бяха планирани в лунни дни. Освен това НАСА изгради специална наклонена стойка, за да разбере как намалената гравитация влияе върху движението на астронавтите. Оказа се, че характерът на ходенето се променя драстично.

Костюмът за полет до Луната беше подобрен по време на програмата Apollo. Първата версия на A5L не задоволи клиента и скоро се появи скафандърът A6L, към който беше добавена топлоизолационна обвивка. След пожара на 27 януари 1967 г. на Аполо 1, който доведе до смъртта на трима астронавти (включително споменатите по-горе Едуард Уайт и Върджил Грисъм), костюмът беше модифициран до огнеустойчивата версия A7L.

По дизайн A7L беше еднокомпонентен, многослоен костюм, покриващ торса и крайниците, с гъвкави стави, направени от гума. Метални пръстени на яката и маншетите на ръкавите бяха предназначени за монтиране на запечатани ръкавици и „аквариумна каска“. Всички скафандри имаха вертикален „цип“, който минаваше от врата до слабините. A7L осигури четири часа работа на астронавтите на Луната. За всеки случай в раницата имаше и резервно животоподдържащо устройство, предназначено да работи половин час. Именно в скафандрите A7L астронавтите Нийл Армстронг и Едуин Олдрин се разходиха по Луната на 21 юли 1969 г.

При последните три полета от лунната програма бяха използвани скафандри A7LB. Те се отличаваха с две нови стави на врата и колана - такава модификация беше необходима, за да се улесни управлението на лунната кола. По-късно тази версия на скафандъра е използвана в американската орбитална станция Skylab и по време на международния полет Союз-Аполо.

Съветските космонавти също отиваха на Луната. И за тях беше подготвен скафандър „Кречет”. Тъй като според плана само един член на екипажа трябваше да кацне на повърхността, за скафандъра беше избрана полутвърда версия - с врата на гърба. Астронавтът не трябваше да облича костюм, както в американската версия, а буквално да се побере в него. Специална кабелна система и страничен лост позволяват затварянето на капака зад вас. Цялата система за поддържане на живота беше разположена в шарнирна врата и не работеше навън, като американците, а в нормална вътрешна атмосфера, което опрости дизайна. Въпреки че Krechet никога не е посещавал Луната, неговите разработки са използвани за създаване на други модели.

Хищни птици от космоса

През 1967 г. започват полетите на новия съветски космически кораб "Союз". Те трябваше да станат основни превозно средствопри създаването на дългосрочни орбитални станции, така че потенциалното време, което човек трябваше да прекара извън кораба, неизбежно се увеличи.

Скафандърът "Ястреб" в основата си е подобен на този на "Беркут", използван на космическия кораб "Восход-2". Разликите бяха в системата за поддържане на живота: сега дихателната смес циркулира вътре в костюма в затворена верига, където се изчиства от въглероден диоксид и вредни примеси, захранва се с кислород и се охлажда. В Хоукс космонавтите Алексей Елисеев и Евгений Хрунов се преместват от кораб на кораб по време на полетите на Союз 4 и Союз 5 през януари 1969 г.

Космонавтите летяха до орбитални станции без спасителни костюми - благодарение на това беше възможно да се увеличат доставките на борда на кораба. Но един ден космосът не прости такава свобода: през юни 1971 г. Георги Доброволски, Владислав Волков и Виктор Пацаев загинаха поради намаляване на налягането. Дизайнерите трябваше спешно да създадат нов спасителен костюм Sokol-K. Първият полет в тези скафандри е извършен през септември 1973 г. на Союз-12. Оттогава, когато космонавтите отиват на полети на местни космически кораби Союз, те винаги използват варианти на Falcon.

Трябва да се отбележи, че скафандрите Sokol-KV2 бяха закупени от китайски търговски представители, след което Китай получи свой собствен космически костюм, наречен, подобно на пилотирания космически кораб, „Шенджоу“ и много подобен на руския модел. Първият тайконавт Ян Лиуей излезе в орбита с такъв скафандър.

Скафандрите от серията "Falcon" не бяха подходящи за космически разходки, така че кога съветски съюззапочнаха да изстрелват орбитални станции, които направиха възможно конструирането на различни модули, подходящо защитен костюм. Стана "Орлан" - автономен полутвърд скафандър, създаден на базата на лунния "Кречет". Освен това трябваше да влезете в Орлан през врата отзад. Освен това създателите на тези скафандри успяха да ги направят универсални: сега краката и ръкавите бяха регулирани според височината на астронавта.

"Орлан-Д" е тестван за първи път в открития космос през декември 1977 г. в орбиталната станция "Салют-6". Оттогава тези скафандри в различни модификации се използват на Салют, комплекса Мир и Международната космическа станция (МКС). Благодарение на скафандъра астронавтите могат да поддържат контакт помежду си, със самата станция и със Земята.

Скафандрите от серията Orlan се оказаха толкова добри, че китайците моделираха своя Feitian за космически разходки. На 27 септември 2008 г. тази операция е извършена от тайконавта Джай Джиган по време на полета на космическия кораб Шънджоу-7. Характерно е, че при напускане той е застрахован от партньора си Лю Боминг в закупен от Русия „Орлан-М“.

Опасно пространство

Космическата разходка е опасна по много причини: дълбок вакуум, екстремни температури, слънчева радиация, космически отпадъци и микрометеорити. Отдалечаването от космическия кораб също крие сериозна опасност.

Първият опасен инцидент се случи с Алексей Леонов през март 1965 г. След като завърши програмата, астронавтът не успя да се върне на кораба поради факта, че скафандърът му беше надут. След като направи няколко опита да влезе първи в шлюза, Леонов реши да се обърне. В същото време той намали нивото на свръхналягане в костюма до критично, което му позволи да се притисне във въздушния шлюз.

Инцидент с повреда на костюма се случи по време на полета на космическата совалка Atlantis през април 1991 г. (мисия STS-37). Малък прът проби ръкавицата на астронавта Джери Рос. По щастлива случайност не се случи понижаване на налягането - прътът се заби и „запечата“ получената дупка. Пробивът дори не беше забелязан, докато астронавтите не се върнаха на кораба и започнаха да проверяват скафандрите си.

Друг потенциално опасен инцидент се случи на 10 юли 2006 г. по време на втората космическа разходка на астронавтите от Discovery (полет STS-121). От скафандъра на Пиърс Селърс беше откачена специална лебедка, която не позволи на астронавта да полети в космоса. След като забелязаха проблема навреме, Селърс и неговият партньор успяха да прикрепят устройството обратно и работата приключи успешно.

Скафандри на бъдещето

Американците разработиха няколко скафандъра за програмата за космически кораби за многократна употреба Space Shuttle. При тестване на нова ракетно-космическа система астронавтите носеха SEES - спасителен костюм, заимстван от военна авиация. В следващите полети той беше заменен от варианта LES, а след това от по-модерната модификация ACES.

Скафандърът EMU е създаден за космически разходки. Състои се от твърда горна част и меко долнище. Подобно на Orlan, EMU могат да се използват многократно от различни астронавти. Можете безопасно да работите в космоса седем часа, с резервна животоподдържаща система, осигуряваща още половин час. Състоянието на костюма се следи от специална микропроцесорна система, която предупреждава астронавта, ако нещо се обърка. Първият EMU излезе в орбита през април 1983 г. на космическия кораб Challenger. Днес скафандри от този тип се използват активно на МКС заедно с руските Орлани.

Американците смятат, че ИВС е остарял. Обещаващата космическа програма на НАСА включва полети до астероиди, завръщане на Луната и експедиция до Марс. Следователно е необходим скафандър, който да съчетава положителните качества на спасителния и работния костюм. Най-вероятно той ще има люк зад гърба си, позволяващ костюмът да бъде закачен към станция или обитаем модул на повърхността на планетата. Привеждането на такъв скафандър в работно състояние (включително запечатване) отнема няколко минути.

Прототипът на скафандъра Z-1 вече се тества. За известна външна прилика с костюма на известния анимационен герой той беше наречен "космическият костюм на Бъз Лайтър".

Експертите все още не са решили какъв костюм ще облече човек за първи път, за да стъпи на повърхността на Червената планета. Въпреки че Марс има атмосфера, тя е толкова тънка, че лесно пропуска слънчева радиация, така че човекът в скафандъра трябва да бъде добре защитен. Експертите на НАСА обмислят широка гама от възможни опции: от тежък, твърд скафандър Mark III до лек, плътно прилепнал биокостюм.

Обещаващ скафандър Bio-Suit (прототип). Покорете Марс, докато оставате стилни!

∗∗∗

Ще се развиват технологиите за производство на скафандри. Костюмите за космоса ще станат по-умни, по-елегантни, по-сложни. Може би някой ден ще има универсална черупка, която може да защити човек във всяка среда. Но дори и днес скафандрите са уникален продукт на технологиите, който без преувеличение може да се нарече фантастичен.

аслан написано на 12 април 2017 г

Малко хора знаят, че за съветската експедиция до Луната е напълно подготвен и тестван само един компонент - лунният скафандър Кречет. | Повече ▼ по-малко хорате знаят как работи.

С развитието на реактивната авиация проблемите със защитата и спасяването на екипажа по време на полети на голяма височина възникнаха сериозно. С падането на налягането става все по-трудно за човешкото тяло да абсорбира кислород; обикновен човек може да бъде на височина не повече от 4-5 км без никакви проблеми. На голяма надморска височина е необходимо да се добави кислород към вдишания въздух, а от 7-8 км човек обикновено трябва да диша чист кислород. Над 12 км белите дробове напълно губят способността си да абсорбират кислород - за изкачване до по-голяма височинанеобходима е компенсация на налягането.

В по-малкия отвор се вкарва гумен мехур. В случай на понижаване на налягането в камерата се подава сгъстен въздух, той се увеличава в диаметър, съответно намалявайки диаметъра на пръстена, който заплита пилота. Този метод за компенсиране на налягането обаче е екстремен: обучен пилот в компенсиращ костюм може да прекара не повече от 20 минути в кабина без налягане на височина. И е невъзможно да се създаде равномерен натиск върху цялото тяло с такъв костюм: някои области на тялото са пренапрегнати, някои изобщо не са компресирани.

Друго нещо е скафандърът, който по същество е запечатана торба, в която се създава излишно налягане. Времето, което човек прекарва в скафандър, е практически неограничено. Но има и своите недостатъци - ограничаване на подвижността на пилота или космонавта. Какво е ръкав на скафандър? На практика това е въздушен лъч, в който се създава свръхналягане (в скафандрите обикновено се поддържа налягане от 0,4 атмосфери, което съответства на надморска височина от 7 км). Опитайте да огънете напомпана вътрешна гума на автомобил. Малко трудно? Ето защо една от най-добре пазените тайни в производството на скафандри е технологията за производство на специални „меки“ съединения. Но на първо място.

"Воркута"
Първите скафандри, произведени преди войната в Ленинградския институт на името на. Громов, са създадени за изследователски цели и са използвани главно за експериментални полети в стратосферни балони. След войната интересът към скафандрите се подновява и през 1952 г. в Томилин край Москва е открито специално предприятие за производство и развитие на такива системи - завод № 918, сега АЕЦ "Звезда". През 50-те години компанията разработи цяла линия експериментални скафандри, но само един от тях, Воркута, създаден за прехващача Су-9, беше произведен в малка серия.

Противниците на скафандрите смятат, че вероятността от разхерметизиране на кораба е изключително ниска. Още шест месеца по-късно Корольов отново промени решението си - този път в полза на скафандрите. За основа бяха взети готови авиационни скафандри. Нямаше време за скачване с бордовата система на кораба, така че беше възприета автономна версия на животоподдържащата система на скафандъра, разположена в катапултната седалка на космонавта.

Черупката за първия космически костюм SK-1 до голяма степен е заимствана от Воркута, но шлемът е направен напълно нов. Задачата беше поставена изключително строго: скафандърът трябваше да спаси астронавта! Никой не знаеше как ще се държи човек по време на първия полет, така че системата за поддържане на живота беше изградена по такъв начин, че да спаси астронавта, дори ако загуби съзнание - много функции бяха автоматизирани. Например, в каската е монтиран специален механизъм, управляван от сензор за налягане. И ако паднеше рязко в кораба, специален механизъм моментално затръшна прозрачния визьор, напълно запечатвайки скафандъра.

Пласт по слой
Скафандрите се състоят от две основни обвивки: вътрешна запечатана обвивка и външна захранваща обвивка. В първите съветски скафандри вътрешната обвивка е направена от листов каучук чрез прост метод на залепване. Каучукът обаче беше специален, за производството му беше използван висококачествен естествен каучук. Започвайки със спасителните костюми на Сокол, херметичната обвивка се превърна в гумена тъкан, но в скафандрите, предназначени за излизане в открития космос, все още няма алтернатива на листовата гума.

„Лунен” скафандър на астронавтите, участващи в мисиите Аполо.

Външната обвивка е плат. Американците използват найлон за него, ние използваме вътрешния аналог найлон. Предпазва гумената обвивка от повреда и запазва формата си. Трудно е да се намери по-добра аналогия от футболна топка: кожено външно покритие предпазва вътрешния гумен мехур от ботушите на футболистите и гарантира, че геометричните размери на топката остават непроменени.

Никой не може да прекара дълго време в гумена чанта (тези, които имат армейски опит в форсирани маршове в гумиран комбиниран защитен комплект, ще разберат това особено добре). Затова във всеки скафандър в задължителенИма вентилационна система: през някои канали климатизираният въздух се подава към цялото тяло, през други се изсмуква.

Според начина на работа на системата за поддържане на живота скафандрите се разделят на два вида - вентилационни и регенерационни. В първия, по-опростен като дизайн, използваният въздух се изхвърля, подобно на съвременните водолазни съоръжения. На този принцип са проектирани първите скафандри SK-1, скафандрът на Леонов „Беркут“ и леките спасителни костюми „Falcon“.

Термос
За дълъг престой в космоса и на повърхността на Луната бяха необходими костюми за дългосрочна регенерация - "Орлан" и "Кречет". В тях издишаният газ се регенерира, отстранява се влагата от него, въздухът се насища с кислород и се охлажда. Всъщност такъв скафандър копира в миниатюра животоподдържащата система на цял космически кораб. Под скафандъра астронавтът носи специален мрежест костюм с водно охлаждане, целият надупчен с пластмасови тръби, съдържащи охлаждаща течност. Проблеми с отоплението в костюмите за излизане (предназначени за излизане в космоса) никога не са възниквали, дори ако астронавтът е работил на сянка, където температурата бързо пада до -100C.

Факт е, че горният гащеризон идеално служи като топлозащитно облекло. За целта за първи път е използвана екранно-вакуумна изолация, работеща на принципа на термос. Под външната защитна обвивка на гащеризона има пет до шест слоя специален филм, изработен от специален полиетилен, терифталат, с алуминиево пръскане от двете страни. Във вакуум топлообменът между слоевете филм е възможен само поради радиация, която се отразява обратно от огледалната алуминиева повърхност. Външният топлопренос във вакуум в такъв скафандър е толкова малък, че се счита за равен на нула и при изчислението се взема предвид само вътрешният топлопренос.

За първи път екранно-вакуумна термична защита беше използвана на Беркут, в който Леонов излезе в открития космос. Въпреки това, под първите спасителни костюми, които не работеха във вакуум, те носеха TVK (термозащитен вентилиран костюм), изработен от топъл ватиран материал, в който бяха положени вентилационните линии. Това не е така в съвременните спасителни костюми на Falcon.

В допълнение към всичко това, астронавтите носят памучно бельо със специална антибактериална импрегнация, под която има последният елемент - специален лигавник с прикрепени към него телеметрични сензори, предаващи информация за състоянието на тялото на астронавта.

Соколи
Скафандрите не винаги са били на корабите. След шест успешни полета на "Восток" те бяха признати за безполезен товар и всички следващи кораби (Восход и Союз) бяха проектирани да летят без стандартни скафандри. Препоръчително е да се използват само външни скафандри за космически разходки. Въпреки това смъртта на Доброволски, Волков и Пацаев през 1971 г. в резултат на разхерметизиране на кабината на Союз-11 ни принуди да се върнем към доказано решение. Старите скафандри обаче не се вписаха в новия кораб. Те спешно започнаха да адаптират лекия костюм "Falcon", първоначално разработен за свръхзвуковия стратегически бомбардировач T-4, за да отговарят на космическите нужди.

Намерено е в Сокол оригинално решение- секторен шлем, който не покрива задната част на скафандъра, който е мек. Редица аварийни системи и топлозащитен слой също бяха премахнати от Falcon, тъй като в случай на падане при напускане на Союз космонавтите трябваше да се пременят в специални костюми. Животоподдържащата система на скафандъра също беше значително опростена, проектирана само за два часа работа.

В резултат на това "Falcon" се превърна в бестселър: от 1973 г. насам са произведени повече от 280 от тях. В началото на 90-те години два Falcon бяха продадени на Китай, а първият китайски космонавт излетя да завладее космоса в точно копие на руския скафандър. Вярно, без лиценз. Но никой не е продавал скафандри за открития космос на китайците, така че те дори не планират да излизат в открития космос още.

Кирасири
За да се улесни проектирането и да се увеличи мобилността на външните скафандри, имаше цяла посока (предимно в САЩ), която изучаваше възможността за създаване на изцяло метални твърди скафандри, напомнящи на костюми за дълбоководно гмуркане. Идеята обаче намери частична реализация само в СССР. Съветските скафандри "Кречет" и "Орлан" получиха комбинирана обвивка - твърдо тяло и меки крака и ръце. Самото тяло, което дизайнерите наричат кираса, е заварено от отделни елементи от алуминиева сплав тип AMG. Тази комбинирана схема се оказа изключително успешна и сега се копира от американците. И възникна по необходимост.

Специална кабелна система и страничен лост направиха възможно сигурното затваряне на капака зад вас. Цялата система за поддържане на живота беше разположена в шарнирна врата и не работеше във вакуум, както американците, а в нормална атмосфера, което опрости дизайна. Вярно е, че каската трябваше да бъде направена не въртяща се, както в ранните модели, а монолитна с тялото. Гледката беше компенсирана от много по-голяма стъклена площ. Самите шлемове в скафандрите са толкова интересни, че заслужават отделна глава.

Шлем главата на всеки
Шлемът е най-важната част от скафандъра. Дори в "авиационния" период скафандрите бяха разделени на два вида - маскирани и без маски. В първия пилотът използва кислородна маска, през която се подава въздушна смес за дишане. Във втория шлемът беше отделен от останалата част от скафандъра с нещо като яка, запечатана завеса за врата. Този шлем играеше ролята на голяма кислородна маска с непрекъснато подаване на дихателна смес. В резултат на това победи концепцията без маска, която осигури по-добра ергономичност, въпреки че изискваше по-голяма консумация на кислород за дишане. Такива каски мигрираха в космоса.

На кадрите от кинохрониката ясно се виждат слушалките на космонавтите, които са изработени от плат и тънка кожа. Оборудвани са със системи за комуникация - слушалки и микрофони. И така, изпъкналите слушалки на слушалките се вписват в специални жлебове в твърдия шлем и когато завъртите главата си, шлемът започва да се върти заедно с главата ви, като кулата на танк. Дизайнът беше доста тромав и по-късно беше изоставен. На съвременните скафандри шлемовете не се свалят.

И на последни моделидори има специален прозорец отгоре за подобряване на видимостта. Почти невъзможно е да се счупи "стъклото" на каската: тя е изработена от тежък поликарбонат Lexan, който също се използва, например, при остъкляване на бронирани кабини на бойни хеликоптери. Орлан обаче струва колкото два бойни хеликоптера. Те не посочват точната цена, но предлагат да се съсредоточи върху цената на американския аналог - 12 милиона долара.

Модерният космически костюм е малък, автономен космически кораб, в който астронавт може да прекара до 10 часа на ден в открития космос. Редакторите на Popular Mechanics са доволни, че най-добрите скафандри в света се произвеждат в Русия, в Томилин край Москва

Александър Грек

Слоеве на лунен костюм

Гагарин скафандър SK-1

Тестване на скафандъра Орлан

Скафандри "Орлан" (вляво) и "Кречет"

Разполагане на антената в скафандрите "Орлан-М".

"Орлан-ДМА" с установка за маневриране в открития космос

Малко хора знаят, че за съветската експедиция до Луната е напълно подготвен и тестван само един компонент - лунният скафандър Кречет. Още по-малко хора знаят как работи. Николай Дергунов, ръководител на конструкторския отдел за авиационни и космически животоподдържащи системи в АЕЦ "Звезда", където са създадени всички скафандри, знае всичко за скафандрите. След разговор с него нещо за скафандрите стана ясно пред сп. Popular Mechanics.

С развитието на реактивната авиация проблемите със защитата и спасяването на екипажа по време на полети на голяма височина възникнаха сериозно. С падането на налягането става все по-трудно за човешкото тяло да абсорбира кислород; обикновен човек може да бъде на височина не повече от 4-5 км без никакви проблеми. На голяма надморска височина е необходимо да се добави кислород към вдишания въздух, а от 7-8 км човек обикновено трябва да диша чист кислород. Над 12 km белите дробове напълно губят способността си да абсорбират кислород - необходима е компенсация на налягането, за да се издигне на по-висока надморска височина.

Днес има само два вида компенсация на налягането: механична и създаване на газова среда с излишно налягане около човек. Типичен пример за решение от първия тип са височинните компенсационни летателни костюми - например ВКК-6, използвани от пилотите на МиГ-31. В случай на понижаване на налягането в кабината, такъв костюм създава натиск, компресирайки тялото механично. Този костюм е базиран на доста гениална идея. Тялото на пилота е оплетено с панделки, наподобяващи осмица. В по-малкия отвор се вкарва гумен мехур. В случай на понижаване на налягането в камерата се подава сгъстен въздух, той се увеличава в диаметър, съответно намалявайки диаметъра на пръстена, който заплита пилота. Този метод за компенсиране на налягането обаче е екстремен: обучен пилот в компенсиращ костюм може да прекара не повече от 20 минути в кабина без налягане на височина. И е невъзможно да се създаде равномерен натиск върху цялото тяло с такъв костюм: някои области на тялото са пренапрегнати, някои изобщо не са компресирани.

"Воркута"

Първите скафандри, произведени преди войната в Ленинградския институт на името на. Громов, са създадени за изследователски цели и са използвани главно за експериментални полети в стратосферни балони. След войната интересът към скафандрите се подновява и през 1952 г. в Томилин край Москва е открито специално предприятие за производство и развитие на такива системи - завод № 918, сега АЕЦ "Звезда". През 50-те години компанията разработи цяла линия експериментални скафандри, но само един от тях, Воркута, създаден за прехващача Су-9, беше произведен в малка серия.

Почти едновременно с освобождаването на Воркута, компанията получава задачата да разработи скафандър и спасителна система за първия космонавт. Първоначално конструкторското бюро Королев издаде на „Звезда“ техническо задание за разработване на скафандър, който да е изцяло свързан с животоподдържащата система на кораба. Въпреки това, година преди полета на Гагарин, беше получена нова задача - за конвенционален защитен костюм, предназначен да спаси астронавта само по време на катапултирането му и падането му. Противниците на скафандрите смятат, че вероятността от разхерметизиране на кораба е изключително ниска. Още шест месеца по-късно Корольов отново промени решението си - този път в полза на скафандрите. За основа бяха взети готови авиационни скафандри. Нямаше време за скачване с бордовата система на кораба, така че беше възприета автономна версия на животоподдържащата система на скафандъра, разположена в катапултната седалка на космонавта. Черупката за първия космически костюм SK-1 до голяма степен е заимствана от Воркута, но шлемът е направен напълно нов. Задачата беше поставена изключително строго: скафандърът трябваше да спаси астронавта! Никой не знаеше как ще се държи човек по време на първия полет, така че системата за поддържане на живота беше изградена по такъв начин, че да спаси астронавта, дори ако загуби съзнание - много функции бяха автоматизирани. Например, в каската е монтиран специален механизъм, управляван от сензор за налягане. И ако паднеше рязко в кораба, специален механизъм моментално затръшна прозрачния визьор, напълно запечатвайки скафандъра.

Пласт по слой

Скафандрите се състоят от две основни обвивки: вътрешна запечатана обвивка и външна захранваща обвивка. В първите съветски скафандри вътрешната обвивка е направена от листов каучук чрез прост метод на залепване. Каучукът обаче беше специален, за производството му беше използван висококачествен естествен каучук. Започвайки със спасителните костюми на Сокол, херметичната обвивка се превърна в гумена тъкан, но в скафандрите, предназначени за излизане в открития космос, все още няма алтернатива на листовата гума.

Никой не може да прекара дълго време в гумена чанта (тези, които имат армейски опит в форсирани маршове в гумиран комбиниран защитен комплект, ще разберат това особено добре). Следователно всеки скафандър трябва да има вентилационна система: през някои канали климатизираният въздух се подава към цялото тяло, през други се изсмуква.

Термос

За дълъг престой в космоса и на повърхността на Луната бяха необходими костюми за дългосрочна регенерация - "Орлан" и "Кречет". В тях издишаният газ се регенерира, отстранява се влагата от него, въздухът се насища с кислород и се охлажда. Всъщност такъв скафандър копира в миниатюра животоподдържащата система на цял космически кораб. Под скафандъра астронавтът носи специален мрежест костюм с водно охлаждане, целият надупчен с пластмасови тръби, съдържащи охлаждаща течност. Проблеми с отоплението в костюмите за излизане (предназначени за излизане в космоса) никога не са възниквали, дори ако астронавтът е работил на сянка, където температурата бързо пада до -1000C. Факт е, че горният гащеризон идеално служи като топлозащитно облекло. За целта за първи път е използвана екранно-вакуумна изолация, работеща на принципа на термос. Под външната защитна обвивка на гащеризона има пет до шест слоя специален филм, изработен от специален полиетилен, терифталат, с алуминиево пръскане от двете страни. Във вакуум топлообменът между слоевете филм е възможен само поради радиация, която се отразява обратно от огледалната алуминиева повърхност. Външният топлопренос във вакуум в такъв скафандър е толкова малък, че се счита за равен на нула и при изчислението се взема предвид само вътрешният топлопренос. За първи път екранно-вакуумна термична защита беше използвана на Беркут, в който Леонов излезе в открития космос. Въпреки това, под първите спасителни костюми, които не работеха във вакуум, те носеха TVK (термозащитен вентилиран костюм), изработен от топъл ватиран материал, в който бяха положени вентилационните линии. Това не е така в съвременните спасителни костюми на Falcon.

Соколи

Скафандрите не винаги са били на корабите. След шест успешни полета на "Восток" те бяха признати за безполезен товар и всички следващи кораби (Восход и Союз) бяха проектирани да летят без стандартни скафандри. Препоръчително е да се използват само външни скафандри за космически разходки. Въпреки това смъртта на Доброволски, Волков и Пацаев през 1971 г. в резултат на разхерметизиране на кабината на Союз-11 ни принуди да се върнем към доказано решение. Старите скафандри обаче не се вписаха в новия кораб. Те спешно започнаха да адаптират лекия костюм "Falcon", първоначално разработен за свръхзвуковия стратегически бомбардировач T-4, за да отговарят на космическите нужди.

Задачата не беше лесна. Ако по време на кацането на "Восток" космонавтът се катапултира, тогава "Восход" и "Союз" извършиха меко кацане с екипажа вътре. Беше само относително мек - ударът при кацане беше забележим. Ударът беше поет от енергопоглъщащия стол Kazbek, разработен от същата Zvezda. „Казбек“ беше формован индивидуално за всеки космонавт, който лежеше в него без нито една празнина. Следователно пръстенът, към който е прикрепен шлемът на скафандъра, със сигурност би счупил шийния прешлен на астронавта при удар. Във "Фалкон" е намерено оригинално решение - секторен шлем, който не покрива гърба на скафандъра, който е мек. Редица аварийни системи и топлозащитен слой също бяха премахнати от Falcon, тъй като в случай на падане при напускане на Союз космонавтите трябваше да се пременят в специални костюми. Животоподдържащата система на скафандъра също беше значително опростена, проектирана само за два часа работа. В резултат на това "Falcon" се превърна в бестселър: от 1973 г. насам са произведени повече от 280 от тях. В началото на 90-те години два Falcon бяха продадени на Китай, а първият китайски космонавт излетя да завладее космоса в точно копие на руския скафандър. Вярно, без лиценз. Но никой не е продавал скафандри за открития космос на китайците, така че те дори не планират да излизат в открития космос още.

Кирасири

За да се улесни проектирането и да се увеличи мобилността на външните скафандри, имаше цяла посока (предимно в САЩ), която изучаваше възможността за създаване на изцяло метални твърди скафандри, напомнящи на костюми за дълбоководно гмуркане. Идеята обаче намери частична реализация само в СССР. Съветските скафандри "Кречет" и "Орлан" получиха комбинирана обвивка - твърдо тяло и меки крака и ръце. Самото тяло, което дизайнерите наричат кираса, е заварено от отделни елементи от алуминиева сплав тип AMG. Тази комбинирана схема се оказа изключително успешна и сега се копира от американците. И възникна по необходимост.

Американският лунен скафандър е изработен по класически дизайн. Цялата животоподдържаща система беше разположена в спукана раница на гърба на астронавта. Съветските дизайнери също биха могли да следват тази схема, ако не беше едно „но“. Мощността на съветската лунна ракета N-1 позволи да се достави само един космонавт на Луната, за разлика от двама американски, и не беше възможно да се облече сам класически скафандър. Ето защо беше предложена идеята за твърда кираса с врата на гърба за влизане вътре. Специална кабелна система и страничен лост направиха възможно сигурното затваряне на капака зад вас. Цялата система за поддържане на живота беше разположена в шарнирна врата и не работеше във вакуум, както американците, а в нормална атмосфера, което опрости дизайна. Вярно е, че каската трябваше да бъде направена не въртяща се, както в ранните модели, а монолитна с тялото. Гледката беше компенсирана от много по-голяма стъклена площ. Самите шлемове в скафандрите са толкова интересни, че заслужават отделна глава.

Шлем главата на всеки

Шлемът е най-важната част от скафандъра. Дори в "авиационния" период скафандрите бяха разделени на два вида - маскирани и без маски. В първия пилотът използва кислородна маска, през която се подава въздушна смес за дишане. Във втория шлемът беше отделен от останалата част от скафандъра с нещо като яка, запечатана завеса за врата. Този шлем играеше ролята на голяма кислородна маска с непрекъснато подаване на дихателна смес. В резултат на това победи концепцията без маска, която осигури по-добра ергономичност, въпреки че изискваше по-голяма консумация на кислород за дишане. Такива каски мигрираха в космоса.

Космическите шлемове също бяха разделени на два вида - подвижни и несменяеми. Първият SK-1 беше оборудван с несменяема каска, но „Беркут“ и „Ястреб“ на Леонов (в които Елисеев и Хрунов се преместиха от кораб на кораб през 1969 г.) имаха сменяеми каски. Освен това те бяха свързани със специален херметичен конектор с херметичен лагер, който позволяваше на астронавта да върти главата си. Механизмът за завъртане беше доста интересен. На кадрите от кинохрониката ясно се виждат слушалките на астронавтите, които са изработени от плат и тънка кожа. Оборудвани са със системи за комуникация - слушалки и микрофони. И така, изпъкналите слушалки на слушалките се вписват в специални жлебове в твърдия шлем и когато завъртите главата си, шлемът започва да се върти заедно с главата ви, като кулата на танк. Дизайнът беше доста тромав и по-късно беше изоставен. На съвременните скафандри шлемовете не се свалят.

Задължителен елемент на шлема за космически разходки е светлинният филтър. Леонов имаше малък вътрешен филтър тип самолет, покрит с тънък слой сребро. Когато излиза в космоса, Леонов усеща много силно нагряване на долната част на лицето си, а при поглед към Слънцето защитните свойства на сребърния филтър се оказват недостатъчни - светлината е ослепително ярка. Въз основа на този опит, всички следващи скафандри започнаха да бъдат оборудвани с пълни външни светлинни филтри, напръскани с доста дебел слой чисто злато, осигурявайки само 34% пропускане на светлина. Най-голямата стъклена площ е в Орлан. Освен това най-новите модели дори имат специален прозорец отгоре за подобряване на видимостта. Почти невъзможно е да се счупи "стъклото" на каската: тя е изработена от тежък поликарбонат Lexan, който също се използва, например, при остъкляване на бронирани кабини на бойни хеликоптери. Орлан обаче струва колкото два бойни хеликоптера. Точната цена на Звезда не се съобщава, но предлагат да се съсредоточи върху цената на американския аналог - 12 милиона долара.

$моб_инфо$