Dom
Izolacja fasad
Garnitur składa się z. Pierwsze skafandry kosmiczne. Ptaki drapieżne kosmosu

Garnitur składa się z. Pierwsze skafandry kosmiczne. Ptaki drapieżne kosmosu

Zacznijmy od samej definicji słowa „skafander kosmiczny”, które w dosłownym tłumaczeniu ze starożytnej greki oznacza „statek ludzki” lub „przewoźnik”. Pierwszym, który użył tego słowa w znanym nam znaczeniu, był francuski opat i matematyk La Chapelle, opisując opracowany przez siebie kostium. Wspomniany skafander był odpowiednikiem skafandra do nurkowania i przeznaczony był do wygodnego przeprawy żołnierzy przez rzekę. Nieco później stworzono lotnicze skafandry kosmiczne dla pilotów, których zadaniem było zapewnienie pilotowi ratunku w przypadku rozszczelnienia kabiny oraz podczas katapultowania. Wraz z początkiem ery kosmicznej powstał nowy typ skafandra kosmicznego - skafander kosmiczny.

Skafander kosmiczny pierwszego kosmonauty („SK-1”), Jurija Gagarina, został zaprojektowany właśnie na bazie skafandra lotniczego Workuta. „SK-1” był miękkim skafandrem kosmicznym, który składał się z dwóch warstw: termoplastycznej i uszczelnionej gumy. Zewnętrzna warstwa skafandra została pokryta pomarańczowym pokrowcem, dla wygodniejszej pracy poszukiwawczej. Ponadto pod skafandrem kosmicznym noszono kombinezon chroniący przed ciepłem. Do tego ostatniego dołączono rurociągi, których zadaniem była wentylacja skafandra oraz usuwanie wydzielającej się przez człowieka wilgoci i dwutlenku węgla. Wentylacja odbywała się za pomocą specjalnego węża podłączonego do skafandra wewnątrz kabiny. „SK-1” miał także tak zwane urządzenie syntetyzujące - coś w rodzaju elastycznych majtek z wymiennymi wkładkami chłonnymi.

Głównym celem takiego skafandra kosmicznego jest ochrona astronauty przed szkodliwym wpływem środowiska w sytuacji awaryjnej. Dlatego podczas rozprężania natychmiast odcięto wąż wentylacyjny, opuszczono wizjer hełmu i uruchomiono dopływ powietrza i tlenu z butli. Podczas normalnej eksploatacji statku czas pracy skafandra wynosił około 12 dni. W przypadku rozhermetyzowania lub nieprawidłowego działania systemu podtrzymywania życia (LSS) – 5 godzin.

Nowoczesny skafander kosmiczny

Istnieją dwa główne typy skafandrów kosmicznych: twarde i miękkie. A jeśli pierwszy może pomieścić imponującą funkcjonalność systemu podtrzymywania życia i dodatkowe warstwy ochronne, to drugi jest mniej nieporęczny i znacznie zwiększa manewrowość astronauty.

Podczas pierwszego załogowego spaceru kosmicznego (Aleksiej Leonow) skafandry kosmiczne podzielono na trzy kolejne typy: do ratownictwa w sytuacjach awaryjnych, do pracy w przestrzeni kosmicznej (autonomiczne) i uniwersalne.

Podstawowym modelem rosyjskiego skafandra kosmicznego bez wyjścia w przestrzeń kosmiczną jest Falcon, czyli amerykański ACES. Pierwszy model Sokola wszedł do służby w 1973 roku i jest noszony przez kosmonautów podczas każdego lotu Sojuza.

"Sokół"

Konstrukcja nowoczesnej wersji skafandra kosmicznego (SOKOL KV-2) obejmuje dwie sklejone warstwy: warstwę wzmacniającą na zewnątrz i warstwę szczelną od wewnątrz. Rurociągi są podłączone do obudowy w celu zapewnienia wentylacji. Rurociąg dostarczający tlen jest podłączony tylko do hełmu skafandra kosmicznego. Wymiary skafandra zależą bezpośrednio od parametrów ludzkiego ciała, ale mają wymagania dla astronauty: wzrost 161-182 cm, obwód klatki piersiowej - 96-108 cm. Ogólnie rzecz biorąc, w tym modelu i skafandrze nie było znaczących innowacji dobrze radzi sobie ze swoim celem - utrzymaniem bezpieczeństwa astronauty w czasie transportu kosmicznego.

„Orlan-MK”

Radziecki skafander kosmiczny przeznaczony do pracy w przestrzeni kosmicznej. Model MK jest używany na ISS od 2009 roku. Ten skafander kosmiczny jest autonomiczny i jest w stanie zapewnić bezpieczną operację astronauty w przestrzeni kosmicznej przez siedem godzin. Konstrukcja Orlan-MK zawiera mały komputer, który pozwala zobaczyć stan wszystkich systemów skafandra podczas aktywności poza pojazdem (EVA), a także zalecenia w przypadku awarii któregokolwiek z systemów. Hełm skafandra jest pozłacany, aby ograniczyć szkodliwe działanie światła słonecznego. Warto dodać, że kask posiada nawet specjalny system wydmuchywania uszu, które blokują się w przypadku zmiany ciśnienia wewnątrz skafandra. Plecak umieszczony za kombinezonem zawiera mechanizm dostarczający tlen. Waga „Orlan-MK” wynosi 114 kg. Czas pracy poza statkiem wynosi 7 godzin.

Koszt takiego skafandra kosmicznego można się tylko domyślać: w przedziale od 500 tysięcy dolarów do 1,5 miliona dolarów.

„A7L”

Prawdziwe testy dla twórców skafandrów kosmicznych rozpoczęły się wraz z rozpoczęciem przygotowań do lądowania astronautów na Księżycu. Aby spełnić to zadanie, opracowano skafander kosmiczny A7L. Krótko mówiąc o konstrukcji tego skafandra kosmicznego, należy wspomnieć o kilku cechach. „A7L” składał się z pięciu warstw i posiadał izolację termiczną. Wewnętrzny kombinezon ciśnieniowy miał kilka złączy do płynów podtrzymujących życie, a trwała zewnętrzna skorupa składała się z dwóch warstw: odpornej na meteoryty i ognioodpornej. Sama skorupa została wykonana z 30 różnych materiałów, aby zapewnić wyżej wymienione właściwości. Godnym uwagi elementem A7L był plecak noszony na plecach, w którym znajdowały się główne elementy systemu podtrzymywania życia. Warto zauważyć, że aby uniknąć przegrzania astronauty, a także zaparowania hełmu ciśnieniowego, wewnątrz skafandra krążyła woda, która przekazywała ciepło wytwarzane przez ludzkie ciało. Podgrzana woda trafiała do plecaka, gdzie była chłodzona za pomocą lodówki sublimacyjnej.

"EMU"

Extravehcular Mobility Unit, w skrócie „EMU”, to amerykański kombinezon do aktywności pozasamochodowych, który wraz z Orlan-MK jest używany przez astronautów podczas spacerów kosmicznych. Jest to kombinezon półsztywny, w dużej mierze podobny do rosyjskiego projektu. Niektóre różnice obejmują:

  • Litrowy pojemnik na wodę podłączony rurką do kasku;
  • Wzmocniona obudowa odporna na temperatury w zakresie od –184°C do +149°C;
  • Czas pracy w przestrzeni kosmicznej – 8 godzin;
  • Nieco niższe ciśnienie wewnątrz skafandra wynosi 0,3 atm, natomiast w Orlan MK 0,4 atm;
  • Jest kamera wideo;
  • Obecność powyższych cech miała wpływ na wagę skafandra, która wynosi około 145 kg.

Koszt jednego takiego skafandra wynosi 12 milionów dolarów.

Odzież dla astronautów przyszłości

Patrząc nieco dalej, powiedzmy o wprowadzeniu do użytku nowej modyfikacji skafandra Orlan-ISS w 2016 roku. Głównymi cechami tego modelu jest automatyczna termoregulacja, zależna od stopnia złożoności pracy wykonywanej w danym momencie przez astronautę oraz automatyzacja przygotowania skafandra do spaceru kosmicznego.

NASA pracuje także nad nowymi skafandrami kosmicznymi. Jeden z tych prototypów jest już testowany – „Z-1”. Chociaż Z-1 wygląda bardzo podobnie do skafandra kosmicznego Buzza Astrala z filmu Toy Story, w jego funkcjonalności wprowadzono kilka znaczących innowacji:

  • Obecność uniwersalnego portu z tyłu skafandra umożliwi podłączenie do niego zarówno autonomicznego systemu podtrzymywania życia w postaci plecaka, jak i systemu podtrzymywania życia zapewnianego przez statek;
  • Zwiększoną mobilność astronauty w skafandrze kosmicznym osiągnięto dzięki: nowej technologii „wkładek” w miejscach zginania części ciała, miękkiej konstrukcji skafandra, a także stosunkowo niskiej wadze – około 73 kg, przy zmontowane dla EVA. Mobilność astronauty w Z-1 jest na tyle duża, że ​​pozwala mu schylić się i sięgnąć palców u nóg, usiąść na kolanach, a nawet usiąść w pozycji zbliżonej do pozycji lotosu.

Ale problemy Z-1 pojawiły się już na początkowych etapach - jego masywność nie pozwala astronautom przebywać w nim na pokładzie jakiegoś statku kosmicznego. Dlatego NASA, oprócz Z-1 i zapowiadanej już modyfikacji Z-2, informuje o pracach nad kolejnym prototypem, którego cechy nie zostały jeszcze ujawnione.

Warto dodać, że w tym obszarze pojawiają się także innowacyjne, odważne propozycje, z których najsłynniejszą jest „Biosuit”. Deva Newman, profesor aeronautyki na jednej z najlepszych uczelni na świecie (Massachusetts Institute of Technology), pracowała nad koncepcją takiego kombinezonu przez ponad 10 lat. Cechą szczególną „Biosuitu” jest brak pustej przestrzeni w kombinezonie do napełniania go gazami w celu wytworzenia zewnętrznego nacisku na ciało. Ten ostatni wytwarzany jest mechanicznie przy użyciu stopu tytanu i niklu oraz polimerów. Oznacza to, że sam skafander kurczy się, powodując nacisk na ciało. Podzielony na segmenty „Biokombinezon” „nie boi się” przebić skafandra w tym czy innym miejscu, ponieważ miejsce nakłucia nie doprowadzi do rozhermetyzowania całego skafandra i można go po prostu uszczelnić. Ponadto technologia ta znacznie obniży wagę skafandra kosmicznego i zapobiegnie obrażeniom astronautów powstałym w wyniku pracy w ciężkim skafandrze. W procesie rozwoju pozostaje jeszcze kask, który niestety najprawdopodobniej nie zostanie stworzony przy użyciu tej technologii. Dlatego prawdopodobnie w przyszłości będziemy świadkami pewnego rodzaju symbiozy skafandrów „Biosuit” i „EMU”.

Podsumowując, chciałbym zauważyć, że szybki rozwój technologii prowadzi do równie szybkiego rozwoju technologii kosmicznej, narzędzi i sprzętu. Jedynym czynnikiem utrudniającym rozwój skafandrów kosmicznych mogą być fundusze, ponieważ sprzęt ten kosztuje miliony dolarów.

Od chwili pierwszego lotu w kosmos wszyscy rozpoznali Jurij Gagarin pojawił się nowy, szczególnie ważny. Praca ta wyróżnia się szczególną specyfiką, specjalnym szkoleniem i oczywiście specjalną odzieżą. Głównym ubraniem astronauty jest skafander kosmiczny, występują w kilku typach w zależności od ich przeznaczenia. Istnieją skafandry kosmiczne do użytku w przestrzeni kosmicznej i są skafandry przeznaczone do przebywania w samym kokpicie.

Jak każde ubranie, kombinezon astronauty powinien zapewniać wygodę zarówno przy energicznych ruchach, jak i podczas relaksu. Kombinezon podzielony jest na kilka warstw:

  1. Bielizna. W statku kosmicznym używana jest bielizna jednorazowa; po założeniu komplet jest po prostu wyrzucany i otwierany nowy;
  2. Kombinezon lotniczy. Jest to odzież przeznaczona do przebywania w kabinie, pracy i odpoczynku; warstwa ta następuje bezpośrednio po bieliźnie i może być również jednorazowa;
  3. Kombinezon chroniący przed ciepłem. Jest to odzież używana w sytuacjach awaryjnych, w przypadku awarii systemu grzewczego lub lądowania w zimnych częściach naszej planety.

Obecnie większość zestawów odzieży astronautów przeznaczona jest do jednorazowego użytku; aby skorzystać z konwencjonalnych kombinezonów, konieczne jest wyposażenie statku kosmicznego w możliwość ich prania, a podobne projekty są wciąż w przygotowaniu.

Wielki Skok. Kombinezon kosmiczny. Ewolucja

Bielizna

Jak każda bielizna, pierwsza warstwa współczesnego kombinezonu astronauty ma bezpośredni kontakt ze skórą, co oznacza, że ​​powinna być przyjemna w dotyku. Do tej funkcji najlepiej nadają się len i bawełna. Oprócz przyjemnych wrażeń dotykowych tkanina musi posiadać wymaganą elastyczność, aby nie krępowała ruchów, wchłaniała wilgoć i umożliwiała przepływ powietrza.

Według licznych badań najlepszą opcją jest dzianina bawełniana, do której dodaje się niewielką ilość włókien sztucznych w celu zwiększenia wytrzymałości. Jako podobne włókno syntetyczne wybrano wiskozę. Opcja ta została potwierdzona licznymi eksperymentami; nawet po dziesięciu dniach ciągłego noszenia pod skafandrem nie powoduje podrażnień skóry i doskonale wchłania całą wydzielinę skórną, co jest szczególnie ważne, ponieważ statek kosmiczny nie zapewnia wysokiej jakości higieny. procedury.

Najnowszym rozwinięciem tego typu odzieży jest opcja bielizny antybakteryjnej. Nadaje się do długich lotów, nie powoduje podrażnień i z czasem skutecznie wchłania całą wydzielinę.

Kombinezon lotniczy

Drugą, po bieliźnie, warstwą ubioru astronauty jest kombinezon lotniczy, w szczególnie trudnych warunkach zastępuje go skafander kosmiczny. Kombinezon nie powinien krępować ruchów i być wygodny w noszeniu; podczas jego produkcji należy uwzględnić także wszystkie niezbędne czujniki, które są dołączone do ubioru przedstawiciela tego zawodu. Kombinezon lotniczy szyty jest ściśle pod konkretny statek, z uwzględnieniem wilgotności, temperatury i ciśnienia panującego w kabinie.

Kombinezon kosmiczny do wyprawy na powierzchnię Księżyca
oraz autonomiczny system podtrzymywania życia plecaka (ARLS)

  1. Uszczelniony hełm;
  2. Panel sterowania autonomicznego plecakowego systemu podtrzymywania życia;
  3. Złącza wejściowe i wyjściowe do podłączenia węży wodnych systemu podtrzymywania życia;
  4. Kieszeń na latarkę;
  5. Złącza wejściowe i wyjściowe do podłączenia węży tlenowych systemu podtrzymywania życia;
  6. Kable urządzeń komunikacyjnych, węże wentylacyjne i wodne układu chłodzenia;
  7. Kieszeń na próbki gleby księżycowej;
  8. Ochraniacze na buty;
  9. Wzmacniająca warstwa tkaniny metalowej chroniąca przed wychłodzeniem i uderzeniami mikrometeorytów;
  10. Zakryte zaworem złącze umożliwiające podłączenie worka na mocz, otworu do iniekcji, dozymetru i worka z lekami na sznurku;
  11. Rękawice;
  12. Ciśnieniowa skorupa skafandra kosmicznego;
  13. Łączące części skorupy skafandra ciśnieniowego (odwrócone);
  14. Złącze wejściowe oczyszczonego tlenu;
  15. Kieszeń na okulary przeciwsłoneczne;
  16. Złącze do podłączenia kabla sprzętu komunikacyjnego;
  17. Panel sterowania systemem oczyszczania tlenu;
  18. Autonomiczny system podtrzymywania życia plecaka;
  19. System oczyszczania tlenu.

Najlepsze. Skafander kosmiczny „Orlan-MK”

Autonomiczny system podtrzymywania życia plecaka (ARLS)

  1. System oczyszczania tlenu;
  2. Awaryjna jednostka zaopatrzenia w tlen (AZK). Butla z tlenem pod wysokim ciśnieniem;
  3. Blok stacji benzynowej. Niskociśnieniowy system dostarczania tlenu (do oddychania, wentylacji i utrzymywania ciśnienia doładowania w skafandrze kosmicznym);
  4. Sprzęt komunikacyjny i telemetryczny;
  5. Blok przyłączeniowy elektryczny;
  6. Zbiornik na wodę do układu kontroli temperatury;
  7. Wentylator;
  8. Układ chłodzenia cieczą astronauty;
  9. Główny system dostarczania tlenu. Butla z tlenem;
  10. Złącza do ładowania zbiorników z tlenem i wodą.

Materiał, z którego wykonany jest taki kombinezon, musi spełniać wiele kryteriów, aby nie komplikować pracy astronauty. Główne cechy to elastyczność, odporność na zużycie, odporność na ciepło, lekkość i właściwości odpychające kurz. Projekt samego garnituru zwykle uwzględnia preferencje jego właściciela; jeśli wykonany jest garnitur typu uniwersalnego, to model jest wykonany w klasycznych, spokojnych odcieniach.

Kombinezon wykonany jest z mieszanki materiałów syntetycznych i naturalnych. Syntetyki mają większą odporność na zużycie i odporność na ciepło, ale syntetyki wytwarzają wokół siebie elektryczność statyczną, co jest niedopuszczalne w kombinezonie astronauty, dlatego należy je rozcieńczyć naturalnymi tkaninami.

Nowy skafander kosmiczny 2017

Kombinezon chroniący przed ciepłem

Kombinezon termoochronny tworzony jest na wszelki wypadek i jego głównym zadaniem jest ogrzanie astronauty. Oprócz samego garnituru przedstawicielowi tego zawodu wolno nosić wełniane skarpetki i czapkę. Ostatnia trzecia warstwa odzieży wykonana jest według tych samych kryteriów: elastyczność tkaniny, łatwość dopasowania, mieszanka włókien naturalnych i syntetycznych. Do tego kombinezonu wierzchniego dochodzi odporność na warunki środowiskowe. Sam kombinezon składa się z dwóch części: podszewki i warstwy wierzchniej.

Głównym materiałem jest wełna, która najlepiej grzeje i jest dość wygodna w noszeniu. Takie kombinezony termiczne różnią się stopniem ochrony przed zimnem: letnie, wełniane, przejściowe, zimowe, arktyczne, a zwłaszcza arktyczne. Do podobnych kostiumów dołączone są kapelusze tego samego typu. Najpopularniejszym modelem kapelusza jest nakrycie głowy z daszkiem i klapą. Czapka jest nieco lżejsza niż garnitur i nie powinna dotykać włosów ani być zbyt gorąca. Po tym nakryciu głowy może być hełm; może być częścią garnituru lub inną częścią ciepłego ubrania. Oprócz głowy kask chroni znaczną część klatki piersiowej, ramion i pleców, dzięki szerokiemu przodowi koszuli. Istnieje możliwość dołączenia czujników niezbędnych do komunikacji z kaskiem.

Ostatnim elementem kombinezonu termicznego są buty. Jest szyty indywidualnie pod nogę astronauty i jest szczególnie lekki i ciepły. Wszystkie trzy warstwy odzieży są wykonane tak, aby użytkownik mógł pozostać w stanie nieważkości. Wszystkie części kostiumów są do nich starannie przymocowane, a jednocześnie umożliwiają wykonanie tego tak szybko, jak to możliwe. Wszystkie materiały, z których wykonane są kombinezony, przechodzą wiele testów, aby zapewnić ich wygodę i bezpieczeństwo. Nic na statku kosmicznym nie powinno powodować niedogodności ani dodatkowych utrudnień w pracy, dlatego też kombinezony projektowane są ze szczególnie starannym podejściem do tego typu ubioru.

Kombinezon astronauty. Z czego jest wykonany?

Skafander kosmiczny... Odzież kosmiczna... Z fotografii dokumentalnych (i filmów science fiction) kosmonauci ubrani w skafandry kosmiczne patrzą na nas przez podniesione wizjery hełmów. Karty powieści science fiction ukazują nam astronautów przyszłości z ich niezbędnym rekwizytem – skafandrem kosmicznym. Jaką rolę odgrywa skafander kosmiczny w lotach kosmicznych? Czy będzie to kontynuowane w przyszłości? Jak to się zmieni?

Nowoczesny „skafander” kosmiczny ma jeden główny i jedyny cel - musi chronić osobę w locie przed niebezpieczeństwami. „Moda” odzieży kosmicznej, jej „krój” są całkowicie podporządkowane temu celowi; jego twórcy starają się przewidzieć wszystkie możliwe niebezpieczeństwa w kosmosie. Skafander kosmiczny ochroni człowieka przed kosmiczną „pustką” wdzierającą się do rakiety, jeśli przypadkowy wypadek spowoduje obniżenie ciśnienia we statku. Dostarczy pilotowi powietrze, jeśli nagle nie będzie mógł oddychać powietrzem w kabinie. Może pełnić funkcję lodówki i urządzenia grzewczego. Jeśli astronauta opuści statek wracający na Ziemię, chroni go tylko skafander kosmiczny. Chroni przed uderzeniem w powietrze podczas wyrzucania ze statku, przed rozrzedzoną atmosferą podczas schodzenia na spadochronie oraz chroni przed siniakami podczas lądowania w lesie lub w górach. A jeśli astronauta wyląduje na wodzie, skafander kosmiczny utrzyma go na powierzchni i zapobiegnie zamarznięciu w lodowatej wodzie.

Podczas przyszłych lotów kosmicznych astronauci będą mieli więcej pracy. W związku z tym rola skafandra kosmicznego stanie się bardziej skomplikowana.

Wizyta na innych planetach będzie wymagała specjalnego skafandra planetarnego, który umożliwi wydostanie się ze statku kosmicznego, odbycie mniej lub bardziej długich „spacerów” zarówno po gorącej glebie po oświetlonej stronie Księżyca, jak i po pokrywach lodowych Księżyca polarne „czapki” i być może na wrzących oceanach Wenus.

Rozwój astronautyki najwyraźniej będzie wymagał od człowieka opuszczenia statku kosmicznego w otwartą przestrzeń międzyplanetarną, na przykład w celu montażu stacji orbitalnych lub przeglądu i naprawy statku kosmicznego. Skafander kosmiczny przeznaczony do przestrzeni kosmicznej będzie różnił się zarówno od współczesnego, jak i przyszłej planetarnej. Weźmy na przykład sposób transportu. W przestrzeni kosmicznej można poruszać się wyłącznie za pomocą silnika rakietowego. Oznacza to, że skafander będzie musiał posiadać napęd rakietowy. Może pracować np. na sprężonym powietrzu.

CZYM ODDYCHA KOSMONAUTA

Normalne oddychanie w każdej sytuacji jest jednym z najważniejszych zadań rozwiązywanych podczas tworzenia skafandra kosmicznego. W zależności od wyposażenia skafandrów kosmicznych można je podzielić na dwa rodzaje: wentylacyjne i regeneracyjne. Jeśli lot przebiega normalnie, powietrze do wentylacji ciała i oddychania pobierane jest z kabiny statku. Wentylator wtłacza go do systemu wentylacji skafandra, nadmuchuje na ciało człowieka i wraca do kabiny. Astronauta oddycha powietrzem kabinowym, które swobodnie przedostaje się do hełmu po podniesieniu przedniej szyby. Jeśli jednak z jakiegoś powodu powietrze w kabinie stanie się nie do oddychania, przednia szyba hełmu (opuszczana ręcznie lub automatycznie) izoluje astronautę od atmosfery w kabinie, a do skafandra zacznie napływać mieszanina tlenu i powietrza. Jednocześnie przełącza się na awaryjne butle ze sprężonym powietrzem i wentylację.
Kombinezon regeneracyjny jest całkowicie odizolowany od otoczenia. W tym przypadku mieszanina gazów, którą człowiek oddycha i która wentyluje skafander kosmiczny, jest przepuszczana przez pochłaniacz substancji chemicznych i filtr. Tutaj jest wolny od dwutlenku węgla, wilgoci i innych zanieczyszczeń emitowanych przez człowieka. Uzupełnianie tlenu można przeprowadzić na kilka sposobów: albo poprzez rezerwy z butli, albo poprzez reakcję chemiczną, a w przyszłości ewentualnie fotochemicznie.

Przykładem takiego regeneracyjnego systemu dostarczania tlenu jest skafander kosmiczny amerykańskich astronautów. Zapas tlenu, przewidziany na 28 godzin lotu, magazynowany jest w dwóch kulistych butlach pod ciśnieniem początkowo przekraczającym 560 atmosfer. Poprzez reduktor, który obniża ciśnienie do 0,36 atmosfery, tlen dostarczany jest do systemu wentylacyjnego skafandra i mieszany z gazem wydobywającym się z hermetycznego hełmu. Powstałą mieszaninę gazów przepuszcza się przez pochłaniacz dwutlenku węgla i wilgoci, filtr i wymiennik ciepła. Z tej jednostki oczyszczającej wydobywa się czysty tlen, schłodzony do temperatury 18–24 stopni. Podawany jest do skafandra poprzez zawór umieszczony na wysokości talii astronauty, a poprzez rurki rozprowadzające (spirale wyłożone nylonem, w których wykonane są otwory) przechodzi przez skafander, myje ciało i przenika do hermetycznego hełmu. Następnie mieszanina gazów jest zasysana ze skafandra przez wentylator i ponownie uzupełniana tlenem z cylindrów rozpoczyna nowy cykl cyrkulacji.

Kombinezony lotnicze - regeneracja i wentylacja mogą być wykonane w dwóch wersjach: zamaskowanej i bezmaskowej. W pierwszym przypadku, jak sama nazwa wskazuje, na twarz człowieka nakładana jest maska, do której wchodzi mieszanina oddechowa. W drugim przypadku tlen dostarczany jest bezpośrednio do hełmu, twarz osoby pozostaje otwarta. Jakie są zalety i wady każdej z tych opcji?

Maska pozwala na stworzenie całkowicie niezależnego układu oddechowego, odizolowanego od systemu wentylacji skafandra. Dodatkowo urządzenie zaworowe dostarcza mieszaninę gazów dopiero w momencie inhalacji, co sprawia, że ​​tlen jest zużywany oszczędniej. Wilgotne wydychane powietrze jest natychmiast odprowadzane rurociągiem do oczyszczenia, nie przedostając się do wnętrza hełmu i nie pogarszając warunków higienicznych wentylacji skafandra. Jest tu jednak „ale”. Noszenie maski przez cały lot, zwłaszcza długi, być może nie jest do końca przyjemny. Utrudnia pracę, jedzenie i picie w nim jest bardzo niewygodne.

Dlatego zarówno pierwsi kosmonauci radzieccy, jak i amerykańscy podczas swoich lotów nosili skafandry kosmiczne bez masek. Najlepiej, jeśli osoba przebywająca w kosmosie oddycha normalnym, „ziemskim” powietrzem.

DEKOMPRESJA

Podczas lotów astronauci oddychali powietrzem w kabinie, przednia szyba hełmu była podniesiona, a ich twarze były otwarte. Nie było żadnych niespodzianek. A co jeśli na przykład uderzenie meteorytu rozerwa pieczęć kabiny statku?

Gwałtowny spadek ciśnienia powietrza – dekompresja wybuchowa – to zjawisko znane w lotnictwie wysokogórskim. Wybuchowa dekompresja jest tym straszniejsza, im większa jest nieoczekiwana różnica ciśnienia powietrza. Czas od chwili wypadku do chwili utraty przytomności nazywa się czasem rezerwowym. Na przykład eksperymenty przeprowadzone przez lekarzy podczas lat opanowywania lotów samolotem na dużych wysokościach wykazały, że gwałtowny spadek stężenia tlenu z normalnej atmosfery do odpowiedniej wysokości 10 kilometrów prowadzi do utraty przytomności po 40 sekundach. Jeśli próżnia odpowiada wysokości 15 kilometrów, rezerwa zmniejsza się do 15 sekund.

Kiedy w statku kosmicznym następuje obniżenie ciśnienia, spadek ciśnienia nie może nastąpić natychmiast; zajmie to co najmniej kilka sekund. W tym czasie astronauta będzie miał czas na opuszczenie i uszczelnienie przedniej szyby hełmu. Jeśli się pomyli, zrobi to za niego automatyczne urządzenie.

Ale tutaj pojawia się nowa komplikacja: wewnątrz i na zewnątrz skafandra powstanie różnica ciśnień. Powietrze zamknięte w skafandrze, próbując uciec z niewoli, zacznie się napełniać lub, jak mówią eksperci, ładować jego skorupę mocy. Faktowi temu towarzyszą dwie niepożądane konsekwencje. Opowiedzmy o nich więcej.

Każdy materiał rozciąga się w większym lub mniejszym stopniu pod obciążeniem. Materiał skorupy zasilającej skafandra kosmicznego również ma tę właściwość. Łatwo sobie wyobrazić, do czego doprowadziłoby rozciągnięcie skafandra kosmicznego. Kask idealnie dopasowuje się do głowy, stopy obute są w ciasno sznurowane buty. Pod wpływem różnicy ciśnień hełm będzie miał tendencję do odpadania od skafandra, odległość między nim a butami będzie się zwiększać, a skafander zacznie rozciągać astronautę. Z jaką siłą?

Łatwo obliczyć, że przy różnicy ciśnień w kabinie i wewnątrz skafandra równej powiedzmy 0,36 atmosfery, co odpowiada amerykańskim skafanderom kosmicznym, siła ta sięga 200-300 kilogramów. Naturalnie skafander kosmiczny musi mieć jakieś elementy „zasilające”, które absorbują obciążenie i zapobiegają rozciąganiu. Kombinezony kosmiczne amerykańskich astronautów mają sznurki, które przyciągają hełm do skorupy zasilającej. Sama skorupa, wykonana z bardzo wytrzymałego materiału, posiada szwy, w które wszyte są sznurki wzmacniające ją.

Drugą konsekwencją różnicy ciśnień jest ograniczona mobilność osoby w skafandrze kosmicznym. Nie chodzi tu o niedogodności, które są zwykle spowodowane dużą objętością skafandra kosmicznego jako ubrania. Gdyby skafander kosmiczny nie miał specjalnych urządzeń, wówczas w obecności różnicy ciśnień bardzo trudno byłoby nawet po prostu zgiąć ramię, a przy znacznym nadciśnieniu w skafandrze kosmicznym byłoby to całkowicie niemożliwe. Wyjaśnia to fakt, że jego miękkie skorupy mają tendencję do prostowania się pod wpływem ciśnienia wewnętrznego. Spróbuj napompować zwykłą podkładkę grzewczą, a następnie ją zegnij – natychmiast się wyprostuje.

Aby astronauta mógł w swoim stroju poruszać się w miarę swobodnie, skafander kosmiczny musi być wyposażony w specjalne urządzenia, np. zawiasy amerykańskiego skafandra, zwane „skórką pomarańczy”. Są to karbowane odcinki rękawów i nogawek.

Amerykańscy naukowcy widzą główną trudność w tworzeniu zawiasów skafandra kosmicznego w konieczności zapewnienia sztywności wzdłużnej - aby zapobiec rozciąganiu „akordeonu” stawu. Osiąga się to poprzez pomysłowe kombinacje linek przesuwających się po rolkach lub zamkniętych w osłonach prowadzących.

ZIEMSKA ROLA skafandra kosmicznego

Jeszcze do niedawna panowała opinia, że ​​w kosmosie panuje przeraźliwy chłód, że temperatura jest tam bliska zeru absolutnego. Jednak według najnowszych danych naukowych prędkości cząstek gazu w przestrzeni międzyplanetarnej są tak duże, że odpowiadają temperaturom tysięcy stopni. Czy to oznacza, że ​​całe życie w kosmosie nieuchronnie spłonie na popiół?

Nie, gęstość gazu międzyplanetarnego jest tak znikoma, że ​​wymiana ciepła z nim przez dowolne ciało wchodzące w przestrzeń kosmiczną jest praktycznie zerowa. Temperatura powierzchni ciała w przestrzeni kosmicznej zależy zasadniczo od wymiany ciepła pomiędzy tym ciałem a Słońcem. A gdyby nie ta wymiana ciepła, to musielibyśmy poczekać wiele tysięcy lat, aż temperatura satelity wystrzelonego z Ziemi zrówna się z temperaturą cząstek w przestrzeni kosmicznej.

Jaka zatem jest rola skafandra termoizolacyjnego wchodzącego w skład skafandra kosmicznego? Jego cel jest głównie ziemski. Jeśli statek kosmiczny wyląduje w zimnych regionach globu, skafander kosmiczny ochroni astronautę przed wszelkimi mrozami. Nawet w lodowatej wodzie osoba ubrana w skafander kosmiczny może pływać przez wiele godzin bez obawy o swoje zdrowie.

Podczas lotu kosmicznego skafander kosmiczny wraz ze swoim kombinezonem termoizolacyjnym i systemem wentylacji może zapewnić astronautom komfortowe warunki temperaturowe, niezależnie od temperatury i wilgotności panującej w kabinie statku, a nawet w przypadku jej rozszczelnienia.

P.S. O czym jeszcze mówią brytyjscy naukowcy: że warto wiedzieć, jak wyglądają fotoksiążki ślubne astronautów. Czy są zdjęcia ludzi w skafandrach kosmicznych. Ogólnie rzecz biorąc, fajnie byłoby mieć ślub na statku kosmicznym ze zdjęciami w kosmosie, nie sądzisz?

W starożytnej Grecji dobrych pływaków i nurków nazywano „garniturami”. Jednak wraz z rozwojem technologii ludzkiej zaczęto tak nazywać wszelkie środki ochrony człowieka, umożliwiające penetrację środowisk, w których niechronione ludzkie ciało groziłoby szybką i nie zawsze łatwą śmiercią. Najpierw pod wodą, potem w powietrze, a ostatnio poza Ziemię.

Historia skafandra kosmicznego

Słowo „skafander kosmiczny” we współczesnym znaczeniu zostało po raz pierwszy użyte w 1775 roku przez francuskiego opata-matematyka Jeana Baptiste de la Chapelle. Tak nazwał swój korkowy kombinezon, który miał pomagać żołnierzom w przekraczaniu rzek. Pomysł został podjęty i w połowie XIX wieku nurkowie stanowili stałą jednostkę we wszystkich głównych flotach morskich. W latach dwudziestych XX wieku angielski fizjolog John Holden zaproponował stosowanie skafandrów do nurkowania w celu ochrony zdrowia i życia balonistów. Zaprojektował także pierwszy taki skafander kosmiczny i przetestował go w komorze ciśnieniowej, symulując ciśnienie równoważne temu, jakie powstaje na wysokości 25 km. Nie udało mu się jednak zebrać pieniędzy na zbudowanie balonu, który wzniósłby się w stratosferę, a skafander nie został przetestowany w praktyce.

Po zakończeniu II wojny światowej rozpoczął się szybki postęp w lotnictwie odrzutowym, a ludzie zaczęli wzbijać się coraz wyżej w powietrze. Aby podbić nowe wyżyny, potrzebny był skafander kosmiczny.

Nasze pierwsze projekty i zagraniczne

Stworzenie skafandra kosmicznego to jeden z najbardziej złożonych technologicznie i kluczowych programów projektu kosmicznego. A postęp w tej dziedzinie został osiągnięty dzięki rywalizacji dwóch kosmicznych supermocarstw.

W naszym kraju Evgeny Chertovsky z Instytutu Medycyny Lotniczej jako pierwszy pracował nad skafandrami kosmicznymi. W latach czterdziestych opracował 7 rodzajów sprzętu szczelnego i jako pierwszy na świecie rozwiązał problem mobilności projektując model 4-2 z zawiasami. Od 1936 roku specjalnie utworzony Centralny Instytut Aerohydrodynamiki zaczął skupiać się na rozwoju skafandrów kosmicznych dla astronautów. W rezultacie model 4-3 zawierał już prawie wszystkie części stosowane w nowoczesnych skafandrach kosmicznych. W latach powojennych Instytut Badań nad Lotami zaczął projektować skafandry kosmiczne. A w październiku 1952 roku w Tomilinie pod Moskwą inżynier Aleksander Bojko utworzył w zakładzie nr 918 specjalny warsztat (dziś jest to Przedsiębiorstwo Badawczo-Produkcyjne Zvezda). To na nim powstał skafander kosmiczny Gagarina. Jeśli w naszym kraju piloci przeprowadzili testy nowego sprzętu, to Amerykanie przyjechali stworzyć własną wersję skafandra kosmicznego w ramach programu stratosferycznego. Na początku lat sześćdziesiątych zbudowano kilka balonów stratosferycznych do testowania skafandrów kosmicznych i lotniczych, wyposażonych w otwarte gondole do lądowania z dużych wysokości.

Program okazał się zabójczy – zginęło trzech z sześciu stratonautów. Ale ostatecznie projekt Excelsior zakończył się sukcesem. 16 sierpnia 1960 roku Joseph Kittinger ustanowił kilka rekordów na raz. Jego upadek ze stratosfery trwał 4 minuty i 36 sekund, podczas którego pilot przeleciał 25 816 metrów, osiągając prędkość około 1000 km/h.

Czym jest nowoczesny skafander kosmiczny?

Nowoczesny skafander kosmiczny musi rozwiązać kilka ważnych problemów na raz. Wraz ze spadkiem ciśnienia organizmowi ludzkiemu staje się coraz trudniej wchłaniać tlen. Bez problemów osoba może znajdować się na wysokości nie większej niż 4-5 km. Na dużych wysokościach konieczne jest dodanie tlenu do wdychanego powietrza, a od 7-8 km człowiek musi oddychać czystym tlenem. Przy wznoszeniu się na wysokość powyżej 12 km płuca tracą zdolność wchłaniania tlenu i konieczna jest kompensacja ciśnienia.

Obecnie istnieją dwa rodzaje kompensacji ciśnienia: kompensacja mechaniczna i tworzenie środowiska gazowego z nadciśnieniem wokół osoby. Pierwszą opcją są kombinezony lotnicze z kompensacją wysokości. Ciało pilota oplecione jest wstążkami przypominającymi ósemkę, przez które włożona jest gumowa dętka.

W przypadku rozszczelnienia do komory dostarczane jest sprężone powietrze, którego średnica zwiększa się, zmniejszając średnicę pierścienia oplatającego pilota. Jednak pilot nie może spędzić w kabinie bezciśnieniowej więcej niż 20 minut. Drugi sposób to skafander kosmiczny. Zasadniczo jest to szczelnie zamknięty worek, w którym wytwarza się nadciśnienie. Czas, jaki człowiek spędza w skafandrze kosmicznym, jest praktycznie nieograniczony, ale mobilność jest znacznie ograniczona. Rękaw nadciśnieniowy skafandra kosmicznego to tak naprawdę wiązka powietrza o ciśnieniu 0,4 atmosfery. Zginanie ramienia w takich warunkach przypomina zginanie napompowanej dętki samochodowej. Dlatego skafander kosmiczny jest wykonany z kompozytu, a jedną z najbardziej złożonych technologii jest produkcja specjalnych „miękkich” zawiasów.

Kombinezon składa się z dwóch skorup: wewnętrznej uszczelnionej skorupy i zewnętrznej skorupy zasilającej. Pierwsza składa się z gumy arkuszowej, do produkcji której wykorzystuje się wysokiej jakości gumę. Zewnętrzna powłoka to tkanina (Amerykanie używają nylonu, my używamy krajowego odpowiednika, nylonu). Chroni gumową skorupę przed uszkodzeniami i utrzymuje jej kształt. Bardzo podobna budowa do piłki nożnej, gdzie skórzana osłona chroni napompowaną gumową dętkę. Człowiek nie może długo przebywać w „gumowej torbie”, dlatego skafander kosmiczny posiada system wentylacji.

Pierwsze skafandry kosmiczne działały na zasadzie wentylacji, wyrzucając zużyte powietrze niczym sprzęt do nurkowania. Zgodnie z tą zasadą zaprojektowano pierwsze skafandry kosmiczne SK-1, skafander „Berkut”, w którym Leonow wyruszył w przestrzeń kosmiczną, oraz skafandry ratunkowe „Falcon”. Nie nadawały się jednak do długotrwałych pobytów w przestrzeni kosmicznej i do amerykańskiego programu księżycowego. W tym celu opracowano skafandry regeneracyjne (radzieckie Orlan i Krechet oraz amerykańskie A5L, A6L, A7L). W nich wydychany gaz jest regenerowany, usuwana jest z niego wilgoć, powietrze jest ponownie nasycane tlenem i schładzane.

Pod skafandrem kosmicznym noszony jest specjalny kombinezon z siateczki chłodzącej wodę. A izolacja ekranowo-próżniowa kombinezonu zewnętrznego działa na zasadzie termosu i składa się z kilku warstw specjalnej folii polietylenowej pokrytej aluminium. Dzięki temu neutralizowany jest wpływ zarówno ekstremalnie wysokich, jak i ekstremalnie niskich temperatur.

Zadbaj o swoją głowę

Hełm to jedna z najbardziej skomplikowanych części skafandra kosmicznego. W „epoce lotnictwa” istniały dwa rodzaje hełmów: zamaskowane (pilot używał maski tlenowej) i bezmaskowe (hełm był oddzielony od reszty skafandra szczelną kurtyną i stanowił jedną dużą maskę tlenową z ciągłym dopływem mieszanina oddechowa). Ostatecznie zwyciężyła koncepcja bezmaskowa, która zapewniała lepszą ergonomię, choć wymagała większego zużycia tlenu. Tak właśnie zaczęto produkować hełmy kosmiczne, które z kolei podzielono na zdejmowane i niezdejmowane. Pierwszy SK-1 był wyposażony w niezdejmowalny hełm, ale „Berkut” i „Yastreb” Leonowa były zdejmowane. Co więcej, zostały one połączone specjalnym hermetycznym złączem z hermetycznym łożyskiem, dzięki czemu astronauta mógł obrócić głowę. Jednak dodatkowa mobilność spowodowała nieporęczny projekt i później została porzucona.

Obowiązkowym elementem kasku na spacery kosmiczne jest filtr światła. W pierwszych modelach zastosowano filtry typu samolotowego pokryte cienką warstwą srebra. Ich właściwości ochronne okazały się jednak niewystarczające i później filtry świetlne skafandrów zaczęto pokrywać dość grubą warstwą czystego złota, zapewniającą przepuszczanie jedynie 34% światła. Rozbicie „szkła” kasku jest prawie niemożliwe: jest ono wykonane z wytrzymałego poliwęglanu Lexan. W rezultacie ten cud inżynierii jest niesamowicie drogi – nowoczesny amerykański hełm kosztuje około 12 milionów dolarów; Rosyjski, jak to często bywa, jest nieco tańszy.

Kombinezony kosmiczne przyszłości

Nie jest tajemnicą, że programy kosmiczne zarówno ZSRR, jak i Stanów Zjednoczonych stanowiły dużą część globalnej rywalizacji militarnej. Upadek ZSRR gwałtownie spowolnił postęp w tej dziedzinie. Przez długi czas w naszym kraju nie było czasu na przestrzeń kosmiczną i dopiero niedawno wyciągnięto spod dywanu najnowsze osiągnięcia sowieckie. Znacząco ograniczono także finansowanie programu amerykańskiego (wyprawy na Marsa, Wenus, asteroidy i ponownie na Księżyc zostały przełożone na czas nieokreślony). Chiny nie udają jeszcze oryginalności i ubierają swoich taikonautów w stroje wykonane na wzór sowieckich.

Na razie więc, bez konkretnych, ukierunkowanych projektów finansowych, projektanci bawią się tworzeniem kostiumów na wzór hollywoodzkich. Amerykański obiecujący projekt Z-1, ze względu na podobieństwo do stroju postaci z kreskówek, otrzymał przydomek „skafander kosmiczny Buzza Astrala”. A obiecujący pomysł Roscosmos jest idealny zarówno dla RoboCopa, jak i Terminatora.

Pomysł stworzenia skafandra kosmicznego pojawił się w XIX wieku, kiedy geniusz science fiction Juliusz Verne opublikował swoje dzieło „Z Ziemi na Księżyc bezpośrednią trasą w 97 godzin 20 minut”. Znając naukę, Vern zrozumiał, że skafander kosmiczny znacząco wpłynie na jego rozwój i będzie zupełnie inny niż skafander nurkowy.

Obecne skafandry kosmiczne to złożony zestaw odzieży i urządzeń, które służą do ochrony człowieka przed niekorzystnymi czynnikami podróży kosmicznych. Równolegle z ewolucją tego kompleksu zwiększał się zasięg lotu i charakter pracy wykonywanej przez astronautów stał się bardziej złożony. Prześledziliśmy historię rozwoju konstrukcji skafandrów kosmicznych od początku ubiegłego wieku do czasów współczesnych.

Tak naukowcy wyobrażali sobie skafander kosmiczny przyszłych kosmonautów w 1924 roku. Już wtedy zrozumieli, że skafander kosmiczny powinien różnić się od skafandra do nurkowania. Jednak na jego podstawie nadal prowadzono prace nad opracowaniem całkowicie nowego kombinezonu.

X-15

W 1956 roku Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych rozpoczęły prace nad kombinezonami wysokościowymi, które miały chronić człowieka przed zmianami ciśnienia. Pomimo zabawnego wyglądu, w tym skafandrze można było się całkiem poruszać. Ale ten prototyp nigdy nie wszedł do produkcji.

Kombinezon ratunkowy-1 został opracowany w ZSRR w 1961 roku do lotów na statkach serii Wostok. Pierwsze skafandry kosmiczne zostały wykonane według rozmiarów kosmonautów wybranych do lotu - Yu Gagarina i jego kopii zapasowych - G. Titowa i G. Nelyubova.

Właśnie taki kombinezon nosił Alan Shepard, który brał udział w pierwszym locie kosmicznym amerykańskich astronautów na Mercury 7 w 1961 roku. Kombinezon ten nie zmienił dobrze swojego kształtu, a pod wysokim ciśnieniem astronauci zostali praktycznie unieruchomieni.

Znany również jako AX1-L, został wyprodukowany w 1963 roku. Czarne gumowe cewki na kolanach, łokciach i biodrach umożliwiają astronautom swobodne zginanie kończyn. System podtrzymujący paski na klatce piersiowej zapobiega nadmiernemu rozszerzaniu się kombinezonu. Bez tego kombinezon ciśnieniowy napompowałby się jak balon.

ILC Industries, firma, która podpisała kontrakt z NASA w celu opracowania skafandrów kosmicznych, stworzyła A5-L w 1965 roku. Prototyp wykonano z niebieskiego nylonu. Astronauci, którzy po raz pierwszy wylądowali na Księżycu, nosili zmodyfikowaną wersję tego kombinezonu.

Opracowany przez Gusa Grimssona w tym samym G3-C z 1965 r., skafander kosmiczny składał się z 6 warstw białego nylonu i jednej warstwy Nomexu (materiału ognioodpornego). Do wentylacji znajdującego się w nim powietrza służyły wielokolorowe zawory znajdujące się na kombinezonie. Niebieskie służą do pompowania do wnętrza „dobrego” powietrza, czerwone do usuwania dwutlenku węgla.

Prototyp Hawka powstał i przetestowano w 1967 roku. Był to miękki skafander kosmiczny ze zdejmowanym metalowym hełmem. Pierwszymi kosmonautami, którzy użyli skafandra kosmicznego Yastreb, byli E. Chrunow i A. Eliseev podczas lotu statków kosmicznych Sojuz-4 i Sojuz-5.

AX-2 został wykonany z włókna szklanego i pianki warstwowej. Jego prototyp opracowano w Ames Research Center, oddziale NASA, w 1968 roku. Stalowe sprężyny w pasie umożliwiały astronautom łatwe pochylanie się, ale ten nieporęczny kombinezon miał poważną wadę: poruszanie się w ciasnej przestrzeni statku kosmicznego było bardzo niewygodne.

„Orlan” powstał w ZSRR w celu ochrony kosmonautów podczas pracy w przestrzeni kosmicznej. Ten model skafandra kosmicznego powstał w 1969 roku i od tego czasu był stale modyfikowany i udoskonalany. Obecnie zmodyfikowana wersja Orlana zapewnia bezpieczne aktywności pozakołowe astronautom z ISS.

Z-1 został zaprojektowany i skonstruowany przez ILC Dover i został uznany przez magazyn Time za najlepszy wynalazek 2012 roku. Aby zapewnić bardziej efektywną kontrolę ciśnienia, zastosowano kombinację nylonu i poliestru. Aby przyspieszyć proces ubierania, wejście do skafandra znajduje się z tyłu, w przeciwieństwie do poprzednich modeli.

Zgodnie z pomysłem inżynierów, elastyczna tkanina skafandra nowej generacji zostanie na całej powierzchni podszyta cienkimi nitkami ze stopu niklowo-tytanowego. Po podłączeniu do źródła zasilania skafander spowoduje skurczenie się nici, ściśle przylegając do ciała astronauty. W takiej odzieży ochronnej ludzie będą mogli z łatwością poruszać się po powierzchni innych planet.

Sekcje