Хто їде у скафандр. Привіт студент

Кожному з нас знайомі прізвища перших космонавтів, їх прославляють і звеличують, їм ставлять пам'ятники, пишуть їх у всіх підручниках історії. Але хто ось зараз може назвати тих людей, які досягли всього цього? Хто створив перші скафандри, ракети, ті складні пристрої, завдяки яким людина одним кроком зробила величезний ривок уперед? Особисто я не змогла відповісти на ці запитання, що здалося мені дивовижним та сумним. Якщо ви також засумнівалися, то ця добірка для вас.

1. Хто винайшов перший ракетний двигун?

Сформулював основні математичні положення ракетних двигунів уперше Костянтин Ціолковський. Він висував ідею використання ракет для космічних польотів і стверджував, що найбільш ефективним паливом для них було поєднання рідких кисню і водню.

2. Хто вперше запропонував ідею ракетного літаючого апарату?

Батьком ракетної техніки сьогодні вважається Роберт Годдард. Він у 1926 р. здійснив запуск першої рідинної ракети, як паливо для якої використовувалися бензин і рідкий кисень. За все своє життя він запустив 34 ракети, які досягли висоти до 2,6 км і швидкості до 885 км/год.

3. Хто винайшов скафандр?

Перший скафандр під назвою СК-1 був винайдений у СРСР 1961-193 гг. Його розробляла команда радянських вчених під керівництвом К. П. Феоктистова. Він важив 20 кг і міг працювати протягом 12 діб у загерметизованій кабіні 5 годин при розгерметизації. Це було одним із найважливіших винаходів космонавтики.

4. Хто відправив першу людину до космосу?

Думаю, тут буде доречно нагадати, що вперше людину відправили до космосу 12 квітня 1961 року. 1957-го за участю Володимира Петровича Бармін було закінчено проект будівництва стартового комплексу для Р-7, двоступінчастої міжконтинентальної балістичної ракети, яка вивела на орбіту Землі космонавта Ю. Гагаріна. На його честь був названий основний пояс астероїдів 22254 Владбармін

5. Хто винайшов ракету «Сатурн-V» (та сама, що відвезла «Аполлон» і доставила перших людей на Місяць)?

Вернер фон Браун, нацист, працював у США після війни. Після переїзду до США він розробив балістичну ракету середньої дальності. Він став головним архітектором ракети Сатурн-V і директором Центру космічних польотів імені Маршалла.

Незважаючи на те, що останні пару років ми частіше чуємо про катастрофи вітчизняних космічних проектів, росіяни, як і раніше, можуть пишатися тим, що наші скафандри легші і дешевші за американські, а наші асенізаційні установки закуповує NASA.
Де роблять скафандри російським космонавтам: фоторепортаж із заводу «Зірка»

«Зірка» почала працювати 1952 року. Щоправда тоді завод не мав назви - підприємство проходило як «№918» і було одним із найтаємніших об'єктів Міністерства авіаційної промисловості СРСР. Після перебудови з нього зняли гриф секретності, перетворили на ВАТ, і він став одним із провідних розробників обладнання для всієї авіакосмічної індустрії. У 50-ті тут виготовляли систему життєзабезпечення, в якій знаходився собака Лайка, та скафандр для пасажира корабля «Схід» – Юрія Гагаріна. Зараз на «Зірці» виробляють висотне спорядження для пілотів – скафандри, костюми, захисні шоломи, кисневі маски, системи пожежогасіння, катапультні крісла, парашути та надувні трапи.

На заводі не тільки виробляють скафандри та гідрокостюми, але також випробовують їх в умовах, наближених до реальних. Наприклад, у цій стаціонарній барокамері проводять тестування особового складу на готовність до висотних польотів та адаптацію в умовах розрядженої атмосфери. Майбутні космонавти одягнені, зрозуміло, у продукцію «Зірки». Саме в такій камері тренувався Олексій Леонов перед виходом у відкритий космос.
У цій камері проходять обов'язкове тренування усі космонавти, що літають на МКС. Раніше екіпаж складався із трьох осіб, зараз одночасно літають 6. З них троє залишаються на станції на півроку, а частина екіпажу у середині цього терміну змінюється.

Cкафандр "Орлан-МК" для роботи у відкритому космосі важить 110 кг. Американський аналог важить 136 кг і на відміну від російського не пристосований до років самообслуговування на станції. Крім того, його неможливо одягти самостійно. Американські EMU та MEGA-EMU ще й набагато дорожчі: 10 років тому вони коштували близько 15 млн доларів, а «Орлан» коштує всього 3 млн. EMU для ремонту треба спускати на Землю – для довідки: доставка 1 кг вантажу на МКС коштує $25 000 , повернення – $60 000.
Зараз «Орлан» шиється вже у п'ятій модифікації. До дюралюмінієвого корпусу кріпляться рукави та штанини. Усі дроти та шланги системи життєзабезпечення вмонтовані під кірасу. На дверях люка кріпиться комп'ютер, який аналізує інформацію з усіх датчиків скафандра - їх близько 50-ти. Космонавт регулює температуру сам, смикаючи за важіль водяного охолодження. "Орлан" - це невеликий космічний корабель. Його виробництво займає понад півроку, а офіційний термін придатності – 4 роки. Зрозуміло, що за фактом експлуатують їх довше.

Кожен космонавт повинен самостійно одягнути і після цього провести у невагомості дві години під наглядом фахівців. Але навіть якщо інженери відволікаються, то комп'ютер, вбудований у скафандр, нагадує космонавту, що потрібно робити в тій чи іншій ситуації.

М'який скафандр «Сокіл», що використовується при зльоті та посадці, шиється завжди індивідуально на кожного космонавта. Крім нього, для кожного космонавта відливають індивідуальний ложемент – спеціальне сидіння. Спочатку з гіпсу роблять зліпок спини та попи, потім по ньому виготовляють модель з поліуретану. Це необхідно для запобігання травмам у разі відмови двигунів м'якої посадки. Кожен космонавт, який збирається на МКС, приїжджає для зняття мірок на «Зірку». Потім два місяці відшивається скафандр. Готовий «Сокіл» він особисто відчуває дві години в барокамері, і, якщо не відчуває жодної незручності, костюм вважають готовим. Важить таке спорядження 10-12 кг.

Крім сканфандрів для космонавтів та льотчиків, на виробництві шиють профілактичні костюми «Пінгвін» (крайні зліва) та «Чібіс» (темно-синій. Костюм «Чібіс» необхідний для тренування серцево-судинної системи перед спуском на землю. Усередині нього знижений тиск. завдяки йому кров затримується в нижній частині тіла, як це буває при земному тяжінні.Пінгвін бажано носити постійно на МКС для профілактики негативного впливу невагомості. А ось гідрокостюм «Форель» (крайній праворуч) разом із вовняним костюмом гріє та підтримує на плаву – у тому випадку, якщо пілот опинився у холодному морі.

Скафандр Юрія Гагаріна, в якому він летів у космос, теж висить у музеї, незважаючи на постійно чутки про те, що його продали. Поруч висить скафандр Валентини Терешкової.

Усередині костюма «Пінгвін» натягнуті гумки, які створюють навантаження на м'язи та кістки. Він необхідний, щоб у довгому стані невагомості тіло знаходилося в тонусі та м'язи не атрофувалися. Зараз космонавти воліють йому тренажери, а ось у медицині він досі користується популярністю і використовується в деяких клініках для профілактики та лікування ДЦП. До останнього часу на заводі був окремий цех, який відшивав потреб клинки «Пінгвінів», але зараз цим займається приватна фірма. Крім цього костюма, в медицині ще застосовується протишоковий костюм «Каштан»: при великій крововтраті він сильно стискає вени на ногах і виштовхує кров вгору, підтримуючи таким чином кровопостачання життєво важливих органів. Завдяки «Каштану» можна підтримувати життя потерпілого до доставки до лікарні.
Система АСУ - асенізаційний пристрій або туалет - гордість НВП «Зірка». Конструкція виявилася настільки вдалою, що американці на свій сегмент МКС закупили саме таку.

Це стикувальний люк, через який переходять із одного космічного корабля в інший. Раніше внутрішніх люків на МКС не було, тож космонавтам доводилося для переміщення виходити у відкритий космос.

12 квітня 2010 р. виповнюється рівно 49 років з моменту першого космічного польоту, здійсненого Юрієм Гагаріним 1961 року. У цей день вся планета відзначає всесвітній день авіації та космонавтики.

З цього приводу я вирішив написати пост про космічні скафандри – розповісти про історію їх виникнення, конструкцію та по можливості порівняти наші скафандри з американськими аналогами.

Трохи докосмічної історії

Необхідність створення скафандра виникла ще на початку 30-х років. Справа в тому, що льотчики-випробувачі навіть у кисневих шоломах не могли піднятися на висоти понад 12 км через знижений атмосферний тиск. На цій висоті азот, розчинений у тканинах людини, починає переходити до газоподібного стану, що призводить до виникнення больових відчуттів.

Тому в 1931 році інженер Є. Чортовський спроектував перший скафандр «Ч-1». Він був простий герметичний комбінезон зі шоломом, з невеликим склом для огляду. Взагалі, в «Ч-1» можна було робити все, що завгодно, але тільки не працювати. Проте він став проривом. Пізніше перед війною Чортовський встиг спроектувати ще шість моделей скафандрів.

Після війни почали з'являтися перші винищувачі, які різко задерли планку максимальних висот. У 1947-1950 роках група конструкторів під керівництвом А. Бойка створила перші післявоєнні авіаскафандри, що отримали назву ВСС-01 та ВСС-04 (висотний рятувальний скафандр). Вони являли собою герметичні комбінезони з прогумованої тканини, до яких кріпилися незнімні відкидні шоломи та кисневі маски. Надлишки тиску на висоті стравлювалися спеціальним клапаном.

Початок розробки

Взагалі, технологія скафандрів спочатку складалася у нас не дуже добре. Справа в тому, що існуючі напрацювання скафандрів були марними у разі розгерметизації корабля в космосі. І конструктори тут не до чого - просто їм дали завдання розробити захисний костюм, розрахований на порятунок космонавта тільки після приземлення або приводнення модуля, що спускається. Серед противників скафандрів були навіть деякі з конструкторів корабля – вони вважали можливість розгерметизації нікчемною. Їхні слова підтверджував вдалий політ Лайки до ГЖК (герметичної кабіни для тварин)

Суперечки вдалося припинити лише після особистого втручання Корольова. При цьому до польоту Гагаріна залишалося лише 8 місяців. За цей час було створено скафандр СК-1

Усього існує 3 класи скафандрів:

Рятувальні скафандри - служать для захисту космонавтів у разі розгерметизації кабіни або за значних відхилень параметрів її газового середовища від норми;
скафандри для роботи у відкритому космосі на поверхні космічного корабля або поблизу нього
скафандри для роботи на поверхні небесних тіл

СК-1 був скафандром першої категорії. Він використовувався під час усіх польотів кораблів першої серії «Схід»

СК-1 «працював» у парі зі спеціальним теплозахисним комбінезоном, який одягався космонавтом під основний захисний костюм. Комбінезон був не просто одягом, він був цілою інженерною спорудою з вмонтованими в неї трубопроводами системи вентиляції, що підтримувала необхідний тепловий режим тіла і видаляла вологу з продуктами дихання. У непередбачених умовах система життєзабезпечення скафандра (СЖО) разом із СЖО кабіни «продовжували» існування космонавта на 10 діб. У разі розгерметизації кабіни автоматично закривалося прозоре "забрало" - ілюмінатор шолома - і включали подачу повітря з балонів корабля.

Але він мав істотний недолік. Його м'яка оболонка під дією внутрішнього надлишкового тиску завжди прагне прийняти форму тіла обертання і розпрямитися. Зігнути якусь її частину, скажімо, рукав чи штанину, не так просто, і чим більший внутрішній тиск, тим важче це зробити. Працюючи у перших космічних скафандрах через їх щодо низької рухливості космонавтам доводилося витрачати чималі додаткові зусилля, що у результаті вело до підвищення інтенсивності обмінних процесів у організмі. Через це, у свою чергу, доводилося збільшувати масу та габарити запасів кисню, а також блоків системи охолодження.

Також було створено скафандр СК-2. По суті, це той же СК-1, тільки для жінок. Він мав трохи іншу форму, яка враховує їх фізіологічні особливості.

Аналог

Американським аналогом нашому СК-1 був скафандр для кораблів Меркурій. Він також був виключно рятувальним скафандром і був виготовлений у 1961 році

На додаток до всього, у нього був металізований зовнішній шар для відображення теплових променів.

Беркут

У середині 1964-го керівники радянської космічної програми ухвалили рішення про новий експеримент на орбіті - перший вихід людини з борту космічного корабля у відкритий космос. Ця обставина ставила перед розробниками скафандрів низку нових технічних завдань. Вони, звичайно, диктувалися серйозними відмінностями між внутрішнім середовищем космічного кораблі та умовами зовнішнього простору – царства майже повного вакууму, шкідливих випромінювань та екстремальних температур.

Перед розробниками ставилися дві основні завдання:

По-перше, скафандр для виходу в космос повинен був захищати від перегріву, якщо космонавт знаходиться на сонячній стороні, і, навпаки, від охолодження - якщо в тіні (різниця температур між ними становить понад 100°С). Також він мав захищати від сонячної радіації та від метеорної речовини.

По-друге, забезпечити максимальну безпеку людині, бути гранично надійним та мати мінімальний обсяг та масу. Але найголовніше, що у своїй космонавт у ньому може бути працездатний, тобто. пересуватися біля корабля, виконати певну роботу тощо.

Усі ці вимоги вдалося реалізувати у скафандрі «Беркут»

До речі, починаючи з «Беркуту», всі наші скафандри стали називатися пташиними іменами.

Скафандр був зроблений із кількох шарів плівки з блискучою алюмінієвою поверхнею. Місце між шарами спеціально мало проміжок для того, щоб знизити передачу тепла в будь-який бік. Принцип термоса – тепло не береться і не віддається. Крім того, шари плівки-тканини розділилися спеціальним сітчастим матеріалом. В результаті вдалося досягти дуже високого рівня теплового опору. Очі космонавта захищав особливий світлофільтр із тонованого органічного скла завтовшки майже півсантиметра. Він грав двояку роль - послаблював інтенсивність сонячного світла і не пропускав до обличчя біологічно небезпечну частину променів сонячного спектра.

Перший вихід у відкритий космос мав обмежені завдання. Тому і система життєзабезпечення здавалася відносно простою і була розрахована на 45 хвилин роботи. Вона розміщалася в ранці з кисневим приладом та балонами ємністю по 2 літри. На корпусі ранця кріпився штуцер для їх заправки та віконце манометра для контролю за тиском. З корабля бралося повітря, яке додатково збагачувалося киснем і надходило до скафандру. Це ж повітря забирало виділені космонавтом тепло, вологу, вуглекислоту, шкідливі домішки. Така система називається системою відкритого типу

Вся система вміщалася в ранці розміром 520х320х120 мм, який пристібався до спини за допомогою швидкодіючого роз'єму. На непередбачений випадок у камері шлюзу встановили резервну кисневу систему, яка була з'єднана зі скафандром за допомогою шланга.

Аналог

Аналогом для беркут був скафандр для кораблів «Джемінай»

Його корабельна версія (не знаю як інакше її назвати) була звичайним рятувальним скафандром. Модифікована версія була розроблена для роботи за межами космічного корабля

Для цього до основного скафандру додавалися оболонки теплового та мікрометіоритного захисту.

Яструб

З 1967-го почалися польоти нових кораблів типу «Союз», принципова відмінність яких від попередників полягала в тому, що вони були пілотованими літальними апаратами. І, отже, потенційний час роботи людини та космосу поза кораблем мав збільшитися. Відповідно неможливо було перебувати весь час у скафандрі. Він одягався лише у найвідповідальніших моментах - зліт, посадка. До того ж постало питання про виведення на орбіту кількох кораблів, їх стикування, що передбачало проведення операцій, пов'язаних із переходами людей через відкритий космос.

Для цього було розроблено новий скафандр з новою системою життєзабезпечення. Його назвали «Яструб»

Цей скафандр був в основному схожий з «Беркутом», відмінності ж полягали в іншій системі дихальної установки, яка належала до так званого регенераційного типу. Дихальна суміш циркулювала всередині скафандра по замкнутому контуру, де очищалася від вуглекислоти, шкідливих домішок, підживлювалася киснем та охолоджувалася. Частиною системи залишилися і кисневі балони, проте кисень, що міститься в них, використовувався тільки на компенсацію витоків і для споживання космонавта. Для цієї системи довелося створити одразу кілька унікальних агрегатів: випарний теплообмінник, який працює у специфічних умовах невагомості; поглинач вуглекислого газу; електродвигун, що безпечно функціонує в чистій кисневій атмосфері і створює необхідну циркуляцію повітряного середовища всередині скафандра та інші.

Для охолодження організму космонавта використовувалося повітряне охолодження. Для цього необхідно проганяти через скафандр великий обсяг газу. Це, у свою чергу, вимагає вентилятора потужністю в кілька сотень ват, а також великих витрат електроенергії. Та й сильне обдування не дуже приємне для космонавта.

Помітним плюсом стало те, що маса скафандра не перевищує 8-10 кг, а товщина пакета оболонок мінімальна. Це дозволяє використовувати його з індивідуальною фактурою амортизаційних крісел, що послаблюють дію перевантажень при виведенні на орбіту та спуску.

На практиці «Яструб» використовувався лише один раз – для переходу із «Союзу-5» до «Союз-4».

Аналог

Конкретного американського аналога Яструбу я не знайшов. Почасти під нього ніби підходить скафандр для ранніх «Аполлонів»

Крече

Для польоту на Місяць споруджувався інноваційний скафандр 3 категорії. У скафандрі космонавт мав зберегти такі рухові та робочі здібності, які на 3емлі вважаються елементарними. Наприклад, пересуватися місячною поверхнею з урахуванням того, що «прогулянки» можуть відбуватися на різному рельєфі; мати можливість стати на ноги у разі падіння, здійснити контакт із місячною «землею», температура якої коливається в дуже широких межах (у тіні та на світлі від -130°С до +160°С); працювати з приладами, збирати зразки місячних порід та виробляти примітивне буріння. Космонавту мала бути забезпечена можливість підкріпитися спеціальною рідкою їжею, а також виводити зі скафандра урину. Словом, вся система життєзабезпечення розраховувалася більш важкі умови роботи, ніж, що існували під час орбітальних виходів дослідників.

З огляду на ці вимоги, під керівництвом О. Стоклицького, було створено скафандр «Кречет»

Він мав так звану «напівжорстку» оболонку, а замість ранцевої – вбудовану систему життєзабезпечення. Саме з нього пішло словосполучення "увійти в скафандр". Тому що до «Кречету» космонавт саме входив, використовуючи «дверцята» на спині. У «дверці» ж розміщувалися всі системи життєзабезпечення

Системи "Кречета" забезпечували рекордне автономне перебування людини на Місяці - до 10 годин, протягом яких дослідник міг виконувати роботи з великими фізичними навантаженнями. Для теплового охолодження вперше застосували костюм водяного охолодження, т.к. водяне охолодження є єдиним можливим методом підтримки прийнятних теплових умов у скафандрі при інтенсивній роботі космонавта. Щоб відвести 300-500 ккал/год тепла, витрата води через костюм водяного охолодження становила 1,5-2 л/хв, потрібна довжина трубок, що охолоджували, була близько 100 метрів. Для прокачування води використовувався насос із потужністю двигуна в кілька ват.

Одночасно з водяним охолодженням був контур циркуляції та регенерації повітряного середовища всередині скафандра та видалення вологи. Також був запас кисню для компенсації витоків.

Аналог

Це, мабуть, єдиний випадок, коли американський аналог відоміший за наш. Саме в ньому Ніл Армстронг ступив 1969-го на поверхню Місяця.

Скафандр був виготовлений із високоміцних синтетичних тканин, металу та пластмас. Під скафандр космонавт одягав легкий суцільнокроєний костюм із датчиками для біотелеметрії. Крім того, під скафандр одягався також спеціальний костюм водяного охолодження, який був розрахований на безперервну експлуатацію протягом 115 год. У цьому костюмі з нейлонового спандексу була система поліхлорвінілових трубок загальною довжиною близько 90 м, по яких безперервно циркулювала холодна вода, що поглинала тепло, що виділяється тілом і відводить його до зовнішнього холодильника. Завдяки такому костюму температура шкіри різних ділянках тіла не виходила межі 40°С.

На долоні були спеціальні дротяні стяжки, які не давали рукавичці роздмухуватися при надмірному тиску в скафандрі. Для забезпечення спритності роботи руками на пальцях рукавичок були подовження-захоплення, за допомогою яких космонавт міг піднімати дрібні предмети.

Шолом космонавта зроблений з прозорого полікарбонату і мав велику ударну міцність. Його сферична форма давала космонавту можливість повертати голову у будь-який бік. Кисень надходив у шолом зі швидкістю 162 л/хв, а гермороз'єм на лівій стороні шолома дозволяв космонавту в скафандрі пити або їсти. Ранцева система життєзабезпечення прикріплювалася до спинки скафандра і Землі весла 56,625 кг (для особливо прискіпливих - 554,925 зв.).

Орлан

Після висадки на Місяці всі роботи з «Кречету» припинилися. Однак у комплект місячної програми входив також скафандр «Орлан» – для орбітальних робіт

До його розробки повернулися 1969-го, коли почалися роботи з першої орбітальної станції. Саме модифікації «Орланів» ми використовували на «Мирі» і зараз використовуємо МКС.

Усі знають, що екіпажі на орбітальних станціях змінюються.

Однак скафандри, що існували до цього, були індивідуальними і не мали можливості підгонки. Відтак для кожного нового члена екіпажу станції їх необхідно було виготовляти та запускати у космос, що було неефективно за обмежених вантажних можливостей кораблів «Союз» та «Прогрес». Однак завдяки напівжорсткій конструкції в Орлані індивідуальними були лише рукавички скафандра, які доставлялися екіпажем, в той час як скафандри постійно знаходилися на станції.

Щоб забезпечити рухливість тіла, в скафандрі застосували шарніри, розташовані в області основних суглобів - плечових, ліктьових, колінних, в області кісточок, пальців рук тощо. , у плечовому або кистьовому зчленування).

З моменту першого використання «Орлана» на «Салюті-6» 1977 року до затоплення «Миру» 2001-го на навколоземній орбіті використовувалося 25 комплектів «Орланів» усіх різновидів. Частина з них згоріла разом із останньою станцією «Мир». За цей час в «Орланах» здійснено 200 виходів 42 екіпажами. Загальний час роботи перевищив 800 годин.

«Орлан» має безліч модифікацій. Найцікавіша на мій погляд - «Орлан-ДМА» з установкою для переміщення та маневрування у відкритому космосі.

НВП "Зірка" не озвучує вартість "Орлана". Проте в одному і репортажів я колись чув цифру мільйон доларів. Можу помилятися.

Аналог

Американські астронавти чесно і відкрито зізнаються, що їхні нинішні скафандри набагато гірші і незручніші за наші. Коштують вони при цьому 12-15 мільйонів. Отже, повноцінного аналога нинішнім «Орланам» не існує.

Стриж

Під час створення «Бурану» створювався новий рятувальний скафандр «Стриж»

Я не до кінця впевнений, що це саме він на фотографії, але як він. У комплекті до "Стрижа" розроблялося катапультне крісло К-36РБ. Фахівці називали «Стриж» найкращим скафандром із існуючих коли-небудь. Однак із припинення робіт з «Бурану»… загалом як завжди у нас у країні.

Мало хто знає, що для радянської експедиції на Місяць було повністю готове і випробуване лише один компонент — космічний місячний скафандр «Кречет». Ще менше людей знають, як його влаштовано.

З розвитком реактивної авіації серйозно постали проблеми захисту та порятунку екіпажу при висотних польотах. З падінням тиску людському організму стає все важче засвоювати кисень, звичайна людина без особливих проблем може бути на висоті не більше 4-5 км. На великих висотах необхідне додавання кисню у повітря, а з 7-8 км людина взагалі повинна дихати чистим киснем. Понад 12 км легені взагалі втрачають можливість засвоювати кисень — для підняття на велику висоту потрібна компенсація тиску.

На сьогоднішній день існує всього два типи компенсації тиску: механічне та створення навколо людини газового середовища з надлишковим тиском. Типовим прикладом рішення першого типу є висотні компенсаційні льотні костюми — наприклад, ВКК-6, що застосовуються пілотами «МіГ-31». У разі розгерметизації кабіни такий костюм створює тиск, стискаючи тіло механічним шляхом. В основі такого костюма лежить дотепна ідея. Тіло пілота обплутують стрічки, що нагадують вісімку.

У менший отвір пропущено гумову камеру. У разі розгерметизації в камеру подається стиснене повітря, вона збільшується в діаметрі, скорочуючи, відповідно, діаметр кільця, що обплутує пілота. Однак такий метод компенсації тиску є екстремальним: тренований льотчик у костюмі, що компенсує, може провести в розгерметизованій кабіні на висоті не більше 20 хвилин. Та й створити рівномірний тиск на все тіло таким костюмом неможливо: деякі ділянки тіла виявляються перетягнутими, деякі взагалі нездавленими.

Інша справа — скафандр, по суті, герметичний мішок, в якому створено надлишковий тиск. Час перебування людини у скафандрі мало обмежений. Але він має свої недоліки — обмеження рухливості льотчика чи космонавта. Що таке рукав скафандра? Практично це аеробалка, у якій створено надлишковий тиск (у скафандрах зазвичай підтримується тиск 0,4 атмосфери, що відповідає висоті 7 км). Спробуйте зігнути автомобільну камеру. Важко? Тому один із секретів виробництва скафандрів, що найбільш охороняються, — технологія виробництва спеціальних «м'яких» шарнірів. Але про все по порядку.

«Воркута»
Перші скафандри, що до війни виготовляються в ЛІІ ім. Громова, створювалися у дослідних цілях і використовувалися переважно експериментальних польотів на стратосферних повітряних кулях. Після війни інтерес до скафандрів відновився, і 1952 року в підмосковному Томіліні було відкрито спеціальне підприємство з виготовлення та розробки таких систем — Завод № 918, нині НВП «Зірка». Протягом 50-х років підприємство розробило цілу лінійку експериментальних скафандрів, але тільки один із них, «Воркута», створений під перехоплювач «Су-9», був випущений малою серією.

Практично одночасно з випуском "Воркути" підприємству було видано завдання на розробку скафандра та системи порятунку для першого космонавта. Спочатку КБ Корольова видало «Зірці» техзавдання на розробку скафандра, повністю замкненого на систему життєзабезпечення корабля. Проте за рік до польоту Гагаріна було отримано нове завдання — на звичайний захисний костюм, який розрахований на порятунок космонавта лише за його катапультування та приводнення.

Противники скафандрів можливість розгерметизації корабля вважали дуже малою. Ще за півроку Корольов знову змінив рішення — цього разу на користь скафандрів. За основу було взято вже готові авіаційні скафандри. Часу на стикування з бортовою системою корабля вже не залишилося, тому було прийнято автономний варіант системи життєзабезпечення скафандра, що розміщується в катапультному кріслі космонавта.

Оболонка для першого космічного скафандра СК-1 була багато в чому запозичена від «Воркути», але шолом було зроблено повністю заново. Завдання ставилося дуже жорстко: скафандр повинен був врятувати космонавта обов'язково! Ніхто не знав, як поведеться людина під час першого польоту, тому система життєзабезпечення будувалася так, щоб врятувати космонавта, навіть якщо вона знепритомніє, — багато функцій було автоматизовано. Наприклад, у шоломі було встановлено спеціальний механізм, керований датчиком тиску. І якщо в кораблі воно різко падало, спеціальний механізм миттєво захлопував прозоре забрало, повністю герметизуючи скафандр.

Пошарово
Скафандри складаються з двох основних оболонок: внутрішньої герметичної та зовнішньої силової. У перших радянських скафандрах внутрішня оболонка виготовлялася з листової гуми шляхом елементарного склеювання. Гума, щоправда, була спеціальною, для її виробництва застосовувався високоякісний натуральний каучук. Починаючи з рятувальних скафандрів «Сокіл» герметична оболонка стала гумовотканинною, проте в скафандрах, призначених для виходу у відкритий космос, альтернативи листовій гумі поки що не передбачається.

«Місячний» скафандр астронавтів – учасників місій Apollo.

Зовнішня оболонка – тканинна. Американці для неї використовують нейлон, ми вітчизняний аналог, капрон. Вона захищає гумову оболонку від пошкоджень та тримає форму. Кращій аналогії, ніж футбольний м'яч, вигадати складно: шкіряний зовнішній чохол захищає внутрішню гумову камеру від бутс футболістів і забезпечує незмінні геометричні розміри м'яча.

Провести тривалий час у гумовому мішку жодна людина не зможе (хто має армійський досвід марш-кидків у гумовому загальновійськовому захисному комплекті, зрозуміє це особливо добре). Тому в кожному скафандрі в обов'язковому порядку присутня система вентиляції: одними каналами підводиться до всього тіла кондиціоноване повітря, іншими - відсмоктується.

За методом роботи системи життєзабезпечення скафандри поділяються на два види - вентиляційні та регенераційні. По-перше, більш простих по конструкції, використане повітря викидається назовні, аналогічно сучасним аквалангам. За таким принципом було влаштовано перші скафандри СК-1, скафандр Леонова для виходу у відкритий космос «Беркут» та легкі рятувальні скафандри «Сокіл».

Термос
Для тривалого перебування в космосі та на поверхні Місяця були потрібні регенераційні скафандри тривалого перебування — «Орлан» та «Кречет». У них газ, що видихається, регенерується, з нього відбирається волога, повітря донасичується киснем і охолоджується. По суті такий скафандр у мініатюрі копіює систему життєзабезпечення цілого космічного корабля. Під скафандр космонавт одягає спеціальний сітчастий костюм водяного охолодження, весь пронизаний пластиковими трубками з рідиною, що охолоджує. Проблеми обігріву у вихідних скафандрах (призначених для виходу у відкритий космос) ніколи не виникали, навіть якщо космонавт працював у тіні, де температура стрімко падає до -100С.

Справа в тому, що зовнішній комбінезон ідеально виконує функції теплозахисного одягу. Для цього вперше було застосовано екранно-вакуумну ізоляцію, що працює за принципом термоса. Під зовнішньою захисною оболонкою комбінезону розташовані п'ять-шість шарів спеціальної плівки з особливого поліетилену, терифталату, з двох боків якого напилено алюміній. У вакуумі між шарами плівки теплообмін можливий тільки за рахунок випромінювання, яке перетворюється назад дзеркальною алюмінієвою поверхнею. Зовнішній теплообмін у вакуумі в такому скафандрі настільки малий, що вважається рівним нулю, і при розрахунку враховується лише внутрішній теплообмін.

Вперше екранно-вакуумний теплозахист був застосований на «Беркуті», де Леонов вийшов у відкритий космос. Однак під перші рятувальні скафандри, які працювали не у вакуумі, одягався ТВК (теплозахисний вентильований костюм), зроблений з теплого матеріалу, що простібав, у якому і були прокладені вентиляційні магістралі. У сучасних рятувальних скафандрах "Сокіл" цього немає.

Крім цього на космонавтів надягається бавовняна білизна зі спеціальним антибактеріальним просоченням, під яким розташований останній елемент - спеціальний нагрудник із закріпленими на ньому телеметричними датчиками, що передають інформацію про стан організму космонавта.

Соколята
Скафандри були на кораблях не завжди. Після успішних шести польотів Сходів вони були визнані марним вантажем, і всі подальші кораблі (Сходи і Союзи) проектувалися на політ без штатних скафандрів. Доцільним було використано лише зовнішніх скафандрів для виходу у відкритий космос. Проте загибель 1971 року Добровольського, Волкова та Пацаєва внаслідок розгерметизації кабіни «Союзу-11» змусила знову повернутися до перевіреного рішення. Однак старі скафандри в новий корабель не влазили. У терміновому порядку під космічні потреби стали адаптувати легкий скафандр «Сокіл», який спочатку розроблявся для надзвукового стратегічного бомбардувальника Т-4.

Завдання виявилося не з легких. Якщо під час приземлення «Сходів» космонавт катапультувався, то «Сходи» та «Союзи» здійснювали м'яку посадку з екіпажем усередині. М'яка вона була тільки відносно - удар при приземленні був відчутний. Амортизувало удар енергопоглинаюче крісло «Казбек» розробки все тієї ж «Зірки». Формувався Казбек індивідуально під кожного космонавта, який лежав у ньому без жодного зазору. Тому кільце, до якого кріпиться шолом скафандра, при ударі обов'язково зламало б шийний хребець космонавта.

У «Соколі» було знайдено оригінальне рішення — секторний шолом, який не закриває потиличну частину скафандра, що робиться м'якою. Із «Сокола» також прибрали низку аварійних систем та теплозахисний шар, оскільки у разі приводнення при залишанні «Союзу» космонавти мали переодягнутися у спеціальні костюми. Була сильно спрощена і система життєзабезпечення скафандра, розрахована лише на дві години роботи.

У результаті "Сокіл" став бестселером: починаючи з 1973 року їх було виготовлено понад 280 штук. На початку 90-х два "Сокола" були продані в Китай, і перший китайський космонавт полетів підкорювати космос у точній копії російського скафандра. Щоправда, неліцензійною. А ось скафандри для відкритого космосу китайцям ніхто не продав, тому виходу у відкритий космос вони поки що навіть не планують.

Кірасири
З метою полегшення конструкції та збільшення рухливості зовнішніх скафандрів існувало цілий напрямок (насамперед у США), що вивчало можливість створення суцільнометалевих жорстких скафандрів, що нагадують глибоководні водолазні. Проте часткове втілення ідея знайшла лише у СРСР. Радянські скафандри «Кречет» та «Орлан» отримали комбіновану оболонку — жорсткий корпус та м'які ноги та руки. Сам корпус, конструктори називають кірасою, зварюється з окремих елементів з алюмінієвого сплаву типу АМГ. Така комбінована схема виявилася надзвичайно вдалою і зараз копіюється американцями. А виникла вона за потребою.

Американський місячний скафандр було зроблено за класичною схемою. Вся система життєзабезпечення розташовувалась у негерметичному ранці на спині астронавта. Радянські конструктори, можливо, також пішли за цією схемою, якби не одне «але». Потужність радянської місячної ракети Н-1 дозволяла доставити на Місяць тільки одного космонавта, на відміну від двох американських, а одягнутися поодинці в класичний скафандр не було можливим. Тому і було висунуто ідею жорсткої кіраси з дверцятами на спині для входу всередину.

Спеціальна система тросиків та бічний важіль дозволяли надійно закрити за собою кришку. Вся система життєзабезпечення розташовувалась у відкидних дверцятах і працювала не у вакуумі, як у американців, а в нормальній атмосфері, що спрощувало конструкцію. Щоправда, шолом довелося робити не поворотним, як у ранніх моделях, а монолітним із корпусом. Огляд компенсувався набагато більшою площею скління. Самі шоломи в скафандрах настільки цікаві, що заслуговують на окремий розділ.

Шолом усьому голова
Шолом – найважливіша частина скафандра. Ще в «авіаційному» періоді скафандри ділилися на два типи — масочні та безмаскові. У першому — льотчик використовував кисневу маску, якою подавалася повітряна суміш для дихання. У другому — шолом відокремлювався від решти об'єму скафандра своєрідним комірцем, шийною герметичною шторкою. Такий шолом грав роль великої кисневої маски з безперервною подачею дихальної суміші. У результаті перемогла безмаскова концепція, яка забезпечувала кращу ергономіку, хоча вимагала більшої витрати кисню для дихання. Такі шоломи перекочували в космос.

Космічні шоломи також ділилися на два типи - знімні та незнімні. Перший СК-1 комплектувався незнімним шоломом, а ось леонівський «Беркут» і «Яструб» (в якому Єлісєєв і Хрунов у 1969 році переходили з корабля до корабель) мали шоломи, що знімали. Причому вони приєднувалися спеціальним гермороз'ємом з гермопідшипником, що давало можливість космонавту крутити головою. Механізм повороту був досить цікавим.

На кадрах кінохроніки добре видно шоломофони космонавтів, які виготовляються з тканини та тонкої шкіри. На них змонтовано системи зв'язку — навушники та мікрофони. Так от, опуклі навушники шоломофона входили до спеціальних паз жорсткого шолома, і при повороті голови шолом починав обертання разом з головою, як вежа танка. Конструкція була досить громіздкою, і від неї відмовилися. На сучасних скафандрах шоломи незнімні.

Обов'язковий елемент шолома для виходу у космос – світлофільтр. Леонов мав маленький внутрішній світлофільтр літакового типу, вкритий тонким шаром срібла. При виході в космос Леонов відчув дуже інтенсивне нагрівання нижньої частини обличчя, а при погляді у бік Сонця захисні властивості срібного світлофільтра виявилися недостатніми — світло було яскраво яскравим. Виходячи з цього досвіду, всі наступні скафандри стали обладнатися повними зовнішніми світлофільтрами з напиленим досить товстим шаром чистого золота, що забезпечує пропускання всього 34% світла. Найбільша площа скління – у «Орлана».

Причому на останніх моделях є навіть спеціальне віконце зверху – для покращення огляду. Розбити скло шолома практично неможливо: робиться воно з надміцного полікарбонату лексану, який також використовується, наприклад, при склінні бронекабін бойових вертольотів. Однак і стоїть «Орлан» як два бойові вертольоти. Точної ціни не називають, але пропонують орієнтуватися на вартість американського аналога — $12 млн.

У Стародавній Греції «скафандрами» називали добрих плавців чи пірнальників. Але в міру розвитку людських технологій так стали називатися всі засоби захисту людини, що дозволяють проникати в середовища, де незахищений людський організм чекає на швидку і не завжди легку смерть. Спочатку під воду, потім у повітря, а з відносно недавніх пір і за межі Землі.

Історія скафандра

Першим слово «скафандр» у його сучасному розумінні використав у 1775 році французький абат-математик Жан Батіст де ла Шапель. Так він назвав свій костюм із пробки, який мав допомогти солдатам форсувати річки. Ідею підхопили, і вже до середини XIX століття водолази були штатною одиницею на всіх великих морських флотах. У двадцятих роках XX століття англійський фізіолог Джон Холден запропонував використовувати костюми водолазів для захисту здоров'я та життя повітроплавців. Він сконструював перший подібний скафандр і випробував його в барокамері, імітувавши тиск, еквівалентний тому, що утворюється на висоті в 25 км. Але зібрати грошей на будівництво аеростату для підйому до стратосфери йому не вдалося, і на практиці костюм випробуваний не був.

Після закінчення Другої світової війни почався бурхливий прогрес у реактивній авіації і людина стала забиратися в повітря дедалі вище. І для підкорення нових висот знадобився космічний скафандр.

Перші проекти наші та зарубіжні

Створення скафандра - це одна з найбільш технологічно складних та ключових програм космічного проекту. І прогрес у цій сфері досягався за рахунок суперництва двох космічних наддержав.

У нашій країні космічними скафандрами першим займався Євген Чортовський з Інституту авіаційної медицини. У сорокових роках він розробив 7 типів герметичного спорядження та першим у світі вирішив проблему мобільності, сконструювавши модель 4-2 із шарнірами. З 1936 розробкою скафандрів космонавтів став цілеспрямовано займатися спеціально створений Центральний аерогідродинамічний інститут. В результаті модель 4-3 містила вже практично всі деталі, які використовують у сучасних скафандрах. У повоєнні роки конструювати скафандри став Літно-дослідний інститут. А в жовтні 1952 року в підмосковному Томіліно інженером Олександром Бойком було створено спеціальний цех при заводі №918 (сьогодні це НВП «Зірка»). Саме на ньому і було створено скафандр Гагаріна. Якщо нашій країні випробування нового спорядження проводилися льотчиками, то американці дійшли створення своєї версії скафандра через стратосферну програму. На початку шістдесятих для випробування космічних та авіаційних скафандрів було збудовано кілька стратостатів, обладнаних відкритими гондолами для приземлення з великої висоти.

Програма виявилася смертельно небезпечною – із шести стратонавтів загинули троє. Але в результаті проект Excelsior все ж таки закінчився успіхом. 16 серпня 1960 року Джозеф Кіттінгер встановив відразу кілька рекордів. Його падіння зі стратосфери тривало 4 хвилини 36 секунд, за які пілот пролетів 25 816 метрів, розвинувши швидкість близько 1000 км/год.

Що таке сучасний скафандр?

Сучасний космічний скафандр має вирішувати одразу кілька важливих завдань. З падінням тиску людському організму стає дедалі важче засвоювати кисень. Без проблем людина може бути на висоті не більше 4-5 км. На великих висотах необхідне додавання кисню у повітря, а з 7-8 км людина повинна дихати чистим киснем. При підйомі на висоту понад 12 км легені втрачають можливість засвоювати кисень і потрібна компенсація тиску.

На сьогодні існує два типи компенсації тиску: механічна компенсація та створення навколо людини газового середовища з надлишковим тиском. Перший варіант – це висотні компенсаційні льотні костюми. Тіло пілота обплутують стрічки, що нагадують вісімку, в які пропущено гумову камеру.

У разі розгерметизації в камеру подається стиснене повітря, вона збільшується в діаметрі, скорочуючи діаметр кільця, що обплутує пілота. Однак у розгерметизованій кабіні пілот може провести трохи більше 20 хвилин. Другий шлях – скафандр. По суті це герметичний мішок, в якому створено надлишковий тиск. Час перебування людини в скафандрі практично не обмежений, але при цьому суттєво обмежується рухливість. Рукав скафандра з надлишковим тиском фактично є аеробалкою з тиском в 0,4 атмосфери. Зігнути руку в таких умовах все одно, що зігнути автомобільну камеру. Тому скафандр роблять складовим, а одна з найскладніших технологій – виробництво спеціальних «м'яких» шарнірів.

Скафандр складається з двох оболонок: внутрішньої герметичної та зовнішньої силової. Перша складається з листової гуми, для виробництва якої використовується високоякісний каучук. Зовнішня оболонка – тканинна (американці використовують нейлон, ми – вітчизняний аналог, капрон). Вона захищає гумову оболонку від пошкоджень та тримає форму. Дуже схоже на влаштування футбольного м'яча, де шкіряний чохол захищає накачану гумову камеру. Довго перебувати в «гумовому мішку» людина не зможе, тому в скафандрі є система вентиляції.

Перші скафандри працювали за вентиляційним принципом, викидаючи використане повітря назовні, як акваланг. За таким принципом були влаштовані перші скафандри СК-1, скафандр Беркут, в якому Леонов виходив у відкритий космос, рятувальні скафандри Сокіл. Однак для тривалого перебування у відкритому космосі та для американської місячної програми вони не підходили. Для цих цілей були розроблені регенераційні скафандри (радянські «Орлан» та «Кречет» та американські A5L, A6L, A7L). У них газ, що видихається, регенерується, з нього відбирається волога, повітря знову насичується киснем і охолоджується.

Під скафандр надягає спеціальний сітчастий костюм водяного охолодження. А екранно-вакуумна ізоляція зовнішнього костюма працює за принципом термоса і складається з кількох шарів спеціальної поліетиленової плівки із напиленим алюмінієм. В результаті нівелюється вплив екстремально високих, так і екстремально холодних температур.

Бережіть голову

Шолом – одна з найскладніших деталей скафандра. У «авіаційну епоху» шоломи були двох типів: маскові (льотчик використовував кисневу маску) і безмаскові (шолом відокремлювався від решти скафандра герметичною шторкою і ставав однією великою масою кисневої з безперервною подачею дихальної суміші). У результаті перемогла безмаскова концепція, яка забезпечувала кращу ергономіку, хоч і вимагала більшої витрати кисню. Саме такими стали робити шоломи для космосу, які у свою чергу розділилися на знімні та незнімні. Перший СК-1 комплектувався незнімним шоломом, а ось леонівські «Беркут» та «Яструб» були знімними. Причому вони приєднувалися спеціальним гермороз'ємом з гермопідшипником, що давало можливість космонавту крутити головою. Але додаткова мобільність обернулася громіздкістю конструкції та надалі від неї відмовилися.

Обов'язковий елемент шолома для виходу у відкритий космос – світлофільтр. На перших моделях використовувалися світлофільтри літакового типу, вкриті тонким шаром срібла. Але їх захисні властивості виявилися недостатніми і надалі світлофільтри скафандрів стали напилювати досить товстим шаром чистого золота, що забезпечує пропускання всього 34% світла. Розбити «скло» шолома практично неможливо: воно робиться із надміцного полікарбонату лексану. В результаті це диво інженерної думки дуже дорого - сучасний американський шолом коштує близько $12 млн; російська, як це часто буває, дешевша.

Скафандри майбутнього

Не секрет, що космічні програми і СРСР і США були великою частиною глобального військового суперництва. Крах СРСР різко загальмував прогрес у цій галузі. Нашій країні довгий час було зовсім не до космосу і нещодавно останні радянські напрацювання витягли з-під сукна. Фінансування американської програми також було значно скорочено (експедиції на Марс, Венеру, астероїди та знову на Місяць відкладено на невизначений час). Китай поки що на оригінальність не претендує та одягає своїх тайконавтів у костюми, зроблені на базі радянських.

Так що поки, не маючи конкретних проектів, що цільовим чином фінансуються, конструктори розважаються, створюючи костюми а-ля Голлівуд. Американський перспективний проект Z-1, за подібність до вбрання мультяшного персонажа, прозвали «скафандром Базза Лайтера». А перспективне дітище від Роскосмосу відмінно підійде чи Робокопу, чи Термінатору.