Оптимизация статьи - Путеводная нить. Космонавт в кресле


"ГЛАВНОЕ - ЧТОБЫ КОСТЮМЧИК СИДЕЛ"

В этих скафандрах российские дворняжки первыми из землян преодолели силу притяжения планеты.

Скафандр СК с помощью разъема подключался к системе вентиляции, смонтированной в кресле космонавта.

В скафандре 'Беркут' А. Леонов выходил в открытый космос. Скафандр рассчитан на два значения давления газа: рабочее 400 гПа и аварийное 270 гПа.

Для перехода космонавтов из одного корабля в другой ранец с системой жизнеобеспечения скафандра 'Ястреб' пришлось подвешивать у ног.

Скафандр первого космонавта Юрия Гагарина, в котором он 12 апреля 1961 года совершил виток вокруг Земли.

На груди скафандра 'Кречет' была укреплена откидывающаяся приборная панель системы жизнеобеспечения. Клавиши органов управления системами скафандра размещались на верхнем торце панели.

В скафандре 'Кречет' советский космонавт должен был ступить на поверхность Луны.

Скафандры последнего поколения 'Орлан' находились на орбитальной станции, и ими мог воспользоваться любой космонавт, подогнав по своему росту.

Ранец крепится к кирасе на петлях, как дверь. При отведенном ранце отверстие в кирасе позволяет космонавту почти мгновенно забраться в скафандр.

Рычаг с кулачком служит для прижимания ранца к кирасе и его фиксирования.

Органы управления находятся в области груди и живота скафандра. Они снабжены зеркально сделанными надписями - ведь увидеть их можно только с помощью зеркальца, укрепленного на рукаве.

В наспинном ранце 'Орлана' размещаются баллоны с газовой смесью для дыхания, насосы, теплообменник и другие устройства жизнеобеспечения.

У спасательных скафандров семейства 'Сокол' задняя часть шлема выполнена мягкой, чтобы голова и шея космонавта плотно прилегали к ложементу, повторяющему форму его тела.

Перед тем как влезть в скафандр, космонавт облачается в сетчатый комбинезон, пронизанный системой трубочек, по которым циркулирует вода, отводя излишки тепла. Общая длина трубок около 100 м.

В феврале 1953 года на завод № 918 в подмосковном Томилине поступил необычный заказ - изготовить скафандр и катапультирующуюся тележку для… собачек. Завод был организован в конце 1952 года на базе одного из корпусов Центрального склада Министерства авиационной промышленности и имел опытное конструкторское бюро и научно-исследовательский отдел. Там должны были заниматься разработкой и изготовлением высотных скафандров для пилотов реактивных истребителей и бомбардировщиков. Ныне это предприятие известно во всем мире под названием "НПП Звезда".

В то время ракетостроители под руководством С. П. Королева готовились открыть новую - космическую - страницу в истории человечества. В случае успешных запусков четвероногих можно было реально думать об отправке в космос человека.

Скафандры для хвостатых космонавтов шили из трех слоев прорезиненной ткани в виде мешка с глухими рукавами для передних лапок и съемным шлемом сферической формы из органического стекла. Скафандр шнуровали на спине животного.

В отсеках вертикально взлетающих ракет монтировали по две тележки с "испытателями". В них устанавливали баллоны с кислородом под давлением 150 атмосфер. Со старта включалась подача кислорода, и на высоте 35 км катапультировалась одна тележка, а на высоте 75-90 км - другая. После этого собак спускали на парашютах, подача кислорода продолжалась до высоты 3-4 км, после чего автоматически открывался лючок, связывающий полость скафандра с атмосферой.

В начале 1960-х годов собак выводили на околоземную орбиту в кабине корабля "Восток". Тележки устанавливали на кресле для космонавта и проверяли как реакцию животных на условия космического полета, так и работу катапультного кресла. В полете скафандры вентилировали воздухом из кабины корабля. Так, в августе 1960 года успешно прошли запуск и приземление ставших всемирно знаменитыми дворняжек Белки и Стрелки.

ГАГАРИН МОГ ОТПРАВИТЬСЯ В КОСМОС В УТЕПЛЕННОМ ТРЕНИРОВОЧНОМ КОСТЮМЕ

Первые эксперименты показали, что для полета в космос человека нет непреодолимых преград, и в 1959 году на 918-м заводе началось проектирование скафандра для первых космонавтов. Однако уже в феврале 1960 года работа была приостановлена, поскольку у создателей корабля "Восток" во главе с К. П. Феоктистовым возникли проблемы с избытком массы корабля и необходимостью жестко экономить на оборудовании. Феоктистов вообще считал, что вероятность разгерметизации кабины значительно меньше, чем появление других ситуаций, грозящих катастрофическими последствиями, и поэтому скафандр, по его мнению, был излишеством. Инженеры из ОКБ-1 предлагали обойтись обычным утепленным костюмом, который мог пригодиться лишь при приводнении.

Споры между изготовителями скафандра и разработчиками корабля продолжались до лета 1960 года, и в дело пришлось вмешаться начальнику ОКБ-1 С. П. Королеву. Выслушав все аргументы за и против, он заявил, что готов "отдать" 500 кг, но чтобы скафандр с системой жизнеобеспечения был готов к концу года.

Специалисты "Звезды", имевшие к этому времени опыт создания скафандров для военных летчиков, с заданием справились. Первого в мире космонавта отправили в его славное путешествие в скафандре СК-1. Кстати, уже на старте обнаружилось, что на скафандре отсутствуют яркие опознавательные знаки, и чтобы после приземления Ю. А. Гагарина не приняли за шпиона (всем был памятен инцидент со сбитым в 1960 году американским летчиком Пауэрсом), инженер "Звезды" Виктор Давидьянц вывел красной краской на уже надетом на Гагарина шлеме надпись "СССР".

Скафандр сшили из двух слоев: силового лавсанового и герметичного резинового. Космонавта также одели в теплозащитный костюм. Запомнившийся всем оранжевый чехол к скафандру, собственно, не относился, и его роль сводилась лишь к облегчению поисковых работ, поскольку корабли "Восток" не имели системы мягкой посадки и космонавт после катапультирования из кабины приземлялся на парашюте.

Для поддержания комфортной температуры скафандр продували через шланг воздухом из кабины. При разгерметизации шланг отсекался, автоматически закрывался иллюминатор шлема и включалась подача воздуха, а затем кислорода из баллонов. Многих трудов стоило и решение проблемы, о которой не принято говорить вслух, а именно создание ассенизационных устройств (см. "Наука и жизнь" № 10, 2001 г.).

В скафандрах СК-1 летали все космонавты-мужчины на кораблях "Восток". Для В. В. Терешковой в "Звезде" изготовили скафандр СК-2, покрой которого учитывал особенности женской фигуры: более узкие плечи и широкие бедра.

ДЫШАТЬ И ДВИГАТЬСЯ

Скафандры типа СК были чисто спасательными, то есть не предназначались для проведения работ на орбите за пределами корабля. В 1964 году было решено осуществить запуск корабля "Восход-2", представлявшего собой модифицированный вариант "Востока", с выходом одного из двух членов экипажа в открытый космос. Для этого проекта нужен был принципиально новый скафандр, способный защитить космонавта от неблагоприятных условий открытого космоса, позволить выполнять определенные операции и имеющий автономную, не связанную с кораблем, систему обеспечения жизнедеятельности.

При разработке скафандра типа "Беркут" для внекорабельной деятельности (ВКД) пришлось искать компромисс. С одной стороны, в скафандре должно было поддерживаться достаточно высокое давление, чтобы у человека не возникло высотных декомпрессионных расстройств - аналога кессонной болезни1 . С другой стороны, давление не должно было сковывать движений космонавта. Дело в том, что в вакууме мягкая оболочка скафандра становится гораздо более жесткой. Например, покрышку футбольного мяча можно мять, сгибать, скручивать. Но стоит накачать мяч, и чтобы просто вмять поверхность покрышки, придется приложить большие усилия. В безвоздушном пространстве скафандр, как и мяч, расправляется, рукава расходятся в стороны, пальцы перчаток растопыриваются. Кроме того, под действием давления скафандр "растет": подошвы отходят от ступней, с рук сползают перчатки. В таких условиях даже простая съемка на кинокамеру становится тяжелым трудом. Правда, нет худа без добра. Развитие декомпрессионных расстройств идет более интенсивно при резких движениях, а в раздутом скафандре и плавно-то двигаться нелегко.

Эксперименты показали, что оптимальное давление газовой смеси в скафандре должно составлять порядка 400 гПа (0,4 атм) при возможности кратковременного снижения его до 270 гПа. Чтобы сохранить необходимое парциальное давление кислорода, его процентное содержание в смеси, подававшейся из баллонов в наспинном ранце, сделали выше, чем в атмосферном воздухе2.

Как показали дальнейшие события, предусмотрительность конструкторов была совсем не лишней. При возвращении в шлюзовую камеру А. А. Леонов, видимо от волнения, по ошибке начал продвигаться в нее вперед головой. При штатном давлении ему не удавалось перевернуться, чтобы закрыть наружный люк. Снизив давление в скафандре, он смог это сделать, и все закончилось благополучно.

Поскольку выход в космос планировался на небольшое время, то для экономии места решено было обойтись без регенерационной установки: выдыхаемый воздух через предохранительный клапан уходил прямо в космическое пространство.

Скафандр "Беркут" имел еще ряд новшеств: двойную гермооболочку, экранно-вакуумную термоизоляцию, а шлем был снабжен светофильтром. Экранно-вакуумная изоляция, помещаемая под внешним чехлом, представляла собой несколько слоев металлизированной ткани и работала как сосуды Дьюара. Благодаря этому теплообмена между космонавтом и окружающим пространством практически не было.

ПРОДОЛЖЕНИЕ "ПТИЧЬЕЙ" ТЕМЫ

"Беркуты" стали первыми и последними универсальными скафандрами в истории освоения космоса. В них можно было выполнять работы в открытом космосе, а на участке снижения они становились спасательными. С началом полетов кораблей "Союз" руководство космической отрасли отказалось от применения в кабине спасательных скафандров, полагая, что она вполне надежна и гарантирована от разгерметизации. (К сожалению, впоследствии их заблуждение обошлось слишком дорого.)

Пока же было принято решение создать скафандр для длительного пребывания в открытом космосе, позволяющий переходить из одного корабля в другой.

Новый скафандр получил название "Ястреб". Основные изменения коснулись системы обеспечения жизнедеятельности. Ее снабдили элементами регенерации газовой смеси. Выдыхаемый воздух не выбрасывался наружу, а циркулировал по замкнутому контуру. Специальный патрон с гидрооксидом лития поглощал углекислый газ, в испарителе смесь охлаждалась, и там же конденсировалась излишняя влага, а затем смесь подпитывалась кислородом.

Ранец у "Ястреба" из-за этих дополнительных устройств получился довольно большим. Еще при наземных испытаниях выяснилось, что космонавт с ранцем, расположенным за спиной, с трудом протискивается в выходной люк диаметром 660 мм. Выход из положения нашли неординарный: ранец укрепили спереди на уровне ног космонавта.

В январе 1969 года в скафандрах "Ястреб" космонавты Е. В. Хрунов и А. С. Елисеев после стыковки кораблей "Союз-4" и "Союз-5" через открытый космос перешли в другой спускаемый аппарат.

СКАФАНДР ДЛЯ ПОЗЫ ЭМБРИОНА

Катастрофа, повлекшая в июне 1971 года гибель космонавтов Г. Т. Добровольского, В. Н. Волкова и В. И. Пацаева из-за разгерметизации кабины корабля "Союз-11" на спусковом участке, вновь заставила специалистов заняться спасательными скафандрами. Новые костюмы принципиально отличались от первых СК. На стартовом и спусковом участках космонавты в кораблях "Союз" располагались не в креслах, а на специальных ложементах, индивидуально отливаемых по фигуре для каждого члена экипажа. Поэтому шлем скафандра в задней части был мягким, чтобы голова и шея плотно прижимались к ложементу.

Необходимо было учитывать и еще одно условие. Оказалось, что человек лучше переносит перегрузки, находясь не в полулежачем положении, как на первых кораблях, а сгруппировавшись. Поскольку скафандр рассчитывали использовать только при взлете и посадке, то его кроили так, чтобы он наиболее комфортно облегал тело в так называемой позе эмбриона. Благодаря упрощенной системе обеспечения жизнедеятельности масса скафандров составляла всего 9-10 кг.

Скафандры семейства "Сокол", первые образцы которых появились в 1973 году, используют ся космонавтами до сегодняшнего дня.

ЛУННЫЕ КИРАСИРЫ

Еще в самом начале 1960-х годов перед разработчиками космической техники руководство страны поставило задачу готовить пилотируемый полет на Луну. Для лунной экспедиции, разумеется, нужны были особые скафандры. Специалисты предлагали два варианта: уже достаточно отработанный мягкий скафандр с надеваемым на спину ранцем и скафандр полужесткой конструкции, в которой корпус и ранец с системой жизнеобеспечения составляют одно целое. Оба варианта имели достоинства, но после скрупулезного анализа и тщательных сравнений на "Звезде" решили остановиться на полужесткой схеме.

Такой скафандр состоит из жесткого корпуса, или кирасы (в первых разработках кирасу изготавливали из стекловолокна, но позже стали применять более технологичный алюминиевый сплав АМГ-3), и мягких рукавов и штанин. К задней части кирасы на петлях крепился ранец с оборудованием - баллонами с кислородом, патроном для поглощения углекислоты, теплообменником, вентиляторами и еще многим другим оборудованием.

Космонавт не надевал скафандр, а влезал в него сзади, с помощью рычага с кулачком прижимал ранец к кирасе и закрывал шесть замков. Все это происходило гораздо быстрее, чем при использовании мягкого скафандра. Достоинством полужесткой конструкции было и то, что все шланги системы жизнеобеспечения проходили внутри скафандра и не было необходимости делать на корпусе дополнительные вакуум-плотные вводы.

Испытания прошли несколько модификаций скафандра, и наконец удалось найти оптимальный способ крепления рукавов и штанин к кирасе. Он обеспечивал хорошую подвижность и регулировку длины конечностей, так что одним скафандром могли пользоваться космонавты ростом от 168 до 182 см.

Чтобы легче было поднимать и опускать руки в плечевом соединении, установили гермоподшипник (такой же, как в запястье у более ранних скафандров). Благодаря этому новшеству удалось отказаться от режима пониженного давления, и в скафандре оно постоянно поддерживалось на уровне 400 гПа. Регулировку под рост осуществляли силовыми лентами: двумя - по бокам штанин и одной, центральной, - через пах. Силовые ленты ставили и на рукавах, предотвращая "вырастание" скафандра, о котором упоминалось выше.

К 1969 году скафандр "Кречет", предназначенный для выхода на поверхность Луны, прошел полный цикл испытаний, но американцы нас опередили, и вскоре советская лунная программа была свернута.

ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

Основные принципы, заложенные в конструкцию лунного скафандра, нашли воплощение в семействе скафандров "Орлан" орбитального базирования. Эти устройства предполагалось постоянно держать на долговременной орбитальной станции и использовать для научных и ремонтных работ в открытом космосе.

Ими могли пользоваться космонавты, находившиеся в данный момент на борту, чтобы не было нужды каждый раз брать с собой в космос персональный скафандр.

Кстати, для "Кречетов" и "Орланов" инженеры разработали особую систему отвода тепла. На земле теплообмен между телом человека и окружающей средой в основном происходит за счет испарения пота, конвекции и излучения. Мягкие скафандры вентилировали газовой смесью, которая использовалась также для дыхания. В земных условиях практически отсутствует кондуктивная составляющая теплообмена. Мы ею пользуемся, разве что грея руки, прижимая их к горячей печке. И именно эту составляющую задействовали конструкторы для полужесткого скафандра.

Перед работой космонавт надевал на тело облегающий костюм, пронизанный сетью тонких пластиковых трубочек. Этот своеобразный радиатор соединялся с теплообменником скафандра в замкнутую систему, по которой циркулировала вода. Она обладает высокой теплоемкостью, поэтому ее требуется совсем немного, чтобы снять большое количество теплоты. Соответственно и насос может иметь незначительную мощность. Такой "кондиционер" отводит до 500 ккал/ч, то есть жара не мучает космонавта даже при тяжелой физической нагрузке.

Космонавт сам регулирует температуру и подачу охлаждающей воды по своим субъективным ощущениям. Если он занят и не может отвлекаться, то подачу воды регулируют автоматы. С помощью приборов по разнице температур на входе и выходе определяется количество удаленной теплоты, а по содержанию углекислоты в выдыхаемом воздухе - затраченная работа. Если эти величины не совпадают, то насос начинает работать соответственно быстрее или медленнее.

Первый выход в космос в полужестком скафандре осуществили на станции "Салют-6" космонавты Г. И. Гречко и Ю. В. Романенко в 1977 году. С тех пор скафандры орбитального базирования постоянно модифицировались. Часть изменений в конструкциях появилась по замечаниям самих космонавтов. Но главную роль играло совершенствование земной и космической техники. Первые "Орланы" были связаны со станцией кабелем из силовых и сигнальных проводов, который, естественно, не способствовал свободе движений и позволял работать лишь неподалеку от шлюзовой камеры. Появление малогабаритных источников тока высокой емкости и мобильных средств связи позволило космонавтам обходиться лишь страховочными фалами.

В настоящее время создана модель скафандра со встроенным компьютером, и теперь космонавт непрерывно получает информацию о состоянии систем скафандра, о возникновении нештатных ситуаций и рекомендации по их устранению. Безопасность работающих в открытом космосе людей стала еще выше благодаря применению устройства под названием "Сейфер" (спасатель), с помощью которого космонавт может вернуться на станцию даже при обрыве фалов.

С 1977 года на орбите использовались 28 скафандров "Орлан". Члены сорока двух экипажей совершили в них 226 выходов в космос и проработали там более 1000 часов.

СКАФАНДР - МОЯ КРЕПОСТЬ

За 45 лет "мода" на космическую одежду неоднократно менялась. Скафандр, в котором Гагарин совершил первый в мире виток вокруг Земли, должен был спасти ему жизнь в случае аварии и помочь продержаться до появления спасателей. Скафандры последних поколений - это уже нечто среднее между костюмом и домом. В такой оболочке космонавт может свыше десяти часов находиться в открытом космосе. Теперь внутри скафандра есть даже запас питьевой воды, чтобы во время работы вне станции у человека была возможность утолить жажду, не возвращаясь на борт.

Редакция выражает благодарность Б. А. Иванову и профессору А. С. Бареру за помощь в подготовке статьи.

Комментарии к статье

1 Подобные состояния возникают при резком понижении внешнего давления, из-за чего растворенный в крови азот выделяется в виде пузырьков и закупоривает сосуды.

2 Кстати, примерно по такому пути пошли американцы, создавая пониженное давление в кабинах космических кораблей за счет насыщения атмосферы кислородом.

См. в номере на ту же тему

Академик О. ГАЗЕНКО - Космонавт должен оставаться человеком земли.

Кандидат физико-математических наук В. СУРДИН - Нужно ли человеку лететь на марс?

Одиноки ли мы во вселенной?

Доктор физико-математических наук А. ЗАЙЦЕВ - Межзвездные радиопослания.

Кандидат физико-математических наук С. ПОПОВ - Поиски внеземного разума в начале XXI века: взгляд скептика.

Вода на марсе.

www.nkj.ru

Как устроены скафандры для покорения космоса

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.

ПослойноСкафандры 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.

Провести продолжительное время в резиновом мешке никакой человек не сможет (кто имеет армейский опыт марш-бросков в прорезиненном общевойсковом защитном комплекте, поймет это особенно хорошо). Поэтому в каждом скафандре в обязательном порядке присутствует система вентиляции: по одним каналам подводится ко всему телу кондиционированный воздух, по другим — отсасывается.

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».

ТермосДля длительного пребывания в космосе и на поверхности Луны потребовались регенерационные скафандры длительного пребывания — «Орлан» и «Кречет». В них выдыхаемый газ регенерируется, из него отбирается влага, воздух донасыщается кислородом и охлаждается. По сути, такой скафандр в миниатюре копирует систему жизнеобеспечения целого космического корабля. Под скафандр космонавт одевает специальный сетчатый костюм водяного охлаждения, весь пронизанный пластиковыми трубками с охлаждающей жидкостью. Проблемы обогрева в выходных скафандрах (предназначенных для выхода в открытый космос) не возникала никогда, даже если космонавт работал в тени, где температура стремительно падает до -100С.

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.

СоколятаСкафандры 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.

Задача оказалась не из легких. Если при приземлении «Востоков» космонавт катапультировался, то «Восходы» и «Союзы» осуществляли мягкую посадку с экипажем внутри. Мягкая она была только относительно — удар при приземлении был ощутимый. Амортизировало удар энергопоглощающее кресло «Казбек» разработки все той же «Звезды». Формовался «Казбек» индивидуально под каждого космонавта, который лежал в нем без единого зазора. Поэтому кольцо, к которому крепится шлем скафандра, при ударе обязательно бы сломало шейный позвонок космонавта.

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.

КирасирыВ 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 головаШлем — 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».

Причем на последних моделях есть даже специальное окошко сверху — для улучшения обзора. Разбить «стекло» шлема практически невозможно: делается оно из сверхпрочного поликарбоната лексана, который также используется, например, при остеклении бронекабин боевых вертолетов. Однако и стоит «Орлан» как два боевых вертолета. Точную цену не называют, но предлагают ориентироваться на стоимость американского аналога — $12 млн.

Текст

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 ([email protected]) 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.

Жми на иконку и подписывайся!

- http://kak_eto_sdelano.livejournal.com/ - https://www.facebook.com/kaketosdelano/ - https://www.youtube.com/kaketosdelano - https://vk.com/kaketosdelano - https://ok.ru/kaketosdelano - https://twitter.com/kaketosdelano - https://www.instagram.com/kaketosdelano/

Официальный сайт - http://ikaketosdelano.ru/

Мой блог - http://aslan.livejournal.comИнстаграм - https://www.instagram.com/aslanfoto/Facebook - https://www.facebook.com/aslanfoto/Вконтакте - https://vk.com/aslanfoto

kak-eto-sdelano.livejournal.com

Человек в космическом полете - gorlanova

Материал организован Агентством печати «Новости» (АПН) по просьбе «Юности».Борис Егоров

Развитие космонавтики не дошло еще до такого совершенства, когда подготовка к путешествию заключается в выписке командировочного удостоверения, упаковке чемоданов и прощании с друзьями.Сегодня далеко не каждый человек способен перенести все «тяготы» космического путешествия. Трудно перечислить все требования, которые предъявляет к космонавту такой полет, и еще труднее найти человека, подходящёго для этой цели.В космосе побывали четыре советских космонавта, а желающих, судя по письмам, десятки тысяч. Эти письма приходят со всего земного шара, от людей самых различных национальностей, самых различных убеждений. Они написаны на тетрадных листах и отпечатаны на машинке, но их объединяет одно — страстная жажда быть полезным науке, готовность отдать все силы, даже самую жизнь для разгадки тайн космоса. И вот начинается экзамен. Перед отборочной медицинской комиссией стоит человек. Никто не знает, что ожидает его, когда он будет осваивать космические трассы. Ясно одно: у него должно быть железное здоровье, умение ориентироваться в любой обстановке, твердый характер. Хирурги, терапевты, невропатологи, психиатры, психологи и врачи других специальностей самым тщательным образом исследуют кандидата в космонавты. Но вот первый этап позади. Начинается второй этап. Кандидатов ждут испытательные стенды, на которых можно определить, как люди переносят те условия космического полета, которые можно хотя бы приближенно создать на Земле. Центрифуга, воспроизводящая перегрузки во время разгона и торможения космического корабля; вибростенд, на котором испытывается устойчивость организма к вибрациям, возникающим при работе ракетного двигателя; барокамера, где человека «поднимают» на большую высоту, исследуя приспособляемость его организма к пониженному давлению воздуха и кислородному голоданию; качели и вращающиеся стенды для оценки работоспособности вестибулярного аппарата, позволяющего человеку даже с закрытыми глазами определять свое положение в пространстве. Во время всех этих испытаний у кандидата в космонавты регистрируются биотоки сердца — снимается электрокардиограмма, биотоки мозга — электроэнцефалограмма, давление крови и много других показателей, позволяющих заметить даже самые незначительные отклонения от нормы. Начинается подготовка к полету. Она включает в себя занятия спортом по программе, намного более широкой, чем та, по которой тренируются многоборцы. Космонавты занимаются гимнастикой, легкой атлетикой, спортивными играми. За ними наблюдают врачи.Параллельно с подготовкой космонавтов идет подготовка космического корабля. Инженеры, создающие корабль, обращаются к врачам с массой вопросов, касающихся расположения приборов в корабле, устройства кресла космонавта, допустимых вибраций, создаваемых работающими двигателями. Некоторые из этих вопросов пока мало изучены. Один из них — устранение вредного влияния перегрузок при разгоне и торможении космического корабля.Трудно разорвать узы земного притяжения. С каждой секундой ускорение движущегося корабля растет. Космонавт с такой силой вдавлен в кресло, что не может поднять руки. Огромная нагрузка падает на сердце, которому приходится перекачивать кровь, ставшую во много раз «тяжелее». Кровь скапливается в одной части тела, в то время как ткани другой ощущают жестокий недостаток крови, несущей кислород, необходимый для нормальной жизнедеятельности организма.Предлагались самые различные способы борьбы с грозным следствием воздействия перегрузки. К. Э. Циолковский одним из первых заинтересовался этим явлением и предложил помещать человека в кабину с водой. Перемещаясь в том же направлении, что и кровь, вода будет уравнивать нарастающее извне давление, препятствовать смещению и накоплению крови и тем самым облегчит работу сердца. Этот вариант интересен, но малоприемлем, так как на отправку такого количества воды в космос придется затрачивать слишком много мощности двигателей, не говоря уже о неудобствах для космонавта.Выдвигались и другие, правда, не столь удачные предложения. Один изобретатель предлагал закрепить на оси кресло и крутить его вместе с космонавтом; доказывалось, что при этом кровь не будет скопляться в какой-то одной части тела. Но упускалось из виду, что вращение человека в течение нескольких минут, да еще под действием перегрузки само по себе может привести к очень тяжелым последствиям.В настоящее время для борьбы с последствиями перегрузки применяются специальные противоперегрузочные костюмы, принцип действия которых очень сходен с принципом действия кабины, заполненной водой.Но вот разгон окончен, и корабль вышел на орбиту. Стихает рев двигателей, и наступает новое состояние, совершенно необычное для наших земных условий,— невесомость. Вот как описывает этот переход наш космонавт Г. С. Титов. «Первое, что я почувствовал,— это то, что нахожусь в кабине вниз головой».Трудно сказать, конечно, где в космосе верх, а где низ, но чем же объясняется такое ощущение космонавта? Это сказал свое слово так называемый отолитовый аппарат. Чувствительный орган, расположенный в области среднего уха, отолитовый аппарат представляет собой желатинообразную пластинку с кристаллами, укрепленную в волосках, выходящих из нервных клеток. Вся эта система погружена в жидкость. Когда мы стоим на земле, пластинка давит на волоски, и в головной мозг поступает сигнал о том, что человек находится в вертикальном положении, вниз ногами. Если человек расположен вниз головой то пластинка оттягивает волоски, и в мозг идет соответствующий сигнал. В состоянии невесомости на пластинку (ее принято называть отолитовой мембраной) не действует притяжение Земли. Поэтому в мозг поступает неправильная информация о положении человека в пространстве. За этим на первый взгляд безобидным явлением, к которому еще можно привыкнуть, скрывается другое, более серьезное и доставляющее особенно много беспокойства врачам. Свободное положение отолитовой мембраны способствует наступлению состояния, близкого по своим признакам к так называемой «морской болезни». Точная причина этого явления пока не установлена.Другим сюрпризом, который несет в себе невесомость, является почти полная разгрузка сердечно-сосудистой и мышечной систем. Невольно вспоминается роман А. Беляева «Звезда КЭЦ», где упоминается о старом ученом-астрономе, который после длительного пребывания в невесомости уже не может больше жить в нормальных условиях. Его сердце не выдержит нагрузки, которую создает обычная сила земного тяготения. Его мышцы совершенно не смогут работать. Чтобы избежать этого явления, космонавтам во время полета придется много заниматься физкультурой. Есть еще один путь — создание искусственной силы тяжести. Часто можно видеть проекты межпланетных станций, выполненных в виде гигантского колеса. «Обод» этого колеса — жилые помещения, лаборатории, подсобные помещения. Колесо медленно вращается вокруг своей оси. Центробежная сила, возникающая при этом, заменит привычную для нас силу притяжения Земли.Но допустим, что и этот вопрос решен. Космический корабль движется по своей орбите. Искусственная сила тяжести, кондиционированный воздух, вкусная пища делают условия пребывания в корабле очень похожими на обычную земную обстановку. Однако представим себе длительный межпланетный полет. Проходит первый месяц полета, второй, третий, а до цели еще очень далеко. Небольшой экипаж — пилот, астроном, инженер, биолог и врач. Однообразная обстановка. Сравнительно тесная кабина. И в такой обстановке проходят месяцы и годы!Не секрет, что даже очень хорошие люди часто не могут ужиться в одной квартире. Не случайно альпинисты, создавая группу для сложного восхождения, отправляются сначала вместе на небольшое восхождение. Это называется — восхождение на «схоженность». Главная цель при этом — определить, как каждый из членов группы держит себя по отношению к коллективу. Скажем, один привык ходить быстро, другой — медленно, смогут ли они найти компромиссное решение?Возьмем другой пример. Два человека, взявшись за руки, переходят дорогу. Внезапно перед ними появляется автомобиль. Один бросается вперед, таща за руку другого, а тот тянет первого назад. В результате возможен несчастный случай.Вот почему ученым пришлось заняться групповой психологией. При помощи специальных методов подбираются члены экипажа, которых, с точки зрения альпиниста, можно было бы назвать «схоженными».Наконец утомительное путешествие закончено. Оно продолжалось очень долго... Но как быть, если на преодоление космических расстояний не хватает человеческой жизни? Неужели человечество всегда будет ограничено этим в своих исканиях? У космической медицины есть ответ на этот вопрос. Правда, работа находится только в начальной стадии, но уже и сейчас имеются определенные достижения.Анабиоз — искусственное замедление обменных процессов в организме. Это понятие часто встречается в научно-фантастических романах.Корабль лег на курс. Штурман последний раз проверил программу полета, включил космический автопилот, и команда корабля ложится в ванны со специальной жидкостью. Внутрь приняты необходимые препараты; наступает глубокий сон. Управление кораблем взяли в свои руки умные автоматы. Температура тела космонавтов постепенно снижается, замедляются и все обменные процессы. В таком состоянии человек намного может пережить свою возможную жизнь.Пока эти исследования ведутся в лабораториях, но животных. Уже сейчас обменные процессы у теплокровного животного можно замедлить в 4—5 раз, а это означает, что оно проживет, точнее, проспит, несколько своих жизней.То же произойдет и с человеком, находящимся в состоянии анабиоза. В нужный момент автоматы постепенно начнут выводить космонавтов из этого состояния.Длительный путь позади, и корабль приближается к цели. Корабль начинает торможение и выходит на орбиту вокруг неизведанной планеты. Во многих научно-фантастических романах описывается посадка кораблей на поверхность планет солнечной системы и даже других галактик. Много написано о страшных чудовищах, населяющих эти планеты, о вулканах и озерах расплавленной лавы, о хищных растениях, пожирающих зазевавшихся космонавтов, но мало где рассказывается о трудной борьбе человека с другими врагами, пожалуй, еще более страшными, чем растения-людоеды и электрические динозавры. Эти враги не видны и не слышны, их не уничтожить выстрелами атомных пистолетов.Это микроорганизмы.Органическая жизнь столь многообразна в своем развитии, что сейчас невозможно даже приблизительно предсказать, с какими формами жизни столкнется человечество на других планетах. Вот почему посадка на планету возможна только после очень тщательной санитарно-эпидемиологической разведки. Ведь если даже допустить, что экипаж космического корабля сумеет избежать инфекции, то на скафандрах, на образцах растений и минералов эта инфекция может быть занесена на Землю, где она вызовет опаснейшие эпидемии совершенно неведомых болезней. Поэтому перед высадкой людей на другую планету туда сядетДлительное одиночество. Проходят сутки за сутками. За стенами сурдокамеры кипит жить, а сюда не проникает снаружи ни один звук. Точно по расписанию космонавт выполняет задание психологов (работает с черно-красной таблицей), накладывает электроды для регистрации физиологических функции. Как трудно оставаться наедине с самим собой!автоматическая «санитарно-эпидемическая станция», несущая на своем борту подопытных животных, радиоуправляемое лабораторное оборудование. Но этого мало. Трудно сказать, как будет налажена борьба с болезнями, имеющими длительный скрытый период. Для примера можно назвать проказу — заболевание, которое в нашей стране практически не встречается. Скрытый период от заражения человека до появления первых признаков болезни продолжается иногда до 20 лет.Кстати, о скрытом периоде. А что делать, если экипаж вылетел с Земли, имея на борту человека, который болен, но болезнь находится в стадии скрытого периода?Да и не только болезни грозят космонавтам. Встреча с метеоритом может повредить корабль, неведомый пояс радиации может вызвать у экипажа лучевую болезнь. Ту г-то на помощь медицине и приходит радиотехника.Уже сейчас, наблюдая за состоянием космонавта в полете, регистрируют частоту его дыхания и пульса, биотоки сердца и мозга, температуру тела, температуру и состав воздуха в кабине корабля. Все эти данные собираются соответствующими датчиками, расположенными непосредственно на теле космонавта и на стенах кабины. Сигналы от них поступают по телеметрической линии на Землю, где за этими жизненно важными показателями неотступно наблюдают врачи. Но размещенные на теле космонавта датчики имеют провода, а это очень мешает вставать, передвигаться по кабине, заниматься физкультурой. На помощь приходит так называемая «малая телеметрия».Представьте себе миниатюрный прибор, находящийся в кармане и совмещающий в себе усилитель и передатчик. Космонавт легко передвигается по кабине, а чувствительные приемники следят за сигналами этого аппарата, которые с помощью «большой телеметрии» передаются на Землю. Таким образом, можно следить за деятельностью сердца, мозга, за дыханием. Такие аппараты уже применяются в «земной» практике. В литературе описывался, например, аппарат (радиопилюля) для исследования желудочно-кишечного тракта именно таким образом. Аппарат, созданный для этой цели, имеет размеры приблизительно медицинской пилюли и легко глотается человеком. Он позволяет регистрировать движение стенок желудка и кислотность желудочного сока. На Выставке достижений народного хозяйства демонстрировался шлем с небольшой антенной, которым пользуются для регистрации работы сердца у бегунов.Но, допустим, врачи на Земле приняли сигналы телеметрии, говорящие о том, что космонавту требуется медицинская помощь. Хорошо, если корабль не успел далеко улететь от Земли и его можно сравнительно быстро вернуть назад. А как быть, если на возвращение корабля требуются месяцы?Представьте себе пистолет, только несколько больших размеров, чем обычный, и стреляющий не пулями, а очень сильной струей воздуха, смешанного с необходимым лекарством. Такой пистолет тоже демонстрировался на Выставке достижений народного хозяйства. Это безыгольчатый инъектор. Введение лекарств с его помощью — совершенно безболезненная процедура. Такой аппарат легко может быть установлен в кресле космонавта. Самые различные препараты разместятся в барабане пистолета-шприца. В нужный момент сигнал с Земли повернет барабан с лекарственными препаратами.Второй сигнал включит безыгольчатый инъектор, и в организм космонавта поступят необходимые препараты.Что касается очень дальних полетов, когда на работе телеметрии начинают сказываться помехи и на Землю могут прийти искаженные данные, то на борту корабля заработает электронная диагностическая машина, объединенная с лечебным креслом. В этом кресле человек обследуется самым тщательным образом, и машина, основываясь на полученных данных, находит наилучший вариант лечения больного. Но тут необходимо отметить одно обстоятельство. Можно подумать, будто такая машина полностью заменит врача на космическом корабле. Нет! Но врач-космонавт, имеющий такую машину, окажется во много раз сильнее вооруженным против самых различных человеческих недугов.На корабле должен быть чистый и свежий воздух, поступающий из регенерационной (восстанавливающей) установки. Эта установка непрерывно поглощает углекислый газ и вырабатывает кислород. Подобные установки применяются на подводных лодках. Недостаток ее в том, что продолжительность работы установки ограничена. В конце концов, она превращается в балласт, в то время как космонавты будут страдать от удушья. Выход подсказывает биология. В биологии известно большое количество растений, «работающих» подобно регенерационной установке. Одним из них является хлорелла. Кроме того, что она способна очистить воздух в космическом корабле, хлорелла с успехом может быть использована в качестве пищи. На вкус жареная хлорелла напоминает что-то среднее между сухарями и жареными грибами, а так как она очень быстро развивается, то излишки хлореллы войдут в меню на космических кораблях.Человек покидает космический корабль и выходит на поверхность чужой планеты. Если на планете есть атмосфера, то она прочным щитом закроет человека от космической радиации, холода, космической ночи, когда температура доходит до сотен градусов ниже нуля.Представьте себе лунную станцию. Станция на Луне будет необходима как ракетодром для полетов к дальним планетам, так как у нее нет атмосферы, мешающей космическим кораблям, и сила притяжения в шесть раз меньше земной. Следовательно, гигантский корабль израсходует на разгон во много раз меньше топлива.Как будет передвигаться по лунным пустыням человек? Еще лет десять назад космический скафандр представлялся тяжелой металлической одеждой наподобие рыцарских доспехов. Скафандр, при изготовлении которого были бы широко применены современные синтетические материалы, способен выдержать почти полный вакуум. Для защиты от холода он может прогреваться подающимся внутрь теплым воздухом, а для автономного скафандра, позволяющего совершать лунные экспедиции, может применяться электрический обогрев.Давайте заглянем в будущее. Новые открытия, которые будут сделаны физиками, химиками, физиологами, несомненно, облегчат человечеству путь к звездам.Физики упорно работают над покорением неведомых сил природы. Одной из проблем, которая уже сейчас стала на повестку дня, является природа гравитации (силы притяжения). Подумайте, какие перспективы открыло бы разрешение этой проблемы! Первым о такой возможности написал в научно-фантастическом романе «Первые люди на Луне» Герберт Уэллс. Его герой путешествует с помощью открытого им материала — каворита, который не подчиняется законам земного тяготения.Представьте себе огромный корабль с установкой, уничтожающей силы земного притяжения. Для вывода такого корабля на орбиту потребуется мизерная мощность. С другой стороны, во время полета в условиях невесомости эта установка сможет воспроизводить силу тяжести, что, конечно, значительно упростит разрешение задач, которые ставит перед медициной пребывание человека в условиях невесомости.Все описанные здесь проблемы, несомненно, со временем будут разрешены. Определенные сроки трудно назвать. Вы помните, как осторожно наши ученые говорили о полете человека в космос после запуска первого спутника Земли. Называли ближайшее десятилетие, но наука и техника движутся такими темпами, что такой полет стал возможен через четыре года.Бурное развитие космонавтики требует от человечества огромных усилий. Несомненно, в этом деле большая роль принадлежит молодежи. К этой работе можно готовить себя уже со школьной скамьи. Нельзя замыкаться в какой-либо одной области человеческих познаний. Это, естественно, не значит, что надо знать все. Но если вы инженер, не отворачивайтесь от биологии, если вы врач, не пугайтесь математики и физики!

Журнал Юность 2 февраль 1963 г.

gorlanova.livejournal.com

Скафандр. История и устройство | Космос

Скафандр — это не просто костюм. Это космический корабль, повторяющий форму тела. И появился он задолго до первых полётов в космос. В начале ХХ века учёные уже знали, что условия в космосе и на других планетах сильно отличаются от земных. Для будущих космических полётов нужно было придумать костюм, который защищал бы человека от воздействия убийственной внешней среды.

Скафандр — это чудо техники, космическая станция в миниатюре… Вам-то кажется, что скафандр переполнен, как дамская сумочка, но на самом деле всё сделано так компактно, что просто красота… В общем, скафандр мой был похож на первоклассный автомобиль, а шлем — на швейцарские часы.Роберт Хайнлайн «Имею скафандр — готов путешествовать»

Название «скафандр» происходит от французского слова, предложенного в 1775 году аббатом-математиком Жаном-Батистом де Ла Шапелем. Естественно, о полётах в космос в конце XVIII века речи не шло — учёный предложил называть так водолазное снаряжение. Само слово, которое можно перевести с греческого примерно как «лодко-человек», неожиданно вошло в русский язык с приходом космической эры. В английском же языке скафандр так и остался «космическим костюмом» (space suit).

Водолазные скафандры Жана-Батиста де Ла Шапеля.

Чем выше человек взбирался, тем сильнее назревала необходимость в костюме, который поможет ему сделать ещё один шаг в сторону неба. Если на высоте шести-семи километров достаточно кислородной маски и тёплой одежды, то после десятикилометровой отметки давление падает настолько, что лёгкие перестают усваивать кислород. Чтобы выжить в таких условиях, нужны герметичная кабина и компенсирующий костюм, который при разгерметизации сжимает человеческое тело, на какое-то время заменяя ему внешнее давление.

Однако если подняться ещё выше, то не поможет и эта болезненная процедура: пилот погибнет от кислородного голодания и декомпрессионных расстройств. Единственное решение — сделать полностью герметичный скафандр, в котором внутреннее давление поддерживается на достаточном уровне (обычно не менее 40% от атмосферного, что соответствует высоте семи километров). Но и тут хватает проблем: надутый скафандр затрудняет движения, в нём почти невозможно совершать точные манипуляции.

Высотный скафандр Вилли Поста, 1934 год.

Английский физиолог Джон Холден опубликовал в 1920-е годы серию статей, в которых предложил использовать водолазные костюмы для защиты воздухоплавателей. Он даже построил прототип такого скафандра для американского воздухоплавателя Марка Риджа. Последний испытал костюм в барокамере при давлении, соответствующем высоте 25,6 километра. Однако аэростаты для полётов в стратосфере всегда стоили дорого, и Риджу не удалось собрать средства для установления мирового рекорда с помощью костюма Холдена.

В Советском Союзе скафандрами для высотных полётов занимался инженер Института авиационной медицины Евгений Чертовский. В период с 1931 по 1940 год он разработал семь моделей герметичных костюмов. Все они были далеки от совершенства, но зато Чертовский первым в мире решил проблему, связанную с подвижностью. После наддува скафандра пилоту требовалось большое усилие, чтобы просто согнуть конечность, поэтому в модели Ч-2 инженер применил шарниры. Модель Ч-3, созданная в 1936 году, содержала в себе практически все элементы, которые есть в современном космическом скафандре, включая впитывающее бельё. Ч-3 была испытана на тяжёлом бомбардировщике ТБ-3 19 мая 1937 года.

Первые высотные скафандры СССР: Ч-3 (1936) и СК-ЦАГИ-5 (1940)

В 1936 году на экраны вышел фантастический фильм «Космический рейс», в создании которого участвовал Константин Циолковский. Кино о грядущем покорении Луны так захватило молодых инженеров Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), что они принялись активно работать над прототипами космических скафандров. Первый образец под индексом СК-ЦАГИ-1 был сконструирован, изготовлен и испытан на удивление быстро — всего лишь за один 1937 год.

Скафандр и впрямь производил впечатление чего-то внеземного: верхняя и нижняя части соединялись с помощью поясного разъёма; для облегчения подвижности появились плечевые шарниры; оболочка состояла из двух слоёв прорезиненной ткани. На второй модели была установлена автономная регенерационная система, рассчитанная на шесть часов непрерывной работы. В 1940 году на основе полученного опыта инженеры ЦАГИ создали последний довоенный советский скафандр СК-ЦАГИ-8. Его испытали на истребителе И-153 «Чайка».

Космонавты на Луне в фильме «Космический рейс». Скафандры бутафорские, но довольно похожи на настоящие.

После войны инициатива перешла к Лётноисследовательскому институту (ЛИИ). Его специалистам было поручено создать костюмы для пилотов авиации, которая быстро покоряла новые высоты и скорости. Серийное производство одному институту было не потянуть, и в октябре 1952 года инженер Александр Бойко создал специальный цех на заводе №918 в подмосковном Томилино. Ныне это предприятие известно как НПП «Звезда». Именно там был создан скафандр для Юрия Гагарина.

Скафандры для собак (на фото — Белка) делались попроще: животным не требовалось выполнять сложную работу.

Когда в конце 1950-х годов советские инженеры-конструкторы приступили к проектированию первого космического корабля «Восток», они изначально планировали, что человек полетит в космос без скафандра. Пилота должны были поместить в герметичный контейнер, который выстреливался бы из спускаемого аппарата перед приземлением. Однако такая схема оказалась громоздкой и требовала длительных испытаний, поэтому в августе 1960 года бюро Сергея Королёва переработало внутреннюю компоновку «Востока», заменив контейнер катапультируемым креслом. Соответственно, для защиты будущего космонавта в случае разгерметизации требовалось быстро создать подходящий костюм. Времени на стыковку скафандра с бортовыми системами не оставалось, поэтому решили сделать систему жизнеобеспечения, размещаемую непосредственно в кресле.

Скафандр, получивший обозначение СК-1, был основан на высотном костюме «Воркута», который предназначался для пилотов истребителя-перехватчика Су-9. Только шлем пришлось полностью переделать. Например, в нём был установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления: если оно резко падало, механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало.

Первый космонавт в не первом скафандре: Юрий Гагарин в СК-1.

Каждый скафандр изготавливался по индивидуальной мерке. К первому космическому полёту «обшить» весь отряд космонавтов, в то время состоявший из двадцати человек, не получалось. Поэтому сначала выделили шестерых, которые показали наилучший уровень подготовки, а затем — тройку «лидеров»: Юрия Гагарина, Германа Титова и Григория Нелюбова. Для них скафандры изготовили в первую очередь.

Один из скафандров СК-1 побывал на орбите раньше космонавтов. Во время беспилотных испытательных запусков корабля «Восток», проведённых 9 и 25 марта 1961 года, на борту вместе с подопытными дворнягами находился человекоподобный манекен в скафандре, прозванный «Иваном Ивановичем». В его груди была установлена клетка с мышами и морскими свинками. Под прозрачное забрало шлема положили табличку с надписью «Макет», чтобы случайные свидетели приземления не приняли его за инопланетное вторжение.

Скафандр СК-1 использовался в пяти пилотируемых полётах кораблей «Восток». Только для полёта «Востока-6», в кабине которого находилась Валентина Терешкова, был создан скафандр СК-2, учитывающий особенности женской анатомии.

Валентина Терешкова в «дамском» скафандре СК-2 . Первые советские скафандры были ярко-оранжевыми, чтобы приземлившегося лётчика было легче найти. Но скафандрам для открытого космоса лучше подходит отражающий все лучи белый.

Американские конструкторы программы «Меркурий» пошли по пути конкурентов. Однако были и отличия, которые следовало учесть: маленькая капсула их корабля не позволяла долго оставаться на орбите, а в первые запуски должна была всего лишь достичь границы космического пространства. Скафандр Navy Mark IV был создан Расселом Колли для пилотов военно-морской авиации, причём он выгодно отличался от других моделей гибкостью и сравнительно небольшим весом. Чтобы адаптировать скафандр к космическому кораблю, пришлось внести несколько изменений — прежде всего в устройство шлема. У каждого астронавта было три индивидуальных скафандра: для обучения, для полёта и резервный.

Скафандр программы «Меркурий» продемонстрировал свою надёжность. Только однажды, когда капсула «Меркурия-4» начала тонуть после приводнения, скафандр едва не погубил Вирджила Гриссома — астронавт едва успел отсоединиться от системы жизнеобеспечения корабля и выбраться наружу.

Астронавты программы «Меркурий» в скафандрах Navy Mark IV.

Первые скафандры были аварийно-спасательными, присоединялись к системе жизнеобеспечения корабля и не позволяли выйти в открытый космос. Специалисты понимали, что если космическая экспансия продолжится, то одним из обязательных этапов станет создание автономного скафандра, в котором можно будет работать в открытом космосе.

Сначала под свою новую пилотируемую программу «Джемини» американцы хотели доработать «меркурианский» скафандр Mark IV, но к тому моменту был полностью готов высотный герметичный костюм G3C, созданный под проект ракетоплана Х-15, — его и взяли за основу. Всего в ходе полётов «Джемини» использовались три модификации — G3C, G4C и G5C, причём для выхода в открытый космос были пригодны только скафандры G4C. Все скафандры были подключены к системе жизнеобеспечения корабля, однако на случай проблем было предусмотрено автономное устройство ELSS, ресурсов которого хватало на поддержку астронавта в течение получаса. Впрочем, астронавтам не пришлось им воспользоваться.

Именно в скафандре G4C совершил выход в открытый космос Эдвард Уайт, пилот корабля «Джемини-4». Произошло это 3 июня 1965 года. Но к тому времени он не был первым — за два с половиной месяца до Уайта в свободный полёт рядом с кораблём «Восход-2» отправился Алексей Леонов.

Астронавт Эдвард Уайт за пределами корабля.

Экипаж «Восхода-2» , Павел Беляев и Алексей Леонов, в скафандрах «Беркут».

Корабли «Восход» создавались для достижения космических рекордов. В частности, на «Восходе-1» в космос впервые полетел экипаж из трёх космонавтов — для этого из шарообразного спускаемого аппарата удалили катапультируемое кресло, а сами космонавты отправились в полёт без скафандров. Корабль «Восход-2» готовили для выхода одного из членов экипажа в открытый космос, и тут без герметичного костюма было не обойтись.

Специально для исторического полёта был разработан скафандр «Беркут». В отличие от СК-1, новый костюм имел вторую герметичную оболочку, шлем со светофильтром и заплечный ранец с кислородными баллонами, запаса которых хватало на 45 минут. Кроме того, космонавт был соединён с кораблём семиметровым фалом, в состав которого входили амортизирующее устройство, стальной трос, шланг аварийной подачи кислорода и электрические провода.

Космический корабль «Восход-2» стартовал 18 марта 1965 года, и в начале второго витка Алексей Леонов покинул борт. Тут же командир экипажа Павел Беляев торжественно объявил на весь мир: «Внимание! Человек вышел в космическое пространство!» Изображение парящего на фоне Земли космонавта транслировалось по всем телеканалам. Леонов находился в пустоте 23 минуты 41 секунду.

Космонавт Алексей Леонов первым в мире вышел в открытый космос.

Хотя американцы уступили первенство, они быстро и заметно обогнали советских конкурентов по количеству выходов в открытый космос. Операции вне корабля осуществлялись во время полётов «Джемини-4, -9, -10, -11, 12». Следующий советский выход состоялся только в январе 1969 года. В том же году американцы высадились на Луну.

Скафандр G4C с носимым устройством ELSS.

Рекорды в вакууме

Сегодня выходами в космос никого не удивишь: на конец августа 2013 года зафиксировано 362 выхода общей продолжительностью 1981 час 51 минута (82,5 суток, почти три месяца). И всё же здесь есть свои рекорды.

Абсолютным рекордсменом по количеству часов, проведённых в открытом космосе, вот уже много лет остаётся российский космонавт Анатолий Соловьёв — он совершил 16 выходов общей продолжительностью 78 часов 46 минут. На втором месте — американец Майкл Лопес-Алегриа; он совершил 10 выходов общей продолжительностью 67 часов 40 минут.

Самым длительным стал выход американцев Джеймса Восса и Сьюзан Хелмс 11 марта 2001 года, продолжавшийся 8 часов 56 минут.

Максимальное количество выходов за один полёт — семь; этот рекорд принадлежит россиянину Сергею Крикалёву.

Дольше всех на поверхности Луны находились астронавты «Аполлона-17» Юджин Сернан и Харрисон Шмитт: за три выхода в декабре 1972 года они провели там 22 часа 4 минуты.

Если сравнивать не космонавтов, а страны, то здесь безусловно лидируют США: 224 выхода, 1365 часов 53 минуты вне корабля.

На Луне требовались совсем другие скафандры, нежели на земной орбите. Скафандр должен был стать полностью автономным и позволять человеку работать вне корабля несколько часов. Он должен был обеспечить защиту от микрометеоритов и, главное, от перегрева под прямыми солнечными лучами, ведь высадки планировались в лунные дни. Кроме того, в NASA построили специальный наклонный стенд, чтобы выяснить, как пониженная гравитация влияет на движение астронавтов. Оказалось, что характер ходьбы резко меняется.

Скафандр для полёта на Луну совершенствовался в ходе всей программы «Аполлон». Первый вариант A5L не удовлетворил заказчика, и вскоре появился скафандр A6L, куда была добавлена теплоизоляционная оболочка. После пожара 27 января 1967 года на корабле «Аполлон-1», приведшего к гибели трёх астронавтов (в том числе упомянутых выше Эдварда Уайта и Вирджила Гриссома), скафандр доработали до огнестойкой версии A7L.

По своей конструкции A7L был цельным, многослойным костюмом, закрывавшим туловище и конечности, с гибкими сочленениями, сделанными из резины. Металлические кольца на вороте и манжетах рукавов предназначались для установки герметичных перчаток и «шлема-аквариума». Все скафандры имели вертикальную «молнию», которая шла от шеи до паха. A7L обеспечивал четырёхчасовую работу астронавтов на Луне. На всякий случай в ранце находился ещё и резервный блок жизнеобеспечения, рассчитанный на полчаса. Именно в скафандрах A7L астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин ступили на Луну 21 июля 1969 года.

В трёх последних полётах лунной программы использовались скафандры A7LB. Они отличались двумя новыми сочленениями на шее и поясе — такая доработка понадобилась для того, чтобы облегчить вождение лунного автомобиля. Позднее этот вариант скафандров использовался на американской орбитальной станции «Скайлэб» и при международном полёте «Союз-Аполлон».

Скафандр программы «Аполлон».

Советские космонавты тоже собирались на Луну. И для них приготовили скафандр «Кречет». Поскольку по задумке высаживаться на поверхность должен был только один член экипажа, для скафандра выбрали полужёсткий вариант — с дверцей на спине. Космонавт должен был не надевать костюм, как в американском варианте, а буквально влезать в него. Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не снаружи, как у американцев, а в нормальной внутренней атмосфере, что упрощало конструкцию. Хотя «Кречет» так и не побывал на Луне, наработки по нему использовались при создании других моделей.

Советский лунный скафандр «Кречет».

В 1967 году начались полёты новых советских кораблей «Союз». Они должны были стать основным транспортным средством при создании долговременных орбитальных станций, поэтому потенциальное время, которое человек должен был провести вне корабля, неизбежно увеличивалось.

Скафандр «Ястреб» был в основном похож на «Беркут», который использовался на корабле «Восход-2». Различия были в системе жизнеобеспечения: теперь дыхательная смесь циркулировала внутри скафандра по замкнутому контуру, где очищалась от углекислоты и вредных примесей, подпитывалась кислородом и охлаждалась. В «Ястребах» космонавты Алексей Елисеев и Евгений Хрунов переходили из корабля в корабль во время полётов «Союза-4» и «Союза-5» в январе 1969 года.

На орбитальные станции космонавты летали без спасательных скафандров — за счёт этого удавалось увеличить запасы на борту корабля. Но однажды космос не простил такой вольности: в июне 1971 года из-за разгерметизации погибли Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев. Конструкторам пришлось срочно создавать новый спасательный скафандр «Сокол-К». Первый полёт в этих скафандрах был проведён в сентябре 1973 года на «Союзе-12». С тех пор космонавты, отправляясь в полёт на отечественных кораблях «Союз», всегда используют варианты «Сокола».

Примечательно, что скафандры «Сокол-КВ2» были приобретены китайскими торговыми представителями, после чего в Китае появился собственный космический костюм, именуемый, как и пилотируемый корабль, «Шэньчжоу» и очень похожий на российский образец. В таком скафандре отправился на орбиту первый тайконавт Ян Ливэй.

Китайские аварийно- спасательные скафандры во всём похожи на российские скафандры «Сокол-КВ2».

Для выхода в открытый космос скафандры из серии «Сокол» не годились, поэтому, когда Советский Союз начал запускать орбитальные станции, позволяющие сооружать различные модули, понадобился и соответствующий защитный костюм. Им стал «Орлан» — автономный полужёсткий скафандр, созданный на основе лунного «Кречета». В «Орлан» тоже надо было залезать через дверцу в спине. Кроме того, создатели этих скафандров сумели сделать их универсальными: теперь штанины и рукава подгонялись под рост космонавта.

«Орлан-Д» впервые был опробован в открытом космосе в декабре 1977 года на орбитальной станции «Салют-6». С тех пор эти скафандры в разных модификациях использовались на «Салютах», комплексе «Мир» и Международной космической станции (МКС). Космонавты благодаря скафандру могут поддерживать связь друг с другом, с самой станцией и с Землёй.

Скафандры «Орлан-МК» — лучшие друзья космонавта!

Скафандры серии «Орлан» оказались настолько хороши, что китайцы сделали по их образцу свой «Фэйтянь» для выхода в открытый космос. 27 сентября 2008 года эту операцию в ходе полёта корабля «Шэньчжоу-7» проделал тайконавт Чжай Чжиган. Характерно, что при выходе его страховал напарник Лю Бомин в купленном у России «Орлане-М».

Китайский «Фэйтянь» и российский «Орлан-М».

Опасный космос

Выход в открытый космос опасен по множеству причин: глубокий вакуум, экстремальные температуры, солнечная радиация, космический мусор и микрометеориты. Серьёзную опасность представляет и удаление от космического корабля.

Первый опасный инцидент произошёл ещё с Алексеем Леоновым в марте 1965 года. Выполнив программу, космонавт не смог вернуться на корабль из-за того, что его скафандр раздулся. Совершив несколько попыток войти в шлюз ногами вперёд, Леонов решил развернуться. При этом он снизил уровень избыточного давления в скафандре до критического, что позволило ему втиснуться в шлюзовую камеру.

Инцидент с повреждением скафандра произошёл при полёте шаттла «Атлантис» в апреле 1991 года (миссия STS-37). Маленький прут проколол перчатку астронавта Джерри Росса. По счастливой случайности разгерметизации не произошло — прут застрял и «запечатал» образовавшееся отверстие. Прокол даже не заметили до тех пор, пока астронавты не вернулись на корабль и не начали проверку скафандров.

Ещё один потенциально опасный случай произошёл 10 июля 2006 года во время второго выхода в открытый космос астронавтов шаттла «Дискавери» (полёт STS-121). От скафандра Пирса Селлерса отсоединилась специальная лебёдка, которая не давала астронавту улететь в пространство. Вовремя заметив проблему, Селлерс с напарником сумели прикрепить устройство обратно, и работа завершилась благополучно.

Картина Алексея Леонова «Выход в открытый космос».

Под программу многоразовых космических кораблей «Спейс Шаттл» американцы разработали несколько скафандров. При испытаниях новой ракетно-космической системы астронавты облачались в SEES — спасательный скафандр, позаимствованный у военной авиации. В дальнейших полётах его сменил вариант LES, а затем — более совершенная модификация ACES.

Для выходов в открытый космос был создан скафандр EMU. Он состоит из верхней жёсткой части и мягких штанов. Как и «Орлан», EMU могут многократно использовать разные космонавты. В нём можно спокойно работать в космосе семь часов, ещё полчаса даёт резервная система жизнеобеспечения. За состоянием скафандра следит специальная микропроцессорная система, которая предупреждает астронавта, если что-то идёт не так. Первый EMU побывал на орбите в апреле 1983 года на корабле «Челленджер». Сегодня скафандры этого типа активно используются на МКС наряду с российскими «Орланами».

Скафандры открытого космоса NASA: лунный скафандр A7LB, скафандр для «шаттлов» EMU и экспериментальный скафандр I-Suit.

Американцы считают, что EMU морально устарел. Перспективная космическая программа NASA включает полёты на астероиды, возвращение на Луну и экспедицию на Марс. Поэтому необходим скафандр, который объединял бы в себе положительные качества спасательных и рабочих костюмов. Скорее всего, он будет с люком за спиной, позволяющим пристыковывать скафандр к станции или жилому модулю на поверхности планеты. Чтобы привести такой скафандр в рабочее состояние (включая герметизацию), требуются считаные минуты.

Прототип скафандра Z-1 уже проходит испытания. За определённое внешнее сходство с костюмом известного мультипликационного персонажа его прозвали «скафандром Базза Лайтера».

Проект Z-1 — «скафандр Базза Лайтера».

Специалисты пока не определились, в каком костюме человек впервые ступит на поверхность Красной планеты. Хотя Марс обладает атмосферой, она настолько разрежена, что легко пропускает солнечную радиацию, поэтому человек внутри скафандра должен быть хорошо защищён. Специалисты NASA рассматривают широкую палитру возможных вариантов: от тяжёлого жёсткого скафандра Mark III до лёгкого обтягивающего костюма Bio-Suit.

Перспективный скафандр Bio-Suit (прототип). Покоряйте Марс, оставаясь стильным!

∗∗∗

Технологии изготовления скафандров будут развиваться. Костюмы для космоса станут умнее, элегантнее, изощрённее. Возможно, когда-нибудь появится универсальная оболочка, способная защитить человека в любой среде. Но и сегодня скафандры — уникальный продукт технологий, которые без преувеличения можно назвать фантастическими.

Если вы нашли опечатку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.mirf.ru

Сергей Поздняков: экипаж корабля "Федерация" будет сидеть в креслах по-гагарински

18:00 / 21.10.16

Главный конструктор НПП "Звезда" им. академика Г.И. Северина Сергей Поздняков / Фото: ТАСС, Юрий Машков

В среду на корабле "Союз" в составе нового экипажа к Международной космической станции стартовали двое россиян. В декабре они заберут с борта грузового корабля "Прогресс" один новый скафандр с "климат-контролем". Что представляет собой этот новый космический "костюм", ведется ли разработка скафандров для посадки на Луну и как можно спасти оторвавшегося от станции космонавта, рассказал в интервью ТАСС гендиректор — главный конструктор Научно-производственного предприятия "Звезда" им. академика Г.И. Северина Сергей Поздняков.

— Уже второй год планируется отправить на Международную космическую станцию скафандры нового поколения для работы в открытом космосе. Когда "Орлан-МКС" окажутся на орбите?

— Задержка с отправкой связана с вводом двух существенных новшеств для скафандров нового поколения: автоматической системы терморегулирования, то есть, по сути, "климат-контроля", чтобы космонавты не отвлекались во время работы в открытом космосе на ручное регулирование температуры, и заменой резиновой гермооболочки на принципиально новую, полиуретановую. Полиуретановая пленка очень долговечная и износостойкая, поэтому гермооболочки для скафандров "Орлан-МКС" можно назвать практически вечными. Но, как и в любой опытной работе, у нас возникали трудности, которые тормозили процесс. Сейчас все трудности преодолены и два скафандра полностью готовы к отправке на МКС. Один из них должен отправиться на грузовом корабле "Прогресс МС-04" в декабре, другой будет доставлен на корабле "Прогресс МС-05" в 2017 году. Следом за ними на МКС будет отправлен третий, резервный скафандр.

— Новые скафандры будут использоваться во время выхода в открытый космос в следующем году?

— К счастью для нас, плановых выходов в этом году больше нет. На следующий год предварительно планируется только один выход в открытый космос. Почему к счастью? Потому что скафандрам "Орлан-МК", которые сейчас находятся на МКС, в этом году исполняется семь лет при планируемом сроке эксплуатации пять лет. По срокам службы и количеству работ в отрытом космосе они перешагнули заданный рубеж, хотя и находятся в полностью рабочем состоянии. Возможно, что в следующем году, если их техническое состояние будет таким же, выход в открытый космос будет проведен с использованием старых "Орлан-МК". Для нас было бы крайне важным получить информацию о работе систем скафандра за пределами гарантийного срока службы.

— После отправки на МКС скафандров "Орлан-МКС", наверное, предприятие приступит к разработке скафандров следующего поколения?

— Гарантийный срок на "Орлан-МКС" — пять лет. За это время мы должны разработать и изготовить следующее поколение скафандров. О том, какие новшества внести в скафандры "Орлан", мы уже начали думать.

Некоторые космонавты просят сделать проем для входа в скафандр шире, добавить легкосъемные рукава, изменить компоновку ранца. Есть идея снабдить поверхность скафандра пленочными солнечными батареями, которые позволят обеспечить до 20–30% нужд скафандра в электроэнергии. Соответственно, можно будет снизить массу аккумуляторных батарей. Сейчас запаса аккумулятора хватает на 10–12 часов работы космонавта.

— Как-то вы рассказывали, что скафандры следующего поколения могут получить автоматическую систему спасения космонавтов, способную вернуть их на станцию в случае ЧП. Будет ли она?

— Да, мы вели такие опытно-конструкторские работы, сделали прототип, провели наземный эксперимент и доказали, что такая система может быть создана. Но для автоматической работы системы требуется доработка внешней поверхности станции, установка специальных "маяков" для определения местоположения космонавта. Оказалось, что это очень дорогое удовольствие. Пока мы ищем пути снижения расходов. Сама идея о необходимости встроенной в скафандр автоматической системы спасения сохраняется. Мы считаем, что она должна работать как катапультная система в авиации: как только расстояние между космонавтом и станцией превысило допустимую норму, происходит автоматическое возвращение человека к шлюзовому люку.

Реактивный ранец для космонавтов, так называемый сейфер, который в свое время сделали американцы, — как плацебо в медицине. Представьте, что космонавту, улетевшему в отрытый космос и находящемуся в стрессовой ситуации, надо самому работать ручкой управления движением, производить расчеты траектории полета. Такая система дает надежду, но сработает ли в реальной ситуации, еще непонятно. Мы же за такой подход: оторвался от станции — система спасения должна вернуть тебя обратно автоматически.

— Еще одна из систем, которую планировалось внедрить на скафандрах "Орлан-МКС", — это система отображения нашлемной информации. Появится ли такая возможность в будущих скафандрах?

— Работы по этому направлению заморожены.

Было опробовано несколько предложений, создан лабораторный образец устройства. В ходе проведенных работ получилась не проекция информации на стекло шлема, как изначально задумывалось, а небольшой экран, который видно периферийным зрением. Мы поняли, что он способен предоставлять дополнительную информацию космонавтам, но нам он не понравился по габаритам и удобству.

— Когда может начаться разработка нового скафандра?

— Вряд ли опытно-конструкторские работы будут начаты в этом году, скорее всего, это все же 2017-й.

— Сейчас в России ведется создание космического корабля нового поколения "Федерация", предназначенного в том числе для полетов к Луне. Поставлена ли перед вами задача создания скафандра для работы российских космонавтов на поверхности Луны?

— Разработка такого скафандра предусматривалась Федеральной космической программой на 2016–2025 годы до ее секвестирования. Сейчас таких работ ни в одном документе не прописано, к нам никаких официальных обращений по данной теме не поступало. Однако больших проблем с созданием лунных скафандров мы не предвидим. За основу можно взять скафандр "Орлан" и решить вопрос с подвижностью оболочки ног.

— А как обстоит дело с креслом, летным скафандром и системами жизнеобеспечения, которые вы делаете для корабля "Федерация"?

— По креслу, летному скафандру и системе индивидуального жизнеобеспечения завершен этап эскизного проектирования. Если говорить о кресле, то нами был изготовлен эргономический макет, который мы передали РКК "Энергия" (разработчик корабля "Федерация". — Прим. ТАСС). Прототип кресла сейчас находится на этапе изготовления для конструкторско-доводочных испытаний. Оно будет обладать множеством регулировок по длине и ширине: по росту сидя, по плечам, по тазу, подножке ног. Все эти параметры можно будет регулировать перед полетом. Кресло многоразовое и не имеет индивидуальных ложементов, как в космических кораблях "Союз".

— Космонавт в новом кресле будет сидеть все так же, в позе эмбриона?

— Нет, корабль получился относительно просторным, поэтому поза посадки изменена и стала близка к гагаринскому креслу, когда человек находится в корабле полулежа.

Кстати, кресло, которое мы представили РКК "Энергия", предполагалось изготавливать из композитных материалов, но мы в итоге пришли к выводу, что в дальнейшем будем делать их из авиационного алюминия, потому что композиты в замкнутом объеме ведут себя, как мебель из ДСП, — выделяют вредные вещества. Профильная организация не дала нам разрешения на использование композитов в замкнутом пространстве, предназначенном для длительного пребывания человека.

Также нами изготовлен прототип летного скафандра для нового корабля. Силовая оболочка в нем совмещена с герметичной, изготовленной из полиуретановых пленок. Скафандр будет многократного применения с возможностью регулирования по размерам.

— Какое название получит данный скафандр?

— Пока название не утверждено, но, наверное, как и все остальные скафандры, он получит наименование в честь какой-нибудь птицы.

У нас есть и были скафандры "Сокол", "Орлан", "Орел", "Баклан", "Беркут", "Стриж" и т.д. Уже сложилась традиция давать такие названия.

Кресла для космических кораблей мы называем в честь гор. В корабле "Союз" было кресло "Казбек", в "Восходе" — "Эльбрус", новое кресло для корабля "Федерация" назвали "Чегет".

— Будут ли как-то модернизироваться имеющиеся средства обеспечения жизнедеятельности космонавтов, тот же "Казбек"?

— Да, по просьбе космонавтов мы перенесли тумблер отстрела парашюта на центральную ручку командира экипажа, которую он держит во время приземления. Сделали образцы, провели типовые испытания, чтобы подтвердить, что устройство можно использовать. Больше на "Казбеке" и в другой действующей продукции космического назначения ничего не предполагается менять.

— НПП "Звезда" помогала РКК "Энергия" в создании макета российского надувного космического модуля. После создания макета будет ли это направление продолжено?

— Совместно с РКК "Энергия" мы сделали макет модуля в масштабе 1:3 с диаметром внутреннего пространства 3 м. Он сплетен как корзина из специальных кевларовых лент, поскольку не нашлось ткани, способной выдержать необходимое давление, и чтобы не лопнули швы. Давление на станции — одна атмосфера, соответственно, в рамках требований безопасности оболочка должна выдержать трехкратную нагрузку. Макет прошел испытания на прочность и показал, что заложенные в него решения оказались правильными.

Если будет принято решение изготовить модуль в реальном масштабе, то для этого потребуется ангар или цех большой площади, которым мы не располагаем. Кроме того, для испытаний нужны специальные стенды, которых у нас тоже нет. Поэтому я не уверен, что в случае поступления такой просьбы мы сможем участвовать в продолжении работ. Это просто не наш формат.

— Вы изготовили только гермооболочку?

— За нами была гермооболочка, силовая оболочка, теплоизоляция и противометеоритная защита. Объединив все вместе, мы получили массивную конструкцию. Мы предлагали РКК "Энергия" другой вариант: выводить на орбиту герметичный силовой корпус, а теплоизоляцию и противометеоритную защиту устанавливать поверх модуля уже после его развертывания во время выходов космонавтов в открытый космос. Для этого были предложены специальные маты, которые можно было бы закрепить, как дольки апельсина.

— Есть ли перспективы у надувных конструкций?

— Для лунных баз, когда нужна долговременная конструкция большого объема, наверное, трансформируемые модули использовать рационально. Привез что-то компактное, на месте расправил в объемное пространство.

Нужно ли это делать на орбитальной станции? Разве что если это выйдет дешевле и надежнее, чем обычные герметичные модули. Тут ведь еще стоит вопрос о психологической готовности космонавта жить в надутом модуле. Одно дело — твердая стенка, другое — когда от космоса тебя отделяет ткань.

Беседовал Дмитрий Струговец.

www.arms-expo.ru

Средства и методы профессиональной подготовки космонавтов / Geektimes

Видя взмывающую в небеса ракету с космонавтами на борту, начинаешь думать о том, как люди становятся космонавтами? Где они готовятся? Как проходят лётные испытания? По каким дисциплинам сдают экзамены? Ну и самый главный вопрос: кого же всё-таки берут в космонавты?

С этими и другими вопросами, связанными с подготовкой первого, а также и последующих космонавтов к полёту, мы с вами попробуем разобраться в этой небольшой статье. Кому уже интересно — прошу под кат.

Отбор первых космонавтов
Широкая публика впервые узнала об идее космических полётов как о реальной возможности в 1920-х годах из газетных сообщений американца Роберта Годдарда и румына Германа Оберта. Когда люди только начали осознавать реальность идеи полёта в космос, К.Э.Циолоковский уже корпел в своём кабинете над проектом ракеты, которая должна доставить человека в космос.

От первых сообщений 20 века в газетах Америки до совещания, которое состоялось в начале 1959 году в СССР, прошло около 30 лет. На совете присутствовали учёные, представители министерств и ведомств. Обсуждался единый стратегический вопрос – подготовка первого полёта человека в космос.

Когда было принято решение о полёте человека в космос, то сразу встал вопрос: представителей каких профессий следует предпочесть? Высказывались разные мнения. Например, врачей, поскольку основной задачей космонавта в первых полётах было исследовать состояние и реакции собственного организма. Или инженеров, принимавших участие в создании космического аппарата: кто лучше знает корабль, чем разработчики!

Сергей Павлович Королёв считал так:

Для такого дела лучше всего подготовлены лётчики, и в первую очередь лётчики реактивной истребительной авиации. Лётчик-истребитель — это и есть требуемый универсал. Он — и пилот, и штурман, и связист, и бортинженер. Немаловажно и то, что он — кадровый военный, а значит, обладает ещё и такими необходимыми для будущего космонавта качествами, как собранность, дисциплинированность, непреклонное стремление к поставленной цели. И добавлял в шутку: «Он и швец, и жнец, и на дуде игрец». Практика подтвердила правильность этого выбора. Королёв так сформулировал требования к кандидатам в космонавты: не старше 30 лет, безупречное состояние здоровья, высокая психическая устойчивость и общая выносливость организма, отличная лётная успеваемость, волевой характер, трудолюбие и любознательность. Космическая техника того времени определяла антропометрические характеристики: рост не выше 175 см, вес 70-72 кг.

В то время слишком мало знали о воздействии условий полёта на организм человека, поэтому медицинские требования при отборе были особенно жёсткими. Первый начальник Центра подготовки космонавтов Е. А. Карпов называл это сверхотбором.

Чтобы выяснить степень переносимости нагрузок, проводились так называемые функциональные нагрузочные пробы — испытания в предельных для человека условиях в барокамере, на центрифуге и др. Это позволяло выявить скрытые заболевания и отклонения, о которых человек мог даже и не подозревать. Кроме того, на основании полученных данных определялись резервные возможности человека, его запас прочности.

Вот что рассказывал Юрий Гагарин о комиссии, которая «выбирала» его в космонавты:

Комиссия была придирчивой. Первым врачом был врач окулист. Глаза проверяли очень тщательно. Искали и скрытое косоглазие, проверяли ночное зрение. К окулисту нужно было явиться 7 раз, и каждый раз все начиналось сначала. Проводилась проверка способности работать в усложненных условиях. Предлагалось производить арифметические действия с цифрами, которые нужно было найти в специальной таблице. Учитывалась и скорость работы и правильность ответов. На первый взгляд, решение задачи было простым, но неожиданно включался репродуктор, голос которого подсказывал решение, но вместо помощи «голос» мешал сосредоточиться. Было трудно. Врачей было много. Крутили нас на специальных приборах, проверяя вестибулярный аппарат, очень тщательно проверяли сердце. Кроме всего, проводились психологические обследования. Барокамеры, центрифуги проводились не один раз. Выявляли, какая у нас память, сообразительность. Интересовались нашим кругозором.

Такой «сверхотбор» был оправдан на начальном этапе, поскольку космос таил в себе много неизвестного, вероятно ужасного, и было не ясно, возможно ли пребывание там человека, не повредится ли он рассудком. После полёта Юрия Алексеевича Гагарина эти страхи исчезли, технические руководители программы стали выражать сомнение в необходимости столь жёстких требований, и их снижение произошло удивительно быстро. С. П. Королёв считал, что «медицина» тормозит развитие программы, и даже допускал выражения типа: «Пора поменьше мучить людей по программе для кроликов».

При разработке первого советского космического корабля „Восток“ принимались чрезвычайные меры по обеспечению безопасности полёта. Корабль был автоматическим, ручное управление не предусматривалось. Поэтому высокий уровень пилотирования от кандидатов в космонавты не требовался — больше внимания обращали на желание учиться, умение приспосабливаться в сложных условиях.

По мере того как накапливались знания о самочувствии человека в космосе, создавались новые, всё более совершенные пилотируемые аппараты, изменялась система и отбора, и подготовки. Требования к личностным качествам и здоровью не стали, конечно, менее строгими, но от некоторых экстравагантных тестов и чрезмерных нагрузок отказались.

Современная подготовка
Современная система подготовки отличается от существовавшей в начале так же, как первый корабль „Восток“ от МКС. Весь процесс подготовки делится на этапы: общекосмический, в составе групп и непосредственный.

Общекосмическая подготовка продолжается два года. За это время закладываются основы профессии космонавта. Кандидаты в космонавты изучают науки, составляющие фундамент профессии. Вначале их набиралось немного: ракетная и космическая техника, основы космической медицины, астрономия, геофизика, астронавигация. Кроме того, изучались устройство и принципы эксплуатации корабля „Восток“. Проводились занятия по приобретению навыков фотографирования и киносъёмки.

По мере усложнения космической техники и осуществляемых на орбите работ, исследований и экспериментов расширялся и объём подготовки. В неё включили такие разделы, как информационно-вычислительные системы, основы испытаний, ведь каждый космический полёт является испытательным. Космонавты, сдавая 101-й экзамен, ворчали: „Безобразие, отбирали по здоровью, а спрашивают по уму!“.

Закончив обучение, кандидаты в космонавты сдают государственный экзамен, и выдержавшим его присваивается квалификация „космонавт-испытатель“ или „космонавт-исследователь“.

В первые годы пилотируемой космонавтики основной упор делался на медико-биологическую подготовку. На неё отводилось почти две трети времени.

Центрифуга: тренировки на перегрузку

Для моделирования перегрузок используется специальная быстро вращающаяся центрифуга, внешне напоминающая огромную гантель, на одном конце которой закреплена кабина с испытуемым, а на другом — противовес.

К началу нового столетия космические корабли стали совершеннее и требования чуть-чуть ослабли. Этот вид тренировок очень важен: на спуске космонавт подвергается воздействию перегрузок, особо ощутимых после длительного пребывания в невесомости. В нештатных и аварийных ситуациях перегрузки могут быть гораздо больше.

Вестибулярные тренировки

Подготовка к пребыванию в невесомости называется вестибулярной тренировкой. Это очень неприятный вид тренировок. Они призваны облегчить период адаптации к невесомости в первые несколько суток полёта и сделать его как можно короче. Самые известные приспособления, предназначенные для этой цели, — «кресло Барани» и „качели Хилова“.

Испытание проходит по следующей схеме: минута вращения — минута отдыха. Во время вращения космонавт должен медленно опускать и поднимать голову, в результате сложения этих движений возникает кориолисово ускорение, которое неблагоприятно воздействует на вестибулярный аппарат — орган, информирующий мозг о положении тела в пространстве. Может появиться тошнота, начаться рвота, обильное потоотделение. Нужно выдержать 15 вращений, а неприятности нередко возникают уже на пятом. Невзирая на это, врачу отвечают, что чувствуют себя хорошо — иначе признают непригодным.

Качели, предложенные видным советским оториноларингологом К. Л. Хиловым, в отличие от обычных, которые „летают“ по дуге, перемещаются параллельно полу. Это создаёт линейные ускорения и раздражает вестибулярный аппарат. Чтобы легче переносить приливы крови к голове, вызываемые невесомостью, проводят тренировки в антиортоположении. Космонавт располагается на специальном поворотном столе, угол наклона которого меняется, и испытуемого то опускают вниз головой, то возвращают в исходное положение.

Барокамера

Во время полёта на космическом корабле создаётся искусственная атмосфера, параметры которой могут заметно меняться в случае каких-либо нештатных или аварийных ситуаций (например, снизится содержание кислорода или произойдёт резкий перепад давления). Учитывая это, космонавтов подвергают испытанию в барокамере. Их „поднимают на высоту“ 5000 м без кислородной маски, чтобы определить, как они переносят кислородное голодание. В таких ситуациях очень хорошо выявляются и скрытые патологии, и резервные возможности организма.

Термокамера

При подготовке первых пилотируемых полётов опасались значительного повышения температуры в спускаемом аппарате, ведь он летит в потоке плазмы с температурой в несколько тысяч градусов. Кроме того, может неожиданно отказать система терморегулирования космического корабля или орбитальной станции.

Проверка устойчивости кандидата в космонавты к воздействию высоких температур проводится в термокамере. Сначала испытание проходило при температуре 70 °С и влажности 10 %. Врач имел возможность наблюдать за состоянием испытуемого по приборам и визуально.

Вслед за испытанием в термокамере проводились тренировки — пять „отсидок“ при тех же температурных условиях, но с возрастающей продолжительностью (от 30 до 70 мин). В заключение определялось максимальное время пребывания. После первых полётов отпали страхи, что при спуске с орбиты температура в корабле может быть очень высокой. Но роль тренировок в термокамере не уменьшилась, а, наоборот, возросла: во время пребывания на орбите космонавтам регулярно приходится работать в открытом космосе.

Данная работа требует большого физического напряжения, организм человека выделяет много тепла. Конечно, скафандр снабжён системой терморегулирования, но иногда, чтобы завершить запланированное, космонавтам приходится работать на пределе возможностей системы жизнеобеспечения, и они в конце концов могут отказать. Поэтому при подготовке к полёту очень важно, во-первых, знать индивидуальную тепловую устойчивость каждого космонавта, а во-вторых, подготовить его организм к неблагоприятным воздействиям. Испытания проводятся при температуре 60° С и влажности 50 % в течение одного часа.

Сурдокамера

Перед первым полётом особенно опасались за психическую устойчивость человека в условиях космоса. Было неясно, как скажется отсутствие привычной „пищи“ на органах чувств, главным образом слухе и зрении. Предполагалось, что в корабле будет царить полное безмолвие, а чёрный космос за иллюминаторами — казаться лишённым пространственной глубины. Не исключалось существование ещё каких-либо неблагоприятных, даже опасных, непредсказуемых факторов. Это достаточно сильное воздействие, которое само по себе может привести к психическим расстройствам даже в земных условиях. В космическом полете её негативный эффект усиливается из-за невесомости. Пребывание в замкнутом помещении при осознании полной оторванности от Земли тоже серьёзная психическая нагрузка, усугубляющаяся постоянным ожиданием опасности.

Устойчивость психики человека к подобным воздействиям проверяется в сурдокамере (от лат. surdus — »глухой") — специальном звукоизолированном помещении, со слабым искусственным освещением и звуконепроницаемыми стенками для проведения наблюдений за космонавтом.

Подготовка на тренажёрах и стендах

Программы подготовки лётчиков и космонавтов во многом близки, однако есть и существенные различия. Лётчик после окончания теоретического курса и занятий на наземных тренажёрах выполняет тренировочные полёты с инструктором, затем контрольные, и лишь после этого ему полностью доверяют самолёт. Первый самостоятельный полёт — большое событие в профессиональной биографии лётчика.

Построить обучение космонавта аналогичным образом невозможно, и уже первый его полёт является самостоятельным. Только технические средства подготовки космонавтов, т. е. различные стенды и тренажёры, предоставляют возможность приобрести необходимые навыки.

Сейчас науки, изучающие проблемы деятельности человека в составе человеко-машинных систем, широко оперируют понятием «образ полёта». На его основе строится процесс обучения.

Это понятие включает в себя знание реальной обстановки, спектра возможных действий, свойств объекта и задач управления им, последствий правильных и ошибочных действий и многого другого, причём в условиях, меняющихся в широком диапазоне.

На тренажёрах формируется «образ полёта», максимально приближенный к реальной обстановке, которая требует ответных действий космонавта. Интерьер кабины практически идентичен настоящему, имитируются даже вид в иллюминаторе, шумы работающих устройств и агрегатов, ряд динамических процессов. Наиболее сложно воспроизвести в наземных условиях некоторые физические особенности космического полёта, в частности невесомость, а также спровоцировать стрессовые ситуации.

Применяющиеся в процессе подготовки технические средства можно разделить на две группы. Первую группу составляют стенды и устройства, на которых моделируются всевозможные факторы космического полёта (перегрузки, невесомость, пониженное давление и т. д.). Они носят общее название — "экзогенные тренажёры". Это и самолёты-лаборатории, и гидролаборатории, сурдокамеры, барокамеры, а также различные гимнастические снаряды: батут, лопинг и т. п. Другую группу составляют тренажёры и стенды для отработки навыков управления оборудованием корабля на всех этапах космического полёта: выведение на орбиту и управление кораблём с помощью ориентации по Солнцу, Земле, звёздам, планетам и данным наземных служб, поиск, сближение, стыковка и расстыковка, спуск с орбиты, выполнение специальных задач.

Учиться управлять кораблём «по частям»
Первый космический тренажёр предназначался для отработки действий по управлению кораблями серии «Восток», потом его переделали, чтобы готовить космонавтов к полётам на «Восходах». Следующим шагом стало создание комплексного тренажёра для экипажей «Союзов» и специализированного тренажёра для выполнения операции сближения. Это оказалось трудной задачей, так как корабль представлял собой качественно новый пилотируемый аппарат со значительно усовершенствованными бортовыми системами. Очень часто их модели превосходили по сложности свои реальные прототипы.

Расширение научной программы потребовало создания новых моделирующих стендов. Тогда объединили тренажёры и стенды в общий тренажно-моделирующий комплекс на базе коллективно используемых систем (вычислительных, информационных и т. д.). Такое построение технических средств обеспечило одновременную работу многих применявшихся устройств и значительно сократило время подготовки.

Тренировки начинаются с изучения интерьера кабины, размещения органов управления, средств информации. Отрабатывается логическая последовательность действий при решении разных задач. Затем на всевозможных стендах и тренажёрах космонавты приобретают навыки по выполнению отдельных операций.

Следующий этап — отработка на стендах и тренажёрах всех операций в целом в штатном режиме полёта. Только после того как навыки закрепятся, приступают к усложнению условий, в частности возникающих в нештатных и аварийных ситуациях. Тренировки могут проводиться как в реальном масштабе времени, так и в замедленном, если требуется отработать навыки управления быстротекущими процессами, либо в ускоренном темпе — для сокращения времени.

Управлять всем комплексом
Одним из основных средств обучения и тренировки экипажей является комплексный тренажёр. На нём космонавтов обучают работе с бортовыми системами, методам обнаружения и устранения неисправностей, взаимодействию с наземными пунктами управления, отрабатывают приёмы ручного управления кораблём.

Управляющий компьютер позволяет моделировать много вариантов нештатных ситуаций. Отработка действий в нештатных и аварийных ситуациях очень важна и занимает значительную часть времени. Существует тренажёр, имитирующий орбитальную станцию.

В итоге весь экипаж сдаёт государственный экзамен, по результатам которого решается вопрос о допуске к полёту.

Принимает экзамен Государственная комиссия, состоящая из ведущих специалистов Центра подготовки и предприятий, производящих космическую технику. Процесс сдачи экзамена Госкомиссии ничем не отличается от тренировок по сложности и условиям проведения.

Подготовка к работам в открытом космосе

Подготовка космонавтов к работе в открытом космосе, вероятно, самая сложная. Ведь на Земле практически невозможно создать длительную — более нескольких десятков секунд — невесомость. Способов её имитации довольно много. Все они несовершенны, но их применяют для отработки отдельных операций, связанных с выходом в открытый космос.

Самая «чистая» невесомость возникает в самолёте при полёте по параболической траектории. Вначале тренировки проводились на истребителе «МиГ-15» — за один полёт самолёт делал три-четыре горки, во время каждой из которых состояние невесомости длилось около 40 с. Задания были нетрудные: на одной горке так называемая проба пера — написать имя, фамилию, дату и поставить подпись. Потом этот образец сравнивался с предполётным, чтобы выявить возможные нарушения тонкой координации движений. На другой горке предлагалось попробовать космическую пищу из тубы, на третьей — передать по рации заданную фразу. Позже создали летающую лабораторию на базе Ту-104, и теперь в его салоне можно свободно «плавать» и отрабатывать элементы полётного задания.

Наиболее эффективный способ моделирования невесомости — создание гидроневесомости. Хотя невесомость в гидросреде сильно отличается от её прототипа на орбите, испытатель может находиться в ней практически неограниченное время и свободно перемещаться в любом направлении. Все операции отрабатываются в реальном масштабе времени.

В 1965 г. в Центре подготовки космонавтов построили гидробассейн и создали гидролабораторию — сложное сооружение с целым комплексом технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов. Скафандры, используемые для тренировок, почти не отличаются от штатных. Ранец системы жизнеобеспечения имитируется макетом, размеры которого соответствуют реальным.

Воздух для дыхания и вода для системы терморегулирования подаются по шлангам. Работы под водой обычно связаны с определённой опасностью, поэтому космонавтов и испытателей страхуют аквалангисты. По эмоциональному напряжению и энергозатратам тренировки в гидросреде близки к реальным условиям космического полёта.

Лётная и парашютная подготовка

Важную роль в становлении космонавта как профессионала играет лётная и парашютная подготовка. В программу первой входят полёты на современных истребителях и тяжёлых транспортных самолётах. При этом овладение техникой пилотирования является не целью, а средством формирования соответствующих качеств. Полёты на самолётах развивают пространственную ориентировку и умение принимать решения в условиях дефицита времени; укрепляют навыки в работе с органами управления и приборами; тренируют внимание, переключаемость и устойчивость при выполнении монотонной работы, вырабатывают способность одновременно решать несколько задач, связанных с управлением, и т. д.

И хотя летчики не очень любят прыгать с парашютом, только парашютная подготовка позволяет моделировать реальную стрессовую обстановку, развивать морально-волевые качества. Космонавту даются разнообразные задания, которые он должен выполнить в условиях дефицита времени при свободном падении и после раскрытия парашюта. Кроме того, нужно вести репортаж, он записывается на магнитофон и затем анализируется, чтобы определить эмоциональное напряжение парашютиста.

Наиболее психологически сложным является задание, в котором необходимо по выложенным на земле знакам определить или рассчитать (выполнив некие арифметические действия) время раскрытия парашюта, поскольку это связано с реальным риском. Разумеется, если парашютист не откроет парашют вовремя, это сделает за него автомат. Выполняющий упражнения оказывается в состоянии, максимально приближенном к тому стрессовому, которое возникает в аварийной обстановке на космическом корабле при дефиците времени для выхода из неё.

Пробы на выживаемость

Содержание «проб на выживаемость» меняется, вносятся всевозможные элементы неожиданности, но суть остается неизменной – подготовка к преодолению любых трудностей и неожиданностей, психологическая и физическая закалка.

Такие тренировки проводятся в тайге, в пустыне, в горах, на море. Например, высаживают их с вертолета на раскаленный безжалостным солнцем песчаный бархан. Задача – с минимальным снаряжением, с очень небольшим припасом выжить, добраться до лагеря врачей и экзаменаторов. Тут особенно важно уметь правильно распределить силы, запас воды. Суметь уберечься от зноя и песчаной бури.

Заключение
Отбор в космонавты — это непрерывный процесс, происходящий на всех этапах подготовки, в течение всего времени пребывания в отряде. Даже пройдя жёсткий первоначальный отсев, очень трудно овладеть нужными навыками и развить соответствующие личностные качества.

Все виды подготовки, все используемые для этого технические средства, все усилия большого коллектива Центра подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина, взаимно дополняя друг друга, направлены на то, чтобы совместно с организацией, создающей космические корабли и станции, всесторонне подготовить человека к выполнению очень сложного и очень ответственного задания – полёту в космос, работе на околоземной орбите.

Список использованной литературы
  • А.Дихтярь, Жизнь – прекрасное мгновение, Документальная композиция, М., «Молодая гвардия», 1975
  • Космонавтика СССР, М., Машиностроение, «Планета», под ред. Мозжорина Ю.А, 1986
  • www.federalspace.ru – Федеральное космическое агентство;
  • www.zvezdniygorodok.ru — Звёздный городок;
  • www.gctc.ru — ЦПК;
  • www.school51penza.narod.ru/index.htm — доп.информация о тренажёрах;

geektimes.ru


Смотрите также