«Техника-молодежи» 2004 г №12, с. 16-17

Рисунки Михаила ШМИТОВА 1. Спасательный скафандр СК-1, 1960 г. 2. Спасательный скафандр «Сокол КВ-2», 1980 г., сухая масса — 9 кг, продолжительность автономной работы — 2ч 3. Десантный скафандр A7L, масса скафандра — 31,3 кг, СОЖ — 54 кг, запас кислорода — 0,5 кг, воды — 3.8кг; продолжительность автономной работы — 4 + 0,5 ч 4. Скафандр для ВКД «Орлан-М», сухая масса — 112 кг, запас кислорода — 1+1 кг, воды — 3,6 кг, мощность системы охлаждения — 350—600 Вт, работы в скафандре — 9ч

В открытом космическом пространстве человек жить не может — перепады температур от -150° до +200°С, радиация, микрометеориты, но главное — вакуум, т.е. практическое отсутствие внешнего давления, окружающего газа, да и в том, что есть, нет кислорода. Отсутствие внешнего давления вызывает закипание всех жидкостей, которых в организме много, а без кислорода человеческий мозг живет лишь считанные секунды...

Поэтому неотъемлемой частью любого пилотируемого КА является герметичная кабина. Но она может быть повреждена, для монтажных и ремонтных работ или на поверхность другой планеты из нее нужно выходить. В этих случаях единственной преградой враждебным факторам космического пространства остается скафандр.

Скафандр как средство для пребывания человека во враждебной среде появился в середине XIX в. и предназначался для работы под водой. Он представлял собою кожаный (потом резиновый) комбинезон с деревянным (потом медным, стальным, пластиковым) шлемом. Воздух для дыхания подавался насосом с поверхности, а выдыхаемый — стравливался в воду. «Тепловой режим» обеспечивался шерстяным бельем, которое водолаз надевал под скафандр. Автономные дыхательные устройства появились позднее, и их конструкция осложнялась необходимостью противостоять высокому внешнему давлению.

С середины 1930-х гг. скафандры начали осваивать стратосферу. Здесь, наоборот, требовалось сохранить внутри нормальное давление, тогда как внешнее падало с подъемом. Это определяло не только устройство дыхательной системы, но и конструкцию самого костюма: наддутые рукав или штанина превращались в жесткие балки, согнуть которые усилием руки или ноги просто невозможно. Далее, если в воде водолаз, как правило, активно движется, тем самым, выделяя тепло и согреваясь, то пилот самолета или стратостата почти неподвижен, шерстяного белья и даже меховой одежды ему недостаточно, поэтому уже первые авиационные скафандры получили системы обогрева, а потом активного терморегулирования. Ну и вес водолазного скафандра в воде все равно уменьшается. В авиации же (и космонавтике) весовые требования крайне жесткие...

Космических скафандров существует три вида, различающихся по условиям эксплуатации, и, соответственно, конструкцией: спасательные, для работы в открытом космосе, и для работы на поверхности планет.

Все они состоят из нескольких оболочек: верхняя одежда защищает от повреждений и обеспечивает тепловой режим, силовая оболочка предотвращает раздув и сохраняет подвижность, герметичная — сохраняет внутреннюю среду, терморегулирующая обогревает или охлаждает тело (естественно, часть функций может быть совмещена, а оболочки дублируются). И, разумеется, скафандр оборудуется системой жизнеобеспечения (СЖО), которая бывает вентилируемой (выдыхаемый воздух просто стравливается) или регенерационной (из выдыхаемого воздуха удаляются углекислый газ и вода, он обогащается кислородом и снова идет в дело).

Первыми, естественно, появились спасательные. Их задача — сохранить жизнь космонавта при разгерметизации кабины и при аварийном ее покидании (например, при катапультировании). К этой группе относился, скафандр СК-1 космонавта корабля Восток («ТМ» №2, 2004 г.) — в них летали Гагарин и другие первые космонавты.

СК-1 был вентилируемым. Но в авиационных скафандрах воздух для вентиляции отбирается из компрессора двигателя. В космосе такой возможности нет, и продолжительность работы космонавта в закрытом скафандре составляла всего 4-5 ч.

Еще одной уникальной особенностью этих скафандров был оранжевый цвет верхней одежды. Цвет поверхности космического аппарата выбирается не произвольно, а строго рассчитывается исходя из минимизации теплообмена, поэтому космические скафандры обычно белые. Но «Востоки» не предполагали выхода в открытый космос (там не было даже механизма открытия люков), а на Земле наиболее заметный цвет — оранжевый...

Как и все советские космические и авиационные скафандры после 1952 г., СК-1 был создан на научно-производственном предприятии «Звезда» в подмосковном Томилино.

СК-1 был первым, в силу чего — не лишенным недостатков. Главным из них была избыточность: в закрытом скафандре космонавт мог работать только 4 ч, зато в открытом — весь полет! Это неудобно и не нужно, но резко усложняет конструкцию. Поэтому спасательные скафандры 2-го поколения «Сокол-К», предназначенные для полетов на «Союзах», Л3 («ТМ» №4, 2004 г.), ТКС («ТМ» №9, 2004 г.), создавались уже под другой режим эксплуатации: космонавты одевали их только на время динамических операций (старт, посадка, стыковка), когда вероятность аварии максимальна. Соответственно, скафандр должен был идеально сопрягаться с кабиной корабля (ложементами «Казбек»), легко одеваться и сниматься, иметь минимальные размеры в сложенном состоянии... Именно этими требованиями обусловлен такой запоминающийся элемент «Сокола», как мягкий шлем.

И уже 30 лет все космонавты, летящие на «Союзах», одевают «Соколы» различных модификаций. На его базе был разработан «Стриж» для работы на «Буране» (замкнутая СЖО, 12 ч автономной работы, интеграция с катапультным креслом К-36РБ). Кроме того, опыт создания космического снаряжения нашел применение в авиационном скафандре «Баклан».

При острой необходимости в «Соколе» можно выйти в открытый космос, чтобы покинуть аварийный отсек КА, но для РАБОТЫ в открытом космосе (внекорабельной деятельности — ВКД) нужен совсем другой скафандр. Во-первых, в нем нужно не сидеть, шевеля только пальцами, а интенсивно двигать руками и ногами. Во-вторых, в нем нужно работать много часов. В третьих, от некоторых поражающих факторов космоса (солнечные лучи, радиация, механические повреждения) спасательный скафандр защищен обшивкой корабля — пусть дырявой, скафандр для ВКД такой дополнительной защиты лишен...

Первым скафандром ВКД стал «Беркут», в котором из Восхода выходил А.А. Леонов. Его выход показал, что в скафандре работать можно, но В ЭТОМ — крайне неудобно. Опираясь на тяжелый опыт, НПП «Звезда» создало лучшие на сегодня скафандры для ВКД типа «Орлан».

Главных особенностей в «Орлане» две: замкнутая СЖО и полужесткая конструкция. Применение вентилируемой системы жизнеобеспечения требует громоздких запасов воздуха. Разместить их можно только в корабле, и вышедший наружу космонавт будет привязан к кораблю воздушным шлангом. Но шланги рвутся... Регенерация сокращает требуемые запасы в десятки раз — их можно разместить в ранце скафандра. Правда, в этом случае уже невозможно терморегулирование продувкой, как в вентилируемом снаряжении, и «Орлан» снабдили жидкостной системой охлаждения.

В отличие от мягких «Сокола» и «Беркута», в «Орлане» туловище космонавта защищает жесткая металлическая кираса, объединенная со шлемом и ранцем СЖО. Руки и ноги мягкие, регулируемой длины, перчатки — индивидуальные, скафандром могут пользоваться космонавты разного роста. Ранец представляет собою крышку люка, через который космонавт входит в скафандр, в результате «Орлан» — абсолютный рекордсмен по простоте и скорости надевания.

Впервые «Орлан» должен был применяться на лунном Л3, его предполагалось использовать на «Алмазе» («ТМ» № 7, 2004 г.), но эксплуатация новых скафандров началась только на 6-м и 7-м «Салютах» («ТМ» №8, 2004 г.). Потом был «Мир», а сегодня «Орланы» остались единственным средством ВКД на МКС («ТМ» №10, 2004 г.). Этому способствовало еще одно уникальное качество скафандра: для его обслуживания «Орлан» не нужно возвращать на Землю! Прямо на борту орбитальной станции можно высушить внутренние оболочки, поменять поглотители и реагенты, дозаправить жидкостные контуры, проверить электросистемы, поменять отказавшие детали...

За 27 лет эксплуатации «Орлан» неоднократно менялся. Возможность орбитального обслуживания появилась не сразу (соответствующая модификация получила название «Орлан-Д»). По опыту первых выходов скафандр был модернизирован (наиболее явным отличием «Орлана-ДМ» стал жесткий чехол, под который убирается светофильтр). Электроэнергией скафандр снабжался по кабелю с борта корабля, но вариант «Орлан-ДМА» получил автономное питание (аккумуляторы) и радиосвязь.

Сегодня на МКС космонавты и астронавты работают в скафандрах «Орлан-М». Несколько изменились пропорции кирасы, расширен диапазон регулировок рукавов и штанин (что расширило допустимые антропометрические параметры космонавтов), появились дополнительные шарниры, более подвижными стали перчатки. Естественно, усовершенствованы и блоки СЖО. Всего на околоземной орбите работали 27 «Орланов» четырех модификаций, до февраля 2004 г. в них выполнено 208 выходов общей продолжительностью более 910ч.

Третий класс космических скафандров — для работы на других планетах, как их еще называют — десантные. Физические условия на разных планетах даже Солнечной системы отличаются между собой, поэтому скафандры для Луны, Марса, Титана, или, допустим, Меркурия будут различаться. Однако некоторые особенности будут общими.

Во-первых, качественно меняются требования к подвижности скафандра — она должна быть не абсолютной, а оптимальной, соответствующей анатомии и биомеханике человека при данной силе тяжести. Во-вторых, только десантным скафандрам необходима специальная обувь, защищающая ноги от воздействия поверхности планеты. В третьих, требования к весовому совершенству десантных скафандров — самые высокие: космонавт должен таскать снаряжение на себе, и отнюдь не в невесомости! И наконец, десантный скафандр должен сопрягаться с оборудованием кабины того КА, в котором человек будет садиться на поверхность планеты, а потом — взлетать с нее...

Реально были созданы два образца — советский «Кречет», конструктивно похожий на «Орлан», и американский A7L. Помимо прочего, американцев ограничивало время, отведенное на создание всего комплекса «ракета + корабль + скафандр +...». Поэтому A7L был мягким, но с цельнолитым поликарбонатным шлемом, на который надевались светофильтры и защитные чехлы, со съемным ранцем автономной СЖО... 14* человек оставили следы ботинок A7L на поверхности Луны.

Сергей АЛЕКСАНДРОВ