Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискСмотриComboВсе проекты

Эволюция скафандров

От пробкового жилета, чтобы переплывать реку, до «космического смокинга»: скафандрам почти 250 лет.

Из водной стихии

Cегодня скафандр ассоциируется в основном с космическими полетами, но идея подобного приспособления возникла задолго до того, как человек вообще поднялся в воздух. Изначальное предназначение скафандра понятно из его названия: «скафе» в переводе с древнегреческого — лодка, «андрос» — человек.

Скафандром можно было назвать хорошего пловца, который в воде себя чувствует уверенно, как судно.

Первое приспособление под таким названием было придумано еще в 1775 году французом Жаном Батистом де ла Шапелем. Тогда это был не костюм для подводного погружения, а скорее что-то вроде пробкового спасательного жилета. Надев его, солдат с оружием мог переплыть водную преграду и не утонуть. Практической реализации идея де ла Шапеля не получила, но термин прижился и закрепился.

Скафандр де ла Шапеля. Фото: educalingo

В XIX веке водолазные скафандры получили широкое применение и уже через сотню лет после идеи ла Шапеля перестали казаться странными. А дальше оставался всего один шаг до идеи применить водолазный скафандр в другой, тоже недружественной человеку среде.

Как и большинство крутых штук, космический скафандр впервые появился в научной фантастике. В 1898 году американец Гаррет Сервис специально для издания New York Journal написал «фанфик» по роману Герберта Уэллса «Война миров». В книге под названием «Эдисоновское завоевание Марса» фигурировали специальные герметичные костюмы, в которых земляне обслуживали в космосе свои корабли. Хотя скафандры Сервиса были из мягкой ткани и никак не учитывали физику вакуума, уже тогда было понятно, что одними кислородными баллонами люди в космосе не обойдутся.

Первым делом самолеты

Первые практические опыты по применению «высотных скафандров» начались в 1920-е годы. Тогда британец Джон Холден опубликовал серию статей, где обосновывал необходимость защиты летчиков на больших высотах. Ученый даже создал модель такого защитного костюма и испытал его при давлении, соответствующем 25 километрам над уровнем моря. Однако собрать деньги для испытаний на аэростате не сумел.

А вот советский инженер Евгений Чертовский имел солидную поддержку от государства, поэтому свой скафандр сумел испытать на пилоте бомбардировщика ТБ-3 в 1937 году. Работа над спецкостюмом заняла более 6 лет, за которые инженер сумел решить важную задачу: обеспечение подвижности костюма после наддува, применив для этого шарнирные сочленения.

Благодаря Чертовскому слово «скафандр» закрепилось в русском языке — изначально разработка называлась высотно-компенсационным костюмом.
Скафандр Чертовского Ч-3. Фото: Мир Фантастики

В том же 1937 году был разработан и первый космический скафандр. До первого полета человека в космос оставалось еще почти четверть века, Гагарин еще даже в школу не пошел. Но инженеры из Центрального аэрогидродинамического института так вдохновились советским фильмом фильмом «Космический рейс», вышедшим за год до этого, что решили заранее подготовиться к межзвездным путешествиям.

Он сказал: «Поехали!»

Как это ни странно, первоначально предполагалось, что первый человек полетит в космос без скафандра. Роль защиты должна была играть специальная герметичная камера, которая выбрасывалась бы из спускаемого аппарата перед приземлением. Однако такая конструкция была чересчур сложной и несла слишком много рисков для космонавта. В 1960 году, менее чем за год до полета Гагарина, Сергей Королев и его сотрудники переработали конструкцию космического корабля, заменив камеру на кресло. Тут-то и пригодился скафандр.

Времени на разработку «с нуля» уже не было, поэтому скафандр СК-1 оказался фактически немного доработанным высотным костюмом «Воркута». «Воркуту» в то время создавали на опытном заводе номер 918 (сейчас это НПП «Звезда» в Московской области), и как раз успели испытать, а предназначался костюм 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.

Скафандр СК-1. Фото: Хабр

Забавно, но СК-1 побывал в космосе раньше Гагарина. 9 и 25 марта 1961 года при пробных запусках корабля «Восток» в этом скафандре был отправлен в космос манекен, в шутку прозванный Иваном Ивановичем. В его груди была установлена клетка с мышами и морскими свинками, а под забрало шлема положили табличку с надписью «Макет», чтобы очевидцы приземления не приняли Ивана Ивановича за захватчика с Марса.

В открытом космосе

Вплоть до полета Алексея Леонова космонавты отправлялись в полет в скафандрах, не позволявших выйти в открытый космос. Для этой задачи нужна была принципиально иная защита. Американские и советские конструкторы работали над проблемой параллельно. В СССР мудрить не стали, взяли за основу хорошо себя зарекомендовавший СК-1. Для большей надежности инженеры внесли некоторые дополнения. Они добавили второй герметичный слой, смонтировали заплечный ранец с кислородными баллонами, а в шлем установили солнцезащитный фильтр. Верхний слой из оранжевой ткани заменили на многослойную теплоизоляцию, а закрытую систему жизнеобеспечения сделали опять открытой — выдыхаемый воздух сбрасывался за борт. Вместо присвоения скучной аббревиатуры скафандру дали имя «Беркут», заложив традицию называть скафандры именами птиц.

В США в качестве прототипа выбрали герметичный костюм G3C, ранее разработанный для полетов на ракетном самолете X-15. Здесь также был резиновый герметичный слой, силовой слой из специальной ткани, несколько слоев нейлона и внешний слой из арамида, выдерживающий нагрев до 400 градусов Цельсия. В скафандре, обозначенном как G4C, 3 июня 1965 года совершил выход в космос первый американец Эдвард Уайт. Однако первым человеком в космосе он не стал — его на два месяца опередил Леонов в «Беркуте».

Алексей Леонов в открытом космосе. Фото: Space

«Лунный смокинг»

Костюм для Луны имеет свои особенности. При работе вне космического корабля или станции ноги в лучшем случае используются для фиксации на стреле-манипуляторе, а большую часть времени выглядят настоящим атавизмом «человека космического». На поверхности же небесного тела надо ими активно шевелить, и это должно быть удобно. Так что лунные скафандры по обе стороны океана уже не были модифицированным летным оборудованием.

Наиболее забавная история приключилась в США, где компания ILC, производящая женское белье, обошла на конкурсе всех профильных конкурентов, предложив наиболее удобное решение. Секрет был в инновационных шарнирах — гофрированная резина, стянутая проволокой, позволяла легко сгибать конечности даже в вакууме. А доработанная версия A7LB даже имела дополнительные шарниры на шее и в поясе, для большего удобства управления лунным ровером.

В СССР пошли другим путем, сделав ставку на автономность и надежность. Главной задачей скафандра «Кречет» с полужесткой конструкцией было обеспечить космонавту возможность пройти 5 километров до запасного корабля при проблемах с основным.

Новый скафандр был не слишком удобным, зато позволял провести до 10 часов в автономном режиме.
Скафандр «кречет». Фото: Планеты Солнечной системы

«Кречет» имел собственные системы радиосвязи, телеметрии, устройство обеспечения питьевой водой и удаления жидких отходов. Однако, к большому сожалению всех участников советской лунной программы, она была закрыта, несмотря на полную готовность скафандров к экспедиции.

Что было дальше

В 1973 году появился настоящий долгожитель среди скафандров — «Сокол». В различных модификациях он используется до сих пор. «Сокол» — это в первую очередь спасательный скафандр, и для выхода в космос не предназначен, но выдерживает соответствующие условия. Он рассчитан на пребывание в вакууме до 125 минут. Забавно, что у него есть деталь конструкции, роднящая скафандр с водолазными костюмами — вместо герметичной молнии используется распах на груди, через который скафандр надевается.

Конструкция «Сокола» оказалась настолько удачной, что скафандр не только пережил развал СССР, но и был позаимствован китайцами для их космической программы «Шэнчжоу».

Для выходов в космос российские космонавты сегодня используют «Орлан». Его скорее даже не надевают, а заходят внутрь. «Орлан» представляет собой полужесткую конструкцию с дверкой сзади. В частности, этими скафандрами пользуются при работе на МКС — находиться в космосе он позволяет до 7 часов.

В США во время расцвета программы шаттлов использовались три модели скафандров. Для экспериментальных полетов использовали SEES — модифицированный скафандр от самолета-разведчика SR-71.

Когда шаттл объявили пригодным к эксплуатации, астронавты летали без скафандров вообще. После катастрофы «Челленджера» из доступных компонентов собрали даже не скафандр, а высотно-компенсирующий костюм LES. Вместо трубок и лент там использовались надувные мешки, а для герметизации шлема вокруг шеи надувался воротник.

Уже начиная с полета «Колумбии» LES заменили на скафандр ACES. Его создавали в компании David Clark Company, а по сути он был прямым потомком скафандра для миссии Gemini — первого выхода в космос американского астронавта.

Астронавты НАСА в скафандрах. Фото: NBC News

Все три перечисленные выше модели использовались для нахождения внутри корабля. Для выходов в космос американцы создали свой полужесткий скафандр EMU.

В отличие от «Орлана» он делится на большее количество частей — верхняя часть торса, нижняя, конечности, шлем, рюкзак. Универсальность обеспечивается подбором под конкретного астронавта компонентов подходящего размера. Спорить о том, чей скафандр лучше, можно до потери пульса, ведь обе модели имеют свои плюсы и минусы. Например, «Орлан» легче, но EMU имеет вдвое больший срок службы и ремонтопригоден (EMU возвращается на землю для ремонта после 25 сеансов внекорабельной деятельности, «Орлан» выбрасывается после 12).

Правдивые истории о туалете и фейк о чешущемся носе

Большинству людей, которые смотрят на астронавта в скафандре, в первую очередь интересно лишь одно: «Как в этом ходить в туалет?» Не знаем точно, когда конструкторы скафандров озаботились этим вопросом, но проблема стала очевидной, когда в 1961 году при запуске в космос корабля «Меркурий-Редстоун-12» астронавту Алану Шепарду пришлось справлять нужду прямо в скафандр. Конечно, Шепард был человеком импульсивным и нетерпеливым — вряд ли другой перед самым стартом ракеты вслух произнес «Please, dear God, don't let me f**k up» («Господи, не дай мне обделаться»). Такой не стал бы терпеть, как это делали остальные (или просто не признавались). Но туалетный вопрос надо было как-то решать.

В следующие полеты астронавты отправлялись со специальными латексными мочеприемниками, которые подсоединялись к скафандру через трубку и специальный клапан. По форме они напоминали гигантские презервативы, были жутко неудобными и часто протекали. Примерно тогда же для астронавтов ввели и мешки для опорожнения кишечника. Это были обычные мешки, что доставляло очень много неудобств. После того, как космонавт справил нужду, необходимо было протолкнуть фекалии в пакет, отклеить мешок от себя, разорвать другой пакет с дезинфектантом и высыпать содержимое в первый, потом убрать салфетки в третий пакет. Естественно, что при таком подходе космонавтам неоднократно приходилось ловить летающие по кораблю экскременты.

Космический мочеприемник. Фото: Business Insider

Впоследствии для женщин-астронавтов были разработаны специальные шорты-памперсы с несколькими абсорбирующими слоями, а начиная с первых шаттлов у космоплавателей появились туалеты. А вот для длительных (более 6 часов) сеансов работы в открытом космосе космонавтам приходится надевать банальные подгузники.

Еще одна интересная ситуация связана с подушечкой из упругого материала. напоминающего монтажную пену. Она прикреплена к шлему изнутри слева. во многих источниках можно прочитать о том, что это специальное приспособление для чесания носа — мол, иногда как начнет чесаться на орбите, хоть обратно на Землю просись. Однако все не так банально. Подушечка действительно предназначена для носа, но не для чесания, а для затыкания. Она нужна для выполнения так называемого «маневра Вальсальвы» при выходе в открытый космос, когда давление в скафандре нагнетается искусственно и уши астронавта закладывает. Человек в этом случае затыкает нос подушечкой и дует через рот, выравнивая давление.

Та самая «чесалка для носа». Фото: Quora

Это тоже интересно:

Как тебе такое? Смогут ли США полететь в космос без России

Космос покорят компьютеры, а не человек. У нас есть три аргумента

На Луну, а не в Турцию. Глупые вопросы о космическом туризме

Во время загрузки произошла ошибка.
Поделись интересной статьей с друзьями — нажми одну из кнопок ниже!
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Комментарии
5
Тим Тим
"... когда в 1961 году при запуске в космос корабля «Меркурий-Редстоун-12» астронавту Алану Шепарду..."
MR-12 не существовало, Алан Шепард летал на Меркурий-Редстоун-3... И на Аполлоне-14.
СсылкаПожаловаться
Andrew
Отличная статья, спасибо.
СсылкаПожаловаться
Сергей Боршков
Туалетным вопросом в СССР озаботились ещё в 1954 году, когда собак запускали в космос. Собачьи скафандры тех времён уже оснащались и мочеприёмником, и калоприёмником. В то время, как американцы обезьян накачивали транквилизаторами и засовывали в жёсткий неподвижный скафандр без всяких туалетов. См. хотя бы Википедию, там даже фотки есть.
СсылкаПожаловаться
Евгений Кравцов
СССР была настолько прекрасной страной что даже "враги народа" вроде Королева которых в застенках мутузили кулаками нквд'шники строили ракеты.
СсылкаПожаловаться
дмитрий
да никак не менялись скафандры..взяли водолазный скафандр и в нем летали в стратосферу...в космос еще никто не летал-Бог не разрешает..пояс Вуди Аллена убивает все живое при выходе за пределы Земли..
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Вы не ввели текст комментария
Вы не ввели текст комментария
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас