Космічні скафандри
ГЛАВА V Життєзабезпечення в космосі
Сучасний космічний скафандр був розроблений на основі костюма для нирців, створеного в середині XIX століття, і висотного річного костюма, примітивна модель якого показана на знімку, вміщеному на рис. 57.
Відео: Най-най. Скафандр «Орлан-МК»
Мал. 57. Попередник сучасних космічних скафандрів - висотний скафандр американського льотчика Віллі Посту, який він використовував під час польотів в стратосферу в середині 30-х років
Космічний скафандр - це складне і дороге пристрій, і це легко зрозуміти, якщо ознайомитися з вимогами, висунутими, наприклад, до скафандра космонавтів корабля «Аполлон». Цей скафандр повинен забезпечувати захист космонавта від впливу наступних факторів:
Тиск навколишнього середовища
± 150 ° С при потоці сонячної енергії 440 БТЕ / год
Швидкість 29,8 км / сек, діаметр частинок 0,305 мм, щільність 0,498 г / см 3
Швидкість 0,198 км / сек, діаметр частинок 2,388 мм, щільність 3,490 г / см 3
Інтенсивне інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання, а також випромінювання і видимому діапазоні
Відео: Новий космічний скафандр
Мал. 58. Скафандр для космонавтів кораблів «Меркурій» [1961 рік]. Металізований зовнішній шар призначений для відображення теплових променів
Щоб скафандр для програми «Аполлон» витримував усі ці дії, його виготовляють з високоміцних синтетичних тканин, металу і пластмас. Зовнішній шар скафандра захищає космонавта від температурних впливів і від мікрометеорітних частинок. Ця оболонка зроблена з вогнестійкою тканини (бета-тканина). У найбільш сильно истирающихся місцях спереду і ззаду зроблені накладки з металізованої сталевий тканини. Між двома шарами бета-тканини знаходяться чергуються шари бета-маркізету і алюмінізірованной пластика, які здатні поглинути енергію мікрометеоритів в разі пробою ними скафандра і відобразити променисте тепло. Під цим зовнішнім захисним костюмом знаходяться Гермооболонка (гермокостюм) і силова оболонка - костюм з нейлону, що оберігає гермооболонку від сильного роздування при створенні в ній тиску. Гермооболонка зроблена з нейлонової тканини з неопреновим покриттям. Вона витримує робочий тиск всередині скафандра 0,245 атм. Під цією оболонкою знаходиться ще один костюм з тканини, який оберігає шкіру космонавта від роздратування і полегшує процес надягання скафандра. Між цим нижнім костюмом і Гермооболонка знаходиться система трубок, яка розподіляє потоки кисню, що надходить в скафандр з системи життєзабезпечення. Кисень створює в скафандрі внутрішній тиск і забирає запахи, вологу, тепло і тверді аерозольні частинки.
Мал. 59. Скафандр для космонавтів кораблів «Джемінай» [1965 рік]. Він забезпечував космонавтам більший комфорт, ніж скафандр для космонавтів кораблів «Меркурій»
Мал. 60. Модифікований скафандр для космонавтів кораблів «Джемінай», спеціально розроблений для роботи за межами космічного корабля. Для цього до основного скафандра додали оболонки теплової та мікрометеорітной захисту
У торсовой частини скафандра є кілька граматичних роз`ємів, через які в скафандр надходять кисень, охолоджена вода і проходять електричні дроти. Справа вгорі на грудях знаходиться електричний роз`єм системи біотелеметрії і радіозв`язку. Симетрично йому на лівій частині грудей є роз`єм для води, якщо в костюмі використовується рідинне охолодження (такий костюм описаний нижче). Під цими роз`ємами розташовані два ряди роз`ємів, через які подається і виводиться кисень. Роз`єми справа - для під`єднання до системи життєзабезпечення кабіни космічного корабля, зліва - для під`єднання до ранцевою автономній системі життєзабезпечення, про яку піде мова нижче. На правому передпліччі знаходиться манометр, що вимірює тиск в скафандрі, на лівому - клапан скидання надлишкового тиску. На правому стегні розміщений клапан для приєднання до мочеприемника, що знаходиться всередині скафандра.
Мал. 61. Ранній варіант скафандра для космонавтів кораблів «Аполлон» [1964 рік] без ранцевою системи життєзабезпечення
Мал. 62. Модель скафандра для космічного корабля «Аполлон» [1966 рік]. При роботі за межами космічного корабля поверх скафандра надягають костюм теплового захисту
Скафандр має систему силового подтяга (троси і блоки між верхньою і нижньою частинами скафандра), що дозволяє космонавту нахилятися вперед, незважаючи на надлишковий тиск в скафандрі. Без цього пристосування нахилятися просто неможливо. Від шиї вниз уздовж хребта і далі через промежину до нижньої частини живота проходить застібка-блискавка, що закриває вхід в скафандр.
Мал. 63. Спеціальне нижню білизну з водяним охолодженням, призначене для перебування космонавтів у відкритому космосі і на поверхні Місяця. На знімку показана рання модель цього костюма, призначена для випробувань.
Під скафандр космонавт надягає легкий цельнокроений костюм з датчиками для біотелеметрії. Крім того, під скафандр надівається також спеціальний костюм водяного охолодження, перший примірник якого був розрахований на безперервну експлуатацію протягом 115 год. Цей костюм застосовують для охолодження космонавта, коли він знаходиться за межами космічного корабля (див. Рис. 63). У цьому костюмі з нейлонового спандекса є система поліхлорвінілових трубок загальною довжиною близько 90 м, за якими безперервно циркулює холодна вода, що поглинає виділяється тілом тепло і відводить його до зовнішнього холодильника. Завдяки такому костюму температура шкіри на різних ділянках тіла не виходить за межі 10-40 ° С. Рукавички кріпляться до рукавів скафандра по лініях зап`ясть і мають в цьому місці сильфонні шарніри, що забезпечують достатню рухливість рук. Вони зроблені з нейлону з неопреновим покриттям, що забезпечує герметичність при тиску, створюваному в скафандрі, і мають шарнірні зчленування на пальцях. Дротові стяжки на долоні не дають рукавичці роздуватися при надмірному тиску в скафандрі. Для забезпечення спритності роботи руками на пальцях рукавичок є подовження-захоплення, за допомогою яких космонавт може піднімати дрібні предмети, наприклад монету. Рукавички відформовані так, що при створенні в скафандрі надлишкового тиску кисть в них приймає, своє звичайне, кілька зігнуте положення. Черевики космонавта складають одне ціле з скафандром і мають на щиколотках забезпечують рухливість шарніри. Підошви виготовлені з вогнестійкого гуми на основі фторкаучука. Шолом космонавта зроблений з прозорого полікарбонату і має велику ударну міцність (спочатку цей матеріал був використаний для чохлів, захищають від каменів вуличні ліхтарі). Шолом кріпиться до скафандра за допомогою притискного защипувалися кільця, але на противагу раннім американським зразкам шоломів він не може повертатися щодо скафандра. Сферична форма шолома дає космонавту можливість повертати голову в будь-яку сторону. Кисень надходить в шолом зі швидкістю 162 л / хв, а гермораз`ем на лівій стороні шолома дозволяє космонавту в скафандрі пити або приймати їжу. Під шолом космонавт надягає шапочку з вбудованими в неї навушниками і мікрофоном, В потиличної частини шолома є прокладка із силіконової гуми, яка забезпечує космонавту комфорт під час відпочинку, а також в періоди прискорення або гальмування космічного корабля. Знімні оглядові щитки затримують інтенсивний видиме світло і ультрафіолетове випромінювання, коли космонавт знаходиться за межами космічного корабля. Щоб подавати в скафандр кисень і воду, видаляти з нього вуглекислий газ і регулювати вологість подскафандрового простору, космонавт при виході у відкритий космос або на поверхню Місяця використовує портативну ранцеві систему життєзабезпечення, модель якої тут зображена. Вона прикріплюється до спинки скафандра і важить 56,625 кг (вага на Землі).
Мал. 64. Ранцева система життєзабезпечення скафандрів [без захисного чохла], призначена для космонавтів кораблів «Аполлон». Електропроводи приєднані до телеметричним датчикам, перевіряючим роботу різних вузлів цієї системи
Така ранцева система життєзабезпечення постачає космонавта киснем протягом 4 годину, тобто протягом часу, достатнього для того, щоб відійти від місячного корабля на відстань 1 км і повернутися назад. У разі виникнення аварійної ситуації аварійний запас кисню, що зберігається в балоні в верхній частині ранця, забезпечує космонавта киснем протягом додаткових 30 хв. Органи управління і контролю роботи цієї системи життєзабезпечення зосереджені в одному місці - в блоці, що знаходиться на грудях космонавта. На борту місячного корабля є запаси кисню і гідроксиду літію для підзарядки ранцевих систем життєзабезпечення. Цих запасів достатньо для знаходження космонавта за межами космічного корабля протягом 16 год, А. А. Леонов, перший космонавт, що вийшов у відкритий космос, одягав поверх основного скафандра костюм теплової та протівомікрометеорітной захисту з білого нейлону. Скафандр був розрахований на роботу космонавта з енерговитратами 250 ккал / год. Перед виходом А. А. Леонова з корабля ( «Схід-2») обидва космонавта (А. А. Леонов і П. І. Бєляєв) дихали протягом 1 годину чистим киснем, щоб уникнути декомпрессионних розладів (кесонної хвороби) при переході до більш низького тиску в скафандрі (у порівнянні з тиском в кабіні корабля). А. А. Леонову довелося також зменшити тиск в скафандрі від 0,406 атм до приблизно 0,28 атм, щоб вільніше рухати руками і ногами. Американські космонавти, що виходили у відкритий космос, так само як і А.А. Леонов, відчували втому від того, що їм доводилося «боротися зі скафандром». Це видно по частоті їх пульсу і дихання. Так, у космонавта Ю. олень ( «Джемінай-9») при зусиллях, які він робив, надягаючи на свій скафандр установку для маневрування у відкритому космосі, частота пульсу піднялася до 180 ударів в хвилину, а частота дихання - до 40 подихів у хвилину . У космонавта Р. Гордона ( «Джемінай-11») при виконанні у відкритому космосі намічених завдань частота пульсу теж підскочила до 180 ударів в хвилину, а частота дихання - до 45 подихів у хвилину. Енерговитрати обох космонавтів складали 3000-3600 БТЕ / год. Це приблизно відповідає енерговитратам борця на рингу. Такі надмірні енерговитрати привели до того, що у Ю. олень у запітніло оглядове скло шолома і він був змушений перервати роботу у відкритому космосі і повернутися на корабель. Те ж саме довелося зробити і Р. Гордону. Незважаючи на ці труднощі, космонавту, необтяженому важким тягарем, доведеться пересуватися по місячній поверхні зі швидкістю близько 300 м / хв. Відпрацьовуючи в басейнах невагомості і в літаках, що летять по балістичної траєкторії, техніку виконання майбутніх завдань, космонавт може навчитися краще витрачати і розподіляти свою енергію. Коли на наступному етапі космічних досліджень пілотовані космічні кораблі полетять до більш далеких планет, конструкція космічних скафандрів зміниться відповідно до нових вимог до них. Пристрій таких скафандрів розглянуто в главі VIII.
