Поиск

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире

Текст: Buro247.kz


В прошедшие выходные произошло историческое событие – частная компания Илона Маска SpaceX впервые произвела пилотируемый запуск. Одной из самых обсуждаемых деталей события стали скафандры пилотов – интерес вызвал как внешний вид, так и их технологическое оснащение. В честь этого мы решили рассказать чуть подробнее о самой технически сложной “одежде” нашего времени.

Понятие “скафандр” появилось задолго до непосредственного полета в космос – практически за полвека до этого. Правда, называлась такая одежда совсем по-другому, но суть была определена верно. В 1898 году писатель и футуролог Гаррет Сервис создал продолжение “Войны миров” Герберта Уэллса, где впервые использовал словосочетание “герметичный костюм”.

Позже в научной литературе и фантастике не раз появится упоминание о подобном костюме, позволяющем человеку находиться в безвоздушном пространстве. Но всегда фантасты брали за основу одну модель – водолазный костюм. В каком-то смысле они смогли предугадать направление развития инженерной мысли (к слову, ещё один пример того, как фантастика предопределяет будущее). Так, прародителями скафандров были водолазные костюмы и авиационные костюмы для пребывания в верхних слоях атмосферы.

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире (фото 1)
Изготовление скафандра для использования в космической программе НАСА "Аполлон", 1968 г. Фото: Ralph Morse/The LIFE Picture Collection

В чем заключаются особенности технологии?

Находиться под водой большое количество времени человечество научилось ещё в начале XIX века. Технология была достаточно проста: ткань пропитывалась каучуком, а воздушный насос на поверхности помогал создать необходимое давление для комфортного пребывания под водой. Эту технологию взяли за основу авиационные инженеры, разрабатывающие униформу для летчиков – оказалось, что дополнительное оборудование нужно летчикам уже на высоте 4 км. Давление падало, что приводило к гипоксии и, как следствие, невозможности управления аппаратом. С этим помогали справляться кислородные маски, но на высоте 15 км дыхание становилось невозможным – настолько уменьшалось давление. Стало понятно, что летчикам был нужен специальный костюм, обеспечивающий правильное давление. Тогда и пригодились наработки для водолазных костюмов.

Но почти сразу стало очевидным, что водолазные костюмы работают по обратному принципу – ведь под водой давление увеличивалось, в то время как на высоте оно уменьшалось. Соответственно, задачей разработчиков стало создание вещи, способной обеспечивать избыточное давление. Одним из первых это удалось советским ученым – их первый костюм работал механически. Тело летчика опутывалось специальными нитями, которые в случае разгерметизации сдавливали бы тело, а на голову надевался специальный шлем – правда, после разгерметизации космонавт бы не смог провести в таком положении более 20 минут, да и обеспечить равномерное давление в таком случае было практически невозможно. Другое дело – скафандр, который фактически представлял собой герметичный мешок. Перед инженерами встает другая задача: сделать скафандр подвижным, чтобы в нём можно было, например, сгибать руку. Так внутри появилась шарнирная система, которая обеспечивала минимальную подвижность ключевых сочленений. Самая сложная система находится в перчатках – пренебрегать ею было нельзя, так как руки остаются основным инструментом в работе космонавта.

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире (фото 2)
Перчатки Э. Уайта во время "Близнецов IV", Э. Сернана во время "Аполлона-17" и К. Салливэн во время STS-41-G. Фото: Dane Penland/Smithsonian Institution

Из чего он все-таки состоит?

Если упростить схему, то можно сказать, что скафандр состоит из двух оболочек – внутренней герметичной и внешней силовой. Проще всего провести аналогию с футбольным мячом – внешняя (крепкая) оболочка сохраняет внутреннюю (герметичную) от внешних воздействий. В каждой из них присутствует система вентиляции. По методу работы системы жизнеобеспечения скафандры делятся на два вида: вентиляционные и регенерационные. В первых, более простых по конструкции, использованный воздух выбрасывался наружу, аналогично современным аквалангам. Сейчас схема более продвинутая, она действует как миниатюрный космический корабль – использованный воздух обогащается кислородом, охлаждается и поступает обратно.

Одним из следующих этапов для инженеров была подготовка к выходу в открытый космос и на поверхность Луны. Для этого вернули вентиляционную систему, добавили второй герметичный слой, сделали солнцезащитные фильтры. В 1965 году Алексей Леонов совершает первый в истории космонавтики выход в открытый космос. По возвращении в корабль скафандр немного раздулся, что создало проблемы при попытке "войти" в люк.

Проблемы обогрева скафандра не было никогда, даже если космонавт был вынужден работать в условиях, когда температура опускалась до -1000 градусов. Дело в том, что наружный защитный слой идеально выполняет функцию по сохранению тепла, а несколько нижних слоев работают по принципу термоса, где применяется эффект электронно-вакуумной изоляции. После защитного слоя идут пять-шесть слоев специальной пленки, покрытой алюминием, которая делает возможным теплообмен в вакууме – впервые эта технология была применена как раз в скафандре Леонова. Помимо всего, на космонавта надевается специальное белье с антибактериальной пропиткой и с закрепленными датчиками.

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире (фото 3)

Шлем – основа всего

Первые модели шлемов имели две разновидности – масочные и безмасочные. В первом варианте воздушная смесь подавалась по специальному каналу, что помогало регулировать количество потребления смеси, во втором варианте шлем отделялся от остального объема скафандра своеобразным воротничком, шейной герметичной шторкой. В итоге именно вторые варианты стали основными из-за лучшей эргономики, хотя расход на воздушные смеси в них был выше.

Как надевать скафандр?

В СССР/России с 1973 года используются модификации скафандра “Сокол”, и он немного отличается от своего американского собрата, который называется “Орлан”. Вместо герметичной молнии используется распах на груди, через который скафандр надевается – эту деталь инженеры заимствовали у тех же водолазных костюмов. “Орлан” представляет собой полужесткую конструкцию с дверкой в задней части скафандра (наследие модели под названием “Кречет”). С 1977 года скафандр модернизируется, он становится более удобным для самого космонавта, для выполнения возложенных на него функций.

Из чего состоит скафандр? Короткий ликбез по устройству самой современной одежды в мире (фото 4)
Даг Херли и Роберт Бенкен в новых скафандрах SpaceX

Что говорят про скафандры нового поколения от SpaceX?

С появлением первых кадров, скафандры от Илона Маска начали массово обсуждаться. Во-первых, его дизайн выглядит так, будто взят из картины “Космическая одиссея 2001”. Как правило, скафандр – это 95% инженерных решений и 5% – дизайнерских. Но SpaceX стали первыми, кто решил уделить внимание внешнему виду космонавтов. Для работы над скафандрами был приглашен Хосе Фернандес, который создает дизайн героических костюмов для Голливуда. Впрочем, многие специалисты уже отметили слабую функциональность скафандра.

Эксперты, например, отметили неудобство в расположении гермомолнии – она находится в области паха, что усложняет процесс надевания экипировки. Также вопросы вызвала толщина шлема, который был напечатан на 3D-принтере. С другой стороны, создатели сообщили, что этот скафандр предназначен исключительно для внутрикорабельного пользования – то есть, в нём пилоты не будут выходить в открытый космос, так как костюмы для тех условий имеют совершенно другие показатели.

Статьи по теме

Подборка Buro 24/7

Оставьте комментарий

Больше