Скафандр - это не просто костюм. Это космический корабль, повторяющий форму тела. И появился он задолго до первых полётов в космос. В начале ХХ века учёные уже знали, что условия в космосе и на других планетах сильно отличаются от земных. Для будущих космических полётов нужно было придумать костюм, который защищал бы человека от воздействия убийственной внешней среды.

Скафандр - это чудо техники, космическая станция в миниатюре… Вам-то кажется, что скафандр переполнен, как дамская сумочка, но на самом деле всё сделано так компактно, что просто красота… В общем, скафандр мой был похож на первоклассный автомобиль, а шлем - на швейцарские часы.
Роберт Хайнлайн «Имею скафандр - готов путешествовать»

Предтечи скафандра

Название «скафандр» происходит от французского слова, предложенного в 1775 году аббатом-математиком Жаном-Батистом де Ла Шапелем. Естественно, о полётах в космос в конце XVIII века речи не шло - учёный предложил называть так водолазное снаряжение. Само слово, которое можно перевести с греческого примерно как «лодко-человек», неожиданно вошло в русский язык с приходом космической эры. В английском же языке скафандр так и остался «космическим костюмом» (space suit).

Водолазные скафандры Жана-Батиста де Ла Шапеля.

Чем выше человек взбирался, тем сильнее назревала необходимость в костюме, который поможет ему сделать ещё один шаг в сторону неба. Если на высоте шести-семи километров достаточно кислородной маски и тёплой одежды, то после десятикилометровой отметки давление падает настолько, что лёгкие перестают усваивать кислород. Чтобы выжить в таких условиях, нужны герметичная кабина и компенсирующий костюм, который при разгерметизации сжимает человеческое тело, на какое-то время заменяя ему внешнее давление.

Однако если подняться ещё выше, то не поможет и эта болезненная процедура: пилот погибнет от кислородного голодания и декомпрессионных расстройств. Единственное решение - сделать полностью герметичный скафандр, в котором внутреннее давление поддерживается на достаточном уровне (обычно не менее 40% от атмосферного, что соответствует высоте семи километров). Но и тут хватает проблем: надутый скафандр затрудняет движения, в нём почти невозможно совершать точные манипуляции.

Английский физиолог Джон Холден опубликовал в 1920-е годы серию статей, в которых предложил использовать водолазные костюмы для защиты воздухоплавателей. Он даже построил прототип такого скафандра для американского воздухоплавателя Марка Риджа. Последний испытал костюм в барокамере при давлении, соответствующем высоте 25,6 километра. Однако аэростаты для полётов в стратосфере всегда стоили дорого, и Риджу не удалось собрать средства для установления мирового рекорда с помощью костюма Холдена.

В Советском Союзе скафандрами для высотных полётов занимался инженер Института авиационной медицины Евгений Чертовский. В период с 1931 по 1940 год он разработал семь моделей герметичных костюмов. Все они были далеки от совершенства, но зато Чертовский первым в мире решил проблему, связанную с подвижностью. После наддува скафандра пилоту требовалось большое усилие, чтобы просто согнуть конечность, поэтому в модели Ч-2 инженер применил шарниры. Модель Ч-3, созданная в 1936 году, содержала в себе практически все элементы, которые есть в современном космическом скафандре, включая впитывающее бельё. Ч-3 была испытана на тяжёлом бомбардировщике ТБ-3 19 мая 1937 года.

Первые высотные скафандры СССР: Ч-3 (1936) и СК-ЦАГИ-5 (1940)

В 1936 году на экраны вышел фантастический фильм «Космический рейс», в создании которого участвовал Константин Циолковский. Кино о грядущем покорении Луны так захватило молодых инженеров Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), что они принялись активно работать над прототипами космических скафандров. Первый образец под индексом СК-ЦАГИ-1 был сконструирован, изготовлен и испытан на удивление быстро - всего лишь за один 1937 год.

Скафандр и впрямь производил впечатление чего-то внеземного: верхняя и нижняя части соединялись с помощью поясного разъёма; для облегчения подвижности появились плечевые шарниры; оболочка состояла из двух слоёв прорезиненной ткани. На второй модели была установлена автономная регенерационная система, рассчитанная на шесть часов непрерывной работы. В 1940 году на основе полученного опыта инженеры ЦАГИ создали последний довоенный советский скафандр СК-ЦАГИ-8. Его испытали на истребителе И-153 «Чайка».

После войны инициатива перешла к Лётноисследовательскому институту (ЛИИ). Его специалистам было поручено создать костюмы для пилотов авиации, которая быстро покоряла новые высоты и скорости. Серийное производство одному институту было не потянуть, и в октябре 1952 года инженер Александр Бойко создал специальный цех на заводе №918 в подмосковном Томилино. Ныне это предприятие известно как НПП «Звезда». Именно там был создан скафандр для Юрия Гагарина.

Скафандры для собак (на фото - Белка) делались попроще: животным не требовалось выполнять сложную работу.

Первые полёты

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.

Первый космонавт в не первом скафандре: Юрий Гагарин в СК-1.

Каждый скафандр изготавливался по индивидуальной мерке. К первому космическому полёту «обшить» весь отряд космонавтов, в то время состоявший из двадцати человек, не получалось. Поэтому сначала выделили шестерых, которые показали наилучший уровень подготовки, а затем - тройку «лидеров»: Юрия Гагарина, Германа Титова и Григория Нелюбова. Для них скафандры изготовили в первую очередь.

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.

Валентина Терешкова в «дамском» скафандре СК-2 . Первые советские скафандры были ярко-оранжевыми, чтобы приземлившегося лётчика было легче найти. Но скафандрам для открытого космоса лучше подходит отражающий все лучи белый.

Американские конструкторы программы «Меркурий» пошли по пути конкурентов. Однако были и отличия, которые следовало учесть: маленькая капсула их корабля не позволяла долго оставаться на орбите, а в первые запуски должна была всего лишь достичь границы космического пространства. Скафандр Navy Mark IV был создан Расселом Колли для пилотов военно-морской авиации, причём он выгодно отличался от других моделей гибкостью и сравнительно небольшим весом. Чтобы адаптировать скафандр к космическому кораблю, пришлось внести несколько изменений - прежде всего в устройство шлема. У каждого астронавта было три индивидуальных скафандра: для обучения, для полёта и резервный.

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.

Выход в открытый космос

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.

Сначала под свою новую пилотируемую программу «Джемини» американцы хотели доработать «меркурианский» скафандр Mark IV, но к тому моменту был полностью готов высотный герметичный костюм G3C, созданный под проект ракетоплана Х-15, - его и взяли за основу. Всего в ходе полётов «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.

Именно в скафандре G4C совершил выход в открытый космос Эдвард Уайт, пилот корабля «Джемини-4». Произошло это 3 июня 1965 года. Но к тому времени он не был первым - за два с половиной месяца до Уайта в свободный полёт рядом с кораблём «Восход-2» отправился Алексей Леонов.

Экипаж «Восхода-2» , Павел Беляев и Алексей Леонов, в скафандрах «Беркут».

Корабли «Восход» создавались для достижения космических рекордов. В частности, на «Восходе-1» в космос впервые полетел экипаж из трёх космонавтов - для этого из шарообразного спускаемого аппарата удалили катапультируемое кресло, а сами космонавты отправились в полёт без скафандров. Корабль «Восход-2» готовили для выхода одного из членов экипажа в открытый космос, и тут без герметичного костюма было не обойтись.

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.

Космический корабль «Восход-2» стартовал 18 марта 1965 года, и в начале второго витка Алексей Леонов покинул борт. Тут же командир экипажа Павел Беляев торжественно объявил на весь мир: «Внимание! Человек вышел в космическое пространство!» Изображение парящего на фоне Земли космонавта транслировалось по всем телеканалам. Леонов находился в пустоте 23 минуты 41 секунду.

Хотя американцы уступили первенство, они быстро и заметно обогнали советских конкурентов по количеству выходов в открытый космос. Операции вне корабля осуществлялись во время полётов «Джемини-4, -9, -10, -11, 12». Следующий советский выход состоялся только в январе 1969 года. В том же году американцы высадились на Луну.

Рекорды в вакууме

Сегодня выходами в космос никого не удивишь: на конец августа 2013 года зафиксировано 362 выхода общей продолжительностью 1981 час 51 минута (82,5 суток, почти три месяца). И всё же здесь есть свои рекорды.

Абсолютным рекордсменом по количеству часов, проведённых в открытом космосе , вот уже много лет остаётся российский космонавт Анатолий Соловьёв - он совершил 16 выходов общей продолжительностью 78 часов 46 минут. На втором месте - американец Майкл Лопес-Алегриа; он совершил 10 выходов общей продолжительностью 67 часов 40 минут.

Самым длительным стал выход американцев Джеймса Восса и Сьюзан Хелмс 11 марта 2001 года, продолжавшийся 8 часов 56 минут.

Максимальное количество выходов за один полёт - семь; этот рекорд принадлежит россиянину Сергею Крикалёву.

Дольше всех на поверхности Луны находились астронавты «Аполлона-17» Юджин Сернан и Харрисон Шмитт: за три выхода в декабре 1972 года они провели там 22 часа 4 минуты.

Если сравнивать не космонавтов, а страны, то здесь безусловно лидируют США: 224 выхода, 1365 часов 53 минуты вне корабля.

Скафандры для Луны

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. Кроме того, в NASA построили специальный наклонный стенд, чтобы выяснить, как пониженная гравитация влияет на движение астронавтов. Оказалось, что характер ходьбы резко меняется.

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.

По своей конструкции A7L был цельным, многослойным костюмом, закрывавшим туловище и конечности, с гибкими сочленениями, сделанными из резины. Металлические кольца на вороте и манжетах рукавов предназначались для установки герметичных перчаток и «шлема-аквариума». Все скафандры имели вертикальную «молнию», которая шла от шеи до паха. A7L обеспечивал четырёхчасовую работу астронавтов на Луне. На всякий случай в ранце находился ещё и резервный блок жизнеобеспечения, рассчитанный на полчаса. 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. Они отличались двумя новыми сочленениями на шее и поясе - такая доработка понадобилась для того, чтобы облегчить вождение лунного автомобиля. Позднее этот вариант скафандров использовался на американской орбитальной станции «Скайлэб» и при международном полёте «Союз-Аполлон».

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. Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не снаружи, как у американцев, а в нормальной внутренней атмосфере, что упрощало конструкцию. Хотя «Кречет» так и не побывал на Луне, наработки по нему использовались при создании других моделей.

Хищные птицы космоса

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.

Для выхода в открытый космос скафандры из серии «Сокол» не годились, поэтому, когда Советский Союз начал запускать орбитальные станции, позволяющие сооружать различные модули, понадобился и соответствующий защитный костюм. Им стал «Орлан» - автономный полужёсткий скафандр, созданный на основе лунного «Кречета». В «Орлан» тоже надо было залезать через дверцу в спине. Кроме того, создатели этих скафандров сумели сделать их универсальными: теперь штанины и рукава подгонялись под рост космонавта.

«Орлан-Д» впервые был опробован в открытом космосе в декабре 1977 года на орбитальной станции «Салют-6». С тех пор эти скафандры в разных модификациях использовались на «Салютах», комплексе «Мир» и Международной космической станции (МКС). Космонавты благодаря скафандру могут поддерживать связь друг с другом, с самой станцией и с Землёй.

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».

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.

Инцидент с повреждением скафандра произошёл при полёте шаттла «Атлантис» в апреле 1991 года (миссия STS-37). Маленький прут проколол перчатку астронавта Джерри Росса. По счастливой случайности разгерметизации не произошло - прут застрял и «запечатал» образовавшееся отверстие. Прокол даже не заметили до тех пор, пока астронавты не вернулись на корабль и не начали проверку скафандров.

Ещё один потенциально опасный случай произошёл 10 июля 2006 года во время второго выхода в открытый космос астронавтов шаттла «Дискавери» (полёт STS-121). От скафандра Пирса Селлерса отсоединилась специальная лебёдка, которая не давала астронавту улететь в пространство. Вовремя заметив проблему, Селлерс с напарником сумели прикрепить устройство обратно, и работа завершилась благополучно.

Скафандры будущего

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.

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».

Скафандры открытого космоса NASA: лунный скафандр A7LB, скафандр для «шаттлов» EMU и экспериментальный скафандр I-Suit.

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 считаные 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.

Перспективный скафандр Bio-Suit (прототип). Покоряйте Марс, оставаясь стильным!

∗∗∗

Технологии изготовления скафандров будут развиваться. Костюмы для космоса станут умнее, элегантнее, изощрённее. Возможно, когда-нибудь появится универсальная оболочка, способная защитить человека в любой среде. Но и сегодня скафандры - уникальный продукт технологий, которые без преувеличения можно назвать фантастическими.

«Когда я вырасту, я стану космонавтом» - эта фраза стала символом целой эпохи, которая началась с космической гонки между ведущими странами мира и закончилась несбывшейся мечтой для многих из нас. Однако есть на планете Земля люди, которые регулярно выходят в открытый космос. И если сегодня для нас стало привычным делом, что на орбите всегда есть кто-то, кто парит в невесомости, когда-то это было настолько захватывающим, что миллионы людей не отрывали глаз от телевизоров, с замиранием сердца наблюдая за первыми потугами освоить космос.

К сожалению, мы родились слишком поздно, чтобы исследовать Землю. К счастью, мы станем первым поколением, с которого начнётся освоение других планет. В этой статье мы поговорим об одежде, без которой не состоится ни один межпланетный перелёт, ни один выход разумного человека в космос, - о скафандрах будущего.

Современные скафандры

Открытый космос - крайне враждебная среда. Если вы случайно окажетесь в безвоздушном пространстве, едва ли вас удастся спасти. В течение 15 секунд вы потеряете сознание из-за отсутствия кислорода. Кровь закипит, а после замёрзнет из-за отсутствия давления. Ткани и органы расширятся. Резкий перепад температур довершит начатое. Даже если вам удастся пережить всё это, не факт, что солнечный ветер не наградит вас вредоносным излучением.

Чтобы защититься от всех этих факторов, космонавты используют защитные костюмы - скафандры. История космического гардероба довольно интересная, однако за последние лет 30 в ней произошло не так много важных событий. Гораздо увлекательней то, что ждёт нас в ближайшем будущем, особенно если учесть растущие темпы коммерческих перелётов и принять во внимание запланированные миссии.

Сегодня российские космонавты используют скафандры «Сокол КВ-2» и «Орлан-МК» (для выхода в открытый космос), разработанные в 1970–1980-х годах. В 2014 году планируются испытания «Орлана-МКС», конструкция которого претерпела незначительные изменения - в целом скафандр почти тот же, что и его предшественник. Сегодня и всегда их производством занимается ОАО «НПП „Звезда“ имени академика Г. И. Северина». Китай, кстати, наряжает своих космонавтов (или тайконавтов, если точнее) в костюмы, сделанные на базе советских: тот же «Сокол» и Feitian, представленные в 2003 и 2008 годах соответственно и используемые в миссиях «Шэньчжоу-5» и «Шэнчьжоу-7». США, хоть и заслуживающие уважения за многообещающие разработки, верны скафандрам 1994 и 1984 годов: ACES (AdvancedCrewEscapeUnit) и EMU (ExtravehicularMobilityUnit).

Американцев можно понять. Из-за проблем с финансированием космическая программа была серьёзно урезана. Возможно, если бы не это, они были бы уже на Венере (такая миссия действительно планировалась). Что касается успехов Роскосмоса, то, кроме вышеупомянутых испытаний «Орлана-МКС», ни о чём больше сказать нельзя. Если скафандры будущего в России делают, то делают подпольно.

НАСА планирует вернуться на Луну и активно разрабатывает новые скафандры, поскольку они понадобятся новым армстронгам и олдринам, которые будут оставлять следы на лунном песке. Однако, в отличие от программы «Аполлон-11», новые костюмы должны дать космонавтам больше возможностей. Например, свободное передвижение, которое облегчит работу на Луне, а также защиту от липкой как скотч лунной пыли.

Зато международные партнёры в лице Европейского космического агентства и Роскосмоса планируют пилотируемый полёт на Марс - о чём может свидетельствовать 500-дневный эксперимент, проведённый несколько лет назад. В рамках программы «Марс-500» шестеро членов международного экипажа (в том числе и россияне) провели 500 дней взаперти, имитируя полет на Марс. Возможно, в 2018 году полёт всё же состоится. Тут стоит знать, что основная проблема столь длительного перелета заключается в воздействии радиации, от которой не защищают ни скафандры, ни обшивка корабля. Полёт может оказаться крайне неблагоприятным.

Отметим, что для полета на Марс Роскосмосу совместно с партнёрами придётся разработать специальный скафандр. В рамках программы «Марс-500» члены экипажа использовали специальную версию скафандра «Орлан-Э» (что значит «экспериментальный»). Конструкторы в шутку называют его младшим братом - он практически идентичен остальным «Орланам», но в четыре раза легче и для космической прогулки по Марсу пока не подойдёт. Однако ляжет в основу будущего марсианского костюма.

Также полёт на Марс планируют еще несколько миллиардеров-филантропов - Бас Лансдорп (проект MarsOne, рассчитанный на колонизацию Марса в течение 2011–2033 годов) и Элон Маск (основатель SpaceX).

Сколько стоит скафандр? Модель, используемая НАСА, со всей экипировкой, системой жизнеобеспечения и оборудованием обходится в 12 миллионов долларов. «НПП „Звезда“» предпочитает не афишировать стоимость скафандра, однако поговаривают о 9 миллионах долларов.

Конструкция

Из каких материалов делают скафандры? Давайте разберём на примере EMU. Если первые космические скафандры целиком делали из мягких тканей, современные их варианты сочетают мягкие и жёсткие компоненты, которые обеспечивают поддержку, мобильность и удобство (хотя с последним ещё можно поспорить). Сам материал скафандр делается в 13 слоёв: два слоя внутреннего охлаждения, два сдавливающих слоя, восемь слоёв тепловой защиты от микрометеоритов и один внешний слой. Эти слои включают следующие материалы: трикотажный нейлон, спандекс, уретановый нейлон, дакрон, неопреновый нейлон, майлар, гортекс, кевлар (из которого делают бронежилеты) и номекс.

Все слои сшиты и скреплены вместе, чтобы стать цельным покрытием. Также, в отличие от первых скафандров, которые сшивались индивидуально для каждого космонавта, современные EMU обладают компонентами различных размеров, которые подойдут всем.

Скафандр EMU состоит из таких частей: MAG (собирает мочу космонавта), LCVG (устраняет излишки тепла в процессе прогулки по космосу), EEH (обеспечивает связью и биоинструментами), CCA (микрофон и наушники для связи), LTA (нижняя часть костюма, штаны, наколенники, наголенники и сапоги), HUT (верхняя часть костюма, твёрдая оболочка из стекловолокна, которая поддерживает несколько структур: руки, торс, шлем, рюкзак жизнеобеспечения и модуль управления), рукава, две пары перчаток (внутренние и внешние), шлем, EVA (защита от яркого солнечного света), IDB (внутрикостюмный мешок для питья), PLSS (первичная система жизнеобеспечения: кислород, энергия, уборка углекислого газа, охлаждение, вода, радио и система предупреждения), SOP (запасной кислород), DCM (модуль управления PLSS).

Плохо забытое старое

В 2012 году НАСА представило скафандр нового типа Z-1. Сделанный по образу и подобию скафандра Базза Лайтера из «Истории игрушек», этот костюм должен поступить в производство в 2015 году и будет обладать набором приятных качеств и функций.

Во-первых, шлем в форме пузыря обеспечивает огромное по сравнению с предыдущими вариантами поле зрения. Да, это не канонический «мотоциклетный шлем», но безопасность, по заверениям специалистов, будет на высшем уровне. Новый дизайн плечевых частей костюма предоставляет большую свободу движениям рук. Сзади в скафандре располагается люк, сквозь который пролезает космонавт, когда одевается. То есть скорее это скафандр, словно транспорт, принимает в себя пассажира, а не космонавт надевает на себя всё это.

Во-вторых, и очень важных «во-вторых», скафандр Z-1 будет одинаково пригоден как для выхода в открытый космос, так и для передвижений по поверхности планеты (в отличие от всего того, что носит экипаж МКС).

В-третьих, благодаря новейшим разработкам существенно упала необходимость лишний раз загружать скафандр канистрами с гидроксидом лития, абсорбирующим двуокись углерода, выдыхаемую человеком. Что ж, Z-1 мог бы стать отличной заменой EMU и отправить старый скафандр на пенсию.

В конце прошлого года стало известно, что НАСА испытывает новый облегчённый скафандр, поскольку Z-1 оказался слишком громоздким. Шаг назад? И вот второй: новый костюм станет модифицированной версией оранжевого костюма ACES, разработанного еще в 1960-х. Скафандр будет использоваться командой космического корабля «Орион», который будет ловить астероиды для сбора образцов и анализа. К сожалению, космическое агентство не приоткрывает завесу тайны над этой загадочной миссией, поэтому известно о ней не так много.

Два шага назад? Вот вам третий: челнок «Орион», по сути, является обновленным модулем «Аполлона». И здесь все элементы пазла складываются воедино: внутри ракетного модуля «Орион» слишком мало места, чтобы там можно было развернуться в скафандре типа EMU или Z-1. Кроме того, новый скафандр будет универсальным и предназначенным для работы как внутри, так и снаружи. Сами представители НАСА особенно подчеркивают такие плюсы нового скафандра, как низкая стоимость производства и наличие уже готовой системы жизнеобеспечения космонавта в новом скафандре. Однако есть твёрдая надежда, что Z-1, а вслед за ним и недавно анонсированный Z-2 всё же будут использовать, но в других миссиях.

Оранжевый оттенок был выбран для скафандров ACES из соображений безопасности. Это один из самых ярких цветов как в море, так и в космосе. Найти и спасти заблудшего космонавта было бы проще.

«Вторая кожа»

За время полёта в космосе позвоночник космонавта вытягивается на семь сантиметров. Это приводит к жутким болям в спине, что, конечно же, вызывает беспокойство у космических агентств. Специально для Европейского космического агентства немецкие инженеры разработали плотно прилегающий к телу костюм Skinsuit, который сшит из двунаправленной эластичной ткани из полиуретанового волокна. Костюм плотно сдавливает тело от плеч до стоп, имитируя обычное давление. Летные испытания костюма, сделанного из спандекса, запланированы на 2015 год. Впрочем, некоторые инженеры в своих разработках зашли ещё дальше.

Совсем недавно научный сотрудник лучшего в мире вуза (по версии QS) - Массачусетского технологического института - Дэва Ньюмен представила новый скафандр, над которым работала более десяти лет. Он называется Biosuit и, по мнению многих, может произвести революцию в освоении космоса силами людей.

Облегающий скафандр предоставляет астронавтам большую мобильность и предупреждает травмы («на плечах» астронавтов - 25 операций из-за травм от тяжелых скафандров). Основным мотивом работы Ньюмен было то, что женщины ниже определенного роста не могли использовать EMU, поскольку просто не делают таких маленьких скафандров. Для самой Дэвы это важный факт, поскольку высоким ростом она не отличается. Но есть и другие мотивы.

Во-первых, современные скафандры весят около 100 килограммов. Да, они предназначены для использования в невесомости, но с ними приходится возиться. Во-вторых, пространство само по себе не является пустым. В космосе также есть газ, и для стабилизации давления изнутри и снаружи скафандр «раздувается», ещё больше осложняя движения человека. Biosuit представляет собой плотно стянутую ткань из полимеров и активных материалов - сплава никеля и титана, поэтому самостоятельно оказывает давление на ткань человека, предотвращая её расширение и оставаясь при этом упругим и эластичным.

Также, поскольку этот костюм разделен на автономные секции, в случае прокола одной части у космонавта будет время наложить «повязку». Современные скафандры такого не умеют: треснул значит треснул, разгерметизация происходит по всей ширине предмета одежды. Однако у Дэвы остаются определённые проблемы со шлемом, поэтому сама изобретательница признаёт, что, как ни крути, скорее всего, мы увидим симбиоз EMU и Biosuit. Компромиссным решением было бы оставить нижнюю часть от Biosuit и шлем от EMU. Это обеспечит космонавта нужной мобильностью и проверенной безопасностью шлема. До первых полётов на Марс ещё есть время - и возможность придумать что-то новое.

Поехали?

Что касается начинки скафандров, то учёные серьёзно планируют превратить космонавтов будущего в ходячие лаборатории. Команда учёного Патрика Макгира из Чикаго занимается разработкой портативного компьютера для скафандра, который сможет самостоятельно (или почти самостоятельно - при помощи алгоритмов искусственного интеллекта на основе нейронных сетей) проводить целый ряд анализов: от оценки ландшафта до микроскопической структуры камней. Этот разумный скафандр готовится для полётов на Марс и успешно проходит испытания в полузасушливых районах Испании и отличил лишайник от налёта на камне. В диких условиях какого-нибудь Марса такой помощник может стать бесценным.

Конечно, только костюмами космонавтов современные разработки не ограничиваются. Эпоха космических путешествий объявляется открытой - и кто знает, может быть, именно вы войдёте в число первых космических туристов. В январе успешно прошёл третий и очень впечатляющий тестовый полёт космического корабля Space Ship Two, созданием которого занимается Virgin Galactic и лично Ричард Брэнсон. Похоже на то, что именно «Девственная галактика», по всей видимости, станет первой компанией, предоставляющей шикарную экскурсию на околоземную орбиту, а может, и дальше.

Скафандры для нас с вами тоже готовятся. Американская компания Final Frontier Design представила легкий вариант костюма 3G Space Suit для космических туристов. Удобный, лёгкий (всего семь килограммов - это вам не 100-килограммовый EMU) и недорогой скафандр создавался четыре года на гребне славы предыдущего изобретения компании, сорвавшего престижную награду Popular Science 2013, - особых космических перчаток. Только послушайте, как круто звучит: «Плавленый слой нейлона с уретановым покрытием, 13 уровней под индивидуальный размер, кольцо из углеродного волокна вокруг талии, съёмные перчатки, встроенный коммуникационный разъём, а также охлаждающие контуры в районе груди, рук и ног, защищающие путешественника от перегрева…»

Кажется, запахло космосом. Выбирайте костюм по плечу и приготовьтесь увидеть, как на лунном востоке поднимается слепящий шар - наша с вами Земля.

Винтаж не в тренде

Самый дорогой костюм в истории человечества - это космический скафандр. $20млн за штуку - не шутка. По сути он представляет собой индивидуальный космический корабль со всеми системами и оборудованием и почти так же сложен. А все потому, что человек - царь природы - совершенно беззащитное существо. Мы можем нормально существовать только при комнатной температуре, перепады атмосферного давления заставляют нас глотать таблетки, а малейший дефицит кислорода в окружающем воздухе приводит к обмороку. Что уж говорить о сверхжестких условиях открытого космоса или других планет.

В настоящее время существует два типа защитной космической одежды - домашняя и выходная. Во время переходных фаз полетов - взлета, посадки и маневрирования - астронавты щеголяют в герметичных спасательных скафандрах ACES (Advanced Crew Escape Suit), сделанных из нескольких слоев ткани и оснащенных гермошлемом, системой жидкостного охлаждения, набором средств для выживания, аварийной кислородной системой и парашютом. Для нижних слоев используют материалы на основе хлопка, для внешних - нейлоны различной фактуры с неопреновой и уретановой пропиткой. Примерно такие же комбинезоны, но попроще и из номекса носят пилоты сверхзвуковых истребителей.

На выход приходится одеваться посерьезнее. Для работы в открытом космосе применяется комплекс EMU (Extravehicular Mobility Unit), создающий вокруг человека тонкую, но очень надежную оболочку жизни. Жесткий EMU спасает от микрометеоритов, солнечной радиации, охлаждения, перегрева, а также обеспечивает стабильное внутреннее давление, вентиляцию и связь. В нем можно выполнять простейшие движения, но о сложной двигательной активности говорить не приходится. Вспомните хотя бы, как передвигались по Луне астронавты Apollo. Окаком лунном или марсианском строительстве может идти речь, если для одетого, как капуста, астронавта было огромной проблемой подобрать выпавший из неуклюжих перчаток молоток! Надеть 140-килограммовый EMU в одиночку невозможно - процедура облачения и проверки бортовых систем занимает около трех часов.

Очевидно, что для новых миссий такой неуклюжий тулупчик не годится. В NASA считают эту проблему не менее важной, чем, например, разработка ракеты-носителя. Цена вопроса - полмиллиарда долларов. Официальный космический кутюрье Америки - Терри Хилл, руководитель проекта по разработке скафандра Constellation из Космического центра имени Джонсона.

Придворный кутюрье

Несмотря на смертельный приговор, вынесенный лунной программе, работы по скафандру Constellation Space Suit System (CSSS) будут завершены. NASA поставила перед группой Хилла очень жесткие задачи, главные из которых - модульность и универсальность скафандра, автономное обеспечение нормальной жизнедеятельности человека в открытом космосе при высоких физических нагрузках в течение 150 часов, возможность индивидуального переодевания и повышенная мобильность.

Гардероб астронавтов будущего, по задумке NASA, будет состоять из единственного комплекта одежды с кучей дополнительных аксессуаров. Предполагается создать две конфигурации скафандра - легкую и экстремальную. В марте 2009 года разработка легкой конфигурации скафандра для переходных фаз полета и аварийных работ в открытом космосе была поручена технологической компании Oceaneering из Хьюстона, специализирующейся на изготовлении защитной амуниции для глубоководных работ.

В скафандре Constellation будет применен традиционный барометрический способ поддержания давления - внутрь нижнего слоя закачают газовую смесь, а для обеспечения подвижности в зонах локтевого, плечевого и коленного суставов установят жесткие пластиковые вставки. Нормальную температуру тела астронавта будет поддерживать многослойная экранно-вакуумная теплоизоляция, впервые примененная еще в середине 1960-х на советском скафандре «Беркут». Фактически астронавт будет заключен в своеобразный герметичный термос с минимальной теплопроводностью. Но если в «Беркуте» конструкторы использовали тяжелую металлизированную ткань, то для CSSS специалисты David Clark намерены разработать особые типы легкого дышащего нейлона с регулируемой односторонней проницаемостью. Астронавтам не чуждо ничто человеческое, в том числе - нормальное пищеварение. Для утилизации продуктов жизнедеятельности CSSS оснастят компактной ассенизационной системой.

Компактная телеметрическая аппаратура и системы связи, интегрированные в шлем, обеспечат постоянную связь с Землей и, в случае экстренного выхода в открытый космос, базовой станцией. Аварийная дыхательная система будет использоваться при необходимости. Облачиться в легкий скафандр не проблема, для этого надо в буквальном смысле слова шагнуть внутрь через длинную вертикальную молнию на спине, застегнуть которую можно, не вставая к зеркалу. Ограниченная автономность CSSS предусматривает фаловую систему обеспечения при работах в открытом космосе.

Тяжелая конфигурация CSSS будет повседневной рабочей одеждой астронавтов. Базовая часть костюма останется прежней, но к ней добавится легкий и прочный композитный панцирь для торса с находящимися внем запасом кислорода, аккумулятором и инструментами. Самостоятельно накинуть на себя эту кольчужку будет нетрудно - она надевается, как халат хирурга, сзади и застегивается на спине автоматической застежкой. Финальный штрих - тонкий, но очень прочный комбинезон для защиты от микрометеоритов и пыли.

По словам Дэна Барри, вице-президента компании David Clark, экспериментальный прототип модульного скафандра Constellation снаряженной массой не более 50 кг появится уже в сентябре 2010 года. Но пока CSSS- это всего лишь концепция, для воплощения которой требуются новые материалы, технологии и время.

Анатомический авангард

У Терри Хилла есть независимые конкуренты с совершенно иным взглядом на моду. Созданием альтернативных концептуальных скафандров занимается сразу несколько групп ученых. Освоение Луны частными компаниями дает им отличный шанс оказаться на звездном подиуме. Наиболее радикален и многообещающ проект профессора Массачусетского технологического института (MIT) Дэйвы Ньюмэн и ее коллеги, знаменитого астронавта, профессора Джеффри Хоффмана. Их BioSuit уже можно пощупать руками и даже примерить.

В отличие от классических концепций скафандров, в которых оптимальное давление поддерживается барометрически - закачиванием газовой смеси, в BioSuit человеческое тело сжимается механически за счет упругости материала. NASA еще в 1971 году предприняло попытку разработать космический костюм с механической компрессией Space Activity Suit, но работа встала из-за отсутствия необходимых тканей. А идея была очень заманчива - вместо громоздкого надувного футляра, сковывающего движения, получить гибкий и легкий спортивный костюм, в котором можно играть в футбол на Луне.

Коллега Ньюмэн, Джеффри Хоффман, знает о сомнительных прелестях жесткого скафандра не понаслышке, поскольку совершил пять полетов на космических челноках Shuttle и общей длительностью 50 суток, из которых 25 часов он провел в открытом космосе. По его словам, даже простейшие манипуляции астронавта, облаченного в EMU, превращаются в тяжелую работу. Вместе со специалистами из институтской лаборатории Soldier Nanotechnologies, создающей материалы и технологии для изготовления боевой амуниции ХХI века, дизайнерским агентством Trotti & Associates и известным производителем спортивной защиты Dainese из Мольвены, Ньюмэн и Хоффман бросили вызов проекту Constellation.

Для начала физик Крис Карр детально изучил биомеханику движений человека в условиях марсианской гравитации, составляющей всего 38% от земной. Оказалось, что с точки зрения энергетической эффективности наилучшая техника передвижения по Марсу - бег. Но в нынешних EMU далеко не убежишь - неподвижная фиксация стоп и негнущиеся коленки позволяют совершать лишь прыжки в стиле кенгуру. Именно так передвигались по Луне члены миссий Apollo.

Чтобы обеспечить механическую компрессию, мягкому скафандру недостаточно быть просто облегающим - он должен не давать складок при сгибании конечностей и по сути быть второй кожей! Даже закройщики лучших домов моды не способны сделать что-либо подобное из обычной ткани. На помощь разработчикам пришли спандексы с различными свойствами.

В лаборатории Soldier Nanotechnologies инженеры MIT разработали методику лазерного 3D-сканирования человеческого тела, которая позволяет рассчитать точнейшую математическую модель деформации кожного покрова при совершении движений и выявить сетку так называемых константных линий. Другими словами, сделать точные цифровые лекала после единственной примерки. Никаких пузырей на коленках и морщин! Более того, отдельные слои скафандра можно буквально нарисовать прямо на астронавте по технологии напыления микроволокон и жидких полимеров.

Чтобы костюмчик сидел

На сегодняшний день группа Ньюмэн и Хоффмана сделала уже несколько прототипов космического комбинезона. Для удобства все они отшиты руками дизайнеров из Dainese по меркам Дэйвы Ньюмэн, благо профессор аэронавтики обладает отличной фигурой. В конструкции тонкого и при этом многослойного BioSuit разработчики опробовали целый ряд технологий иматериалов, которые еще совсем недавно описывались в научно-фантастических романах.

Оптимальное давление внутри скафандра будет достигаться за счет использования внешнего электрического экзоскелета из ленты сплава с памятью формы - металлических мышечных волокон. Тонкую настройку уровня компрессии в отдельных зонах BioSuit обеспечит электронная система управления. Разрыв скафандра уже не приведет к летальному исходу, так как потеря давления произойдет лишь на небольшом участке тела. Мелкий ремонт BioSuit можно легко произвести в полевых условиях, элементарно наложив на место разрыва стягивающую повязку. Внутренний стеганый слой с наполнителем из термореактивного геля обеспечит отвод избыточного тепла и влаги, причем водяные пары будут не скапливаться в дренажной системе, а сразу выводиться наружу благодаря односторонней проницаемости всех слоев BioSuit. Двойной слой из металлизированного спандекса с поропластом и гелевым термоизолятором оградит астронавта от перепадов внешней температуры, достигающих на Марсе 100 и более градусов Цельсия.

На первый взгляд процесс облачения в такой облегающий комбинезон должен быть не менее трудным, чем трехчасовое коллективное надевание EMU, но это не так. BioSuit натягивается на тело буквально за минуту благодаря продуманной системе застежек-молний и электрозатягивания. Металлическая лента при нулевом напряжении приобретает первоначальную растянутую конфигурацию, а после того как астронавт подключит электропитание, сжимается до полного облегания. Дополняют экипировку марсианина полужесткие защитные элементы из композитов, торсовый панцирь с контейнерами для системы жизнеобеспечения, обувь, перчатки ишлем.

От Hi-Tec к Haute Couture

До завершения проекта BioSuit еще далеко, но Ньюмэн и Хоффман уверены в его успехе. Даже если окончательный облик скафандра будущего окажется иным, принципы эластичности и легкости останутся для него базовыми. Побочные результаты работы ученых MIT могут не только оказать огромное влияние на технологии протезирования и изготовления компенсирующей одежды для пожилых людей и больных, но и перевернуть моду. Бытовые фильтры для воды, контактные линзы, неопреновые материалы для обуви, беспроводные инструменты, детекторы дыма, теплосберегающая одежда иобувь и еще тысячи различных полезных вещей - все это было придумано в ходе космических исследований. Так почему бы теперь ученым не замахнуться на haute couture?

Апрель 2010 |

Красота технологий
Пусть вас не обманывает внешняя несерьезность облегающего BioSuit. Это не гламурный псевдохайтек. Элегантный комбинезон Дэйвы Ньюмэн - сгусток прорывных идей в области нанотехнологий, текстильной промышленности и металлургии. Не зря в 2007 году BioSuit был включен в список 100 самых значительных изобретений человечества, составленный журналом The Time Magazine

Двуликий CSSS
Скафандр CSSS существует в двух вариантах. Легкая конфигурация будет использоваться во время взлета и вхождения в атмосферу и для кратковременных работ в открытом космосе - в частности, аварийного ремонта корабля. Тяжелая конфигурация предназначена для продолжительной работы вне корабля - в частности, прогулок по Луне и Марсу. Легкий скафандр состоит из пяти слоев. Нижний представляет собой герметичную камеру из неопрена, удерживающую давление. Верхний сделан из огнеупорной ткани Nomex оранжевого цвета. Скафандр получит новые подшипники на запястьях, локтях, плечах, коленях и бедрах

Тяжелый скафандр получит руки, ноги, обувные крепления и шлем от легкой конфигурации. Новая шарнирная система жесткого панциря позволит астронавту наклоняться и поднимать предметы с земли. Давление внутри скафандра будет увеличено по сравнению с предшественниками, благодаря чему астронавты будут меньше страдать от декомпрессии
==============================================================================
Примерка скафандра "Орлан-Э"
Проект «Марс-500». Имитация пилотируемого полета на Красную планету

Эксперимент «МАРС-500», который осуществляется на территории Института медико-биологических проблем (ИМБП), и направлен на сбор данных, получение знаний и накопление опыта для подготовки реальной экспедиции на Марс, стартовал 3 июня прошлого года. 15 июня произошла «отстыковка» от орбитальной станции, 23 июня осуществлен переход на гелиоцентрическую орбиту, а 24 декабря - на спиральную. 8 февраля 2011 года экипаж разделился на две части: Сухроб Камолов и Алексей Ситев (оба - Россия) и Ромэн Шарль (Франция) остались на «орбите», а россиянин Александр Смолеевский, итальянец Диего Урбина и китаец Ван Юэ отправились в посадочном модуле к Марсу, совершив успешную посадку на «поверхности» Красной планеты 12 февраля. Согласно «легенде» проекта, «примарсение» произошло в районе кратера Гусева, расположенного приблизительно на 15º севернее экватора и названного в 1976 году в честь русского астронома Матвея Гусева (1826-1866). Кратер диаметром 166 километров сформировался приблизительно от трех до четырех миллиардов лет назад и предположительно представляет собой дно высохшего озера. Водное происхождение кратера Гусева, в сочетании с относительно безопасной для посадки поверхностью и «удобным» местонахождением вблизи экватора делает его одной из наиболее привлекательных зон для будущих исследовательских миссий - автоматических, а впоследствии и пилотируемых. Марсианская атмосфера примерно в 100 раз более разрежена, чем земная. Тем не менее, на Марсе существуют времена года, ветры, облака и погода. Человек может работать здесь только в скафандре. Кратер Гусева и прилегающая территория находятся на 3-4 километра выше среднего нулевого уровня планеты, поэтому атмосферное давление там еще более низкое и составляет около 6,1 миллибар. Продолжительность марсианских суток - 24 час 39 минут 35 секунд, а сила тяжести составляет примерно одну треть от земной.
Космонавты улетели с «Марса» 23 февраля.

Комплект скафандра «Орлан-Э» включает:
- собственно скафандр с системой внутренней вентиляции, устройством регулирования избыточного давления, проводной системой для ведения речевой связи, - автономную систему наддува и вентиляции для обеспечения вентиляции и создания избыточного давления в скафандре (компрессор, контроль расхода газа, интерфейсы) - находится вне скафандра; - дополнительное оборудование, включающее место одевания скафандра (тележка-тренажер) и специально оборудованное место отдыха; - индивидуальное снаряжение (белье, шлемофон, перчатки). Оболочка скафандра «Орлан-Э» включает: - жесткую часть (корпус и ранец); - мягкие части (ноги и рукава); - перчатки. Вес скафандров составляет 32 кг. Мягкие части оболочки снабжены регулировочными лентами, позволяющими производить подгонку скафандра в соответствии с антропометрическими данными испытателя. Ранец является одновременно входным люком. Для регулирования давления в скафандре установлен регулятор избыточного давления, а для контроля давления - манометр. Типоразмер скафандра с индивидуальной регулировкой мягкой оболочки позволяет обеспечить ра боту испытателей, у которых рост стоя находится в интервале 165-180 см. Регулирование расхода вентиляционного воздуха осуществляется в пределах 0-280 нл/мин. Испытатели, снаряженные в скафандр «Орлан-Э», под избыточным давлением 0,2 атм могут самостоятельно передвигаться по горизонтальной поверхности, выполнять движения, имитирующие рабочие операции при ВКД: наклоны, повороты, приседания, движения руками. Время работы в скафандре при умеренной физической нагрузке до 2-х часов, при этом необходим периодический отдых.

2. Скафандр "Орлан-Э". Внутреннее пространство
фото: ИМБП/Олег Волошин

3. Примерка скафандра "Орлан-Э"
фото: ИМБП/Олег Волошин

4. Примерка скафандра "Орлан-Э"
фото: ИМБП/Олег Волошин

5. Примерка скафандра "Орлан-Э"
фото: ИМБП/Олег Волошин

6. Примерка скафандра "Орлан-Э"
фото: ИМБП/Олег Волошин

7. Демонстрация одного из макетов будущего марсианского скафандра
фото: ИМБП/Олег Волошин

8. Вариант внутреннего пространства будущего марсианского скафандра (макет)
фото: ИМБП/Олег Волошин

9. Демонстрация одного из макетов будущего марсианского скафандра
фото: ИМБП/Олег Волошин

10. Демонстрация одного из макетов будущего марсианского скафандра
фото: ИМБП/Олег Волошин

11. Скафандры "Орлан-Э" и макет будущего марсианского скафандра
фото: ИМБП/Олег Волошин

12. Испытания скафандра "Орлан" в имитаторе марсианской поверхности
фото: ИМБП/Олег Волошин

13. Испытания скафандра "Орлан" в имитаторе марсианской поверхности
фото: ИМБП/Олег Волошин

14. Испытания скафандра "Орлан" в имитаторе марсианской поверхности проводились сотрудниками ОАО "НПП Звезда"
фото: ИМБП/Олег Волошин

Я выросту и стану космонавтом, — твердит любой мальчишка в коротеньких штанишках. Но, если еще каких-то несколько десятков лет полет в космос могли осуществить только избранные земляне, то уже сегодня — в век современных технологий, можно не только захотеть и к звездам улететь. Это уже новый вид туризма — космический.

Учитывая растущие темпы коммерческих перелетов и принимая во внимание запланированные миссии, космонавты регулярно выходят в открытый космос, который, к слову, по-прежнему остается крайне враждебной средой. Как бы не развивались технологии, но если вы случайно окажетесь в безвоздушном пространстве, вам едва ли удастся спастись. И дабы защититься от всех этих негативных факторов, космонавты используют защитные костюмы – скафандры. Костюм современного космонавта смотрится со стороны прекрасно, но надевать и носить его неудобно.

Решить эту проблему взялись инженеры из Массачусетского технологического института, и разработали концепцию скафандра будущего. Вместо громоздкого костюма астронавты и космические туристы будут облачены в гибкие обтекаемые одежды, которые защитят от опасностей космоса не хуже современных аналогов. Все это будет реально, если новая концепция исследователей дойдет до стадии коммерческого продукта.

Согласно идее разработчиков, легкая эластичная ткань костюма будет выложена по всей площади крошечными катушками. Подключенный к источнику питания на космическом корабле скафандр заставит катушки сократиться и обтянуть тело космонавта плотным коконом. В таком защитном облачении люди смогут с лёгкостью передвигаться по поверхности других планет, а если скафандр вдруг понадобится снять, для этого потребуется лишь небольшое физическое усилие.

Разработка концепции принадлежит команде, работающей под руководством Давы Ньюман, профессора аэронавтики, астронавтики и инженерных систем. Учёные уже изготовили прототип ткани «второй кожи», усеянной пружинообразными катушками, которые сокращаются, реагируя на тепло. Катушки изготовлены из сплава с памятью формы: если однажды ткань примет определённую форму, материал её повторит при нагревании.

Инженеры также вживили катушки в жгутообразные манжеты и подали электрический ток для создания тепла. При определенной температуре катушки «вспоминали» свою прежнюю форму и сжимали ткань вокруг тела человека. В ходе последующих испытаний группа обнаружила, что давление, генерируемое катушками, равно требуемой величине для полной поддержки астронавта в космосе.

Профессор аэронавтики отмечает: «Надевая обычный скафандр, человек оказывается в воздушном шаре газа, который обеспечивает необходимое для жизни давление в одну треть атмосферного. Мы хотим достичь той же степени, но посредством механического противодавления, прикладывая силу непосредственно к коже и избегая применения газа. В нашей концепции мы объединяем пассивые эластичные ткани и активные материалы, создавая удобный костюм для передвижения по другим планетам и в открытом космосе».

Чтобы найти активный материал, который был бы наиболее пригоден для использования в космосе, учёные протестировали 14 видов изменяющих форму материалов, начиная от диэлектрических эластомеров и заканчивая полимерами с памятью формы. Так они подобрали никель-титановые сплавы с памятью формы.

Из этого материала были изготовлены пружины-катушки малого диаметра, которые смогли производить значительное количество силы при нагреве. Весь материал при этом обладал небольшой массой.

Технологию создания катушкообразных волокон для ткани Ньюман и её команда позаимствовали у коллег-робототехников, также работающих в MIT. Сплавы с памятью формы можно «научить» возвращаться к первоначальной форме в ответ на определённую температуру.

Для «обучения» материала учёные сначала плотно смотали никель-титановые волокна в пружины с миллиметровым диаметром, после чего нагрели их до 450 градусов по Цельсию. При комнатной температуре, катушки могут быть растянуты или согнуты, словно скрепки, но перевалив за порог в 60 градусов по Цельсию, система начнёт меняться, и волокна вновь плотно свернутся в пружины.

Собрав из катушек и эластичного материала манжет, Ньюман и её коллеги успешно протестировали систему. При нагреве от 60 до 160°С катушки тянули на себя волокна и манжет затягивался, плотно облегая любое жёсткое тело.

«Как только космонавт наденет костюм, ему просто нужно будет подключить его к источнику питания, и он сам плотно прильнёт к телу», – отмечает Ньюман в пресс-релизе.

Теперь учёным предстоит найти способ зафиксировать материал в облегающем тело состоянии. Первый способ - это поддерживать постоянную высокую температуру, что невозможно, учитывая что это может быть болезненным для астронавта и слишком затратным по электроэнергии. Второй способ более реален: нужно будет понять, как можно заблокировать катушки от расслабления при снижении температур, пишут Вести.ru . Разработчики отмечают, что такой костюм может быть полезен далеко не только в космосе. Его могут носить солдаты, спасатели или спортсмены. Более того, система сжатия при повышении температур может мгновенно реагировать на возникшее огнестрельное ранение и затянуть рану покрепче, предотвратив чрезмерную потерю крови.

Скафандры космонавтов - это не просто костюмы для полетов на орбите. Первые из них появились еще в начале двадцатого столетия. Это было время, когда до космических полетов оставалось практически полвека. Однако ученые понимали, что освоение внеземных пространств, условия которых отличаются от привычных нам, неизбежно. Именно поэтому для будущих полетов придумали снаряжение космонавта, которое способно защитить человека от убийственной для него внешней среды.

Понятие скафандра

Что же представляет собой снаряжение для полетов в космос? Скафандр - это своеобразное чудо техники. Он представляет собой миниатюрную космическую станцию, повторяющую форму тела человека.

Современный скафандр оснащен целой космонавта. Но, несмотря на сложность устройства, в нем все расположено компактно и удобно.

История создания

Слово «скафандр» имеет французские корни. Ввести это понятие предложил в 1775 г. аббат-математик Жан Батист де Па Шапель. Конечно, в конце 18-го века о полетах в космос никто даже и не мечтал. Слово «скафандр», которое в переводе с греческого означает «лодко-человек», решено было применить к водолазному снаряжению.

С приходом космической эры это понятие стало использоваться и в русском языке. Только здесь оно приобрело несколько иной смысл. Человек стал взбираться все выше и выше. В связи с этим возникла необходимость в специальном снаряжении. Так, на высоте до семи километров это теплая одежда и кислородная маска. Расстояния же в пределах десяти тысяч метров из-за падения давления требуют наличия герметичной кабины и компенсирующего костюма. В противном случае при разгерметизации легкие летчика перестанут усваивать кислород. Ну а если подняться еще выше? В таком случае понадобится космический скафандр. Он должен быть весьма герметичным. При этом внутреннее давление в скафандре (как правило, в пределах 40 процентов от атмосферного) сохранит жизнь пилоту.

В 1920-х годах появился ряд статей английского физиолога Джона Холдена. Именно в них автором было предложено использовать костюмы водолазов для защиты здоровья и жизни воздухоплавателей. Автор даже попытался внедрить свои идеи в жизнь. Он построил подобный скафандр и испытал его в барокамере, где было установлено давление, соответствующее высоте 25,6 км. Однако строительство аэростатов, способных подняться в стратосферу, - удовольствие не из дешевых. И американский воздухоплаватель Марк Ридж, для которого и был предназначен уникальный костюм, средств, к сожалению, не собрал. Именно поэтому скафандр Холдена на практике испытан не был.

В нашей стране космическими скафандрами занимался инженер Евгений Чертовский, который являлся сотрудником Института авиационной медицины. В течение девяти лет, с 1931 по 1940 г., он разработал 7 моделей герметичного снаряжения. Первым в мире советский инженер решил проблему подвижности. Дело в том, что при подъеме на определенную высоту скафандр раздувался. После этого пилот вынужден был прилагать большие усилия даже для того, чтобы просто согнуть ногу или руку. Именно поэтому модель Ч-2 была сконструирована инженером с шарнирами.

В 1936 г. появился новый вариант космического снаряжения. Это модель Ч-3, содержащая практически все детали, присутствующие в современных скафандрах, которые используют российские космонавты. Испытание данного варианта специального снаряжения состоялось 19.05.1937 г. В качестве летательного аппарата был использован тяжелый бомбардировщик ТБ-3.

С 1936 г. скафандры космонавтов стали разрабатываться и молодыми инженерами Центрального аэрогидродинамического института. К этому их вдохновила премьера фантастического фильма «Космический рейс», созданного совместно с Константином Циолковским.

Первый скафандр с индексом СК-ШАГИ-1 молодые инженеры сконструировали, изготовили и испытали в течение всего лишь 1937 г. Даже внешнее впечатление от этого снаряжения указывало на его внеземное предназначение. В первой модели для соединения нижней и верхней частей был предусмотрен поясной разъем. Значительную подвижность обеспечивали плечевые шарниры. Оболочка этого костюма была изготовлена из двухслойной

Следующий вариант скафандра отличался наличием автономной регенерационной системы, рассчитанной на 6 часов непрерывной работы. В 1940 г. был создан последний советский довоенный скафандр - СК-ШАГИ-8. Испытание данного снаряжения осуществили на истребителе И-153.

Создание специального производства

В послевоенные годы инициативу по конструированию скафандров для космонавтов перехватил Летно-исследовательский институт. Его специалисты получили задание на разработку костюмов, предназначенных для пилотов авиации, покоряющей все новые скорости и высоты. Однако для серийного производства одного института было явно недостаточно. Именно поэтому в октябре 1952 г. инженером Александром Бойко был создан особый цех. Он находился в подмосковном Томилино, на заводе № 918. Сегодня это предприятие называется НПП «Звезда». Именно на нем в свое время был создан скафандр Гагарина.

Полеты в космос

В конце 1950-х годов началась новая эра освоения внеземного пространства. Именно в этот период советскими инженерами-конструкторами было начато проектирование корабля «Восток» - первого космического транспортного средства. Однако изначально планировалось, что скафандры космонавтов для этой ракеты не понадобятся. Пилот должен был находиться в специальном герметичном контейнере, который перед приземлением отделялся бы из спускаемого аппарата. Однако данная схема оказалась весьма громоздкой и, кроме того, требовала проведения длительных испытаний. Именно поэтому в августе 1960 г. внутренняя компоновка «Востока» была переработана.

Специалисты бюро Сергея Королева поменяли контейнер на катапультируемое кресло. В связи с этим будущим космонавтам понадобилась защита на случай разгерметизации. Ею и стал скафандр. Однако времени на его стыковку с бортовыми системами катастрофически не хватало. В связи с этим все то, что было необходимо для жизнеобеспечения пилота, разместили непосредственно в кресле.

Первые скафандры космонавтов получили название СК-1. За их основу был взят высотный костюм «Воркута», разработанный для летчиков истребителя-перехватчика СУ-9. Полной реконструкции подвергли только шлем. В нем установили механизм, который управлялся специальным датчиком. При падении давления в скафандре мгновенно захлопывалось прозрачное забрало.

Снаряжение для космонавтов изготавливалось по индивидуальной мерке. К первому полету оно было создано для тех, кто показал самый лучший уровень подготовки. Это тройка лидеров, в которую вошли Юрий Гагарин, Герман Титов и Григорий Нелюбов.

Интересно, что космонавты в космосе побывали позже скафандра. Один из специальных костюмов марки СК-1 был отправлен на орбиту во время двух испытательных беспилотных запусков корабля «Восток», состоявшихся в марте 1961 г. Кроме подопытных дворняг на борту находился манекен «Иван Иванович», облаченный в скафандр. В груди этого искусственного человека установили клетку с морскими свинками и мышами. А для того чтобы случайные свидетели приземления не приняли «Ивана Ивановича» за инопланетянина, под забралом его скафандра была размещена табличка с надписью «Макет».

Скафандры СК-1 использовались на протяжении пяти пилотируемых полетов корабля «Восток». Однако женщины-космонавты в них летать не могли. Для них была создана модель СК-2. Впервые она нашла свое применение во время полета корабля «Восток-6». Изготовили данный скафандр, учитывающий особенности строения женского тела, для Валентины Терешковой.

Разработки американских специалистов

При осуществлении программы «Меркурий» конструкторы США пошли по пути советских инженеров, внеся при этом свои предложения. Так, первый американский скафандр учитывал то, что космонавты в космосе в будущем будут дольше находиться на орбите.

Конструктор Рассел Колли изготовил специальный костюм Navy Mark, изначально предназначенный для полетов летчиков военно-морской авиации. В отличие от других моделей, данный скафандр был гибким и имел сравнительно небольшой вес. Для использования этого варианта в космических программах в конструкцию было внесено несколько изменений, которые прежде всего коснулись устройства шлема.

Скафандры американцев доказали свою надежность. Один лишь раз, когда капсула «Меркурия-4» приводнилась и начала тонуть, костюм чуть не погубил астронавта Вирджила Гриссона. Пилот с трудом сумел выбраться наружу, так как долго не мог отсоединиться от бортовой системы жизнеобеспечения.

Создание автономных скафандров

В связи с бурными темпами освоения космоса понадобилось сконструировать новые специальные костюмы. Ведь первые модели были только лишь аварийно-спасательными. Из-за того, что их присоединяли к системе жизнеобеспечения пилотируемого корабля, космонавты в космосе в таком снаряжении побывать не могли. Для выхода в открытое внеземное пространство необходимо было сконструировать автономный скафандр. Этим занялись конструкторы СССР и США.

Американцы под свою космическую программу «Джемини» создали новые модификации скафандров G3C, G4C, а также G5C. Вторая из них была предназначена для выхода в открытый космос. Несмотря на то что все американские скафандры подключались к бортовой системе жизнеобеспечения, в них было встроено автономное устройство. В случае необходимости его ресурсов вполне хватило бы на поддержку жизни астронавта в течение получаса.

В скафандре G4C 03.06.1965 г. вышел в открытый космос американец Эдвард Уайт. Однако он не был первопроходцем. За два с половиной месяца до него рядом с кораблем в космосе побывал Алексей Леонов. Для этого исторического полета советские инженеры разработали скафандр «Беркут». Он отличался от СК-1 наличием второй герметичной оболочки. Кроме того, в скафандре имелся заплечный ранец, оснащенный кислородными баллонами, а в его шлем встроили светофильтр.

Во время нахождения в открытом космосе человека соединял с кораблем семиметровый фал, в составе которого имелось амортизирующее устройство, электрические провода, стальной трос и шланг для аварийного снабжения кислородом. Исторический выход во внеземное пространство состоялся 18.03.1965 г. находился за пределами 23 мин. 41 сек.

Скафандры для освоения Луны

После освоения земной орбиты человек устремился дальше. И первой его целью стало осуществление полетов на Луну. Но для этого нужны были особые автономные скафандры, которые позволили бы находиться вне корабля в течение нескольких часов. И они были созданы американцами в ходе разработки программы «Аполлон». Эти костюмы обеспечивали защиту астронавта от солнечного перегрева и от микрометеоритов. Первый разработанный вариант лунных скафандров назвали A5L. Однако в дальнейшем он был усовершенствован. В новой модификации A6L предусмотрели теплоизоляционную оболочку. Версия A7L являлась огнестойким вариантом.

Лунные скафандры представляли собой цельные многослойные костюмы, имевшие гибкие сочленения из резины. На манжетах и вороте находились металлические кольца, предназначенные для присоединения герметичных перчаток и шлема. Застегивались скафандры при помощи вертикальной молнии, вшитой от паха до шеи.

Американцы ступили на поверхность Луны 21.07.1969 г. Во время этого полета нашли свое использование скафандры A7L.

Собирались на Луну и советские космонавты. Для этого полета создали скафандры «Кречет». Это был полужесткий вариант костюма, на спинке которого имелась специальная дверца. Космонавт должен был влезть в нее, облачившись, таким образом, в снаряжение. Закрывалась дверца изнутри. Для этого был предусмотрен боковой рычаг и сложная схема из тросиков. Внутри скафандра находилась и система жизнеобеспечения. К сожалению, побывать на Луне советским космонавтам так и не удалось. Но созданный для таких полетов скафандр в дальнейшем использовался при разработке других моделей.

Снаряжение для новейших кораблей

Начиная с 1967 г. Советский Союз начал запуск «Союзов». Это были транспортные средства, предназначенные для создания Время нахождения на них космонавтов неизменно увеличивалось.

Для полетов на кораблях «Союз» был изготовлен скафандр «Ястреб». Его отличия от «Беркута» состояли в конструкции системы жизнеобеспечения. С ее помощью производилась циркуляция дыхательной смеси внутри скафандра. Здесь она очищалась от вредных примесей и углекислоты, а затем и охлаждалась.

Новый спасательный скафандр «Сокол-К» был использован во время полета «Союза-12» в сентябре 1973 г. Более усовершенствованные модели этих защитных костюмов приобрели даже торговые представители из Китая. Интересно, что при запуске пилотируемого корабля «Шаньчжоу» находящиеся в нем астронавты были облачены в снаряжение, очень напоминающее российский образец.

Для выхода в открытый космос советские конструкторы создали скафандр «Орлан». Это автономное полужесткое снаряжение, схожее с лунным «Кречетом». Облачаться в него также приходилось через дверцу в спине. Но, в отличие от «Кречета», «Орлан» был универсальным. Его рукава и штанины легко подгонялись под нужный рост.

В скафандрах «Орлан» совершали полеты не только российские космонавты. По образцу этого снаряжения китайцы сделали свои «Фэйтянь». В них они вышли в открытый космос.

Скафандры будущего

На сегодняшний день NASA разрабатывает новые космические программы. В них входят полеты на астероиды, на Луну, а также Именно поэтому продолжается разработка новых модификаций скафандров, которые в дальнейшем должны будут соединить в себе все положительные качества рабочего костюма и спасательного снаряжения. На каком варианте остановятся разработчики, пока неизвестно.

Может, это будет тяжелый жесткий скафандр, защищающий человека от всех негативных внешних воздействий, а может, современные технологии позволят создать универсальную оболочку, элегантность которой по достоинству оценят будущие женщины-космонавты.