Скафандри космонавтів: призначення, пристрій. Перший скафандр
Скафандри космонавтів - це не просто костюми для польотів на орбіті. Перші з них з`явилися ще на початку двадцятого століття. Це був час, коли до космічних польотів залишалося майже півстоліття. Однак вчені розуміли, що освоєння позаземних просторів, умови яких відрізняються від звичних нам, неминуче. Саме тому для майбутніх польотів придумали спорядження космонавта, яке здатне захистити людину від вбивчої для нього зовнішнього середовища.
поняття скафандра
Що ж являє собою спорядження для польотів в космос? Скафандр - це своєрідне диво техніки. Він являє собою мініатюрну космічну станцію, що повторює форму тіла людини.
Сучасний скафандр оснащений цілою системою життєзабезпечення космонавта. Але, незважаючи на складність пристрою, в ньому все розташовано компактно і зручно.
Історія створення
Слово «скафандр» має французьке коріння. Ввести це поняття запропонував в 1775 р абат-математик Жан Батіст де Па Шапель. Звичайно, в кінці 18-го століття про польоти в космос ніхто навіть і не мріяв. Слово «скафандр», яке в перекладі з грецького означає «човен-людина», вирішено було застосувати до водолазному спорядження.
З приходом космічної ери це поняття стало використовуватися і в російській мові. Тільки тут воно набуло дещо інший зміст. Людина стала підніматися все вище і вище. У зв`язку з цим виникла необхідність в спеціальному спорядженні. Так, на висоті до семи кілометрів це теплий одяг і киснева маска. Відстані ж в межах десяти тисяч метрів через падіння тиску вимагають наявності герметичній кабіни і компенсуючого костюма. В іншому випадку при розгерметизації легкі льотчика перестануть засвоювати кисень. Ну а якщо піднятися ще вище? У такому випадку знадобиться космічний скафандр. Він повинен бути досить герметичним. При цьому внутрішній тиск в скафандрі (як правило, в межах 40 відсотків від атмосферного) збереже життя пілоту.
У 1920-х роках з`явився ряд статей англійського фізіолога Джона Холдена. Саме в них автором було запропоновано використовувати костюми водолазів для захисту здоров`я і життя повітроплавців. Автор навіть спробував впровадити свої ідеї в життя. Він побудував подібний скафандр і випробував його в барокамері, де було встановлено тиск, відповідне висоті 25,6 км. Однак будівництво аеростатів, здатних піднятися в стратосферу, - задоволення не з дешевих. І американський повітроплавець Марк Рідж, для якого і був призначений унікальний костюм, засобів, на жаль, не зібрав. Саме тому скафандр Холдена на практиці випробуваний не був.
Розробки радянських вчених
У нашій країні космічними скафандрами займався інженер Євген Чортячий, який був співробітником Інституту авіаційної медицини. Протягом дев`яти років, з 1931 по 1940 р, він розробив 7 моделей герметичного спорядження. Першим в світі радянський інженер вирішив проблему рухливості. Справа в тому, що при підйомі на певну висоту скафандр роздувався. Після цього пілот змушений був докладати великі зусилля навіть для того, щоб просто зігнути ногу або руку. Саме тому модель Ч-2 була сконструйована інженером з шарнірами.
У 1936 р з`явився новий варіант космічного спорядження. Це модель Ч-3, що містить практично всі деталі, присутні в сучасних скафандрах, які використовують російські космонавти. Випробування даного варіанту спеціального спорядження відбулося 19.05.1937 р Як літального апарату був використаний важкий бомбардувальник ТБ-3.
З 1936 р скафандри космонавтів стали розроблятися і молодими інженерами Центрального аерогідродинамічного інституту. До цього їх надихнула прем`єра фантастичного фільму «Космічний рейс», створеного спільно з Костянтином Ціолковським.
Перший скафандр з індексом СК-КРОКИ-1 молоді інженери сконструювали, виготовили і випробували протягом всього лише 1937 р Навіть зовнішнє враження від цього спорядження вказувало на його позаземне призначення. У першій моделі для з`єднання нижньої і верхньої частин був передбачений поясний роз`єм. Значну рухливість забезпечували плечові шарніри. Оболонка цього костюма була виготовлена з двошаровою прогумованої тканини.
Наступний варіант скафандра відрізнявся наявністю автономної регенераційної системи, розрахованої на 6 годин безперервної роботи. У 1940 р був створений останній радянський довоєнний скафандр - СК-КРОКИ-8. Випробування даного спорядження здійснили на винищувачі І-153.
Створення спеціального виробництва
У повоєнні роки ініціативу по конструюванню скафандрів для космонавтів перехопив Льотно-дослідний інститут. Його фахівці отримали завдання на розробку костюмів, призначених для пілотів авіації, підкорює все нові швидкості і висоти. Однак для серійного виробництва одного інституту було явно недостатньо. Саме тому в жовтні 1952 р інженером Олександром Бойком був створений особливий цех. Він знаходився в підмосковному Томіліно, на заводі № 918. Сьогодні це підприємство називається НПП «Зірка». Саме на ньому свого часу був створений скафандр Гагаріна.
Польоти в космос
В кінці 1950-х років почалася нова ера освоєння позаземного простору. Саме в цей період радянськими інженерами-конструкторами було розпочато проектування корабля «Восток» - першого космічного транспортного засобу. Однак спочатку планувалося, що скафандри космонавтів для цієї ракети не знадобляться. Пілот повинен був знаходитися в спеціальному герметичному контейнері, який перед приземленням відокремлювався б з апарату, що спускається. Однак дана схема виявилася вельми громіздкою і, крім того, вимагала проведення тривалих випробувань. Саме тому в серпні 1960 р внутрішня компоновка «Сходу» була перероблена.
Фахівці бюро Сергія Корольова поміняли контейнер на крісло-катапульта. У зв`язку з цим майбутнім космонавтам знадобилася захист на випадок розгерметизації. Нею і став скафандр. Однак часу на його стикування з бортовими системами катастрофічно не вистачало. У зв`язку з цим все те, що було необхідно для життєзабезпечення пілота, розмістили безпосередньо в кріслі.
Перші скафандри космонавтів отримали назву СК-1. За їх основу було взято висотний костюм «Воркута», розроблений для льотчиків винищувача-перехоплювача СУ-9. Повної реконструкції піддали тільки шолом. У ньому встановили механізм, який управлявся спеціальним датчиком. При падінні тиску в скафандрі миттєво захлопувалися прозоре забрало.
Спорядження для космонавтів виготовлялося за індивідуальною міркою. До першого польоту воно було створено для тих, хто показав найкращий рівень підготовки. Це трійка лідерів, до якої увійшли Юрій Гагарін, Герман Титов і Григорій Нелюбов.
Цікаво, що космонавти в космосі побували пізніше скафандра. Один зі спеціальних костюмів марки СК-1 був відправлений на орбіту під час двох випробувальних безпілотних запусків корабля «Восток», що відбулися в березні 1961 г. Крім піддослідних дворняг на борту знаходився манекен «Іван Іванович», одягнений в скафандр. У грудях цього штучного людини встановили клітку з морськими свинками і мишами. А для того щоб випадкові свідки приземлення не прийняли «Івана Івановича» за інопланетянина, під забралом його скафандра була розміщена табличка з написом «Макет».
Скафандри СК-1 використовувалися протягом п`яти пілотованих польотів корабля «Восток». Однак жінки-космонавти в них літати не могли. Для них була створена модель СК-2. Вперше вона знайшла своє застосування під час польоту корабля «Восток-6». Виготовили даний скафандр, що враховує особливості будови жіночого тіла, для Валентини Терешкової.
Відео: Вітаю жінок з днем космонавтики - Валерій Жидков | Вечірній Квартал 19.03.2016
Розробки американських фахівців
При здійсненні програми «Меркурій» конструктори США пішли по шляху радянських інженерів, внісши при цьому свої пропозиції. Так, перший американський скафандр враховував те, що космонавти в космосі в майбутньому будуть довше перебувати на орбіті.
Конструктор Рассел Коллі виготовив спеціальний костюм Navy Mark, спочатку призначений для польотів льотчиків військово-морської авіації. На відміну від інших моделей, даний скафандр був гнучким і мав порівняно невелику вагу. Для використання цього варіанту в космічних програмах в конструкцію було внесено кілька змін, які перш за все торкнулися пристрою шолома.
Скафандри американців довели свою надійність. Один лише раз, коли капсула «Меркурія-4» приводнився і почала тонути, костюм мало не погубив астронавта Вірджіла Гріссона. Пілот насилу зумів вибратися назовні, так як довго не міг від`єднатися від бортової системи життєзабезпечення.
Створення автономних скафандрів
У зв`язку з бурхливими темпами освоєння космосу знадобилося сконструювати нові спеціальні костюми. Адже перші моделі були тільки аварійно-рятувальними. Через те, що їх приєднували до системи життєзабезпечення пілотованого корабля, космонавти в космосі в такому спорядженні побувати не могли. Для виходу у відкрите позаземне простір необхідно було сконструювати автономний скафандр. Цим зайнялися конструктори СРСР і США.
Американці під свою космічну програму «Джеміні» створили нові модифікації скафандрів G3C, G4C, а також G5C. Друга з них була призначена для виходу у відкритий космос. Незважаючи на те що всі американські скафандри підключалися до бортової системи життєзабезпечення, в них було вбудовано автономний пристрій. У разі необхідності його ресурсів цілком вистачило б на підтримку життя астронавта протягом півгодини.
У скафандрі G4C 03.06.1965 р вийшов у відкритий космос американець Едвард Уайт. Однак він не був першопрохідцем. За два з половиною місяці до нього поруч з кораблем в космосі побував Олексій Леонов. Для цього історичного польоту радянські інженери розробили скафандр «Беркут». Він відрізнявся від СК-1 наявністю другої герметичної оболонки. Крім того, в скафандрі був заплічних ранець, оснащений кисневими балонами, а в його шолом вбудували світлофільтр.
Під час перебування у відкритому космосі людини з`єднував з кораблем семиметровий фал, в складі якого було амортизуючий пристрій, електричні дроти, сталевий трос і шланг для аварійного постачання киснем. Історичний вихід у позаземне простір відбувся 18.03.1965 р Олексій Леонов перебував за межами космічного корабля 23 хв. 41 сек.
Скафандри для освоєння Місяця
Після освоєння земної орбіти людина кинувся далі. І першою його метою стало здійснення польотів на Місяць. Але для цього потрібні були особливі автономні скафандри, які дозволили б перебувати поза кораблем протягом декількох годин. І вони були створені американцями в ході розробки програми «Аполлон». Ці костюми забезпечували захист астронавта від сонячного перегріву і від мікрометеоритів. Перший розроблений варіант місячних скафандрів назвали A5L. Однак в подальшому він був вдосконалений. У новій модифікації A6L передбачили теплоізоляційну оболонку. Версія A7L була вогнестійким варіантом.
Відео: Відкритий Космос / Open Space. 3 Серія. Документальний фільм. StarMedia. Babich-Design
Місячні скафандри представляли собою цілісні багатошарові костюми, мали гнучкі зчленування з гуми. На манжетах і комірі знаходилися металеві кільця, призначені для приєднання герметичних рукавичок і шолома. Застібалися скафандри за допомогою вертикальної блискавки, вшитий від паху до шиї.
Американці ступили на поверхню Місяця 21.07.1969 р Під час цього польоту знайшли своє використання скафандри A7L.
Збиралися на Місяць і радянські космонавти. Для цього польоту створили скафандри «Кречет». Це був напівтвердий варіант костюма, на спинці якого була спеціальна дверцята. Космонавт мав влізти в неї, одягнувши, таким чином, в спорядження. Закривалася дверцята зсередини. Для цього був передбачений бічний важіль і складна схема з тросів. Усередині скафандра перебувала і система життєзабезпечення. На жаль, побувати на Місяці радянським космонавтам так і не вдалося. Але створений для таких польотів скафандр надалі використовувався при розробці інших моделей.
Спорядження для новітніх кораблів
Починаючи з 1967 р Радянський Союз почав запуск «Союзів». Це були транспортні засоби, призначені для створення орбітальних станцій. Час перебування на них космонавтів незмінно збільшувалася.
Для польотів на кораблях «Союз» був виготовлений скафандр «Яструб». Його відмінності від «Беркута» складалися в конструкції системи життєзабезпечення. З її допомогою проводилася циркуляція дихальної суміші всередині скафандра. Тут вона очищалася від шкідливих домішок і вуглекислоти, а потім і охолоджувалася.
Відео: Космічні таємниці Москви
Новий рятувальний скафандр «Сокіл-К» був використаний під час польоту «Союзу-12» у вересні 1973 р Більш вдосконалені моделі цих захисних костюмів придбали навіть торгові представники з Китаю. Цікаво, що при запуску пілотованого корабля «Шаньчжоу» знаходяться в ньому астронавти були одягнені в спорядження, яке дуже нагадує російський зразок.
Для виходу у відкритий космос радянські конструктори створили скафандр «Орлан». Це автономне напівжорстке спорядження, схоже з місячним «Кречет». Одягатися в нього також доводилося через дверцята в спині. Але, на відміну від «Кречета», «Орлан» був універсальним. Його рукава і штанини легко підганялися під потрібний зростання.
Відео: Killer is Dead. Серія 4 [Висадка на Місяці. На Місяці без скафандра? Пф, так легко!]
У скафандрах "Орлан" здійснювали польоти не лише російські космонавти. За зразком цього спорядження китайці зробили свої «Фейтянь». У них вони вийшли у відкритий космос.
скафандри майбутнього
На сьогоднішній день NASA розробляє нові космічні програми. У них входять польоти на астероїди, на Місяць, а також експедиція на Марс. Саме тому триває розробка нових модифікацій скафандрів, які в подальшому повинні будуть з`єднати в собі всі позитивні якості робочого костюма і рятувального спорядження. На якому варіанті зупиняться розробники, поки невідомо.
Може, це буде важкий жорсткий скафандр, що захищає людину від усіх негативних зовнішніх впливів, а може, сучасні технології дозволять створити універсальну оболонку, елегантність якої по достоїнству оцінять майбутні жінки-космонавти.
