Скафандры для российских космонавтов

Когда космонавт летит в космос, он понимает, что условия там далеки от того, к чему он привык на Земле. Глубокий вакуум, перепады температур от минус двухсот до плюс двухсот градусов Цельсия, космический мусор, микрометеориты, а еще возможность просто улететь в космос и никогда больше не вернуться домой. Все эти условия вынуждают использовать специальные средства защиты. Что интересно, о скафандрах заговорили еще в Древней Греции, а сейчас их вспоминают в основном, говоря про космонавтов. При этом, они есть и в других сферах деятельности. Они есть под водой, на земле и в воздухе. Проще говоря, без скафандров никуда.

Таки скафандры пока фантастика, но время идет.

  • 3 Из чего сделан скафандр космонавта
  • 4 Аварийные ситуации в открытом космосе
  • Почему скафандр называется именно так

    Чтобы понять, почему скафандр получил такое название, надо обратиться к Древней Греции. В греческом языке это слово образовано из двух слов, обозначающих лодку и человека. То есть в те времена так называли людей, которые очень хорошо плавали.

    В более позднее время, в частности в восемнадцатом веке, такое название предлагали использовать для пробковых костюмов, которые были предназначены для пересечения рек.

    Уже позже, когда появилась реальная необходимость обеспечения безопасности человека в экстремальных условиях среды, опять вспомнили это слово и начали так называть то, к чему мы все так привыкли.

    Когда-то скафандром называли того, кто хорошо плавает.

    Так можно вывести определение, что скафандр — это герметичный костюм, который призван защитить человека (или животное) от воздействия окружающей среды, предметов, газов и прочих потенциально вредных веществ. В случае с космонавтами скафандр еще и препятствует выходу наружу воздуха и тепла.

    Почему человек в космосе лишний?

    Этимология[ | ]

    Гравюра изображает водолазный костюм Ла Шапеля (1775)
    В Древней Греции «скафандрами» называли хороших пловцов и ныряльщиков.[источник не указан 2868 дней

    ]

    В современное время термин «скафандр» был в первый раз предложен в 1775 году аббатом Ла Шапелем в своей книге Traité de la construction théorique et pratique du scaphandre ou du bateau de l’homme

    . Аббат Ла Шапель назвал так предложенный им костюм из пробки, который бы позволял солдатам пересекать реки.

    Какие типы скафандров бывают

    Получается, скафандр — это то, что расширяет наши горизонты и позволяет оказаться там, где нам не положено быть просто по нашей физиологии. Но какие же типы скафандров используются покорителями неизведанных и опасных мест?

    Водолазные скафандры

    Да, то, в чем водолазы работают на большой глубине, тоже называется скафандрами. Есть даже модели, которые способны погружать человека на глубину до 600 метров, сохраняя внутри нормальное давление. Это не только позволяет сохранить жизнь и здоровье водолаза, но и обеспечивает более быстрое всплытие и погружение. Если не пользоваться подобными средствами защиты, то человек не сможет погрузиться на такую глубину и будет вынужден подниматься на поверхность очень медленно, проходя все стадии декомпрессии.

    Некоторые подводные скафандры обеспечивают просто фантастические показатели. автономности.

    Авиационные скафандры

    Почти все хоть раз куда-то летали на самолете. Во время полета некоторые испытывали заложенность ушей или носа. Это только незначительные признаки того, что человек столкнулся с изменением давления. Такое изменение все равно очень плавное и не способно причинить вреда здоровью или привести к тому, что человек потеряет сознание.

    А ведь скорость набора высоты (скороподъемность) современных истребителей в десятки раз выше не только того, что по нормативам положено обычному авиалайнеру, но даже намного выше его технических возможностей.

    Некоторым пилотам приходится пользоваться скафандрами.

    Все это приводит к тому, что пилоту часто требуются скафандр, который защитит его от таких перепадов давления, перегрузок во время маневров, которые достигают нескольких G, а также при подъемах на высоту 30 000 метров и более. Мировой рекорд высоты для самолета был поставлен на истребителе МиГ-25РБ, когда он поднялся на 37 650 метров.

    Virgin Orbit не смогла запустить ракету с самолета — что с ней стало?

    Скафандр для стратосферных полетов

    Есть скафандры и для стратосферных полетов. В конце пятидесятых годов прошлого века эти системы защиты активно тестировались для создания космических скафандров и средств спасения. Для этого людей в скафандре поднимали на высоту до 40 000 метров в открытой гондоле, прикрепленной к стратостату. Проблема в том, что люди слишком часто погибали, и эксперименты прекратили. Впрочем, все было не зря и накопленных данных исследователям хватило, чтобы разработать скафандры для космонавтов.

    Уже в 2012 году в рамках проекта Red Bull Stratos австриец Феликс Баумгартнер совершил прыжок с высоты 39 000 метров, установив тем самым два мировых рекорда — максимальной высоты прыжка и максимальной скорости падения.

    Так выглядел прыжок Баумгартнера с высоты 39 900 метров.

    Для подготовки к этому прыжку он и его команда несколько лет готовились и проводили тренировки. Основная проблема была в том, что при падении с такой высоты и наборе очень большой скорости тело становится нестабильным по мере увеличения давления и его может закрутить так, что человек потеряет сознание и погибнет. При таких прыжках надо уметь управлять полетом не хуже, чем пилот самолета.

    Для сравнения скорость падения обычного парашютиста при прыжке с 4000-5000 метров составляет примерно 180-200 километров в час. Баумгартнер же преодолел звуковой барьер и разогнался до 1350 километров час.

    #видео | Boeing успешно испытала #видео | Boeing успешно испытала парашюты космического корабля Starliner

    Чтобы вы понимали разницу в плотности воздуха на высоте, достаточно сказать, что самолет сэкономит примерно 80 процентов топлива, если будет лететь на высоте 10 000, поднявшись с 1 000 метров. На высоте 40 000 метров сопротивления воздуха уже почти нет, если сравнивать с тем, что у поверхности Земли.

    Космический скафандр

    Самым привычным типом скафандров является космический. Учитывая его сложность и то, что он делает для космонавта, можно сказать, что это небольшой космический корабль, который надет на человека.

    Скафандр — это настоящее торжество инженерной мысли.

    На самом деле, так и есть. В нем предусмотрены все системы жизнеобеспечения, что позволяет человеку находится в космосе несколько часов.

    Делятся они на два типа — мягкие и жесткие. В космос человек в любом случае летит в скафандре, просто некоторые имеют возможность выхода в космос, а некоторые — нет.

    Авиационные[ | ]

    Скафандр авиационный. Самолёт-разведчик Локхид У-2

    Этот раздел статьи ещё не написан.

    Согласно замыслу одного или нескольких участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел. Вы можете помочь проекту, написав этот раздел. Эта отметка установлена 31 декабря 2020 года

    .

    Стратосферные полёты[ | ]

    Основная статья: Стратонавт

    В 1959—1962 годах было построено несколько стратостатов, предназначенных для испытания космических и авиационных скафандров и парашютных систем для приземления с большой высоты. Такие стратостаты были, как правило, оборудованы открытыми гондолами, от разрежённой атмосферы стратонавтов защищали скафандры. Эти испытания оказались предельно опасны. Из шести стратонавтов трое погибли, а один потерял сознание во время свободного падения.

    Американский проект «Excelsior» (1959/1960) включал три высотных прыжка из стратостатов объёмом 85 000 м3 с открытой гондолой, которые выполнил Джозеф Киттингер в 1959—1960 годах. Полёты в рамках проекта «Excelsior» дали важные результаты для разработки авиационных гермокостюмов и систем спасения.

    Проект «StratoLab» (1961) включал четыре субстратосферных полёта и пять стратосферных, из которых четыре — с герметичной гондолой и один (StratoLab V) с открытой. В ходе полётов была выполнена обширная научная программа, включающая исследование состава воздуха в стратосфере, космических лучей и атмосферного электричества, а также астрономические наблюдения. Полёт StratoLab V «Lee Lewis» состоялся 4 мая 1961 года. Стратостат объёмом свыше 283 000 м3 был запущен с авианосца «Antietam» в Мексиканском заливе и через 2 часа 11 минут после старта достиг рекордной высоты 34 668 м. Стратонавты Малколм Росс и Виктор Претер были одеты в космические скафандры. После успешного приводнения Претер погиб, не удержавшись на трапе во время подъёма на вертолёт и захлебнувшись. Он раньше времени разгерметизировал скафандр, так как был уверен, что опасность миновала.

    Проект «Red Bull Stratos» (2012), в котором австриец Феликс Баумгартнер совершил самый высотный 39-километровый прыжок с парашютом, в небе над Нью-Мексико (США), установив, тем самым, два уникальных мировых рекорда, по высоте прыжка и скорости падения. Прыжок был осуществлен в высокотехнологичном скафандре со специальной капсулы, поднятой в воздух аэростатом, выполнив свободное падение с последующим раскрытием парашюта.

    Стратосферный скафандр содержал в себе сотни разных датчиков и множество сложных технических устройств. Инженеры скафандра сказали, что управление им имеет столько же технических нюансов, сколько управление самолетом.[уточнить

    ]

    Из чего сделан скафандр космонавта

    Первые космические скафандры появились в конце 50-х годов прошлого века в СССР. Они предназначались для собак — Рыжика и Лисы, которые стали первыми живыми существами в космосе.

    Астрономы открыли новый тип взрывов в космосе

    Сейчас скафандры состоят из большого количества компонентов и слоев, часть которых защищает от холода, другие дают герметизацию, а третьи обеспечивают механическую прочность.

    Для полета на Луну в рамках программы ”Apollo” был создан скафандр, который состоял из 17 слоев материала и весил 90 килограмм. Под него надевали терморегулирующий комбинезон, пронизанный трубками с циркулирующей водой. Система жизнеобеспечения позволяла автономно находится в костюме 6 часов и еще 30 минут на случай непредвиденной ситуации.

    Для каждой ситуации должны быть свои скафандры.

    Не многие знают, но переключатели, указатели и органы управления системами на скафандрах для выхода в открытый космос нанесены зеркально. Сделано это для того, чтобы космонавт мог прочитать их, увидев отражение в зеркале, которое закреплено на руке. Он же не может просто наклонить голову и посмотреть, что у него на груди.

    Надписи на скафандрах нанесены так, чтобы прочитать их в зеркале.

    Предтечи скафандра

    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.

    Костюм на вылет

    Скафандр «Сокол-М», который показывает «Звезда», придет на замену «Соколам-КВ2» — в них уже много лет наши космонавты летают на орбиту и обратно.

    Корреспондентам «РГ» повезло: пока мы рассматривали скафандр и так и эдак, подошел летчик-космонавт Герой России Александр Лазуткин. Напомню: его полет на станцию «Мир» стал одним из самых сложных в истории космонавтики. Сразу несколько нештатных ситуаций, включая пожар! Поэтому кто-кто, а уж он-то знает цену надежности всего и вся в космосе.

    Новый скафандр, если вдруг аварийная ситуация, разгерметизация, должен гарантированно обеспечить выживание космонавта при выведении на окололунную или околоземную орбиту и последующем возвращении на Землю.

    — «Сокол-М» представляет собой двухслойную оболочку с мягким шлемом, мягкой обувью и съемными перчатками, — рассказал Александр Лазуткин. — Внешняя оболочка — силовая, выполнена из лавсана и воспринимает усилия, действующие на оболочку при создании в скафандре избыточного давления. Внутренняя — герметичная, из прочной полиуретановой пленки.

    У «новичка» вообще много преимуществ. Скажем, в прежних «Соколах» есть так называемый «аппендикс-распах»: космонавт туда залезает, надевает штанины и т.д. На это может уходить до 3-5 минут. У нового скафандра никакого «аппендикса». Космонавт надевает скафандр и застегивает гермомолнию. Это принципиальное отличие: такая космическая форма проще, долговечнее. И «быстрее». Кстати, отличие от нынешних одноразовых «Соколов КВ-2», которые шьются для каждого космонавта персонально, новый делается универсальным, то есть многоразовым. У него большой диапазон регулировок — для космонавтов самой разной комплекции.

    Скафандры «Орлан» нового поколения можно будет использовать для пилотируемых полетов на Луну, в также для работы на лунной поверхности

    А конструкторы уже думают об усовершенствовании скафандров и для работы в открытом космосе. Это притом, что нынешние «Орланы-МКС» и космонавты, и специалисты справедливо называют «умными». Они оснащены климат-контролем — автоматической системой терморегулирования. Ничего подобного на Западе нет. Скафандры, у которых жесткая кираса и мягкие оболочки для рук и ног, рассчитаны на 20 и больше выходов в открытый космос.

    Тем не менее разработчики идут дальше. Скажем, они намерены увеличить размеры «входа» в скафандр: чтобы не было ограничений по росту и весу для космонавтов-«гренадеров». Или, допустим, уже давно вынашивается идея делать для космонавтов индивидуальные перчатки, точно подогнанные. Для этого планируется использовать трехмерное сканирование рук.

    Как говорят специалисты, скафандр «Орлан» следующего поколения можно будет использовать и для пилотируемых полетов на Луну. А точнее — для работы на ее поверхности.

    Надо сказать, что на любом авиасалоне все, что связано с космосом, вызывает огромный интерес. На космической экспозиции МАКС-2019 не протолкнуться. Предприятия отрасли представляют свои самые передовые разработки: образцы космических аппаратов и ракет-носителей, проекты в области дистанционного зондирования Земли, уникальные изделия микроэлектроники, элементы конструкций и инновационные материалы.

    Но, безусловно, все ждали увидеть обещанную главную космическую изюминку — ракетный двигатель РД-171МВ. В классе жидкостных ракетных двигателей он самый мощный в мире. Пока никто из конкурентов не создал даже близкий по параметрам. При весе 10 тонн — тяга 800 тонн!

    — Долететь на нем можно хоть куда, — рассказывал «РГ» гендиректор НПО «Энергомаш» Игорь Арбузов. — Двигатель РД-171МВ разработан для новой российской ракеты-носителя среднего класса «Союз-5» («Иртыш») и в перспективе для сверхтяжелого носителя. Надо понимать: реализация миссии на Луну, к дальним планетам сопряжена с необходимостью выведения серьезных грузов на орбиту. Естественно, мощность двигателя, его энергетические параметры тут определяющие.

    Увы: «царь-двигатель», что называется, в натуре мы не увидели. Жалко. Ведь «домашний» авиасалон, как подчеркивают эксперты, это прежде всего большая технологическая площадка, смотр всего передового, чем сильна отечественная конструкторская мысль. НПО «Энергомаш» показывает всю линейку жидкостных ракетных двигателей. В экспозиции также РД-191 для ракет «Ангара», модели двигателей РД-180 и РД-181, которые устанавливаются на первые ступени американских «Атласов» и «Антаресов». Представлена последняя модификация двигателя РД-276 для грузовиков «Протон».

    РКК «Энергия» показывает посетителям спускаемый аппарат корабля «Союз-Союз». Здесь же модели «пилотника» нового поколения, ракеты-носителя «Союз-5» и ракеты-носителя сверхтяжелого класса.

    Безусловно, массу эмоций вызывает у посетителей виртуальная «прогулка» в открытом космосе с помощью специального ЗD-симулятора. Надеваешь специальный шлем — и ты уже «работаешь» на внешней поверхности космической станции. Признаюсь, погружение настолько реалистичное, что подскакивает пульс. Развлекаловка? Отнюдь. Как рассказывают разработчики системы, такой тренажер может стать неплохим учителем при тренировках космонавтов на Земле. Причем модули могут быть самые разные.

    Еще одна серьезная новинка — макет космического транспортно-энергетического модуля с ядерной энергоустановкой. Ее впервые показывают общественности на стенде конструкторского бюро «Арсенал». Ядерный буксир предназначен для транспортировки грузов в дальнем космосе, в том числе при создании в перспективе баз на планетах. Проект создания ядерного транспортного модуля мегаваттного класса не имеет аналогов в мире. В июне этого года стало известно, что технический комплекс для подготовки спутников с ядерным буксиром планируется построить на космодроме Восточный и ввести в эксплуатацию к 2030 году.

    «Российские космические системы» показывают новейшие технологии космического приборостроения и аналитические сервисы, а также современные возможности «цифрового производства». Посмотреть есть что — 250 самых различных экспонатов.

    — То, что мы демонстрируем, — полностью цифровая модель производства, в которой не остается места ошибке человека, — говорит заместитель гендиректора РКС по стратегическому развитию и инновациям Евгений Нестеров. — Это совершенно новый этап развития отечественной высокотехнологичной промышленности. В нем цифровой мир и физическое изделие сосуществуют параллельно на всех этапах создания и эксплуатации техники.

    Впервые

    В этом году участие в МАКСе впервые принимает Центр подготовки космонавтов имени Гагарина. На статической стоянке — Ил-76МДК, на борту которого космонавты тренируются в условиях невесомости, а также специализированный L-39 — для отработки действий при стыковках космических кораблей в ручном режиме. Но главное, чего не было еще никогда: посетители авиасалона смогут на себе испытать невесомость! Из желающих собрали три команды. В каждой по 14 человек. Кстати, чтобы попасть в команду, надо было пройти определенные процедуры: предоставить медицинскую справку, пройти предполетный и врачебный осмотр.

    Длительность полета — 1 час 20 минут. Самолет летит по синусоиде, а эффект невесомости возникает на «горке», когда пилот убирает тягу двигателей и машина продолжает полет по инерции — сначала вверх, а затем начинает пикирование. Почувствовать себя в космосе можно лишь 30 секунд. Но поистине незабываемых. По словам специалистов, большинство любителей экстрима нормально переносят до десяти режимов короткой невесомости.

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: