Скафандр российского космонавта описание. Проектно-исследовательская работа Эволюция «космической одежды» От скафандра Гагарина до «Орлана-МКС. Смотреть что такое "скафандр космонавта" в других словарях

С момента первого полета в космос всеми узнаваемого Юрия Гагарина появилась новая, особо важная . Данная работа отличается особой спецификой, особой подготовкой и, конечно, особой одеждой. Основная одежда космонавта это скафандр , они бывают нескольких видов в зависимости от предназначения. Есть скафандры для открытого космоса, а есть для нахождения собственно в кабине.

Как и любая одежда, костюм космонавта должен быть удобен как для энергичных движений, так и для отдыха. Костюм подразделяется на несколько слоев:

Нательное белье . В космическом корабле используется белье одноразового типа, после носки комплект просто утилизируется и открывается новый;
Полетный костюм . Это одежда для нахождения в кабине, работы и отдыха, этот слой следует сразу за нательным бельем и тоже может быть одноразовым;
Теплозащитный костюм . Это одежда, используемая в экстренных условиях, если сломается система отопления или же при приземлении в холодных частях нашей планеты.

В настоящее время большинство комплектов одежды космонавта созданы для одноразового использования, для применения обычных костюмов необходимо оборудовать возможность стирки на космическом корабле, а подобные проект еще лишь в работе.

Большой скачок. Скафандр. Эволюция

Белье

Как и любое белье, первый слой костюма современных космонавтов соприкасается непосредственно с кожей, а значит, оно должно быть приятным на ощупь. Лучше всего для исполнения данной функции подходят лен и хлопок. Кроме приятных тактильных ощущений ткань обязательно должна обладать требуемой эластичностью, чтобы не затруднять движения, впитывать влагу и пропускать воздух.

Лучшим вариантом по многочисленным исследованиям явился вязаный хлопок, для повышения прочности добавляется малая часть искусственных волокон. Подобным синтетическим волокном была выбрана вискоза. Этот вариант подтверждён многочисленными опытами, даже спустя десять дней постоянного ношения его под скафандром оно не вызывает на коже раздражения и прекрасно впитывает все выделения кожного покрова, что особенно важно потому что в космическом корабле не предусмотрены качественные гигиенические процедуры.

Последней разработкой данного вида одежды стал вариант антимикробного белья. Оно подходит для длительных полетов, не позволяет развиться раздражениям и успешно впитывает все выделения в течение долгого времени.

Полетный костюм

Второй слой одежды космонавта после белья это полетный костюм, в особо тяжелых условиях его заменяет скафандр. Костюм не должен стеснять движений и быть удобен в носке, также необходимо учесть при его изготовлении все необходимые датчики, которые крепятся на одежду представителя данной профессии. Полетный костюм изготавливается строго для определенного корабля, учитывается влажность, температура и давление в кабине.

Скафандр для выхода на поверхность Луны
и автономная ранцевая система жизнеобеспечения (АРСЖ)

Герметизированный шлем;
Панель управления автономной ранцевой системой жизнеобеспечения;
Входной и выходной разъемы для подсоединения водяных шлангов системы жизнеобеспечения;
Карман для фонаря;
Входной и выходной разъемы для подсоединения кислородных шлангов системы жизнеобеспечения;
Кабели связного оборудования, вентиляционные и водяные шланги системы охлаждения;
Карман для образцов лунного грунта;
Чехлы на ботинках;
Упрочняющий слой металлической ткани для защиты от охлаждения и ударов микрометеоритов;
Прикрытые клапаном разъем для подсоединения мочесборника, отверстие для инъекций, дозиметр и на шнурке пакет с медикаментами;
Перчатки;
Герметизированная оболочка скафандра;
Соединяющиеся части герметизированной оболочки скафандра (отвернутые);
Входной разъем для очищенного кислорода;
Карман для солнцезащитных очков;
Разъем для подсоединения кабеля связного оборудования;
Панель управления системой очистки кислорода;
Автономная ранцевая система жизнеобеспечения;
Система очистки кислорода.

Самый-самый. Скафандр «Орлан-МК»

Автономная ранцевая система жизнеобеспечения (АРСЖ)

Система очистки кислорода;
Блок аварийного запаса кислорода (АЗК). Кислородный баллон высокого давления;
Блок АЗК. Система подачи кислорода низкого давления (для дыхания, вентиляции и поддержания давления наддува в скафандре);
Связное и телеметрическое оборудование;
Блок электрических соединений;
Бачок с водой для системы терморегулирования;
Вентилятор;
Жидкостная система охлаждения астронавта;
Основная система подачи кислорода. Баллон с кислородом;
Разъемы для подзарядки баков с кислородом и водой.

Используемый для изготовления подобного костюма материал должен соответствовать многим критериям, чтобы не усложнять работу космонавта. Основными качествами являются эластичность, износостойкость, жароустойчивость, легкость, пылеотталкивающие свойства. Дизайн самого костюма обычно учитывает предпочтения его обладателя, если изготавливается костюм универсального типа, то модель делают классических спокойных оттенков.

Костюм изготавливается из смеси синтетических и натуральных тканей. Синтетика обладает большей износостойкостью, жароустойчивостью, но синтетика создает вокруг себя статическое электричество, что недопустимо в костюме космонавта, поэтому необходимо разбавить натуральными тканями.

Новый космический скафандр 2017

Теплозащитный костюм

Теплозащитный костюм изготавливается на всякий случай и основная его задача согреть космонавта. Кроме самого костюма представителю данной профессии разрешено использовать шерстяные носки и шапочку. Последний третий слой одежды изготавливается по тем же критериям, эластичность ткани, удобство покроя, смесь натуральных и синтетических волокон. К этому верхнему костюму добавляется устойчивость к условиям окружающей среды. Сам костюм состоит из двух частей это подкладки и верхнего слоя.

Основной материал шерсть, она лучше всего греет и достаточно удобна в носке. Подобные тепловые костюмы различаются степенью защиты от холода на летний, шерстяной, переходный, зимний, арктический, особо арктический. С подобными костюмами в комплекте идут шапочки того же типа. Самая популярная модель шапки это головной убор с козырьком и отворотом. Шапочка делается немного легче костюма и не должна задевать волосы или быть чересчур жаркой. После этого головного убора может быть шлем, он может быть как частью костюма, так и еще одной деталью комплекта теплой одежды. Кроме головы шлем защищает значительную часть груди плеч и спины за счет широкой манишки.На шлем есть возможность прикрепить необходимые для связи датчики.

Последней деталью теплового костюма является обувь. Она изготавливается индивидуально по ноге космонавта, отличается особой легкостью и теплотой. Все три слоя одежды изготовлены для пребывания их носителя в невесомости. Все детали костюмов тщательно крепятся к ним и в тоже время позволяют сделать это максимально быстро. Все материалы для изготовления костюмов проходят множество тестов, проверяя их удобство и безопасность. В космическом корабле не должно ничего создавать неудобство или дополнительные трудности в работе, поэтому костюмы разрабатываются с особо тщательным подходом к данному виду одежды.

Скафандр астронавта. Из чего это сделано.

Федеральное государственное казённое общеобразовательное учреждение

«Ульяновское гвардейское суворовское военное училище

Министерства обороны Российской Федерации»

Конкурс «Через тернии к звездам»,

Приложения

Приложение 1

Скафандр космонавта

Скафандр космонавта для выхода в открытый космос:

1 – страховочный фал; 2 – пульт управления системой жизнеобеспечения; 3 – гермошлем; 4 – ранцевая система жизнеобеспечения

Приложение 2

Эволюция скафандров

В этих скафандрах российские дворняжки первые из землян преодолели силу притяжения планеты

Скафандр СК-1 первого космонавта Юрия Гагарина, в котором он 12 апреля 1961 года совершил виток вокруг Земли.

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

Российские скафандры «Орлан» для выхода в открытый космос

В наспинном ранце « Орлана» размещаются баллоны с газовой смесью для дыхания, насосы, теплоприемник и другие устройства жизнеобеспечения.

Новые скафандры «Орлан-МКС» для российских космонавтов доставят на Международную космическую станцию осенью 2015 года. Они заменят используемые сейчас «Орлан-МК».

Приложение 3

Сравнительные характеристики скафандров

СК-1 (спасательный скафандр-1) - первый скафандр , который был разработан в СССР для полётов первых космонавтов на космических кораблях серии « Восток » и использовался в 1961-1963 годах.

«Беркут» - тип универсального космического скафандра . Скафандр был разработан в СССР в 1964-1965 годах и предназначался для обеспечения безопасного выхода человека в открытый космос и спасения при разгерметизации космического корабля. Относится к скафандрам «мягкого» типа, то есть, не имеющим жёсткого каркаса. [ 4 ]

«Орлан-МКС» - тип космического скафандра , созданного в СССР для осуществления безопасного пребывания и работы

Орлан-ДМА

Орлан-М

Орлан-МК (модернизированный, компьютеризированный)

Орлан-МКС (модернизированный, компьютеризированный, синтетический)

Эксплуатация

Салют-6, 1977-1979; Салют-7, 1982-1984г

Салют-7, Мир,

1985-1988г

Мир, 1988-1997

Мир, 1997-2000; МКС, 2001-2009г

МКС, с 2009-настоящее время

МКС, планируется с 2015

Производитель

НПП «Звезда»

Рабочее

давление

400 гПа

Масса

73,5 кг

88 кг

105 кг

112 кг

120 кг

110 кг

Время

автономности

5 часов

6 часов

7 часов

7-8

7 часов

Назначение

Работа в открытом космосе

Основные отличия:

Автоматическая система терморегулирования.

Замена резиновой оболочки на полиуретановую. Использование нового материала позволит увеличить срок службы скафандров на орбите;

Автоматизация подготовки скафандра к выходу в открытый космос.

Приложение 6

Костюм будущего

В Древней Греции «скафандрами» называли хороших пловцов или ныряльщиков. Но по мере развития человеческих технологий так стали называться все средства защиты человека, позволяющие проникать в среды, где незащищенный человеческий организм ждет быстрая и не всегда легкая смерть. Сначала под воду, затем в воздух, а с относительно недавних пор и за пределы Земли.

История скафандра

Первым слово «скафандр» в его современном понимании использовал в 1775 году французский аббат-математик Жан Батист де ла Шапель. Так он назвал свой костюм из пробки, который должен был помочь солдатам форсировать реки. Идея была подхвачена, и уже к середине XIX столетия водолазы были штатной единицей на всех крупных морских флотах. В двадцатых годах XX века английский физиолог Джон Холден предложил использовать костюмы водолазов для защиты здоровья и жизни воздухоплавателей. Он же сконструировал первый подобный скафандр и испытал его в барокамере, имитировав давление, эквивалентное тому, что образуется на высоте в 25 км. Но собрать денег на строительство аэростата для подъема в стратосферу ему не удалось, и на практике костюм испытан не был.

После окончания Второй мировой войны начался бурный прогресс в реактивной авиации и человек стал забираться в воздух все выше и выше. И для покорения новых высот понадобился космический скафандр.

Первые проекты наши и зарубежные

Создание скафандра - это одна из самых технологически сложных и ключевых программ космического проекта. И прогресс в этой сфере достигался за счет соперничества двух космических сверхдержав.

В нашей стране космическими скафандрами первым стал заниматься Евгений Чертовский из Института авиационной медицины. В сороковых годах он разработал 7 типов герметичного снаряжения и первым в мире решил проблему мобильности, сконструировав модель 4-2 с шарнирами. С 1936 года разработкой скафандров космонавтов стал целенаправленно заниматься специально созданный Центральный аэрогидродинамический институт. В результате модель 4-3 содержала уже практически все детали, которые используют в современных скафандрах. В послевоенные годы конструировать скафандры стал Летно-исследовательский институт. А в октябре 1952 года в подмосковном Томилино инженером Александром Бойко был создан особый цех при заводе №918 (сегодня это НПП «Звезда»). Именно на нем и был создан скафандр Гагарина. Если в нашей стране испытания нового снаряжения проводились летчиками, то американцы пришли к созданию своей версии скафандра через стратосферную программу. В начале шестидесятых для испытания космических и авиационных скафандров были построены несколько стратостатов, оборудованных открытыми гондолами для приземления с большой высоты.

Программа оказалась смертельно опасной - из шести стратонавтов погибли трое. Но в итоге проект Excelsior все же закончился успехом. 16 августа 1960 года Джозеф Киттингер установил сразу несколько рекордов. Его падение из стратосферы длилось 4 минуты 36 секунд, за которые пилот пролетел 25 816 метров, развив скорость около 1000 км/ч.

Что такое современный скафандр?

Современный космический скафандр должен решать сразу несколько важных задач. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород. Без проблем человек может находиться на высоте не более 4-5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7-8 км человек должен дышать чистым кислородом. При подъеме на высоту выше 12 км легкие теряют возможность усваивать кислород и необходима компенсация давления.

На сегодня существует два типа компенсации давления: механическая компенсация и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. Первый вариант - это высотные компенсационные летные костюмы. Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку, в которые пропущена резиновая камера.

В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако в разгерметизированной кабине пилот может провести не более 20 минут. Второй путь - скафандр. По сути, это герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время пребывания человека в скафандре практически не ограничено, но при этом существенно ограничивается подвижность. Рукав скафандра с избыточным давлением фактически представляет собой аэробалку с давлением в 0,4 атмосферы. Согнуть руку в таких условиях все равно, что согнуть накачанную автомобильную камеру. Поэтому скафандр делают составным, а одна из самых сложных технологий - производство специальных «мягких» шарниров.

Скафандр состоит из двух оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. Первая состоит из листовой резины, для производства которой используется высококачественный каучук. Внешняя оболочка - тканевая (американцы используют нейлон, мы - отечественный аналог, капрон). Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Очень похоже на устройство футбольного мяча, где кожаный чехол защищает накачанную резиновую камеру. Долго находиться в «резиновом мешке» человек не сможет, поэтому в скафандре присутствует система вентиляции.

Первые скафандры работали по вентиляционному принципу, выбрасывая использованный воздух наружу, как акваланг. По такому принципу были устроены первые скафандры СК-1, скафандр «Беркут», в котором Леонов выходил в открытый космос, спасательные скафандры «Сокол». Однако для длительного пребывания в открытом космосе и для американской лунной программы они не подходили. Для этих целей были разработаны регенерационные скафандры (советские «Орлан» и «Кречет» и американские A5L, A6L, A7L). В них выдыхаемый газ регенерируется, из него отбирается влага, воздух снова насыщается кислородом и охлаждается.

Под скафандр надевается специальный сетчатый костюм водяного охлаждения. А экранно-вакуумная изоляция внешнего костюма работает по принципу термоса и состоит из нескольких слоев специальной полиэтиленовой пленки с напыленным алюминием. В результате нивелируется воздействие как экстремально высоких, так и экстремально холодных температур.

Берегите голову

Шлем - одна из наиболее сложных деталей скафандра. В «авиационную эпоху» шлемы были двух типов: масочные (летчик использовал кислородную маску) и безмасочные (шлем отделялся от остального скафандра герметичной шторкой и становился одной большой кислородной маской с непрерывной подачей дыхательной смеси). В итоге победила безмасочная концепция, которая обеспечивала лучшую эргономику, хотя и требовала большего расхода кислорода. Именно такими стали делать шлемы для космоса, которые в свою очередь разделились на съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновские «Беркут» и «Ястреб» были съемными. Причем присоединялись они специальным герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность космонавту вертеть головой. Но дополнительная мобильность обернулась громоздкостью конструкции и в дальнейшем от нее отказались.

Обязательный элемент шлема для выхода в открытый космос - светофильтр. На первых моделях использовались светофильтры самолетного типа, покрытые тонким слоем серебра. Но их защитные свойства оказались недостаточными и в дальнейшем светофильтры скафандров стали напылять довольно толстым слоем чистого золота, обеспечивающего пропускание всего 34% света. Разбить «стекло» шлема практически невозможно: оно делается из сверхпрочного поликарбоната лексана. В результате это чудо инженерной мысли безумно дорого - современный американский шлем стоит около $12 млн; российский, как это часто бывает, несколько дешевле.

Скафандры будущего

Не секрет, что космические программы и СССР, и США были большой частью глобального военного соперничества. Крушение СССР резко затормозило прогресс в этой области. Нашей стране долгое время было вовсе не до космоса и лишь недавно последние советские наработки вытащили из-под сукна. Финансирование американской программы также было значительно сокращено (экспедиции на Марс, Венеру, астероиды и вновь на Луну отложены на неопределенное время). Китай пока на оригинальность не претендует и одевает своих тайконавтов в костюмы, сделанные на базе советских.

Так что пока, не имея конкретных, целевым образом финансируемых проектов, конструкторы развлекаются, создавая костюмы а-ля Голливуд. Американский перспективный проект Z-1, за сходство с нарядом мультяшного персонажа, прозвали «скафандром Базза Лайтера». А перспективное детище от Роскосмоса отлично подойдет то ли Робокопу, то ли Терминатору.

Идея создания скафандра появилась еще в XIX веке, когда гений фантастики Жюль Верн опубликовал свое «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут». Бывший на короткой ноге с наукой, Верн понимал, что космический костюм пройдет долгий путь своего развития и будет абсолютно непохож на водолазный.

Нынешние скафандры – это сложный комплекс одежды и устройств, служащих для защиты человека от неблагоприятных факторов космического путешествия. Параллельно с эволюцией этого комплекса увеличивалась дальность полетов и усложнился характер работ, производимых астронавтами. Мы проследили за историей развития скафандростроения от начала прошлого века до наших дней.

Так в 1924 году ученые представляли себе скафандр будущих космонавтов. В то время они уже понимали, что космический скафандр должен отличаться от водолазного костюма. Однако разработка принципиально нового костюма все же велась на его основе.

X-15

В 1956 году ВВС США принялись за разработку высотных костюмов, призванных защищать человека от перепадов давления. Несмотря на его смешной вид, двигаться в этом скафандре было вполне возможно. Но этот прототип так и не поступил в производство.

Спасательный скафандр-1 был разработан в СССР в 1961 году для полетов на кораблях серии «Восток». Первые скафандры шились по размерам отобранных для полета космонавтов – Ю. Гагарина и его дублеров – Г. Титова и Г. Нелюбова.

Алан Шепард, участвовавший в первом космическом полете американских астронавтов «Меркурий-7» в 1961 году, был одет именно в такой костюм. Этот скафандр плохо изменял свою форму, и под высоким давлением астронавты были практически обездвижены.

Также известный как АХ1-L, был произведен в 1963 году. Черные резиновые спирали на коленях, локтях и бедрах позволяют астронавтам свободно сгибать свои конечности. Поддерживающая система из ремней на груди удерживает костюм от чрезмерного расширения. Без нее скафандр под давлением раздулся бы как воздушный шарик.

ILC Industries– компания, заключившая контракт с НАСА на разработку космических скафандров – создала А5-L в 1965 году. Прототип был выполнен из голубого нейлона. Космонавты, высадившиеся в первый раз на Луну, расхаживали там как раз в модифицированной версии этого костюма.

Разработанный компанией Gus Grimsson в том же 1965 G3-C скафандр состоял из 6 слоев белого нейлона и одного слоя номекса (огнеупорного материала). Разноцветные клапаны на костюме служили для вентиляции воздуха в нем. Синие – для накачивания внутрь «хорошего» воздуха, красные – для удаления углекислого газа.

Прототип «Ястреба» был создан и испытан в 1967 году. Он представлял собой скафандр мягкого типа со съемным металлическим шлемом. Первыми космонавтами, использовавшими скафандр «Ястреб», стали Е. Хрунов и А. Елисеев во время полета кораблей «Союз-4» и «Союз-5».

АХ-2 был выполнен из фибергласа и слоистого пенопласта. Его прототип разработали в исследовательском центре Эймса, отделении НАСА в 1968 году. Стальные пружины на талии позволяли астронавтам легко наклоняться, но этот громоздкий скафандр имел существенный недостаток: в тесных условиях космического корабля в нем было очень неудобного перемещаться.

«Орлан» создан в СССР для защиты космонавтов при работе в открытом космосе. Эта модель скафандра была создана в 1969 году и с тех пор постоянно модифицируется и улучшается. В настоящее время модифицированный вариант «Орлана» обеспечивает безопасную внекорабельную деятельность космонавтов с МКС.

Z-1 был разработан и сконструирован ILC Dover, и по версии журнала «Тайм» был назван лучшим изобретением 2012 года. Для более эффективного контроля давления используется сочетание нейлона и полиэстера. А для ускорения процесса одевания, вход в скафандр расположен сзади, в отличие от предыдущих моделей.

Согласно идее инженеров, эластичная ткань скафандра нового поколения будет выложена по всей площади тонкими нитями из никель-титанового сплава. Подключенный к источнику питания костюм заставит нити сократиться, плотно облегая тело астронавта. В таком защитном облачении люди смогут с легкостью передвигаться по поверхности иных планет.

aslan wrote in April 12th, 2017

Мало кто знает, что для советской экспедиции на Луну была полностью готова и испытана только одна компонента — космический лунный скафандр «Кречет». Еще меньше людей знают, как он устроен.

С развитием реактивной авиации всерьез встали проблемы защиты и спасения экипажа при высотных полетах. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород, обычный человек без особых проблем может находиться на высоте не более 4−5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7−8 км человек вообще должен дышать чистым кислородом. Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на большую высоту требуется компенсация давления.

На сегодняшний день существует всего два типа компенсации давления: механическая и создание вокруг человека газовой среды с избыточным давлением. Типичным примером решения первого типа служат высотные компенсационные летные костюмы — например, ВКК-6, применяемые пилотами «МиГ-31». В случае разгерметизации кабины такой костюм создает давление, сдавливая тело механическим путем. В основе такого костюма лежит довольно остроумная идея. Тело пилота опутывают ленточки, напоминающие восьмерку.

В меньшее отверстие пропущена резиновая камера. В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако такой метод компенсации давления является экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 минут. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом невозможно: некоторые участки тела оказываются перетянутыми, некоторые — вообще несдавленными.

Другое дело — скафандр, по сути, представляющий собой герметичный мешок, в котором создано избыточное давление. Время пребывания человека в скафандре практически не ограничено. Но и он имеет свои недостатки — ограничение подвижности летчика или космонавта. Что такое рукав скафандра? Практически это аэробалка, в которой создано избыточное давление (в скафандрах обычно поддерживается давление в 0,4 атмосферы, что соответствует высоте 7 км). Попробуйте согнуть накачанную автомобильную камеру. Трудновато? Поэтому один из самых охраняемых секретов производства скафандров — технология производства специальных «мягких» шарниров. Но обо всем по порядку.

«Воркута»
Первые скафандры, до войны изготавливаемые в ЛИИ им. Громова, создавались в исследовательских целях и использовались в основном для экспериментальных полетов на стратосферных воздушных шарах. После войны интерес к скафандрам возобновился, и в 1952 году в подмосковном Томилине было открыто специальное предприятие по изготовлению и разработке таких систем — Завод № 918, ныне НПП «Звезда». В течение 50х годов предприятие разработало целую линейку экспериментальных скафандров, но только один из них, «Воркута», созданный под перехватчик «Су-9», был выпущен малой серией.

Практически одновременно с выпуском «Воркуты» предприятию было выдано задание на разработку скафандра и системы спасения для первого космонавта. Первоначально КБ Королева выдало «Звезде» техзадание на разработку скафандра, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. Однако за год до полета Гагарина было получено новое задание — на обычный защитный костюм, рассчитанный на спасение космонавта только при его катапультировании и приводнении.

Противники скафандров вероятность разгерметизации корабля считали чрезвычайно малой. Еще через полгода Королев опять поменял решение — на этот раз в пользу скафандров. За основу были взяты уже готовые авиационные скафандры. Времени на состыковку с бортовой системой корабля уже не осталось, поэтому был принят автономный вариант системы жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле космонавта.

Оболочка для первого космического скафандра СК-1 была во многом позаимствована от «Воркуты», но шлем был сделан полностью заново. Задача ставилась предельно жестко: скафандр должен был спасти космонавта обязательно! Никто не знал, как поведет себя человек во время первого полета, поэтому система жизнеобеспечения строилась так, чтобы спасти космонавта, даже если он потеряет сознание, — многие функции были автоматизированы. Например, в шлеме был установлен специальный механизм, управляемый датчиком давления. И если в корабле оно резко падало, специальный механизм мгновенно захлопывал прозрачное забрало, полностью герметизируя скафандр.

Послойно
Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. В первых советских скафандрах внутренняя оболочка изготавливалась из листовой резины методом элементарного склеивания. Резина, правда, была специальной, для ее производства применялся высококачественный натуральный каучук. Начиная со спасательных скафандров «Сокол» герметичная оболочка стала резинотканевой, однако в скафандрах, предназначенных для выхода в открытый космос, альтернативы листовой резине пока не предвидится.

«Лунный» скафандр астронавтов - участников миссий Apollo.

Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, мы — отечественный аналог, капрон. Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Лучшей аналогии, чем футбольный мяч, придумать сложно: кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча.

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».

Термос
Для 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.

Соколята
Скафандры были на кораблях не всегда. После успешных шести полетов «Востоков» они были признаны бесполезным грузом, и все дальнейшие корабли («Восходы» и «Союзы») проектировались на полет без штатных скафандров. Целесообразным было принято использование только внешних скафандров для выхода в открытый космос. Однако гибель в 1971 году Добровольского, Волкова и Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» заставила снова вернуться к проверенному решению. Однако старые скафандры в новый корабль не влезали. В срочном порядке под космические нужды стали адаптировать легкий скафандр «Сокол», изначально разрабатываемый для сверхзвукового стратегического бомбардировщика Т-4.

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.

Кирасиры
В целях облегчения конструкции и увеличения подвижности внешних скафандров существовало целое направление (прежде всего в США), изучавшее возможность создания цельнометаллических жестких скафандров, напоминающих глубоководные водолазные. Однако частичное воплощение идея нашла только в СССР. Советские скафандры «Кречет» и «Орлан» получили комбинированную оболочку — жесткий корпус и мягкие ноги и руки. Сам корпус, который конструкторы называют кирасой, сваривается из отдельных элементов из алюминиевого сплава типа АМГ. Такая комбинированная схема оказалась на редкость удачной и сейчас копируется американцами. А возникла она по необходимости.

Американский лунный скафандр был сделан по классической схеме. Вся система жизнеобеспечения располагалась в негерметичном ранце на спине астронавта. Советские конструкторы, возможно, также пошли бы по этой схеме, если бы не одно «но». Мощность советской лунной ракеты Н-1 позволяла доставить на Луну только одного космонавта, в отличие от двух американских, а облачиться в одиночку в классический скафандр не представлялось возможным. Поэтому и была выдвинута идея жесткой кирасы с дверцей на спине для входа внутрь.

Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах настолько интересны, что заслуживают отдельной главы.

Шлем всему голова
Шлем — важнейшая часть скафандра. Еще в «авиационном» периоде скафандры делились на два типа — масочные и безмасочные. В первом — летчик использовал кислородную маску, по которой подавалась воздушная смесь для дыхания. Во втором — шлем отделялся от остального объема скафандра своеобразным воротничком, шейной герметичной шторкой. Такой шлем играл роль большой кислородной маски с непрерывной подачей дыхательной смеси. В итоге победила безмасочная концепция, которая обеспечивала лучшую эргономику, хотя и требовала большего расхода кислорода для дыхания. Такие шлемы и перекочевали в космос.

Космические шлемы также делились на два типа — съемные и несъемные. Первый СК-1 комплектовался несъемным шлемом, а вот леоновский «Беркут» и «Ястреб» (в котором Елисеев и Хрунов в 1969 году переходили из корабля в корабль) имели съемные шлемы. Причем присоединялись они специальным герморазъемом с гермоподшипником, что давало возможность космонавту вертеть головой. Механизм поворота был довольно интересен.

На кадрах кинохроники хорошо видны шлемофоны космонавтов, которые изготавливаются из ткани и тонкой кожи. На них смонтированы системы связи — наушники и микрофоны. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в специальные пазы жесткого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была довольно громоздкой, и от нее в дальнейшем отказались. На современных скафандрах шлемы несъемные.

Обязательный элемент шлема для выхода в космос — светофильтр. У Леонова был маленький внутренний светофильтр самолетного типа, покрытый тонким слоем серебра. При выходе в космос Леонов ощутил очень интенсивное нагревание нижней части лица, а при взгляде в сторону Солнца защитные свойства серебряного светофильтра оказались недостаточными — свет был ослепительно ярким. Исходя из этого опыта, все последующие скафандры стали оборудоваться полными наружными светофильтрами с напыленным довольно толстым слоем чистого золота, обеспечивающего пропускание всего 34% света. Самая большая площадь остекления — у «Орлана».

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.

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!