Одежда для вакуума: как устроены космические скафандры

Слои лунного скафандра
Гагаринский скафандр СК-1
Опробование 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 лишь одна компонента — космический лунный скафандр «Кречет». Еще меньше людей знают, как он устроен. Николай Дергунов, начотдела конструирования авиационных и космических совокупностей жизнеобеспечения НПП «Звезда», где создавались все космические скафандры, знает про скафандры все.

По окончании беседы с ним кое-что о скафандрах стало очевидным и изданию «Популярная механика».

С развитием реактивной авиации действительно поднялись спасения экипажа и проблемы защиты при высотных полетах. С падением давления людской организму делается все тяжелее усваивать кислород, простой человек без особенных неприятностей может пребывать на высоте не более 4−5 км. На громадных высотах нужно добавление кислорода во вдыхаемый воздушное пространство, а с 7−8 км человек по большому счету обязан дышать чистым кислородом.

Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на громадную высоту требуется компенсация давления.

На сегодня существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание около человека газовой среды с избыточным давлением. Обычным примером ответа первого типа помогают высотные компенсационные летные костюмы — к примеру, ВКК-6, используемые пилотами «МиГ-31». При разгерметизации кабины таковой костюм формирует давление, сдавливая тело механическим методом.

В базе для того чтобы костюма лежит достаточно остроумная мысль. Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку. В меньшее отверстие пропущена резиновая камера.

При разгерметизации в камеру подается сжатый воздушное пространство, она возрастает в диаметре, уменьшая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Но таковой способ компенсации давления есть экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 мин.. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом нереально: кое-какие участки тела выясняются перетянутыми, кое-какие — по большому счету несдавленными.

Другое дело — скафандр, по сути, воображающий собой герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время нахождения человека в скафандре фактически не ограничено. Но и он имеет собственные недочёты — ограничение подвижности летчика либо астронавта. Что такое рукав скафандра?

Фактически это аэробалка, в которой создано избыточное давление (в скафандрах в большинстве случаев поддерживается давление в 0,4 атмосферы, что соответствует высоте 7 км). Попытайтесь согнуть накачанную автомобильную камеру. Трудновато?

Исходя из этого один из самых защищаемых секретов производства скафандров — разработка производства особых «мягких» шарниров. Но обо всем по порядку.

«Воркута»

Первые скафандры, до войны изготавливаемые в ЛИИ им. Громова, создавались в исследовательских целях и употреблялись по большей части для экспериментальных полетов на стратосферных воздушных шарах. По окончании войны интерес к скафандрам возобновился, и в первой половине 50-ых годов двадцатого века в подмосковном Томилине было открыто особое предприятие по разработке и изготовлению таких совокупностей — Завод № 918, сейчас НПП «Звезда».

В течение 50х годов предприятие создало целую линейку экспериментальных скафандров, но лишь один из них, «Воркута», созданный под перехватчик «Су-9», был выпущен малой серией.

Фактически в один момент с выпуском «Воркуты» предприятию было выдано задание на системы спасения и разработку скафандра для первого астронавта. Первоначально КБ Королева выдало «Звезде» техзадание на разработку скафандра, полностью замкнутого на совокупность жизнеобеспечения корабля. Но за год до полета Гагарина было получено новое задание — на простой защитный костюм, рассчитанный на спасение астронавта лишь при его приводнении и катапультировании.

Соперники скафандров возможность разгерметизации корабля вычисляли очень малой. Еще через полгода Королев снова поменял ответ — в этом случае в пользу скафандров. За базу были забраны уже готовые авиационные скафандры.

Времени на состыковку с бортовой совокупностью корабля уже не осталось, исходя из этого был принят независимый вариант совокупности жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле астронавта. Оболочка для первого космического скафандра СК-1 была во многом позаимствована от «Воркуты», но шлем был сделан всецело заново. Задача ставилась предельно жестко: скафандр должен был спасти астронавта в обязательном порядке!

Не было человека, кто знал, как поведет себя человек на протяжении первого полета, исходя из этого совокупность жизнеобеспечения строилась так, дабы спасти астронавта, даже если он утратит сознание, — многие функции были автоматизированы. К примеру, в шлеме был установлен особый механизм, управляемый датчиком давления. И в случае если в корабле оно быстро падало, особый механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало, всецело герметизируя скафандр.

Послойно

Скафандры складываются из двух главных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. В первых советских скафандрах внутренняя оболочка изготавливалась из листовой резины способом элементарного склеивания. Резина, действительно, была особой, для ее производства использовался отличный натуральный каучук.

Начиная со спасательных скафандров «Сокол» герметичная оболочка стала резинотканевой, но в скафандрах, предназначенных для выхода в открытый космос, альтернативы листовой резине пока не предвидится.

Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее применяют 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 снабжает неизменные геометрические размеры мяча.

Совершить продолжительное время в резиновом мешке никакой человек не сможет (кто имеет армейский опыт марш-бросков в прорезиненном общевойсковом защитном наборе, осознает это особенно прекрасно). Исходя из этого в каждом скафандре обязательно присутствует совокупность вентиляции: по одним каналам подводится ко всему телу кондиционированный воздушное пространство, по вторым — отсасывается.

По способу работы совокупности жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида — вентиляционные и регенерационные. В первых, более несложных по конструкции, использованный воздушное пространство выбрасывается наружу, подобно 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 долгого нахождения в космосе и на поверхности Луны потребовались регенерационные скафандры долгого нахождения — «Кречет» и «Орлан». В них выдыхаемый газ регенерируется, из него отбирается влага, воздушное пространство донасыщается кислородом и охлаждается. По сути, таковой скафандр в миниатюре копирует совокупность жизнеобеспечения целого космического корабля.

Под скафандр астронавт одевает особый сетчатый костюм водяного охлаждения, целый пронизанный пластиковыми трубками с охлаждающей жидкостью. Неприятности обогрева в выходных скафандрах (предназначенных для выхода в открытый космос) не появлялась ни при каких обстоятельствах, даже в том случае, если астронавт трудился в тени, где температура быстро падает до -1000С. Дело в том, что наружный костюм идеально делает функции теплозащитной одежды.

Для этого в первый раз была применена экранно-вакуумная изоляция, трудящаяся по принципу термоса. Под внешней защитной оболочкой костюма расположены пять-шесть слоев особой пленки из особенного полиэтилена, терифталата, с двух сторон которой напылен алюминий. В вакууме между слоями пленки теплообмен вероятен лишь за счет излучения, которое переотражается обратно зеркальной алюминиевой поверхностью.

Внешний теплообмен в вакууме в таком скафандре так мелок, что считается равным нулю, и при расчете учитывается лишь внутренний теплообмен. В первый раз экранно-вакуумная теплоизоляция была применена на «Беркуте», в котором Леонов вышел в открытый космос. Но под первые спасательные скафандры, каковые трудились не в вакууме, наряжался ТВК (теплозащитный вентилируемый костюм), сделанный из теплого простеганного материала, в котором и были проложены вентиляционные магистрали.

В современных спасательных скафандрах «Сокол» этого нет.

Кроме всего этого на астронавтов надевается хлопчатобумажное белье со особой бактерицидной пропиткой, под которым расположен последний элемент — особый нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими данные о состоянии организма астронавта.

Соколята

Скафандры были на судах не всегда. По окончании успешных шести полетов «Востоков» они были признаны ненужным грузом, и все Союзы корабли («и» дальнейшие «Восходы») проектировались на полет без штатных скафандров. Целесообразным было принято применение лишь внешних скафандров для выхода в открытый космос.

Но смерть в первой половине 70-ых годов двадцатого века Добровольского, Волкова и Пацаева в следствии разгерметизации кабины «Альянса-11» вынудила опять возвратиться к проверенному ответу. Но ветхие скафандры в новый корабль не влезали. Без промедлений под космические потребности стали адаптировать легкий скафандр «Сокол», изначально разрабатываемый для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Т-4.

Задача была не из легких. В случае если при приземлении «Востоков» астронавт катапультировался, то «Союзы» и «Восходы» осуществляли мягкую посадку с экипажем в. Мягкая она была только относительно — удар при приземлении был ощутимый. Амортизировало удар энергопоглощающее кресло «Казбек» разработки все той же «Звезды».

Формовался «Казбек» лично под каждого астронавта, что лежал в нем без единого зазора. Исходя из этого кольцо, к которому крепится шлем скафандра, при ударе в обязательном порядке бы сломало шейный позвонок астронавта. В «Соколе» было обнаружено уникальное ответ — секторный шлем, не закрывающий затылочную часть скафандра, которая делается мягкой.

Из «Сокола» кроме этого убрали последовательность аварийных совокупностей и теплозащитный слой, поскольку при приводнения при покидании «Альянса» астронавты должны были переодеться в особые костюмы. Была очень сильно упрощена и совокупность жизнеобеспечения скафандра, вычисленная всего на два часа работы. В итоге «Сокол» стал бестселлером: начиная с 1973 года их было произведено более 280 штук.

В начале 90-х два «Сокола» были реализованы в Китай, и первый китайский астронавт полетел покорять космос в правильной копии русского скафандра. Действительно, нелицензионной. А вот скафандры для открытого космоса китайцам никто не реализовал, исходя из этого выхода в открытый космос они до тех пор пока кроме того несобираются.

Кирасиры

В целях увеличения подвижности и облегчения конструкции внешних скафандров существовало целое направление (в первую очередь в Соединенных Штатах), изучавшее возможность создания цельнометаллических твёрдых скафандров, напоминающих глубоководные водолазные. Но частичное воплощение мысль отыскала лишь в СССР. Советские скафандры «Орлан» и «Кречет» взяли комбинированную оболочку — мягкие ноги и жёсткий корпус и руки.

Сам корпус, что конструкторы именуют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема была на уникальность успешной и по сей день копируется американцами. А появилась она по необходимости.

Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся совокупность жизнеобеспечения размешалась в негерметичном ранце на пояснице космонавта. Советские конструкторы, быть может, кроме этого пошли бы по данной схеме, если бы не одно «но». Мощность советской лунной ракеты Н-1 разрешала доставить на Луну лишь одного астронавта, в отличие от двух американских, а облачиться в одиночку в хороший скафандр не представлялось вероятным.

Исходя из этого и была выдвинута мысль твёрдой кирасы с створкой на пояснице для входа вовнутрь. Особая боковой рычаг и система тросиков разрешали надежно закрыть за собой крышку. Вся совокупность жизнеобеспечения размешалась в откидной створке и трудилась не в вакууме, как у американцев, а в обычной воздухе, что упрощало конструкцию.

Действительно, шлем было нужно делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался намного большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах так увлекательны, что заслуживают отдельной главы.

Шлем всему голова

Шлем — наиболее значимая часть скафандра. Еще в «авиационном» периоде скафандры делились на два типа — масочные и безмасочные. В первом — летчик применял кислородную маску, по которой подавалась воздушная смесь для дыхания.

Во втором — шлем отделялся от остального количества скафандра необычным воротничком, шейной герметичной шторкой. Таковой шлем играл роль громадной кислородной маски с постоянной подачей дыхательной смеси. В итоге победила безмасочная концепция, которая снабжала лучшую эргономику, не смотря на то, что и потребовала большего расхода кислорода для дыхания.

Такие шлемы и перекочевали в космос.

Космические шлемы кроме этого делились на два типа — съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновский «ястреб» и «Беркут» (в котором Елисеев и Хрунов во второй половине 60-ых годов двадцатого века переходили из корабля в корабль) имели съемные шлемы. Причем присоединялись они особым герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность астронавту крутить головой. Механизм поворота был достаточно увлекателен.

На кадрах кинохроники прекрасно видны шлемофоны астронавтов, каковые изготавливаются из тонкой кожи и ткани. На них смонтированы совокупности связи — микрофоны и наушники. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в особые пазы твёрдого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была достаточно громоздкой, и от нее в будущем отказались.

На современных скафандрах шлемы несъемные.

Необходимый элемент шлема для выхода в космос — светофильтр. У Леонова был мелкий внутренний светофильтр самолетного типа, покрытый узки

Случайные записи:

• Начто будут способны днк-компьютеры будущего?
• Сколько лет нашей галактике?

Самый-самый. Скафандр «Орлан-МК»

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Проведенные испытания показали, что невозможный двигатель emdrive будет работать в условиях космического вакуума

В прошедшем сезоне эксперты подразделения НАСА называющиеся Eagleworks прославились в околонаучном сообществе, заявив об успешных опробованиях созданного…