Стекло скафандра как называется
Как устроен космический скафандр: почему он стоит как личный самолёт
Скафандр — это специализированная одежда, предназначенная для выхода в космос, является одной из самых дорогих вещей в мире. Американские скафандры, которые разрабатываются для участников программы исследования космоса от NASA, стоят от 9 до 12 миллионов долларов. Это огромные цифры, но из-за чего они такие? Для сравнения, за плюс-минус 10 миллионов долларов можно купить личный самолет, роскошную недвижимость или несколько компаний, чтобы преумножить свой капитал, а тут 9-12 миллионов стоит незаурядный костюм для выхода в космос. Неужели производство одного скафандра может стоить как самолет? Давайте разберемся.
Лицевой частью скафандра является шлем. Наверняка у многих, если попросить их представить скафандр, в первую очередь на ум придет огромный, идеально зеркальный шлем. На самом деле основной иллюминатор шлема не имеет отражающего эффекта, его имеет специальный светофильтр, который надевается космонавтом, если тому необходимо защититься от лучей Солнца.
Основной иллюминатор и светофильтр делаются из специального ударопрочного материала, который не удастся разбить, даже если ударить по нему молотком. Материал просто погнется, но не разлетится на тысячи маленьких острых кусочков, как это могло бы произойти с обычным стеклом. Светофильтр, вдобавок к этому, покрывается слоем настоящего золота. Благодаря ему, до космонавта поступает всего около 5 процентов света. В условиях Космоса, где нет никакой атмосферы, это защищает от возникновения ожогов на лице. Раньше вместо золота использовали серебро, но, как оказалось, оно имеет довольно плохие протективные свойства.
Комбинезон-радиатор
Наверняка многие видели на космонавтах такие забавные, похожие на кольчугу, синие жилеты, которые надеваются под скафандр. Оказывается, это не просто своеобразный тканевый комбинезон, а полноценный радиатор. Между слоями синей ткани проведены сотни небольших трубок, через которые постоянно циркулирует вода.
Перед тем как зайти в скафандр, специальные входная и выходная трубки подключаются к системе жизнеобеспечения и после при помощи встроенного компьютера космонавт регулирует комфортную для него температуру воды. Это позволяет создавать внутри герметизированного костюма своеобразный микроклимат. С учетом довольно серьезной термозащиты тепло никогда не покинет пределов скафандра.
Из чего сшит скафандр?
Раз уж я затронул термозащиту скафандра, давайте поговорим о том, из каких материалов состоит каждый из его слоев обшивки.
Наружный слой выполнен из фенилона, благодаря которому костюм становится неуязвим к механическим повреждениям, огню, а также радиации. Следом идут целых 10 слоев термоизоляционного материала, чтобы защищать космонавта от экстремальных температур (от –150 до +150 градусов по Цельсию).
Под термоизоляционным слоем находится радиоткань. Что такое радиоткань? Это специальный материал, который обеспечивает прием и передачу данных для связи с МКС. Им прошит весь скафандр, поэтому качество связи выходит довольно надежным. После радиоткани находится силовая оболочка — слой, поддерживающий форму отдельных мягких частей скафандра. В случае если при изменении давления он будет надуваться. И, наконец, герметичная оболочка — обеспечивающая полную закрытость скафандра, замыкает весь этот «бутерброд» под силовой оболочкой.
Бортовой компьютер
Теперь давайте немного поговорим про бортовой компьютер скафандра.
Наш отечественный скафандр «Орлан МК» является самой первой моделью со встроенным компьютером в российской истории космонавтики. Располагается он рядом с блоком радиотелеметрической температуры. И не случайно. Данный блок отвечает за сбор всей информации о скафандре, и такое решение позволяет наиболее надежно и быстро передавать информацию на дисплей компьютера. Компьютер сам совсем небольшой и максимум, что он позволяет делать, — это смотреть информацию о состоянии скафандра и показания давления. Кроме дисплея у компьютера имеются несколько тумблеров. С их помощью можно переключать работу некоторых блоков жизнеобеспечения в ручной или автоматический режим.
Дубль два
Как и в самолете, большинство систем скафандра продублированы. Рядом со шлемом, расположены несколько светодиодов, которые могут сигнализировать в случае поломки. В отсеке жизнеобеспечения также можно найти по два баллона с кислородом, водой.
Инженерами была продублирована, внимание, даже система герметизации. То есть, если вдруг случится разгерметизация скафандра из-за каких-то внешних факторов, то система автоматически переведет герметизацию костюма по внешнему желобу.
Мелочь, а приятно
За внушительным слоем внешней защиты скрывается еще более сложная, но элегантно скомпонованная инженерами техническая система. Разработчики позаботились не только о безопасности, но и об удобствах космических исследователей. Внутри скафандра можно обнаружить чесалку для носа, систему продувки ушей (в случае изменения давления) и специальный отсек для герметичной емкости с жидкостью, чтобы пить.
Теперь бы я хотел поговорить с вами о истории создания скафандров в СССР. Вот так плавно мы переходим ко второй главе.
История Советских скафандров
Рассказ об этом я думаю стоит с того, в какой стране впервые был разработан скафандр. Самый первый скафандр (СК-1) был разработан в СССР. Для меня это, безусловно, очередной повод для гордости за мою Родину.
СК-1 не был предназначен для работы в открытом космосе. Основная задача, которая была на него возложена, — это поддержание жизнедеятельности человека в течение 5 часов, если вдруг в кабине космического корабля неожиданно произойдет разгерметизация. Плюс, при возвращении на Землю человек, находящийся в таком костюме, мог рассчитывать на то, что до приезда помощи он сможет спокойно находиться в любой среде в течение 12 часов. Самым первым космонавтом, который осуществил выход на орбиту в скафандре СК-1, стал Юрий Алексеевич Гагарин — 12 апреля 1961-го года. В дальнейшем СК-1 использовался во всех полетах космических аппаратов «Восток».
Несмотря на то что эта разработка является довольно старой, скафандр уже имел несколько автоматизированных систем. Так, например, в шлеме был установлен специальный механический датчик, который при изменении давления перекрывал забрало, обеспечивая тем самым полную герметичность костюма. Если даже сегодня мы с трудом можем утверждать, что хорошо знаем поведение организма человека в космосе, то в те времена учеными этот аспект был и вовсе не изучен. Поэтому инженеры старались изо всех сил любыми возможностями создать условия, при которых пионеры исследований космоса будут живы.
Спустя четыре года в 1964-м, после множества сложных этапов разработки и тестирований советскими учеными была представлена абсолютно новая модель скафандр, известная ныне как «Беркут». Эта модель подлежала выходу в открытый космос и была еще более устойчива к внешней разгерметизации. Самыми первыми людьми в истории, осуществившими выход в открытый космос, которые ко всему прочему еще были одеты в эти скафандры стали Павел Беляев и Алексей Леонов.
«Беркут» имел ряд недостатков, которые ученым не удалось выявить во время тестирования. Оказывается, система поддавалась изменению давления и в конечном итоге Алексею Леонову было затруднительно вернуться на борт космического корабля, потому что скафандр увеличился в размерах.
Следующей моделью скафандра, которую выпустило советское научно-производственное предприятие «Звезда» в 1967 году стал «Ястреб». Самыми первыми космонавтами, которые осуществили переход между двумя пилотируемыми космическими кораблями «Союз–4» и «Союз–5» стали Евгений Хрунов и Алексей Елисеев. «Ястреб» конструктивно мало чем отличался от «Беркута», однако, в нем были исправлены все недочеты, которые были присущи прошлой модели скафандра. Также в «Ястребе» был реализован светофильтр, который защищал космонавтов от вредного воздействия солнечных лучей на зрение.
В 1969 году закончились работы над легендарным скафандром «Кречет» — предназначенного для выхода на Луну. На этот раз ученым пришлось изрядно потрудиться, так как кроме обычной герметичности костюма, требовалось разместить в нем полноценную систему жизнеобеспечения, благодаря которой астронавт мог бы автономно ходить по поверхности земного спутника в течение определенного количества времени.
В заднем отсеке, напоминающем чем-то довольно большой полый рюкзак, инженерам удалось вместить аккумулятор, систему вентилирования, сбора влаги, а также терморегулирования. «Кречет» являлся представителем полужестких скафандров, посему термин «надеть скафандр» был не применим к нему. В «Кречет» нужно было входить, и без помощи кого-то второго сделать это было невозможно. Так как советская программа исследования Луны предполагала полет лишь одного космонавта, на поясе был предусмотрен специальный «обруч», благодаря которому астронавт, в случае падения мог встать без посторонней помощи.
После «Кречета» научно-производственным предприятием «Звезда» был выпущен спасательный скафандр «Сокол». Что значит «спасательный»? Это значит, что изначально скафандр не предусмотрен для осуществления внекорабельной деятельности, а как следствие и выхода в открытый Космос. Однако все условия для него он поддерживает. Главной задачей, возлагаемой на «Сокола» была поддержка жизнедеятельности пилотов советских космических кораблей в течение 125 минут для осуществления посадки.
Как вы уже могли понять, «Кречет» был очень знаковой разработкой для Советского Союза, и несмотря на свертывание лунной программы, скафандр принес довольно много технологий, которые были применены в целом поколении скафандров «Орлан». Даже на сегодняшний день «Орлан» является актуальной линейкой спецэкипировки для полетов в Космос на МКС.
История их появления достаточно банальна. Активно использовавшиеся в те времена скафандры «Беркут» и «Ястреб» не имели возможности подгонки, и поэтому для каждого космонавта было необходимо изготавливать снаряжение, которое бы соответствовало всем индивидуальным параметрам космического путешественника. Плюс, они были довольно громоздкими, а в условиях ограниченного количества груза, которое можно было бы брать на космические станции «Союз» и «Прогресс», это было очень проблемным недостатком. «Орлан» впервые вступил в эксплуатацию во время выхода в открытый космос на станции «Салют–6» космонавтов Юрия Романенко и Георгия Гречко. Всего с 1977-го по 2018 год было выпущено шесть моделей скафандра «Орлан».
Последняя выпущенная актуальная модификация «Орлан–МКС» ждет испытаний в открытом космосе в ближайшее время. Федор Юрчихин и Сергей Рязанский станут первыми членами экипажа МКС (Международной Космической Станции), кто опробуют новейший отечественный скафандр в действии. Актуальным и эксплуатируемым начиная с 2009-го года скафандром является «Орлан–МК». Основным его отличием является наличие компьютерной системы позволяющей управлять всеми показателями скафандра, для большего комфорта находящегося в нем космонавта.
Одежда для вакуума: Как устроены космические скафандры
Мало кто знает, что для советской экспедиции на Луну была полностью готова и испытана только одна компонента — космический лунный скафандр «Кречет». Еще меньше людей знают, как он устроен. Николай Дергунов, начальник отдела конструирования авиационных и космических систем жизнеобеспечения НПП «Звезда», где создавались все космические скафандры, знает про скафандры все. После беседы с ним кое-что о скафандрах стало ясно и журналу «Популярная механика».
С развитием реактивной авиации всерьез встали проблемы защиты и спасения экипажа при высотных полетах. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород, обычный человек без особых проблем может находиться на высоте не более 4−5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7−8 км человек вообще должен дышать чистым кислородом. Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на большую высоту требуется компенсация давления.
На сегодняшний день существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. Типичным примером решения первого типа служат высотные компенсационные летные костюмы — например, ВКК-6, применяемые пилотами «МиГ-31». В случае разгерметизации кабины такой костюм создает давление, сдавливая тело механическим путем. В основе такого костюма лежит довольно остроумная идея. Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку. В меньшее отверстие пропущена резиновая камера. В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако такой метод компенсации давления является экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 минут. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом невозможно: некоторые участки тела оказываются перетянутыми, некоторые — вообще несдавленными.
Другое дело — скафандр, по сути, представляющий собой герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время пребывания человека в скафандре практически не ограничено. Но и он имеет свои недостатки — ограничение подвижности летчика или космонавта. Что такое рукав скафандра? Практически это аэробалка, в которой создано избыточное давление (в скафандрах обычно поддерживается давление в 0,4 атмосферы, что соответствует высоте 7 км). Попробуйте согнуть накачанную автомобильную камеру. Трудновато? Поэтому один из самых охраняемых секретов производства скафандров — технология производства специальных «мягких» шарниров. Но обо всем по порядку.
«Воркута»
Первые скафандры, до войны изготавливаемые в ЛИИ им. Громова, создавались в исследовательских целях и использовались в основном для экспериментальных полетов на стратосферных воздушных шарах. После войны интерес к скафандрам возобновился, и в 1952 году в подмосковном Томилине было открыто специальное предприятие по изготовлению и разработке таких систем — Завод № 918, ныне НПП «Звезда». В течение 50х годов предприятие разработало целую линейку экспериментальных скафандров, но только один из них, «Воркута», созданный под перехватчик «Су-9», был выпущен малой серией.
Практически одновременно с выпуском «Воркуты» предприятию было выдано задание на разработку скафандра и системы спасения для первого космонавта. Первоначально КБ Королева выдало «Звезде» техзадание на разработку скафандра, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. Однако за год до полета Гагарина было получено новое задание — на обычный защитный костюм, рассчитанный на спасение космонавта только при его катапультировании и приводнении. Противники скафандров вероятность разгерметизации корабля считали чрезвычайно малой. Еще через полгода Королев опять поменял решение — на этот раз в пользу скафандров. За основу были взяты уже готовые авиационные скафандры. Времени на состыковку с бортовой системой корабля уже не осталось, поэтому был принят автономный вариант системы жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле космонавта. Оболочка для первого космического скафандра СК-1 была во многом позаимствована от «Воркуты», но шлем был сделан полностью заново. Задача ставилась предельно жестко: скафандр должен был спасти космонавта обязательно! Никто не знал, как поведет себя человек во время первого полета, поэтому система жизнеобеспечения строилась так, чтобы спасти космонавта, даже если он потеряет сознание, — многие функции были автоматизированы. Например, в шлеме был установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления. И если в корабле оно резко падало, специальный механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало, полностью герметизируя скафандр.
Послойно
Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. В первых советских скафандрах внутренняя оболочка изготавливалась из листовой резины методом элементарного склеивания. Резина, правда, была специальной, для ее производства применялся высококачественный натуральный каучук. Начиная со спасательных скафандров «Сокол» герметичная оболочка стала резинотканевой, однако в скафандрах, предназначенных для выхода в открытый космос, альтернативы листовой резине пока не предвидится.
Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, мы — отечественный аналог, капрон. Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Лучшей аналогии, чем футбольный мяч, придумать сложно: кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча.
По методу работы системы жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида — вентиляционные и регенерационные. В первых, более простых по конструкции, использованный воздух выбрасывается наружу, аналогично современным аквалангам. По такому принципу были устроены первые скафандры СК-1, скафандр Леонова для выхода в открытый космос «Беркут» и легкие спасательные скафандры «Сокол».
Термос
Помимо всего этого на космонавтов надевается хлопчатобумажное белье со специальной антибактериальной пропиткой, под которым расположен последний элемент — специальный нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими информацию о состоянии организма космонавта.
Соколята
Скафандры были на кораблях не всегда. После успешных шести полетов «Востоков» они были признаны бесполезным грузом, и все дальнейшие корабли («Восходы» и «Союзы») проектировались на полет без штатных скафандров. Целесообразным было принято использование только внешних скафандров для выхода в открытый космос. Однако гибель в 1971 году Добровольского, Волкова и Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» заставила снова вернуться к проверенному решению. Однако старые скафандры в новый корабль не влезали. В срочном порядке под космические нужды стали адаптировать легкий скафандр «Сокол», изначально разрабатываемый для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Т-4.
Кирасиры
В целях облегчения конструкции и увеличения подвижности внешних скафандров существовало целое направление (прежде всего в США), изучавшее возможность создания цельнометаллических жестких скафандров, напоминающих глубоководные водолазные. Однако частичное воплощение идея нашла только в СССР. Советские скафандры «Кречет» и «Орлан» получили комбинированную оболочку — жесткий корпус и мягкие ноги и руки. Сам корпус, который конструкторы называют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема оказалась на редкость удачной и сейчас копируется американцами. А возникла она по необходимости.
Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся система жизнеобеспечения располагалась в негерметичном ранце на спине астронавта. Советские конструкторы, возможно, также пошли бы по этой схеме, если бы не одно «но». Мощность советской лунной ракеты Н-1 позволяла доставить на Луну только одного космонавта, в отличие от двух американских, а облачиться в одиночку в классический скафандр не представлялось возможным. Поэтому и была выдвинута идея жесткой кирасы с дверцей на спине для входа внутрь. Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах настолько интересны, что заслуживают отдельной главы.
Шлем всему голова
Шлем — важнейшая часть скафандра. Еще в «авиационном» периоде скафандры делились на два типа — масочные и безмасочные. В первом — летчик использовал кислородную маску, по которой подавалась воздушная смесь для дыхания. Во втором — шлем отделялся от остального объема скафандра своеобразным воротничком, шейной герметичной шторкой. Такой шлем играл роль большой кислородной маски с непрерывной подачей дыхательной смеси. В итоге победила безмасочная концепция, которая обеспечивала лучшую эргономику, хотя и требовала большего расхода кислорода для дыхания. Такие шлемы и перекочевали в космос.
Космические шлемы также делились на два типа — съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновский «Беркут» и «Ястреб» (в котором Елисеев и Хрунов в 1969 году переходили из корабля в корабль) имели съемные шлемы. Причем присоединялись они специальным герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность космонавту вертеть головой. Механизм поворота был довольно интересен. На кадрах кинохроники хорошо видны шлемофоны космонавтов, которые изготавливаются из ткани и тонкой кожи. На них смонтированы системы связи — наушники и микрофоны. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в специальные пазы жесткого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была довольно громоздкой, и от нее в дальнейшем отказались. На современных скафандрах шлемы несъемные.
kak_eto_sdelano
kak_eto_sdelanoКак это сделано, как это работает, как это устроено
Самое познавательное сообщество Живого Журнала
Мало кто знает, что для советской экспедиции на Луну была полностью готова и испытана только одна компонента — космический лунный скафандр «Кречет». Еще меньше людей знают, как он устроен.
С развитием реактивной авиации всерьез встали проблемы защиты и спасения экипажа при высотных полетах. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород, обычный человек без особых проблем может находиться на высоте не более 4−5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7−8 км человек вообще должен дышать чистым кислородом. Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на большую высоту требуется компенсация давления.
На сегодняшний день существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. Типичным примером решения первого типа служат высотные компенсационные летные костюмы — например, ВКК-6, применяемые пилотами «МиГ-31». В случае разгерметизации кабины такой костюм создает давление, сдавливая тело механическим путем. В основе такого костюма лежит довольно остроумная идея. Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку.
В меньшее отверстие пропущена резиновая камера. В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако такой метод компенсации давления является экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 минут. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом невозможно: некоторые участки тела оказываются перетянутыми, некоторые — вообще несдавленными.
Другое дело — скафандр, по сути, представляющий собой герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время пребывания человека в скафандре практически не ограничено. Но и он имеет свои недостатки — ограничение подвижности летчика или космонавта. Что такое рукав скафандра? Практически это аэробалка, в которой создано избыточное давление (в скафандрах обычно поддерживается давление в 0,4 атмосферы, что соответствует высоте 7 км). Попробуйте согнуть накачанную автомобильную камеру. Трудновато? Поэтому один из самых охраняемых секретов производства скафандров — технология производства специальных «мягких» шарниров. Но обо всем по порядку.
«Воркута»
Первые скафандры, до войны изготавливаемые в ЛИИ им. Громова, создавались в исследовательских целях и использовались в основном для экспериментальных полетов на стратосферных воздушных шарах. После войны интерес к скафандрам возобновился, и в 1952 году в подмосковном Томилине было открыто специальное предприятие по изготовлению и разработке таких систем — Завод № 918, ныне НПП «Звезда». В течение 50х годов предприятие разработало целую линейку экспериментальных скафандров, но только один из них, «Воркута», созданный под перехватчик «Су-9», был выпущен малой серией.
Практически одновременно с выпуском «Воркуты» предприятию было выдано задание на разработку скафандра и системы спасения для первого космонавта. Первоначально КБ Королева выдало «Звезде» техзадание на разработку скафандра, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. Однако за год до полета Гагарина было получено новое задание — на обычный защитный костюм, рассчитанный на спасение космонавта только при его катапультировании и приводнении.
Противники скафандров вероятность разгерметизации корабля считали чрезвычайно малой. Еще через полгода Королев опять поменял решение — на этот раз в пользу скафандров. За основу были взяты уже готовые авиационные скафандры. Времени на состыковку с бортовой системой корабля уже не осталось, поэтому был принят автономный вариант системы жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле космонавта.
Оболочка для первого космического скафандра СК-1 была во многом позаимствована от «Воркуты», но шлем был сделан полностью заново. Задача ставилась предельно жестко: скафандр должен был спасти космонавта обязательно! Никто не знал, как поведет себя человек во время первого полета, поэтому система жизнеобеспечения строилась так, чтобы спасти космонавта, даже если он потеряет сознание, — многие функции были автоматизированы. Например, в шлеме был установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления. И если в корабле оно резко падало, специальный механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало, полностью герметизируя скафандр.
Послойно
Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. В первых советских скафандрах внутренняя оболочка изготавливалась из листовой резины методом элементарного склеивания. Резина, правда, была специальной, для ее производства применялся высококачественный натуральный каучук. Начиная со спасательных скафандров «Сокол» герметичная оболочка стала резинотканевой, однако в скафандрах, предназначенных для выхода в открытый космос, альтернативы листовой резине пока не предвидится.
«Лунный» скафандр астронавтов – участников миссий Apollo.
Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, мы — отечественный аналог, капрон. Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Лучшей аналогии, чем футбольный мяч, придумать сложно: кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча.
По методу работы системы жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида — вентиляционные и регенерационные. В первых, более простых по конструкции, использованный воздух выбрасывается наружу, аналогично современным аквалангам. По такому принципу были устроены первые скафандры СК-1, скафандр Леонова для выхода в открытый космос «Беркут» и легкие спасательные скафандры «Сокол».
Дело в том, что наружный комбинезон идеально выполняет функции теплозащитной одежды. Для этого впервые была применена экранно-вакуумная изоляция, работающая по принципу термоса. Под внешней защитной оболочкой комбинезона расположены пять-шесть слоев специальной пленки из особого полиэтилена, терифталата, с двух сторон которой напылен алюминий. В вакууме между слоями пленки теплообмен возможен только за счет излучения, которое переотражается обратно зеркальной алюминиевой поверхностью. Внешний теплообмен в вакууме в таком скафандре настолько мал, что считается равным нулю, и при расчете учитывается только внутренний теплообмен.
Впервые экранно-вакуумная теплозащита была применена на «Беркуте», в котором Леонов вышел в открытый космос. Однако под первые спасательные скафандры, которые работали не в вакууме, одевался ТВК (теплозащитный вентилируемый костюм), сделанный из теплого простеганного материала, в котором и были проложены вентиляционные магистрали. В современных спасательных скафандрах «Сокол» этого нет.
Помимо всего этого на космонавтов надевается хлопчатобумажное белье со специальной антибактериальной пропиткой, под которым расположен последний элемент — специальный нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими информацию о состоянии организма космонавта.
Соколята
Скафандры были на кораблях не всегда. После успешных шести полетов «Востоков» они были признаны бесполезным грузом, и все дальнейшие корабли («Восходы» и «Союзы») проектировались на полет без штатных скафандров. Целесообразным было принято использование только внешних скафандров для выхода в открытый космос. Однако гибель в 1971 году Добровольского, Волкова и Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» заставила снова вернуться к проверенному решению. Однако старые скафандры в новый корабль не влезали. В срочном порядке под космические нужды стали адаптировать легкий скафандр «Сокол», изначально разрабатываемый для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Т-4.
В «Соколе» было найдено оригинальное решение — секторный шлем, не закрывающий затылочную часть скафандра, которая делается мягкой. Из «Сокола» также убрали ряд аварийных систем и теплозащитный слой, так как в случае приводнения при покидании «Союза» космонавты должны были переодеться в специальные костюмы. Была сильно упрощена и система жизнеобеспечения скафандра, рассчитанная всего на два часа работы.
В итоге «Сокол» стал бестселлером: начиная с 1973 года их было изготовлено более 280 штук. В начале 90-х два «Сокола» были проданы в Китай, и первый китайский космонавт полетел покорять космос в точной копии русского скафандра. Правда, нелицензионной. А вот скафандры для открытого космоса китайцам никто не продал, поэтому выхода в открытый космос они пока даже не планируют.
Кирасиры
В целях облегчения конструкции и увеличения подвижности внешних скафандров существовало целое направление (прежде всего в США), изучавшее возможность создания цельнометаллических жестких скафандров, напоминающих глубоководные водолазные. Однако частичное воплощение идея нашла только в СССР. Советские скафандры «Кречет» и «Орлан» получили комбинированную оболочку — жесткий корпус и мягкие ноги и руки. Сам корпус, который конструкторы называют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема оказалась на редкость удачной и сейчас копируется американцами. А возникла она по необходимости.
Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся система жизнеобеспечения располагалась в негерметичном ранце на спине астронавта. Советские конструкторы, возможно, также пошли бы по этой схеме, если бы не одно «но». Мощность советской лунной ракеты Н-1 позволяла доставить на Луну только одного космонавта, в отличие от двух американских, а облачиться в одиночку в классический скафандр не представлялось возможным. Поэтому и была выдвинута идея жесткой кирасы с дверцей на спине для входа внутрь.
Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах настолько интересны, что заслуживают отдельной главы.
Шлем всему голова
Шлем — важнейшая часть скафандра. Еще в «авиационном» периоде скафандры делились на два типа — масочные и безмасочные. В первом — летчик использовал кислородную маску, по которой подавалась воздушная смесь для дыхания. Во втором — шлем отделялся от остального объема скафандра своеобразным воротничком, шейной герметичной шторкой. Такой шлем играл роль большой кислородной маски с непрерывной подачей дыхательной смеси. В итоге победила безмасочная концепция, которая обеспечивала лучшую эргономику, хотя и требовала большего расхода кислорода для дыхания. Такие шлемы и перекочевали в космос.
Космические шлемы также делились на два типа — съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновский «Беркут» и «Ястреб» (в котором Елисеев и Хрунов в 1969 году переходили из корабля в корабль) имели съемные шлемы. Причем присоединялись они специальным герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность космонавту вертеть головой. Механизм поворота был довольно интересен.
На кадрах кинохроники хорошо видны шлемофоны космонавтов, которые изготавливаются из ткани и тонкой кожи. На них смонтированы системы связи — наушники и микрофоны. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в специальные пазы жесткого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была довольно громоздкой, и от нее в дальнейшем отказались. На современных скафандрах шлемы несъемные.
Обязательный элемент шлема для выхода в космос — светофильтр. У Леонова был маленький внутренний светофильтр самолетного типа, покрытый тонким слоем серебра. При выходе в космос Леонов ощутил очень интенсивное нагревание нижней части лица, а при взгляде в сторону Солнца защитные свойства серебряного светофильтра оказались недостаточными — свет был ослепительно ярким. Исходя из этого опыта, все последующие скафандры стали оборудоваться полными наружными светофильтрами с напыленным довольно толстым слоем чистого золота, обеспечивающего пропускание всего 34% света. Самая большая площадь остекления — у «Орлана».
Жми на кнопку, чтобы подписаться на «Как это сделано»!
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану (shauey@yandex.ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.