Устройство скафандра космонавта


Устройство скафандра космонавта

  • Разное

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).

За миллионы лет эволюции наш биологический вид приспособился к жизни в условиях Земли: мы вдыхаем газовую смесь, содержащую кислород, давление внутри нашего тела уравновешивает давление воздуха вокруг нас, озоновый слой атмосферы защищает нас от ультрафиолетового излучения, а магнитное поле Земли – от потока заряженных частиц солнечного ветра, наконец – наш опорно-двигательный аппарат приспособлен к работе в условиях земной силы тяжести.


Воздух

Представьте себе теперь, что человек в одночасье лишился всех этих привычных условий – как это бывает в открытом космосе. Прежде всего – становится нечем дышать, а без кислорода жизнедеятельность невозможна: не будет химических реакций в клетках, не будет выделяться энергия – организму становится «не на чем работать», так что без воздуха человек погибает в считанные минуты.

Температура

Далее – температура. Как правило, космическое пространство представляют себе очень холодным – в действительности гораздо большую опасность там представляет перегрев (Солнце-то никуда не девается, а в межзвёздное пространство земные космонавты пока ещё не летали). Впрочем, сталкиваться с низкими температурами тоже приходится (на теневой стороне) – в целом мы имеем температурные перепады от минус 150 до плюс 150 градусов. И то, и другое для человека смертельно!

Излучение

И наконец – вредные для нас составляющие солнечного излучения: ультрафиолет и радиация. Даже на Земле мы иной раз умудряемся «сгореть» на пляже – что же говорить о космосе, где нет атмосферы, задерживающей большую часть ультрафиолетового излучения!

Устройство скафандра космонавта

Вот от всех этих опасных обстоятельств и призван защитить скафандр. На нём укреплены баллоны с воздухом для дыхания, внутри его поддерживается «земное» давление воздуха и комфортная температура, он защищает от ультрафиолета и радиации.

Виды скафандров

Все космические скафандры принято делить на три класса:


  • спасательные скафандры — служат для защиты космонавтов в случае разгерметизации кабины или при значительных отклонениях параметров ее газовой среды от нормы;
  • скафандры для работы в открытом космосе на поверхности космического корабля или вблизи его;
  • скафандры для работы на поверхности небесных тел.

Существуют и универсальные скафандры, они могут использоваться и как спасательные и при выходе в открытый космос.

Краткая история создания скафандров

Впервые идеи создания костюмов, которые смогут защитить человека от неблагоприятной и агрессивной для него среды, появилась в 1775 году, когда французский аббат-математик Жан-Батист де ла Шапель предложил создать костюм для погружения в воду.

О космических кораблях и полетах на Луну в те времена никто и не думал, но название изобретению дали «скафандр», что означало «лодка-человек». Несмотря на то что изначально скафандром назвали современные водолазные костюмы, наименование снаряжения прочно вошло в обиход.

В 1920-е годы в Англии стали применять водолазные костюмы для воздухоплавателей, так как чем выше поднимались летательные аппараты, тем более сложными становились условия для пилотов: это и низкие температуры, и резкое изменение давления, и кислородное голодание. Герметичный костюм помогал решать эти проблемы, но лишь до определенных высот.


В Советском Союзе разработкой снаряжения для экстремальных высот занимался инженер Института авиационной медицины Евгений Чертовский. Он разработал порядка семи модификаций скафандров и первым решил проблему подвижности.

Так как первые модели скафандров при поднятии на высоту раздувались, находящемуся внутри человеку было крайне сложно даже согнуть руку. Чертовский внедрил систему шарниров, что значительно повысило мобильность костюма. Уже в 1936 году Чертовский разработал модель скафандра Ч-3, которая содержала в себе практически все элементы современных космических костюмов, включая термобелье.

Толчком к работе над скафандром, который позволит совершать полеты в космос, стала индустрия кинематографии. В 1936 году в СССР сняли фантастический фильм «Космический рейс». В работе над фильмом принимал участие Константин Циолковский. После выхода фильма молодые инженеры Центрального аэрогидродинамического института стали вплотную заниматься созданием космического скафандра.

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.


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.

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.

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.

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.

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.


Две сверхдержавы начали гонку в космической отрасли за первенство в открытом космосе. Американского коллегу на 1,5 месяца опередил советский космонавт Алексей Леонов. Для него был изготовлен скафандр «Беркут» – модернизированная модификация СК-1.

В его конструкции были герметичная оболочка, заплечный ранец, оснащенный кислородом, а в шлеме встроенный светофильтр.Исторический выход в безвоздушное пространство состоялся 18 марта 1965 года.

Американцами в ходе пилотируемой программы «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.

В скафандре G4C совершил выход в открытый космос Эдвард Уайт, пилот корабля «Джемини-4». Произошло это 3 июня 1965 года.

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.

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.

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.

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.

Хотя «Кречет» так и не побывал на Луне, наработки по нему использовались при создании других моделей.

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.

В настоящее время на борту МКС используются скафандры «Орлан» и его модификации. С 1977 года в этих костюмах совершено боле 130 парных выходов в открытый космос.


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».

Важнейшие характеристики, которыми обладают скафандры «Орлан»:

  • защита от перегрева, если космонавт находится на солнечной стороне;
  • защита от переохлаждения, если космонавт находится в тени;
  • защита от солнечной радиации;
  • защита от метеорного вещества;
  • максимальная надежность;
  • минимальные габариты;
  • минимальная масса;
  • возможность выполнять работу около корабля;
  • самостоятельное надевание-снятие;
  • использование единого размера для любого космонавта;
  • возможность обслуживания скафандра на орбите без участия Земли;простота замены отдельных элементов.

Учитывая все указанные характеристики, скафандр спроектирован так, что рост космонавта может варьироваться от 165 до 190 см. Вес костюма 110 кг.

В таком костюме космонавт может находиться в автономном режиме до 7 часов.

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.

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.

Устройство скафандра космонавта

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».

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 считанные минуты.

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

Видео



Источник: asteropa.ru

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.

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?

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Аварийные ситуации в открытом космосе

Больше всего риска для человека, когда он находится в открытом космосе, представляет повреждение скафандра. В этом случае он должен очень быстро вернуться на борт — только так можно спасти его жизнь. Впрочем, бывали и интересные случаи, связанные с повреждениями.

Все, что связано в космосом просто обожают в нашем Telegram-чате. Присоединишься?

Так, например, самым известным является инцидент с повреждением скафандра, который произошёл во время полёта «Атлантиса» STS-37. Тогда маленький металлический прутик проколол перчатку одного из астронавтов. Самое интересное, что этого никто даже не заметил, так как он застрял в отверстии и не позволил произойти разгерметизации. Повреждение обнаружили уже после возвращения на корабль при осмотре скафандра.

Еще более известным случаем является случай, произошедший в 1965 году с Алексеем Леоновым, во время первого в истории выхода человека в открытый космос. Его скафандр был мягкого типа и слишком сильно раздулся от внутреннего давления. В итоге, он не мог согнуть руки и вернуться на корабль. По инструкции ему надо было заходить в люк ногами вперед, чтобы иметь возможность ”закрыть за собой дверь”. В итоге он принял решение заходить головой вперед и уже в отсеке сбросил давление внутри скафандра, кое-как развернулся и закрыл люк.

В России и в США тех, кто летает в космос, называют по-разному. У нас это космонавты, а у них - астронавты. Первое более логично, так как пока мы летаем только в космос, а не к звездам (”астрон” в переводе с греческого - звезда)

Во время второго в истории выхода в открытый космос произошел еще один случай с астронавтом Пирсом Селерсом. От его скафандра во время полета отцепилась лебедка со страховочным тросом. Если бы это вовремя на заметили его коллеги, он мог бы просто улететь от корабля и спасти его было бы невозможно.

На данный момент совершены уже сотни выходов в открытый космос и инцидентов среди них было не так много. Можно сказать, что благодаря научной мысли и накопленному опыту это стало почти безопасным занятием.

Источник: Hi-News.ru

Любители космонавтики знают, что в космосе есть невидимое, но повсеместное космическое излучение высокой энергии, а также низкое атмосферное давление, недостаток кислорода, аномальные изменения температуры и другие проблемы, если не защитить, человечество не может выжить в такой среде. Когда космонавты выполняют задачи по выходу из кабины без защиты пилотируемых космических аппаратов, скафандр из кабины становится единственным необходимым и личным защитным устройством для космонавтов, выполняющих задачи по выходу из кабины.

Скафандр, используемый российскими астронавтами

Скафандр в основном полагается на три основных компонента для обеспечения безопасности космонавтов: систему жизнеобеспечения, корпус скафандра и измерительно-управляющую систему связи. Для космонавтов это система жизнеобеспечения.

Скафандр, используемый китайскими астронавтами

Во-первых, говоря о системе жизнеобеспечения, в условиях глубокого вакуума в космосе, космический костюм вне кабины должен быть закрытой безопасной небольшой средой, хотя пространство мало, но для удовлетворения потребностей космонавта в выживании кислорода, влаги, вентиляции и других условий не может быть меньше, и для космонавта, чтобы удовлетворить эти условия, это система защиты жизни космического костюма вне кабины.

Системы жизнеобеспечения скафандров подразделяются на “пуповинные " и "автономные". Система жизнеобеспечения ”пуповина" осуществляет вентиляцию, снабжение кислородом и водоснабжением от системы жизнеобеспечения пилотируемого корабля к внешнему скафандру посредством шланга, контролирующего газовую среду внутри скафандра. Система биозащиты ”пуповина" лучше подходит для использования космонавтами при выполнении операций вне кабины вблизи пилотируемых космических аппаратов.

Астронавт Эдвард Уайт, использующий систему жизнеобеспечения пуповины для выхода в открытый космос

Когда космонавты выполняют такие задачи, как зондирование Луны, они выбирают более свободную “автономную” систему обеспечения жизни. Автономная система жизнеобеспечения, установленная или интегрированная в скафандр, по форме напоминает рюкзак, обеспечивает прямое снабжение скафандра кислородом, водоснабжением и вентиляцией, а также контролирует параметры газовой среды в скафандре, обеспечивая необходимую жизнеобеспеченность космонавта во время его работы, включая небольшое количество воды, еды и простой сбор мочи.

Космонавты, использующие автономную систему жизнеобеспечения, путешествуют по Луне

Самая мощная защита — это корпус скафандра.

Корпус космического костюма — это своего рода многослойная структурная одежда с жесткой структурой, мягкая и жесткая комбинация, изнутри наружу состоит из костюма с жидкостным охлаждением, герметичного костюма давления и многофункционального защитного костюма.

Когда космонавт выполняет миссию из кабины будет потреблять много физической подготовки, в то же время производить много тепла. Костюм с жидкостным охлаждением может регулировать температуру внутри скафандра и для аэрокосмической поверхности тела, чтобы обеспечить космонавт находился в комфортной температуре окружающей среды. В космосе, когда астронавты находятся в состоянии потери давления или гипоксии, их безопасность жизни находится под угрозой, а роль воздухонепроницаемого костюма давления заключается в том, чтобы обеспечить космонавтам правильное давление воздуха и аэробную среду. Снаружи комбинезона надевают многофункциональную защитную одежду, которая может защищать космонавтов от различных излучений в космосе, а также оказывает определенное защитное воздействие на микрометеоры и космический мусор.

Для того, чтобы войти в контакт с внешним миром, необходимо использовать измерительную и управляющую систему связи.

Наконец, давайте поговорим о системе связи измерения и управления, установленной на скафандре, которая может помочь астронавтам вести беспроводные разговоры с другими астронавтами или наземным персоналом, а астронавты из кабины, когда они сталкиваются с особыми ситуациями, могут своевременно сообщать своим спутникам или наземным спутникам о проблемах, с которыми они сталкиваются через систему связи измерения и управления. Кроме того, измерительная и управляющая система связи может передавать данные и изображения, помогать контролировать и измерять физиологические параметры космонавта и параметры внутренней среды скафандра, а также измерять и контролировать портативную систему защиты окружающей среды.

В целом, все эти меры направлены на обеспечение безопасности космонавтов. В будущем, по мере того, как космические технологии продолжают развиваться, средства защиты от скафандров будут улучшаться, а виды и внешний вид скафандров станут более богатыми. Например, Пабло де Леон, американский исследователь скафандра, разработал черный и желто-коричневый скафандр, который, как говорят, обеспечивает большую гибкость для астронавтов, а также альтернативный скафандр для исследования Марса. Кроме того, Дава Ньюман, профессор Массачусетского технологического института, разработала биологический костюм, который, в дополнение к гибкому материалу скафандра, был обернут специальным материалом, который был обработан технологией, чтобы сделать костюм плотным.

Скафандр, разработанный Пабло де Леоном

Источник: zen.yandex.ru

На экспозиции в московском музее космонавтики подробно представлены скафандры космонавтов и космические костюмы. Рассмотрим коллекцию.

Скафандр аварийно – спасательный СК – 1. Скафандры космонавтов

На экспозиции музея космонавтики аварийно – спасательный скафандр СК – 1 надет на манекен. Яркий оранжевый цвет костюма упрощал задачу поиска человека, ведь первые космонавты приземлялись отдельно от спускаемого аппарата.

Скафандры космонавтов. Скафандр "СК-1"
Скафандр”СК-1″

Первыми космонавтами были Гагарин, Титов, Николаев, Попович, Быковский, Терешкова, все они летали на «Востоках» и приземлялись в таких скафандрах. Для лучшего панорамного обзора на рукаве скафандра вмонтировано зеркало, так как в шлеме такой конструкции невозможно повернуть голову. Зеркало позволяет увеличить угол обзора.

Скафандр «Беркут». Скафандры космонавтов

18 марта 1965 года Алексей Леонов совершил первый в мире выход в космос. Павел Беляев находился в кабине. Одеты космонавты были в скафандр «Беркут».

Скафандр Беркут. Скафандры космонавтов
Скафандр “Беркут”

Он предназначался для кратковременного выхода в космос. “Беркут” весит 41,5 кг.

Шлюзовая камера корабля “Восток”

Выход в космос осуществлялся через шлюзовую камеру.

Шлюзовая камера корабля Восток
Шлюзовая камера корабля «Восток»

Алексей Леонов через люк шлюзовой камеры вышел в открытый космос. Провёл запланированную работу. И, как рассказывал сам космонавт, он не мог войти назад, в шлюз! Тогда, как пишут некоторые журналисты его скафандр раздуло. Алексей Архипович с помощью регулятора давления на корпусе скафандра правильно снизил давление в в скафандре с 400 гПа до 270 гПа.
Алексей Леонов вернулся в шлюзовую камеру не ногами как полагалось по инструкции, (чтобы следом закрыть за собой люк), а головой вперёд. После этого командир корабля Беляев закачал воздух, и всё на этом этапе завершилось хорошо.

Но внештатные ситуации в тот день не закончились. Тогда впервые в истории нашей космонавтики отказала система автоматической посадки. Пришлось спускаться в ручном режиме. И вместо Казахстана космонавты в итоге приземлились на севере России в Пермском крае.

Первой космической жертвой стал космонавт Владимир Комаров в 1967 году, погиб при испытании «Союза – 1». Во время посадки отказала парашютная система.
Следующими стали Добровольский, Волков и Пацаев, они погибли при посадке по причине разгерметизации спускаемого аппарата за несколько минут до посадки. В то время во посадки космонавты не надевали скафандры, они были одеты в своего рода спортивный тренировочный костюм.

Аварийно-спасательный скафандр «Сокол»

Аварийно-спасательный скафандр «Сокол» разработали после гибели наших космонавтов для защиты от декомпрессии.

Скафандры космонавтов. Аварийно-спасательный скафандр Сокол
Аварийно-спасательный скафандр «Сокол»

Во время старта и посадки космонавты надевают аварийно-спасательный скафандр “Сокол”.

Скафандр “Ястреб”. Скафандры космонавтов

Скафандр Ястреб. Скафандры космонавтов
Скафандр «Ястреб»

В январе 1969 года состоялась первая стыковка кораблей «Союз-4» и «Союз-5». Они встретились на орбите. Космонавты, имитируя аварийную ситуацию, перешли из одного корабля в другой через открытый космос. Скафандр «Ястреб» разработали специально для этой операции и использовали лишь единожды, только для  миссии стыковки Союза-4 и Союза-5.

Скафандр «Орлан – Д». Скафандры космонавтов

Этот скафандр создан специально для работы в открытом космосе. На экспозиции музея космонавтики находится подлинный костюм, его использовали в работе на орбите.

Скафандр Орлан – Д. Скафандры космонавтов
Скафандр «Орлан – Д»

Современные скафандры компьютеризированы, оснащены дисплеем, который находится перед глазами космонавта. На дисплее высвечивается время, которое осталось для работы в открытом космосе и также датчики работы различных систем. «Орлан» удобно надевать, космонавт входит в него, как в камеру через заднюю дверь.

Скафандр космонавта Орлан-Д оборудован люком, в который входит космонавт
Скафандр «Орлан-Д» оборудован люком, в который входит космонавт

К примеру, скафандр для выхода в открытый космос, который используют американцы, состоит из двух частей – верхней и нижней. Астронавт не может надеть его самостоятельно, только с помощником. Процедура экипировки занимает около получаса, российский скафандр гораздо удобнее. На фотографии хорошо видна система терморегуляции, водяного охлаждения.

Под верхнюю часть скафандра надевается костюм. Он снабжён трубками, в которых циркулирует вода для охлаждения тела космонавта. Весит скафандр “Орлан” 120 кг, рассчитан на шесть часов работы в открытом космосе.

Также скафандр снабжен системой защиты глаз при работе на солнечной стороне. У шлема скафандра имеется светофильтр с напылением из чистого золота который задерживает 99% солнечного света.

Современные станции снабжены специальными шлюзовыми отсеками, а не камерой, как раньше. «Орлан» надевают в шлюзовом отсеке.

Скафандры космонавтов Шлюзовой отсек орбитальной станции со скафандром Орлан
Шлюзовой отсек орбитальной станции со скафандром «Орлан»

Космонавт управляет выпуском воздуха, а затем выходит из отсека.

Полётные костюмы космонавтов

Есть в музее образцы одежды, которую космонавты носят на орбите. На экспозиции можно увидеть несколько вариантов костюмов, но космонавты предпочитают футболку и шорты, так как в на станции тепло.

Образцы полётнах костюмов космонавтов
Образцы полётных костюмов космонавтов

После загрязнения одежду укладывают в мешки и периодически выбрасывают вместе с остальным мусором. Эти мешки с мусором затем сгорают в атмосфере Земли как метеориты.

Костюм «Пингвин»

Костюм “Пингвин” специально сконструировали для дополнительной нагрузки на тело космонавта во время длительного пребывания в космосе. Внутри костюма находятся резиновые жгуты которые создают продольную нагрузку на тело космонавта имитирующую силу тяжести.

Костюм Пингвин. Скафандры космонавтов
Костюм «Пингвин»

Что бы сделать то или иное движение, космонавту надо эти резинки с усилием растянуть, напрягать отдельные группы мышц, что очень полезно в состоянии невесомости.
Такой костюм используют и на земле в реабилитационных медицинских центрах. В идеале, космонавтам надо носить такой костюм постоянно, но в нём жарко.

Одной из самых больших проблем для космонавта является возвращение на Землю и адаптация. Из костей космонавта во время полёта вымывается кальций, атрофируются мышцы. Что же ещё космонавты делают перед возвращением на Землю? Тренируются в костюме «Чибис».

Профилактический костюм «Чибис»

“Чибис” имеет гофрированные штанины с металлической спиралью для удержания отрицательного давления внутри костюма. Гофры позволяют космонавту двигаться во время процедуры.

Костюм Чибис. Скафандры космонавтов
Костюм «Чибис»

В нижней части костюма создаётся отрицательное давление и кровь от головы перетекает в ноги. Так тренируется сердечно-сосудистая система организма космонавта перед возвращением из невесомости обратно на Землю.

Тренировки начинаются за двое – четверо суток до возвращения на Землю. Без таких тренировок в костюме «Чибис» адаптация проходит гораздо тяжелее.

Благодаря костюмам «Пингвин» и «Чибис» все космонавты готовы к экстремальному спуску. Однажды на корабле «Салют» был такой экстренный спуск, когда температура у космонавта поднялась выше 40 градусов. Ему не помогали никакие средства, прописанные консилиумом врачей в ЦУПе, пришлось срочно возвращаться на Землю.

Есть в экспозиции скафандр, которые никогда не использовали, это скафандр “Кречет”.

Скафандр для высадки на Луну «Кречет»

Скафандр Кречет. Скафандры космонавтов
Скафандр «Кречет»

Он создавался для исследования Луны, но несмотря на то, что он никогда не использовался, свою службу он сослужил достойно – на базе этого скафандра сделан скафандр «Орлан» для выходов в открытый космос.

В исследовании Луны приоритет остался у американцев. Они произвели шесть высадок, на Луне побывало 12 человек. На экспозиции находится скафандр Майкла Коллинза.

Скафандр Майкла Коллинза. Скафандры космонавтов

Астронавт Коллинз участвовал в полёте на аппарате «Аполлон – 11», который доставил на Луну двух астронавтов. В полёте участвовали три человека, командир экипажа Нил Армстронг и пилот Эдвин Олдрин высадились на Луну, а Майкл Коллинз дожидался их на орбите. (На его скафандре на уровне груди есть надпись Collins).

Скафандр Майкла Коллинза. Скафандры космонавтов
Скафандр Майкла Коллинза

Майкл был очень целеустремленным человеком. Вообще, по выражению всех людей, участвующих в космической программе, все космонавты «заточены на небо». Это в полной мере относится и к Коллинзу. Во время тренировок полёта на «Аполлон – 8» он повредил шейные позвонки. Врачи могли помочь, но операция была очень рискованной, гарантии никакой не давалось. Майкл согласился на эту операцию, она прошла успешно и добился возвращения в лунный отряд.

Скафандр Коллинза поместили в специальную витрину, поскольку в очень малой степени, но он радиоактивен.

Скафандр американского астронавта завершает экспозицию, рассказывающую о специальном снаряжении покорителей космоса. Но наука не стоит на месте и, возможно, в скором будущем в музее появятся новые интересные скафандры.

Настоящая статья “Скафандры космонавтов” является исправленной версией публикации о скафандрах в музее космонавтики. Текст исправлен специалистом в области создания скафандров Николаем Моисеевым. С 1986-го года Н.Моисееев занимался скафандрами космонавтов, а с 2000 по 2006 работал ведущим конструктором по скафандрам на ПО “Звезда”.

Об остальных экспонатах музея рассказано в статье “Музей космонавтики” в Москве.

Источник: kraeved1147.ru

Просто о сложном. Скафандр

Впервые идеи создания костюмов, которые смогут защитить человека от неблагоприятной и агрессивной для него среды, появилась в 1775 году, когда французский аббат-математик Жан-Батист де ла Шапель предложил создать костюм для погружения в воду. О космических кораблях и полетах на Луну в те времена никто и не думал, но название изобретению дали «скафандр», что означало «лодка-человек». Несмотря на то что изначально скафандром назвали современные водолазные костюмы, наименование снаряжения прочно вошло в обиход.

В 1920-е годы в Англии стали применять водолазные костюмы для воздухоплавателей, так как чем выше поднимались летательные аппараты, тем более сложными становились условия для пилотов: это и низкие температуры, и резкое изменение давления, и кислородное голодание. Герметичный костюм помогал решать эти проблемы, но лишь до определенных высот.

В Советском Союзе разработкой снаряжения для экстремальных высот занимался инженер Института авиационной медицины Евгений Чертовский. Он разработал порядка семи модификаций скафандров и первым решил проблему подвижности. Так как первые модели скафандров при поднятии на высоту раздувались, находящемуся внутри человеку было крайне сложно даже согнуть руку. Чертовский внедрил систему шарниров, что значительно повысило мобильность костюма. Уже в 1936 году Чертовский разработал модель скафандра Ч-3, которая содержала в себе практически все элементы современных космических костюмов, включая термобелье.

Толчком к работе над скафандром, который позволит совершать полеты в космос, стала индустрия кинематографии. В 1936 году в СССР сняли фантастический фильм «Космический рейс». В работе над фильмом принимал участие Константин Циолковский. После выхода фильма молодые инженеры Центрального аэрогидродинамического института стали вплотную заниматься созданием космического скафандра.

В послевоенные годы инициатива по конструированию скафандров для космонавтов перешла к инженерам Летно-исследовательского института. Конструкторы получили задание на создание костюмов для пилотов авиации, поднимающихся на новые высоты и развивающих новые скорости.

Вскоре стало ясно, что для серийного производства скафандров мощностей одного института явно недостаточно. Так в октябре 1952 года на заводе №918 в подмосковном Томилине был создан специальный цех, который в дальнейшем получил название НПП «Звезда». Именно там был изготовлен скафандр Юрия Гагарина.

Первоначальные планы полета в космос не включали необходимость скафандра, так как космонавт должен был находиться в герметичной капсуле. Позднее капсулу заменили на кресло, и необходимость скафандра, который спасет жизнь космонавту при любом ЧП, стала очевидной.

Прототипом первого космического скафандра СК-1 был высотный костюм «Воркута», разработанный для летчиков истребителя-перехватчика Су-9.

Важнейшей отличительной чертой стал шлем, который при падении давления автоматически захлопывал забрало. Для этого в шлем был встроен специальный датчик.

Скафандры изготавливались по индивидуальным меркам. К первому полету было создано три костюма для лучших кандидатов в космические первопроходцы. Это были Юрий Гагарин, Герман Титов и Григорий Нелюбов.

Темпы освоения космоса показали, что необходимо создать скафандр нового уровня, который сможет обеспечить выход космонавта в открытый космос. Первые модели были лишь аварийно-спасательными и не позволяли находиться космонавту на орбите вне космического корабля, так как системы жизнеобеспечения находились в самом корабле, а костюм только присоединялся к ним.

Для выхода в открытый космос необходимо было создать автономный скафандр. Этими разработками активно занялись конструкторы СССР и США.

Две сверхдержавы начали гонку в космической отрасли за первенство в открытом космосе. Американского коллегу на 1,5 месяца опередил советский космонавт Алексей Леонов. Для него был изготовлен скафандр «Беркут» – модернизированная модификация СК-1. В его конструкции были герметичная оболочка, заплечный ранец, оснащенный кислородом, а в шлеме встроенный светофильтр.

Исторический выход в безвоздушное пространство состоялся 18 марта 1965 года.

Модернизация скафандров была обусловлена стремлением покорять новые скорости, высоты и расстояния. После высадки на Луну стали проектироваться костюмы, которые позволят космонавтам десантироваться на Марс и совершать полеты в много миллионов световых лет.

Как это устроено

В настоящее время на борту МКС используются скафандры «Орлан» и его модификации. С 1977 года в этих костюмах совершено боле 130 парных выходов в открытый космос.

10-1.jpg

Важнейшие характеристики, которыми обладают скафандры «Орлан»:

  • защита от перегрева, если космонавт находится на солнечной стороне;

  • защита от переохлаждения, если космонавт находится в тени;

  • защита от солнечной радиации;

  • защита от метеорного вещества;

  • максимальная надежность;

  • минимальные габариты;

  • минимальная масса;

  • возможность выполнять работу около корабля;

  • самостоятельное надевание-снятие;

  • использование единого размера для любого космонавта;

  • возможность обслуживания скафандра на орбите без участия Земли;простота замены отдельных элементов.

Учитывая все указанные характеристики, скафандр спроектирован так, что рост космонавта может варьироваться от 165 до 190 см. Вес костюма 110 кг.

В таком костюме космонавт может находиться в автономном режиме до 7 часов.

Находясь в космосе, человек испытывает физические и психологические нагрузки. С физиологической точки зрения основной проблемой становится микрогравитация. Также космонавты сталкиваются с головными болями, проблемами со сном, вялостью и заторможенностью движений. На космических станциях предусмотрены различные тренажеры и разработаны специальные препараты для того, чтобы сократить период адаптации космонавта, а также снизить все негативные факторы влияния невесомости на организм.

Кроме того, космонавту необходимо адаптироваться эмоционально. Ученые выявили, что, находясь в космосе, человек проходит несколько стадий, среди которых скука, апатия, раздражительность, после чего наступает эйфория. По словам космонавтов, находясь на орбите, они чувствуют боль не так остро, как на Земле, и микротравмы не причиняют никаких болевых ощущений. Несколько лет назад ученые начали заниматься этим вопросом и продолжают это исследование.

Взгляд в будущее

Самая современная модификация скафандра «Орлан» представляет собой миниатюрный космический корабль, так как оснащена максимальным количеством новейших технологических достижений.

Разработчики НПП «Звезда» дали скафандру имя «Орлан-МКС»: модернизированный, компьютеризированный, синтетический.

В настоящее время «Орлан-МКС» проходит финальные тесты, и до конца 2018 года планируется отправить его на орбиту.

В новой модификации скафандра космонавт сможет находиться в автономном режиме до 10 часов.

Новый костюм имеет свою систему теплозащиты, систему теплообеспечения, систему связи, передачи телеметрической информации.

«Орлан-МКС» оснащен запасом питьевой воды и оборудован даже таким элементом удобства, как «чесалка» для носа.

Отличительной особенностью модифицированного костюма стала система терморегуляции, то есть космическая версия климат-контроля. Во время работы в открытом космосе космонавты испытывают серьезные нагрузки, а также выделяют большое количество тепла. Перегрев и повышенное потоотделение являются не только отвлекающими факторами, но и могут быть опасны для космонавта.

Система поддержания микроклимата создает оптимально комфортную температуру и позволяет не отвлекаться от работы. В любой момент настройки системы терморегуляции можно изменить и подстроить температуру для наиболее комфортного пребывания в скафандре.

В костюм встроен дисплей высокого разрешения, который отображает состояние всех систем скафандра и позволяет ими управлять. Ранее космонавты жаловались, что, находясь на солнечной стороне станции, изображение на дисплее «расплывается». При разработке нового дисплея были учтены эти замечания. Также на экране отображается местоположение космонавта относительно самой станции, так как МКС представляет собой комплекс из большого количества объектов, и бывали ситуации, когда после нескольких часов работы на орбите космонавты теряли ориентацию в пространстве и с трудом добирались до входного люка.

С особым вниманием разработчики подошли к вопросу термозащиты, так как перепады температуры на орбите составляют 240 градусов между солнечной и теневой стороной.

Для того чтобы максимально обезопасить космонавта, основной — жесткий корпус скафандра состоит из алюминиевого сплава. Жесткий корпус и гермошлем представляют собой единое целое. Рукава и штанины сделаны из мягкого подвижного материала. Весь костюм обезопасен несколькими слоями защиты, в том числе микрометеоритной, то есть несколькими слоями экранно-вакуумной теплоизоляции. Под жестким корпусом расположен мягкий терморегулирующий костюм, состоящий из трубок с циркулирующей по ним водой.

Скафандр разработан таким образом, что космонавт может надеть его самостоятельно за 5 минут. Американские аналоги «выходных» скафандров невозможно надеть без посторонней помощи, также они тяжелее «Орланов» на 35 кг.

Специалисты НПП «Звезда» видят в скафандре «Орлан-МКС» основу для лунного костюма.

Я думаю, что за достаточно короткий период мы могли бы сделать лунный скафандр
Сергей Поздняков, гендиректор НПП «Звезда»

В современном кинематографе громоздкие космические скафандры давно заменили на обтягивающие костюмы. Однако западные инженеры рассматривают вероятность создания таких костюмов с большой долей реалистичности. Предполагается, что костюм будет состоять из большого количества синтетических катушек, которые будут плотно обтягивать тело космонавта, создавая подобие кокона, сохраняя при этом терморегуляционные и защитные функции и не сковывая движений космонавта.

Выводы

  • За сравнительно небольшой промежуток времени российская отрасль скафандростроения шагнула далеко вперед и уверенно лидирует по сравнению с западными и азиатскими аналогами.

  • Внедрение научно-технического прогресса в процесс конструирования и создания костюмов позволяет ускорить развитие и делать более совершенные космические скафандры, оперативно реагируя на запросы космической отрасли.

  • Регулярная научно-исследовательская и аналитическая работа с учетом опыта и потребностей космонавтов позволяет удерживать лидирующие позиции.

Рекомендации

  • Создавать благоприятный климат для частных инвестиций для ускорения темпов развития отрасли и внедрения высоких технологий.

  • Поддерживать научные разработки, направленные на повышение качественных характеристик космических скафандров, обеспечивать необходимый уровень интеграции с различными отраслями науки для ускорения темпа технологического прогресса.

  • Развивать научно-аналитическую базу для полноценного изучения потребностей и опыта космонавтов на станции и в открытом космосе для модернизации функциональных систем и материалов.

Источник: rostec.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.