Сканировал и обработал Юрий Аболонко (Смоленск)

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ

ПОДПИСНАЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ

КОСМОНАВТИКА, АСТРОНОМИЯ

2/1987

Издается ежемесячно с 1971 г.

С. М. Алексеев

КОСМИЧЕСКИЕ СКАФАНДРЫ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА



в приложении этого номера:

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ



Издательство «Знание» Москва 1987

ББК 39.6
А 46

СОДЕРЖАНИЕ

Алексеев С. М.

Космические скафандры вчера, сегодня, завтра. – М.: Знание, 1987. – 64 с, ил. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 2).

11 к.

В брошюре освещаются устройство и принцип действия космических скафандров, кратко изложена история их развития, а также современное состояние работ в этой области и их перспективы.

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся актуальными проблемами космической техники.

3607000000ББК 39.6

© Издательство «Знание», 1987 г.

Космический скафандр – это сложный комплекс специализированной одежды и различных устройств, надеваемых на человека для защиты от неблагоприятных для него факторов космического полета и внешней среды. В последние годы резко увеличилась длительность космических полетов и изменился характер работы космонавтов, и это обстоятельство привело к созданию новых типов космических скафандров. Они теперь обеспечивают длительное пребывание человека в открытом космосе, возможность выполнять ряд работ по установке нового оборудования на поверхности орбитальной станции, проводить профилактический осмотр и ремонтно-регламентные работы.

При написании брошюры не предполагалось исчерпывающе изложить все вопросы, связанные с описанием устройства космических скафандров, а в первую очередь ставилась цель ознакомить читателя с теми сведениями, которые должны помочь в понимании принципа работы такого скафандра, его конструктивных и эксплуатационных особенностей. Надо сказать, что космические скафандры имеют весьма короткую историю, накопленный опыт в их разработках невелик и непрерывно пополняется. Поэтому при написании брошюры порою было трудно избежать спорных утверждений, и автор с благодарностью примет все замечания читателя после прочтения этой брошюры.

ПЕРВЫЕ ШАГИ В СОЗДАНИИ ВЫСОТНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ СКАФАНДРОВ

История не помнит таких времен, когда бы человек не носил защитного снаряжения. Еще в каменном веке в целях защиты тела от холода и от ударов в битвах с другими племенами человек одевал меховую шкуру. На протяжении веков проблема защитной одежды оставалась одной из важных задач человеческого существования. Каждого, кто обстоятельно интересуется техникой, неизбежно привлекает и история данного вопроса. Задача этого исторического обзора – показать, какими путями создавались высотные и космические скафандры, какие трудности вставали на этом пути и как шло развитие скафандростроения.

Современные летательные аппараты снабжены герметическими кабинами, в которых на определенном уровне поддерживаются давление, температура, химический состав воздуха и другие параметры, обеспечивающие человеку нормальные жизненные условия на всех высотах полета. Надо сказать, что первые шаги в области обеспечения безопасности полета человека на больших высотах связаны с деятельностью великих русских ученых Д. И. Менделеева и И. М. Сеченова. Первый из них впервые разработал схему аэростата с герметической кабиной и лично совершил с научными целями полет на аэростате; второй, создав физиологическое учение о дыхании человека в разреженном воздухе, заложил основы авиационной медицины.

При осуществлении полетов на космических кораблях необходимо учитывать и возможность внезапного падения давления воздуха в кабине, возникновения неисправностей в системе наддува, столкновения с микрометеоритами и много других аварийных ситуаций. Особенно в тяжелом положении оказывается экипаж летательного аппарата при разгерметизации кабины на очень больших высотах.

В качестве средств, предназначенных для защиты человека от кислородного голодания и низкого барометрического давления, в настоящее время применяются кислородные маски, высотно-компенсирующие костюмы и скафандры. При применении кислородной маски со специальным кислородным прибором можно создавать избыточное давление в легких до 4 кПа (30 мм рт. ст.), что дает возможность летчику кратковременно находиться на высотах до 15 км. Для сохранения удовлетворительной работоспособности на больших высотах необходимо еще больше повысить давление кислорода в легких.

Последнее потребовало создания компенсирующего костюма, облегчающего дыхание под избыточным давлением путем создания внешнего противодавления на большей части поверхности тела человека при помощи натяжных устройств. Компенсирующий костюм с кислородной маской позволяет повысить избыточное давление в легких до 10 кПа (75 мм рт. ст.), что дает возможность летчику кратковременно находиться на высоте 16 – 18 км.

Более активным средством является применение компенсирующего костюма с герметичным шлемом вместо маски. Подобное устройство не только нормализует дыхание под избыточным давлением, но и уменьшает застойные явления в системе кровообращения. Применение компенсирующего костюма с герметичным шлемом дает возможность поддерживать в подшлемном пространстве и легких избыточное давление до 19,3 кПа (145 мм рт. ст.), что позволяет человеку находиться на любой высоте, но время пребывания на больших высотах ограничивается в соответствии с данными, приведенными в табл. 1. Кроме того, механическое обжатие, применяемое в компенсирующем костюме, затрудняет вдох. В области паха, под мышками и в некоторых других местах трудно обеспечить необходимое противодавление.

* «Высота» в кабине – это высота в стандартной атмосфере, соответствующая величине давления воздуха в кабине летательного аппарата (ЛА).

** Продолжительность полета зависит от давления в скафандре, физической нагрузки и индивидуальных особенностей организма человека.

Скафандр в отличие от компенсирующего костюма герметичен. Поддерживаемое под оболочкой скафандра давление равномерно распределяется по всему телу и благоприятно сказывается на физиологическом состоянии человека. Поэтому допустимая продолжительность полета в скафандре значительно больше, чем при пользовании компенсирующим костюмом (см. табл. 1). Наконец, скафандр является универсальным средством защиты. Он защищает человека не только от вредного воздействия низкого барометрического давления при разгерметизации кабины, но и от перегрева и охлаждения. При катапультировании же он предохраняет человека от удара встречного потока воздуха, а при попадании в воду обеспечивает плавучесть и в течение длительного времени защищает от переохлаждения.

Однако создать скафандр, который имел бы небольшую массу и обеспечивал хорошую подвижность, довольно трудно. Первый в СССР скафандр Ч-1 был спроектирован Е. Е. Чертовским в 1931 г. Это был простой герметичный комбинезон со шлемом, имевшим небольшое остекление для обзора. В его конструкции не были предусмотрены шарниры. При наддуве скафандра требовалось большое усилие для сгибания рук и ног, поэтому работать в скафандре при создании в нем избыточного давления было невозможно. В скафандре Ч-2 (1932 – 1934 гг.) в местах сгиба конечностей были применены шарниры, благодаря чему появилась возможность (хотя и в ограниченной степени) сгибать руки и ноги.

Однако в этих скафандрах еще не были решены вопросы жизнеобеспечения человека. В конструкции скафандра Ч-3 (рис. 1), разработанного в 1935 – 1937 гг., уже были заложены все основные элементы будущих скафандров, а также учтены физиолого-гигиенические требования. При избыточном давлении 9,8 – 14,7 кПа (73,5 – 110,25 мм рт. ст.) летчик в скафандре, оболочка которого была изготовлена из прорезиненной ткани, мог передвигаться и управлять самолетом. В разработке скафандра Ч-3 приняли участие авиационные физиологи В. А. Спасский и А. П. Аполлонов. После испытания в барокамере летчик-испытатель С. Коробков провел летные испытания на высотах до 12 км.

Рис. 1. Авиационный скафандр Ч-3

В 1938 и 1939 гг. Е. Е. Чертовским были созданы скафандры Ч-4 и Ч-5, а в 1940 г. – усовершенствованные образцы скафандров Ч-6 и Ч-7. Е. Е. Чертовский первым в СССР построил высотный скафандр, и в 1937 г. Центральным советом Осоавиахима ему была присуждена премия за решение проблемы подвижности скафандра.

В отличие от известных иностранных образцов скафандров, рассчитанных на кратковременный полет для установления мирового рекорда, первые отечественные скафандры предназначались для многочасового пребывания в них человека в стратосфере. Они снабжались автономной системой кислородного питания регенерационного типа, позволявшей экипажу отсоединяться от нее при переходе в самолете с одного места на другое или совершении прыжка с парашютом.

Отечественные скафандры создавались также в ЦАГИ (Центральном аэрогидродинамическом институте) под руководством А. И. Бойко и А. И. Хромушкина (последний руководил разработкой систем жизнеобеспечения для скафандров). Первый опытный образец скафандра под маркой СК-ЦАГИ-1 был разработан, изготовлен и испытан в 1937 г. Он состоял из верхней и нижней частей, соединявшихся при помощи поясного металлического разъема. Плечевые шарниры обеспечивали необходимую подвижность руки. Оболочка скафандра была изготовлена из двухслойной прорезиненной ткани.

В 1938 г. был разработан скафандр СК-ЦАГИ-2 регенерационного типа, работающий под давлением 29,4 кПа (220,5 мм рт. ст.). Автономная регенерационная система была рассчитана на работу в течение 6 ч. В этой системе воздух из скафандра поступал в регенерационные патроны, в которых он очищался от углекислого газа и паров воды. Очищенный воздух направлялся в инжектор, где смешивался с непрерывно поступающим из баллона кислородом, и снова подавался в скафандр. Бóльшая часть воздуха, подаваемого в скафандр из инжектора, поступала в шлем для дыхания, а меньшая часть – в подскафандровое пространство для вентиляции туловища, рук и ног. Давление в скафандре поддерживалось регулятором.

В конце 1938 г. был выпущен усовершенствованный скафандр СК-ЦАГИ-4, который испытывался в термобарокамере. В 1940 г. с учетом ранее накопленного опыта были созданы скафандры СК-ЦАГИ-5 и СК-ЦАГИ-8 (рис. 2). Последний из них испытывался на советском истребителе И-153, не имевшем еще герметической кабины и защитного фонаря. В период Великой Отечественной войны разработки скафандров были приостановлены.

Рис. 2. Авиационный скафандр СК-ЦАГИ-8 (слева) и высотный спасательный скафандр ВСС-04 (справа): 1 – регулятор давления; 2 – шнуровка для регулировки скафандра по размерам; 3 – разъем связи; 4 – объединенный разъем шлангов (подача кислорода в шлем для дыхания, подача воздуха для вентиляции туловища и конечностей, компенсирующий шланг кислородного прибора)

Послевоенный период характеризуется бурным развитием реактивной авиации, позволившей резко повысить летные данные летательных аппаратов. Высота полета реактивного самолета стала значительно превышать высоты, на которых летчик, снабженный кислородной маской, по своим физиологическим возможностям мог бы управлять самолетом. Поэтому реактивные самолеты стали строить с герметическими кабинами.

Однако если раньше скафандр был единственным средством, обеспечивающим жизнедеятельность летчика на большой высоте, то теперь, при наличии на самолете герметической кабины, к нему стали предъявляться иные требования. Так, при загерметизированной кабине скафандр не должен стеснять движения, мешать управлению самолетом и ухудшать обзор, а при разгерметизации кабины скафандр должен автоматически включаться и обеспечивать необходимые жизненные условия.

С учетом этих требований в 1947 – 1950 гг. группа конструкторов под руководством А. И. Бойко разработала высотно-спасательные скафандры ВСС-01 и ВСС-04 (см. рис. 2). Скафандры этих типов представляли собой герметический комбинезон из прорезиненной ткани с закрепленными на нем несъемным откидным шлемом и кислородной маской. Рукава и штанины были снабжены шарнирами, и силовая система хорошо удерживала скафандр от «вырастания». Давление в скафандре регулировалось клапаном избыточного давления. Для надевания скафандра в передней его части был распах с аппендиксом¹.

¹ Аппендикс – цилиндр, изготовленный из мягкой прорезиненной ткани, позволяет человеку влезть внутрь гермооболочки скафандра. Один конец этого цилиндра прочно соединен с гермооболочкой, другой открыт. После того как человек надевает на себя гермооболочку, свободный конец цилиндра (аппендикса) завязывается шнуром (тем самым герметизируется) и укладывается под силовую оболочку скафандра, после чего силовая оболочка шнуруется или соединяется посредством силовой молнии.

Бортовая кислородная система состояла из прибора КП-16 (позднее КП-18). Наддув и вентиляция скафандра осуществлялись от компрессора реактивного двигателя. Для покидания самолета на большой высоте в аварийной ситуации летчик был снабжен парашютным кислородным прибором КП-23.

Наш рассказ об истории скафандростроения был бы неполным, если бы мы не упомянули о работах в этой области в других странах мира. Так, в США одним из пионеров скафандростроения был известный американский летчик Пост. В своем скафандре (рис. 3) он совершил шесть официальных полетов на различных высотах в специально оборудованном для полета в стратосфере самолете «Вега» фирмы «Локхид». 15 августа 1935 г. при очередном полете на этом самолете в скафандре через стратосферу Пост погиб.

Рис. 3. Скафандры зарубежных специалистов: а – Поста, б – Розенсьеля, в – Холдена и Девиса, г – Херреры (1 – шарнир в виде гармошки; 2 – стальной трос, препятствующий растяжению гармошки)

Скафандр Поста представлял собой воздухонепроницаемый комбинезон, сшитый из нескольких слоев прорезиненного шелка. Он имел металлический шлем и небольшое круглое стекло для обзора.

В Испании воздухоплаватель Херрера спроектировал и изготовил скафандр (см. рис. 3), в котором предполагал подняться на стратостате в открытой кабине на высоту 22 км. При создании скафандра Херрера столкнулся с решением ряда весьма трудных проблем: защита от потери тепла и от чрезмерного нагрева человека в скафандре лучами Солнца, а также обеспечение удовлетворительной подвижности человека в скафандре на высоте, когда скафандр будет находиться под давлением. Первые две задачи Херрера разрешил, применив нетеплопроводный материал и посеребренную ткань. Значительно труднее была задача обеспечить необходимую подвижность на высоте.

Впервые в практике скафандростроения Херрера применил в местах сгиба складки в виде гармошки. Продольному растяжению гармошки препятствовали туго натянутые стальные тросы, расположенные по одному на каждой стороне сгиба. Сверху в области головы крепился к оболочке стальной никелированный шлем, на передней поверхности которого имелось круглое остекление, состоящее из двух стекол: одно из них не пропускало ультрафиолетовые, а другое – инфракрасные лучи (из пространства между стеклами был выкачан воздух).

Французский ученый Розенсьель в течение ряда лет работал над созданием стратосферного скафандра. Этими работами заинтересовалась фирма «Потез», предоставившая ему необходимые средства. Первый скафандр был готов в середине 1935 г. (см. рис. 3) и испытывался специальной комиссией под руководством доктора Гарсо, позднее возглавившего всю работу по этому скафандру. Оболочка скафандра была изготовлена из двухслойной теплозащитной ткани, надевание скафандра осуществлялось посредством разреза с застежкой «молния» (разрез начинался у паха, проходил между ногами и заканчивался на спине).

Ограниченная подвижность обеспечивалась применением расположенных на локтях и коленях складок, сферический дюралюминиевый шлем приворачивался болтами к шейному кольцу по типу водолазного. Для обзора в шлеме были расположены две квадратные рамки с двойными стеклами, между которыми воздух был выкачан. Спереди шлема на уровне рта находился кран, закрывающийся специальной ручкой. При подъеме на высоту кран оставался открытым до 3500 – 4000 м, и пилот дышал атмосферным воздухом. Выше 4000 м пилот закрывал кран и уже дышал воздухом, подаваемым от компрессора мотора до давления примерно 29,4 кПа (220,5 мм рт. ст.). Подвижность в скафандре Розенсьеля также не была решена, и для сгибания рук и ног требовались громадные усилия.

Скафандры английской фирмы «Зибе Горман» (см. рис. 3), которыми пользовались летчики Свейн и Адам, установившие два рекорда высоты на самолете «Бристоль-138», сконструированы профессором Холденом и инженером Девисом. Скафандр был изготовлен из двухслойной прорезиненной ткани и состоял из двух частей – нижней и верхней, соединенных герметическим поясом. Шлем скафандра жесткий с широким целлулоидным стеклом для обзора: летчик мог свободно поворачивать голову внутри шлема и смотреть в разные стороны.

В итальянском научно-исследовательском институте «Гвидония» был создан скафандр, известный в литературе как скафандр Кавалотти (рис. 4), состоящий из цельнорезинового комбинезона с металлическим кольцом большого диаметра вокруг шеи пилота и большого металлического шлема. Последний соединялся с комбинезоном на болтах и имел большие окна с электрообогревом стекол. Скафандр Кавалотти состоял из электроподогреваемого костюма, гермооболочки, полотняного комбинезона и, наконец, тонкого металлического панциря, закрывающего грудь и спину. Полотняный комбинезон и металлический панцирь препятствовали излишнему раздутию гермооболочки на высоте. Использовалась кислородно-дыхательная система вентиляционного типа.

Рис. 4. Слева показан скафандр Кавалотти (1 – шейное металлическое кольцо для крепления шлема, 2 – металлический панцирь-жилет, препятствующий раздуванию герметической оболочки), справа – немецкий скафандр (1 – шарниры скафандра, обеспечивающие вращательное движение; 2 – силовая система скафандра; 3 – коленный шарнир; 4 – кислородный прибор)

На рис. 4 показан также немецкий скафандр. Его оболочка была выполнена из эластичной прорезиненной ткани и прозрачного шлема и имела три слоя: верхний (прорезиненная шелковая ткань), средний (резина толщиной 0,1 мм) и внутренний (неокрашенная шелковая прорезиненная ткань). Нити склеенных тканей оболочки располагались под углом 45°, что обеспечивало равную прочность оболочки в различных направлениях. Шарниры скафандра, обеспечивавшие вращательные движения, находились в местах плечевых, локтевых и кистевых суставов, а шарниры для сгибания и разгибания – в местах локтевых и коленных суставов. Перчатки крепились к рукавам быстроразъемными соединениями.

Рис. 5. Скафандр А. А. Леонова с верхней защитной одеждой и ранцем

В 1956 – 1960 гг. на повестку дня встал вопрос о возможном полете человека в космическое пространство, в связи с чем был изучен весь предыдущий многолетний опыт скафандростроения как у нас в стране, так и за рубежом. Советскими учеными и инженерами был разработан и испытан спасательный скафандр СК-1 (спасательный скафандр-1) для полета первого человека в космос, в котором Ю. А. Гагарин 12 апреля 1961 г. совершил свой исторический полет. Несмотря на то что полет проходил в герметической кабине космического корабля, скафандр СК-1 предназначался на случай возможной разгерметизации кабины или изменения внутри нее газового состава и температуры.

18 марта 1965 г. А. А. Леонов впервые в истории космонавтики вышел из космического корабля в открытое пространство. Скафандр А. А. Леонова (рис. 5) представлял собой следующий шаг в развитии скафандростроения и отличался рядом дополнительных элементов: верхней одеждой, обладающей необходимыми характеристиками отражения и поглощения солнечного излучения; экранно-вакуумной тепловой изоляцией (ЭВТИ); противометеоритным костюмом; дублирующей герметичной оболочкой; остеклением шлема, способного защитить глаза космонавта от вредного воздействия космического пространства.

В настоящее время определились следующие типы скафандров: аварийно-спасательный, для выхода из корабля в открытый космос, для выхода на поверхность Луны. Конструктивно они еще подразделяются следующим образом: аварийно-спасательные скафандры – мягкие; для выхода в открытый космос – мягкие и полужесткие; для выхода на поверхность Луны – мягкие, полужесткие и жесткие.

ЧЕЛОВЕК В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ

Рассмотрим теперь подробнее, какие физические факторы действуют в полете на космонавта и как они влияют на человеческий организм. Для этого ознакомимся с некоторыми особенностями анатомии и физиологии человека. Анатомия, как известно, это биологическая наука о внешних формах и внутреннем строении организма, а физиология – наука о функциях (т. е. жизнедеятельности) отдельных органов и всего организма в целом. В свою очередь, физиология составляет основу медицины, специальной отраслью которой является авиационная и космическая медицина, неразрывно связанная с развитием авиации.

Начало авиационной медицины можно отнести к первым попыткам человека преодолеть силу земного притяжения и подняться в воздух. Напомним, что зарождение советской авиации непосредственно связано с именем В. И. Ленина, по личному распоряжению которого 28 октября 1917 г. был сформирован первый советский авиационный отряд, предназначавшийся для защиты Петрограда.

Уже с момента формирования первых авиационных отрядов стало очевидным, что летать может далеко не каждый: летная профессия требует особых личных качеств и предъявляет особые требования к организму человека. Во время полета летчик и члены экипажа попадают в такие специфические условия, которые необходимо учитывать, чтобы предотвратить неблагоприятное влияние фактора полета на организм человека.

К таким условиям относятся пониженное давление в воздушной среде; понижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе; низкая температура окружающей атмосферы; большие центростремительные ускорения при выполнении фигур высшего пилотажа; сложность управления самолетом при быстро меняющихся условиях полета; большое эмоциональное напряжение и т. д. Полет на современном самолете требует от летчика точной и быстрой ответной реакции, быстрой оценки постоянно меняющейся обстановки в связи с большой скоростью полета.

Для обеспечения наиболее благоприятных условий полета специалисты современной авиационной и космической медицины разрабатывают специальные физиологические и гигиенические требования к летательным аппаратам различных видов, а также создают технические средства, снижающие воздействие ряда физических факторов полета, и средства спасения и выживания при возникновении аварийной обстановки в самолете и на космическом корабле. Чтобы создать технические средства, снижающие воздействие той или иной физической нагрузки на организм человека в полете, необходимо знать, как это физическое воздействие влияет на нормальное функционирование организма.

Влияние барометрического давления на процесс дыхания. К органам дыхания человека, посредством которых осуществляются процессы газообмена (главным образом кислорода и углекислого газа) между его организмом и вдыхаемым воздухом, относятся дыхательные пути (нос и носоглотка, гортань, трахея и бронхи) и легкие. Внутри легких бронхи, многократно разветвляясь до мельчайших веточек, заканчиваются легочными пузырьками (диаметром около 0,2 мм) – альвеолами, густо оплетенными капиллярными кровеносными сосудами. В альвеолах и происходит диффузионный газообмен, при котором кислород из альвеолярного воздуха, заполняющего альвеолы, переходит в кровь для питания тканей организма человека, а углекислый газ, выделяемый организмом, – в альвеолярный воздух.

Общая поверхность альвеол легких достигает 90 – 120 м². Частота дыхания человека непостоянна и зависит от состояния организма и его деятельности. Так, в состоянии покоя частота дыхания человека составляет 12 – 15 в мин, при физической работе – до 20 – 25 в мин. В состоянии покоя с каждым вдохом и выдохом в легкие поступает и из них выходит около 0,5 л воздуха. Это количество воздуха называется дыхательным воздухом, или объемом вдоха – выдоха. При выполнении работы объем вдоха – выдоха может возрастать до 1,5 – 1,8 л.

Для характеристики дыхания пользуются понятием легочной вентиляции, т. е. общим количеством воздуха, проходящего через легкие при вдохе – выдохе, отнесенном к единице времени. Легочная вентиляция в состоянии покоя человека составляет около 6 л/мин, а при физической нагрузке в зависимости от ее напряженности может увеличиваться до 60 л/мин и более. В условиях высотного и космического полетов в зависимости от эмоционального состояния человека и других причин легочная вентиляция также может увеличиваться.

Как уже отмечалось, при дыхании газообмен в легких происходит не непосредственно с атмосферным вдыхаемым воздухом, а с альвеолярным, который по своему составу значительно отличается от атмосферного (табл. 2). Установлено, что объемный состав компонентов атмосферного воздуха до высоты 80 – 100 км остается примерно одинаковым. Из всех компонентов воздуха для дыхания нужен кислород, но не его объемное содержание в воздухе, а парциальное давление, т. е. давление газа, которое приходится на его долю от общего давления газовой смеси. Переход газа из альвеол в кровь и обратно происходит вследствие их диффузии через стенки альвеол. Направление этой диффузии определяется разностью парциального давления газов в легких и крови.

С увеличением высоты парциальное давление кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе уменьшается. Значение парциального давления в атмосферном и альвеолярном воздухе на различных высотах приведены в табл. 3, из которой следует, что давление кислорода с подъемом на высоту как в атмосферном, так и в альвеолярном воздухе снижается различным образом.

Влияние уменьшения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на человека с увеличением высоты полета характеризуется следующими данными. До высоты 2000 м каких-либо заметных изменений в самочувствии человека не наблюдается, хотя объективно и возникают некоторые нарушения (понижается острота зрения). Эту зону условно называют индифферентной или зоной полной компенсации.

На высотах от 2000 до 3000 м насыщение крови кислородом снижается в такой степени, что вызывает усиление деятельности сердца и легких. Это организм здорового человека переносит легко, и поэтому зона высот до 3000 м может быть названа зоной достаточной компенсации. Однако следует заметить, что продолжительное пребывание на таких высотах (больше 4 – 5 ч) сопровождается заметным снижением работоспособности.

На высотах более 3000 м насыщение крови кислородом продолжает падать, так как организм человека самостоятельно не может компенсировать нарастающего снижения парциального давления кислорода. С высоты 4000 м вследствие уменьшения разности между парциальным давлением кислорода в альвеолярном воздухе и в крови диффузия кислорода из легких в кровь замедляется в такой степени, что наступает кислородное голодание.

Недостаток кислорода в крови организм человека рефлекторно компенсирует учащением дыхания и увеличением его глубины. Но вместе с тем дыхание становится неравномерным и прерывистым, глубокие вдохи чередуются с поверхностными, ощутимо понижается способность человека к умственной и физической работе, ухудшается координация движений и т. д. Считается, что у нетренированного здорового человека, не имеющего каких-либо специальных защитных устройств против кислородного голодания, на высоте 6 – 7 км наступает практически полная утрата работоспособности и нередко потеря сознания, а на высоте около 8000 м возникают смертельно опасные явления.

Как показывает опыт, высокие индивидуальные физические и волевые данные человека, длительные высотные тренировки в барокамерах или продолжительное пребывание в высокогорных условиях позволяют повысить указанные предельные высоты. Нормальная жизнедеятельность человека с подъемом на высоту может быть обеспечена повышением давления подаваемого в кабину воздуха, искусственным повышением с увеличением высоты процентного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, увеличением давления подаваемого для дыхания кислорода.

Первый способ применяется в герметических кабинах высотных самолетов путем их наддува, т. е. подачей в них атмосферного воздуха, сжимаемого в компрессорах двигателей. Второй способ применяется в обычных кислородных приборах путем добавления кислорода к вдыхаемому воздуху таким образом, чтобы парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составило не менее 14,6 кПа (110 мм рт. ст.). В этом случае на высоте создаются условия, аналогичные условиям на уровне моря, т. е. обеспечивается почти полное насыщение крови кислородом.

На высоте 10 000 м для дыхания необходим уже чистый кислород. На высоте 11 000 м парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе будет 2,4 кПа. (18 мм рт. ст.) и соответственно 1,8 кПа (14 мм рт. ст.) на высоте 12 000 м. Последняя является границей, выше которой чистый кислород не может защитить организм человека от кислородного голодания.

Третий способ применяется в кислородных приборах с избыточным давлением вдыхаемого воздуха. Однако повышение давления кислорода необходимо ограничивать определенными пределами. Ведь повышение в течение длительного времени парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе более 56 кПа (420 мм (рт. ст.) может вызвать токсическое действие (например, воспаление и отек легких). Кроме того, с повышением давления ухудшается подвижность человека в скафандре и увеличивается его вес.

Из сказанного следует, что для нормальной жизнедеятельности человека необходимо, как показывают расчеты, чтобы парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе составляло около 31,3 кПа (160 мм рт. ст.). Однако при уменьшении барометрического давления, в связи с тем что парциальное давление водяных паров и углекислого газа в альвеолярном воздухе остается неизменным и составляет в сумме примерно 11,6 кПа (87 мм рт. ст.), целесообразно увеличить парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе на высоте 10 000 м до 26,2 кПа (197 мм рт: ст.).

При разгерметизации кабины или скафандра на высотах более 12 000 м, а также при прекращении подачи-кислорода из кислородных приборов на высотах более 7000 м парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе резко уменьшается, и быстро, в течение резервного времени, развиваются болезненные явления, обусловленные острым кислородным голоданием. Резервным временем называется время, протекающее с момента внезапной разгерметизации кабины (или скафандра) или прекращения подачи кислорода из прибора до потери сознания человеком, возникающего в результате острого кислородного голодания.

Экспериментальные данные о величине резервного времени приведены в табл. 4.

Декомпрессионные расстройства. Декомпрессионные расстройства возникают у человека на высотах более 7000 м при значительном падении давления внешней среды вследствие расширения свободных газов, имеющихся в полузамкнутых полостях тела (в полости среднего уха, в желудочно-кишечном тракте, легких и других местах), и перехода их из растворенного состояния в газообразное. Такие расстройства обычно проявляются в виде так называемых высотных болей в суставах.

Высотные боли возникают через 15 – 20 мин (редко в первые минуты) после достижения высоты более 7000 м и ощущаются преимущественно в крупных суставах конечностей, чаще в коленном и плечевом. Болевые ощущения весьма различны – от едва ощутимых до сильнейших (нетерпимых) болей, которые могут даже вынудить летчика прекратить полет. Однако эти боли проявляются не всегда и не у всех, даже у одного и того же человека они возникают не в каждом полете.

Возникновение болей объясняется переходом азота и частично углекислого газа в тканях организма из растворенного в газообразное состояние при значительном понижении давления внешней среды. Образующиеся при этом пузырьки газа давят на нервные окончания или закупоривают мелкие кровеносные сосуды. Для предупреждения возникновения высотных болей необходима десатурация организма от азота, т. е. вывод азота путем вдыхания перед полетом чистого кислорода. Время десатурации зависит от предстоящей физической нагрузки человека. При вдыхании чистого кислорода парциальное давление азота в альвеолярном воздухе быстро уменьшается, а находящийся в легких и переходящий в них из тканей организма азот выводится с выдыхаемым воздухом.

Таким образом, при десатурации вследствие циркуляции крови (ткани – легкие – ткани) организм человека постепенно освобождается от растворенного в крови и тканях азота и опасность возникновения высотных болей уменьшается.

Возникновение высотного метеоризма¹ объясняется тем, что газы, находящиеся в желудке и кишечнике человека, при увеличении высоты расширяются и увеличиваются в объеме (на высоте 12 000 м примерно в 5 раз). В результате происходит растяжение кишечника и сдавливание брюшной диафрагмы, уменьшается жизненная емкость легких и изменяется положение сердца. При экспериментальных подъемах (в барокамерах) человека на высоте 10 000 – 12 000 м наблюдались отдельные случаи высотного метеоризма, проявлявшегося как в виде легких болей в области живота, так и в виде общего тяжелого состояния, заканчивавшегося обмороком.

¹ Высотный метеоризм – вздутие живота, вызванное воздействием пониженного внешнего давления воздуха.

Высотная эмфизема² проявляется в виде местных подкожных вздутий тканей, возникающих в результате увеличения объема газов в ткани. Известно, что всякая жидкость закипает, когда упругость ее паров превышает внешнее давление, поэтому можно было бы ожидать, что подобное явление будет происходить и с кровью и тканевыми жидкостями при температуре тела 37°С, если атмосферное давление снизится до 6,2 кПа (47 мм рт. ст.); это приблизительно соответствует высоте 19 км. В действительности кипение жидкостей в тканях не наблюдается из-за того, что для образования пара нет необходимого пространства. Вместе с тем объем газов и самих тканей увеличивается.

² Высотная эмфизема возникает в связи с образованием паров воды в крови и тканях вследствие резкого понижения внешнего давления воздуха.

Например, на высоте 20 000 м отдельные подкожные вздутия появляются через 2 – 3 с, через несколько минут пальцы рук увеличатся в объеме настолько, что кисть руки становится неработоспособной. После спуска на высоты ниже 17 000 м подкожные вздутия сами по себе исчезают.

Перепады давления при разгерметизации кабины (взрывная декомпрессия). При нарушении герметичности кабины летательного аппарата (скафандра) в полете давление в ней понижается со скоростью, определяемой величиной перепада давлений, объемом кабины (скафандра) и площадью отверстия, через которое происходит утечка воздуха (газа), и уравнивается с внешним давлением. Часто этот процесс протекает так быстро (секунды и доли секунды), что имеет характер своеобразного взрыва, отсюда он и называется взрывной декомпрессией.

Воздействие взрывной декомпрессии на человека зависит от начальной величины и скорости понижения давления в кабине (скафандре), от сопротивления дыхательных путей человека и сообщающихся с ними коммуникаций (например, кислородной маски), от общего состояния организма человека. В общем, чем меньше скорость понижения наружного давления при декомпрессии, тем легче она переносится.

Внезапное и быстрое падение давления в кабине вызывает столь же внезапное и быстрое расширение и выход воздуха из легких, как при сильном кашле. При взрывной декомпрессии могут быть высотные боли, резкое падение давления крови, нарушения сердечной деятельности и местные кровоизлияния в стенках кишечника, желудка и легких.

Перегрузки в космическом полете. Перегрузки в космическом полете возникают при ускорении или торможении космического корабля: при взлете ракеты, при входе корабля в плотные слои атмосферы и т. д. Причем под перегрузкой будем понимать отношение действующей силы к силе тяжести тела (когда на тело действует только сила веса, его перегрузка равна единице). По отношению к человеку перегрузки называют продольными, если они действуют в направлении голова–таз или таз–голова, поперечными, если они действуют в направлении грудь–спина или спина–грудь, и боковыми, если они действуют справа–налево или слева–направо. Перегрузки в направлении голова–таз и грудь–спина принято считать положительными.

Перегрузки вызывают различные деформации в органах тела человека и нарушают их взаимное расположение. Переносимость человеком перегрузки зависит не только от ее величины и направления ее действия по отношению к человеческому телу, но и от ее длительности действия, скорости нарастания по времени, физиологического состояния организма и других факторов.

Впервые экспериментально изучал влияние перегрузок на организм человека еще К. Э. Циолковский.

Невесомость и организм человека. В невесомости центральная нервная система и рецепторы многих анализаторных систем (вестибулярного аппарата, мышечной системы, кровеносных сосудов и др.) находятся в необычных условиях функционирования. Например, отсутствуют привычные деформации органов и тканей, происходит смещение внутренних органов и вызванное этим смещение связок. Поэтому невесомость рассматривают как специфический раздражитель, действующий на организм человека в течение всего полета. Ответом на этот раздражитель являются приспособительные процессы в физиологических системах, степень их проявления зависит от продолжительности пребывания в невесомости, а также в значительной мере – от индивидуальных особенностей организма.

В условиях невесомости вестибулярный аппарат посылает в мозг сигналы, которые вместе с информацией, поступающей от других рецепторов, не могут дать верного представления о положении тела в пространстве. Единственным сигналом, рецептором, правильно информирующим о положении тела в пространстве, остается зрение. Поэтому, если в условиях невесомости закрыть глаза, то могут появиться иллюзии перевернутого положения тела, головокружение и т. д.

Когда человек находится в состоянии невесомости, гидростатическое давление крови исчезает, и космонавт ощущает сильный прилив крови к голове, а сердце постепенно начинает работать с меньшей нагрузкой. В невесомости масса крови перестает быть обычным раздражителем для системы регуляции кровообращения, что приводит со временем к детренированности этих механизмов.

Существует мнение, что невесомость может способствовать возникновению таких патологических изменений, как тромбоз вен, застойная пневмония, почечнокаменная болезнь. Невесомость приводит к снижению тонуса мускулатуры, мышечной силы, выносливости и физической работоспособности. Наиболее заметное влияние невесомость оказывает на сердечно-сосудистую систему человека. В космосе у космонавтов в состоянии покоя, как правило, пульс становится реже, снижается кровяное давление. У некоторых космонавтов урежение пульса достигает 30% и становится равным 42 – 56 ударов в минуту. Эти изменения вызваны прежде всего исчезновением веса крови.

В результате проведенных исследований и экспериментов на борту советских научно-исследовательских орбитальных комплексов получен обширный научный материал, имеющий большое значение как для лучшего понимания реакции человека на космический полет, так и для дальнейшего совершенствования снаряжения космонавта. Полет Л. Д. Кизима, В. А. Соловьева и Ю. А. Атькова на орбитальной станции «Салют-7» продолжительностью 237 сут и благополучное его завершение показали эффективность комплекса мероприятий, направленных на сохранение здоровья и работоспособности космонавтов в течение всего полета.

Радиационная обстановка в околоземном пространстве. На поверхности Земли ионизирующая радиация как солнечного, так и земного происхождения не представляет опасности для людей. Последняя мала, а от действия наиболее активной солнечной ионизирующей радиации их надежно защищают атмосфера и магнитное поле Земли. Суммарная доза от так называемого радиоактивного фона Земли составляет примерно 1,18 мДж/кг (118 мрад) в год.

За пределами атмосферы имеются галактические космические лучи, радиационные пояса Земли и радиация, связанная со вспышками на Солнце. Галактические космические лучи представляют собой потоки заряженных частиц, состоящие главным образом из протонов (85%), альфа-частиц (14%) и ядер легких элементов. Суммарная доза от галактических космических лучей при отсутствии защиты составит примерно 1,3 мДж/кг (130 мбэр) в сутки.

Внутренний пояс радиации начинается на высотах от 500 до 1500 км и простирается до высоты 10 000 км. Средняя мощность дозы на участке орбиты, проходящей через внутренний пояс за защитным слоем 1 г/см², составит примерно 0,05 Дж/кг (5 бэр) в час. Внешний пояс радиации расположен на расстоянии 10 000 – 50 000 км от поверхности Земли. Наибольшую опасность здесь представляют электроны и создаваемое ими тормозное излучение.

Доза облучения при солнечных вспышках колеблется в широких пределах и зависит от мощности (класса) вспышки и длительности полета. Так, например, человек, находящийся при мощной солнечной вспышке в открытом космосе, подвергается облучению в несколько десятков джоулей на килограмм (тысяч бэр). Практикой космических полетов установлено, что орбитальный полет, проходящий ниже радиационных поясов Земли и в период спокойного Солнца, не представляет существенной опасности для космонавтов.

АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ СКАФАНДРЫ

Основным средством, защищающим космонавта от воздействия космической среды, является герметическая кабина космического корабля, в которой поддерживается необходимое атмосферное давление, состав воздуха, влажность и температура. Вместе с тем космический корабль является сложнейшим инженерным сооружением, где размещено громадное количество агрегатов, многие из которых принадлежат системам жизнеобеспечения космонавта в скафандре.

Выход из строя одного из агрегатов может привести к аварийной ситуации. Кроме того, взлет космического корабля сопровождается большими перегрузками и вибрацией, которые, в свою очередь, могут привести к разгерметизации космического корабля или неблагоприятно повлиять на работу того или иного агрегата. Поэтому в целях безопасности человека, находящегося на борту космического корабля, применяется аварийно-спасательный скафандр.

Этот тип скафандра можно сравнить с герметической кабиной корабля, уменьшенной до размера человеческого тела, он так же, как и кабина, представляет собой достаточно сложное инженерное сооружение, состоящее из отдельных систем и агрегатов. Аварийно-спасательный скафандр должен удовлетворять ряду требований. Например, автоматически включаться в работу при внезапной разгерметизации кабины корабля, т. е. поддерживать под гермооболочкой необходимое давление (то же самое и при медленном падении давления в космическом корабле). Кроме того, при изменении газового состава или падении (или повышении) температуры в космическом корабле аварийно-спасательный скафандр должен совместно с системой жизнеобеспечения поддерживать под своей оболочкой заданную температуру или газовый состав, или то и другое вместе.

Рис. 6. Схема аварийно-спасательного скафандра: 1 – шлем; 2 – силовая система; 3 – силовая оболочка; 4 – герметичный ввод проводов связи; 5 – объединенный разъем шлангов; 6 – герметическая оболочка; 7 – подкладка; 8 – нательное белье; 9 – трубка вентилирующей системы; 10 – носок; 11 – съемные ботинки; 12 – верхняя одежда; 13 – перчатка; 14 – регулятор давления; 15 – шлемофон

При наличии избыточного давления в скафандре космонавт должен быть способен управлять рядом систем в космическом корабле. Аварийно-спасательный скафандр должен позволять принимать жидкую пищу и отводить продукты жизнедеятельности, совместно с бортовой радиостанцией поддерживать связь с Землей.

Космонавт должен без посторонней помощи одевать и снимать скафандр.

В настоящее время применяются два типа аварийно-спасательных скафандров – вентиляционный и регенерационный, которые отличаются в основном только системами питания человека кислородом и воздухом. Если в вентиляционном скафандре кислород, идущий на дыхание, и воздух на съем тепла и влаги выбрасываются в кабину космического корабля, то в регенерационном скафандре кислород и воздух циркулируют в замкнутом контуре. В скафандрах может применяться раздельная или общая система вентиляции. При раздельной системе вентиляции в шлем подается кислород для дыхания, а туловище вентилируется воздухом. Подаваемый кислород должен обеспечивать дыхание, удаление из шлема выдыхаемого углекислого газа и влаги (около 40 л/мин).

Количество потребляемого газа обычно измеряется в так называемых нормальных литрах, приведенных к земным условиям при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) и 0°С. Для перехода от нормальных литров к «объемным» необходимо учитывать расширение газа, связанное с уменьшением плотности при изменении окружающего давления. Так, например, для обеспечения дыхания на высоте 5 км в шлем скафандра необходимо подавать 20 (н)л/мин, а на высоте 10 км – только 10 (н)л/мин.

Количество воздуха, подаваемого для вентиляции туловища и конечностей, должно быть достаточным для удаления выделяемой человеком влаги, поддержания температурного режима и создания избыточного давления и составляет 150 – 350 л/мин.

Применение регенерационного скафандра позволяет значительно уменьшить расход кислорода и воздуха. Расчеты показывают, что при продолжительности космического полета свыше 4 – 6 ч регенерационный скафандр уже дает значительную экономию в массе по сравнению с вентиляционным скафандром. Причем чем больше длительность полета космонавта в разгерметизированном корабле, тем эта экономия больше.

По способу подачи кислорода скафандры делятся на масочные и безмасочные, при этом масочные скафандры, несмотря на некоторые недостатки, вызванные наличием маски на лице, позволяют значительно снизить расход кислорода, а также предотвращают запотевание остекления шлема, так как влажный выдыхаемый воздух не попадает на остекление.

Схема аварийно-спасательного скафандра вентиляционного типа показана на рис. 6. По этой схеме был создан скафандр СК-1, в котором 12 апреля 1961 г. совершил свой исторический полет Ю. А. Гагарин на корабле «Восток». Схема системы кислородного питания и вентиляции на корабле «Восток» показана на рис. 7.

Рис. 7. Схема системы кислородного питания и вентиляции на космическом корабле «Восток»: 1 – основной вентилятор; 2 – резервный вентилятор; 3 – экономайзер; 4 – баллоны со сжатым воздухом для вентиляции; 5 – кислородный баллон высокого давления; 6 – зарядный штуцер для воздуха; 7 – зарядный штуцер для кислорода; 8 – редуктор, понижающий давление воздуха; 9 – кислородный редуктор, понижающий давление; 10 – кислородный прибор; 11 – объединенный разъем, через который скафандр соединен с коммуникациями космического корабля; 12 – кислородный. баллон; 13 – регуляторы давления; 14 – уравнительный шланг; 15 – кислородный баллон

Рассмотрим более подробно составные части аварийно-спасательного скафандра.

Шлем скафандра, в котором летал Ю. А. Гагарин,– пространственного типа, несъемный. Необходимый обзор из пространственного шлема осуществляется поворотом головы внутри шлема. Шлем соединен с гермооболочкой неразъемным соединением. Пространственный несъемный шлем представляет собой наиболее простую и надежную конструкцию, и именно по этой причине был применен в скафандре СК-1.

Пространственный съемный шлем использовался в скафандре, в котором 18 марта 1965 г. А. А. Леонов вышел из корабля «Восход-2» в открытый космос.

Оболочка скафандра (рис. 8) – главная и наиболее ответственная его часть, которая, как правило, состоит из нескольких слоев: силовой оболочки, гермооболочки (под ней), вентилирующего костюма и нательного белья. Поверх силовой оболочки в целях ее защиты от порывов надевают защитный комбинезон. Силовая оболочка, в свою очередь, состоит из корпуса, рукавов и штанин, которые имеют шарниры: рукава – плечевой и локтевой, штанины – тазобедренный и коленный.

Рис. 8. Оболочка скафандра и силовая система: 1 – лента для регулировки длины бедра; 2 – коленный шарнир; 3 – тазобедренный шарнир; 4 – регулятор давления; 5 – манометр; 6 – силовая система; 7 – плечевой шарнир; 8 – шейное кольцо; 9 – предохранительный клапан; 10 – трос силовой системы; 11 – шланги; 12 – разъем перчатки; 13 – трос плечевого шарнира; 14 – регулировка длины рукава; 15 – локтевой шарнир («апельсиновые корочки»); 16 – клапан питания; 17 – «перекат» плечевого шарнира

Для предотвращения вырастания скафандра, когда в нем избыточное давление, служит силовая система, состоящая из лент, тросов и шнуров, которая, в свою очередь, подразделяется на силовую систему корпуса, рукавов и штанин, позволяющих подогнать скафандр по росту.

Определяющими характеристиками гермооболочки являются герметичность, эластичность и большое удлинение. Значение этих характеристик еще больше возрастает для скафандра, предназначенного для выхода в открытый космос и на Луну, где применяются две гермооболочки: основная и резервная. Но об этом будет сказано более подробно в следующем разделе.

Рис. 10. Устройство герметического поворотного подшипника скафандра: 1 – наружный клапан, герметизирующий от проникновения: воды; 2 – внутренний клапан, герметизирующий от проникновения воздуха; 3 – наружная обойма подшипника; 4 – внутренняя обойма; 5 – внутреннее кольцо подшипника; 6 – наружное кольцо. подшипника; 7 – зажимная гайка; 8 – герметизирующая накладка

Подвижные сочленения оболочки весьма разнообразны по конструкции, причем наибольшее распространение в мягких спасательных скафандрах получили: шарниры, условно названные «шарниры с корочками» (см. рис. 8). Такое название данный тип шарниров получил потому, что деталь, с помощью которой на оболочке создается поперечная складка, имеет форму корочки от апельсиновой дольки. Сочетание шарнира типа корочки с гермоподшипником позволяет наиболее полно обеспечить движение руки в плече (рис. 9). Конструкция гермоподшипника показана на рис. 10.

Рис. 9. Шарнир типа корочки в сочетании с гермоподшипником: 1 – силовая стяжка; 2 – корочка; 3 – гермоподшипник

Перчатки скафандра – это, пожалуй, самая сложная часть скафандра. Они, как и сам скафандр, имеют силовую и герметичную оболочку, силовую систему, шарниры, их в перчатке 14 (на пальцах) плюс шарнир кисти. К перчаткам предъявляется одно очень трудно решаемое требование – обеспечение тактильности пальцев, т. е. способности пальцев осязать взятый ими предмет или прикладывать к предмету (ручки) нормированное усилие.

На рис. 11 показан вариант перчатки для скафандра, в которой подвижность пальцев достигается с помощью «корочек».

Рис. 11. Один из возможных вариантов гермоперчатки скафандра: 1 – гигиенический вкладыш; 2 – силовая оболочка; 3 – гермооболочка пальцев с шарниром типа корочки

Регулирование давления в скафандре достигается установкой на гермооболочку регулятора давления, автоматически поддерживающего в скафандре заданное давление, достаточное для обеспечения нормальной жизнедеятельности космонавта в случае падения давления в космическом корабле. Принципиальная схема комбинированного регулятора приведена на рис. 12. Он состоит из корпуса, клапана выпуска воздуха, пакета анероидных коробок и крышки регулятора.

Рис. 12. Принципиальная схема регулятора давления в скафандре с сильфоном: 1, 2 – клапаны; 3 – сильфон; 4 – пружина клапана; 5 – резиновый клапан; 6 – пружина сильфона; 7 – крышка клапана; 8 – корпус; 9 – оболочка скафандра; 10 – прижимная гайка

Чувствительным элементом, реагирующим на изменения абсолютного давления, является пакет анероидов. При подъеме на высоту пакет анероидов расширяется тем самым препятствуя свободному выходу воздуха из скафандра и поддерживая в скафандре заданное абсолютное давление. Поворотом верхней крышки регулятора можно принудительно создать в скафандре избыточное давление на всех высотах, начиная с поверхности Земли.

Для понижения избыточного давления предназначен предохранительный клапан (рис. 13) в скафандре. Клапан открывается тогда, когда это давление будет превышать усилия предварительно сжатых пружин 2 и 8 (см. рис. 13). Специфичным элементом мягкого скафандра является устройство, при помощи которого космонавт надевает скафандр. В настоящее время широко используются два варианта: распах с аппендиксом и распах с гермомолнией.

Рис. 13. Предохранительный клапан скафандра: 1 – корпус; 2 – пружина; 3 – тарелка клапана; 4 – крышка; 5 – защитная сетка; 6 – донная часть; 7 – регулировочная шайба; 8 – регулировочная пружина; 9 – сетка; 10, 11 – шайбы для крепления клапана на скафандре

В советских мягких скафандрах применяется распах с аппендиксом (рис. 14). Это приводит к раздельному соединению гермооболочки посредством резинового шнура и силовой оболочки посредством шнуровки. Распах с аппендиксом – более многодельная процедура надевания скафандра, но и более надежная. Американские инженеры применяют распах-гермомолнию.

Рис. 14. Один из способов надевания скафандра: 1 – распах; 2 – аппендикс

На рис. 15 показан аварийно-спасательный скафандр космического корабля «Союз». Он изготовлен из высокопрочных материалов, его масса в зависимости от размера скафандра составляет 8 – 10 кг. Он надевается через передний распах с аппендиксом. Вентиляция скафандра осуществляется воздухом кабины корабля. При разгерметизации корабля наполнение скафандра до необходимого давления, подача кислорода, удаление углекислого газа, влаги, тепла производятся с помощью бортовой системы.

Рис. 15. Аварийно-спасательный скафандр, применявшийся на космическом корабле «Союз»: 1 – силовая оболочка с шарнирами; 2 – разъем перчатки; 3 – регулятор давления; 4 – силовой элемент, образующий складку; 5 – шейное полукольцо; 6 – шлемофон с переговорным устройством; 7 – силовая система; 8 – электроразъем

СКАФАНДР ДЛЯ ВЫХОДА В ОТКРЫТЫЙ КОСМОС

Скафандр, предназначенный для выхода космонавта из корабля в открытый космос, должен обеспечить необходимые жизненные условия и работоспособность для проведения ремонта, монтажа, различного оборудования на внешней поверхности космического аппарата. Кроме того, в этом скафандре космонавт может проводить сборку орбитальных станций или отдельных секций доставленных с Земли, осуществлять научные наблюдения и эксперименты. Наличие скафандра должно, наконец, обеспечить спасение или оказание помощи космонавтам, попавшим в аварийную обстановку.

Скафандр для выхода в космос может быть полностью автономным или связан с кораблем фалом, шлангом и проводами, по которым подается кислородное питание и осуществляется связь с командиром корабля.

Как известно, первый выход человека в открытый космос был осуществлен А. А. Леоновым из корабля «Восход-2» 18 марта 1965 г. В связи с ограниченными задачами, стоящими перед первым выходом человека в космическое пространство, обеспечение жизнедеятельности осуществлялось наиболее простым и надежным способом. Кислородное питание подавалось из трех кислородных баллонов, размещенных в наспинном ранце.

Расход кислорода из ранца был рассчитан на обеспечение наддува скафандра и кислородного питания космонавта и удаление углекислоты (СО₂). Величина расхода регулировалась автоматически в зависимости от абсолютного давления в скафандре. При рабочем давлении в скафандре 40 кПа (300 мм рт. ст.) оно составляло порядка 50 (н)л. Весь кислород из баллонов подавался в шлем, после чего попадал под оболочку скафандра и далее выбрасывался через регулятор абсолютного давления в открытый космос.

Запас кислорода в трех-четырехлитровых баллонах под давлением 22 МПа (225 кгс/см²) составлял 2700 л. Расчетная продолжительность системы жизнеобеспечения составляла 45 мин. Как известно, А. Леонов находился в открытом космосе 12 мин.

Страховка космонавта в открытом космосе обеспечивалась специальным фалом длиной 7 м, в состав которого входило амортизирующее устройство, стальной трос, шланг аварийной подачи кислорода и электрические провода. Последние использовались для передачи на борт корабля результатов медицинских и технических измерений, а также обеспечения телефонной связи с командиром.

В автономном варианте система жизнеобеспечения, источники питания (электроэнергия) размещаются в наспинном ранце. В этом случае космонавт мог перемещаться относительно корабля в любом направлении.

Скафандр для выхода в открытый космос должен удовлетворять ряд дополнительных требований по сравнению с аварийно-спасательным скафандром. В частности, он должен обеспечивать защиту космонавта от перегрева при выполнении работы на солнечной стороне и. наоборот, от переохлаждения от потери тепла при работе в тени. Кроме того, необходима защита органов зрения от вредного действия солнечной радиации солнца, а гермооболочка скафандра должна быть защищена от микрометеоритов. Наконец, такого рода скафандр должен иметь повышенную прочность, надежность, подвижность, герметичность и стойкость к факторам космического пространства.

В этом разделе мы остановимся только на тех принципиальных вопросах отличия аварийно-спасательного скафандра, в котором летал Ю. А. Гагарин, от скафандра, обеспечившего выход А. А. Леонова в открытый космос. Начнем с надежности и безопасности. Для большей надежности и безопасности в скафандре для выхода в открытый космос были применены две гермооболочки. Вторая оболочка была резервной и включалась в работу при повреждении основной наружной гермооболочки.

Это достигалось путем установки на резервную оболочку второго регулятора давления, который начинал работать после падения давления под основной оболочкой ниже установленного уровня.

Верхняя одежда скафандра для выхода в космос является наружным защитным слоем, предохраняющим скафандр от возможных механических повреждений при выходе в открытый космос. Она должна обладать необходимыми оптическими характеристиками и в возможно большей степени поддерживать оптимальный тепловой баланс.

Источниками теплового излучения, оказывающими влияние на температуру поверхности скафандра, являются следующие.

1. Прямое солнечное излучение в пределах земной орбиты 1400 Вт/м² (1200 ккал/м² · ч). Причем энергия солнечного излучения в основном сосредоточена в диапазоне от 0,2 до 3,5 мкм.

2. Солнечное излучение, отраженное атмосферой и Землей, составляет примерно 560 Вт/м².

3. Тепловое излучение Земли составляет 140 – 320 Вт/м² (120 – 275 ккал/м² · ч) и находится в диапазоне длин волн 5 – 50 мкм, причем наибольшая интенсивность приходится на длины волн около 12 мкм.

4. Поверхность корабля, нагретая до 420 К (147°С), также оказывает значительное влияние на общий тепловой режим скафандра, поскольку отражает подавляющую часть солнечной энергии. Этот теплообмен может быть принят равным нулю, когда космонавт удален or космического корабля более чем на 1,5 – 2 м.

Внешние тепловые нагрузки во время пребывания космонавта в открытом космосе во многом зависят от положения орбиты. На экваториальной орбите космонавт подвержен действию солнечного излучения на протяжении половины орбиты. На полярной орбите космонавт все время освещен Солнцем. Следовательно, материалы, из которых изготовлена одежда, должны быть температуростойкими и не менять физико-механических свойств при соприкосновении с нагретой поверхностью корабля.

Экранно-вакуумная – тепловая изоляция (ЭВТИ) применяется для защиты космонавта от перегрева или охлаждения при выходе из космического корабля в открытое пространство. Она предотвращает проникновение тепла во внутрь скафандра при освещении космонавта Солнцем и отвода тепла от скафандра при нахождении в тени корабля. Экранно-вакуумная изоляция представляет собой несколько слоев (5 – 7) тонкой пластмассовой пленки, покрытой с одной или двух сторон алюминием толщиной 0,03 – 0,05 мкм. В скафандрах ЭВТИ применяется в виде комбинезона, надеваемого поверх скафандра.

Остеклению шлема скафандра для выхода в космос предъявляются дополнительные требования по защите органов зрения космонавта от биологически вредного коротковолнового излучения Солнца (с длинами волн короче 300 мкм) и инфракрасных лучей, оказывающих тепловое воздействие. Все скафандры для выхода в космос снабжены одним или двумя светофильтрами. Обычно принимается, что коэффициент светопропускания в видимой части спектра должен быть порядка 5%, а в его инфракрасной части – 10%. В последнем случае поток лучистой энергии уменьшится до 140 Вт/м², что допустимо с точки зрения теплового и светового действия.

При выборе материала для светофильтра следует стремиться к тому, чтобы у его наружной поверхности отношение коэффициента солнечной энергии к излучательной способности было минимальным. Поставленным требованиям удовлетворяют светофильтры, у которых в качестве наружной поверхности используются тонкие пленки из золота, серебра, алюминия и других материалов, обладающих высоким коэффициентом отражения в видимой части солнечного спектра.

Роль противометеоритной защиты выполняет весь пакет (толщина) скафандра: 1) верхний (наружный) комбинезон экранно-вакуумной изоляции; 2) 5 слоев ЭВТИ; 3) внутренняя подкладка комбинезона с ЭВТИ; 4) силовая оболочка скафандра; 5) внешняя гермооболочка.

До конца противометеоритная опасность для скафандра и космонавта не изучена. Экспериментальные исследования этого вопроса затруднены, так как практически невозможно сообщить частицам, которыми бомбардируется скафандр, скорости, соизмеримые со скоростями метеоритов. Поэтому основные данные базируются на теоретических расчетах.

Полужесткий скафандр для работы в открытом космосе. Мы уже говорили в начале этой главы, что скафандр А. А. Леонова выполнял ограниченные функции, относился к категории вентиляционных скафандров, был связан с космическим кораблем фалом и шлангом длиной 7 м, ограничивающим его передвижение. Эти недостатки не помешали ответить на вопрос, ради которого первый человек Земли вышел в открытый космос: «Может ли в таких условиях жить и работать человек?»

Ответ был однозначен – может! Но для продолжительного пребывания нужно было создать скафандр, который бы позволял находиться в открытом космосе несколько часов и не имел ограничения для передвижения космонавта. Такой скафандр был создан (рис. 16), и если скафандр А. А. Леонова был мягкой конструкции, то новый скафандр относится к полужесткой конструкции.

Рис. 16. Скафандр для выхода в космос с несъемным ранцем с верхней одеждой и ЭВТИ (а) и без верхней одежды и ЭВТИ (б): 1 – мягкие части скафандра; 2 – разъем пневмо- и гидрокоммуникаций; 3 – ручка для закрывания входного люка скафандра; 4 – карабин страховочного фала; 5 – клапан включения аварийного запаса кислорода; 6 – светофильтр; 7 – жесткий корпус; 8 – гермоподшипник; 9 – пульт управления и контроля; 10 – регулятор режимов давления в скафандре; 11 – индикатор давления в скафандре; 12 – перчатка; 13 – силовой шпангоут; 14 – штепсельный разъем

Его основная отличительная особенность – наличие жесткого металлического корпуса. Он составляет единое целое со шлемом и ранцем, в котором размещены все системы жизнеобеспечения. Рукава и штанины скафандра мягкой конструкции. Данный скафандр не надевается как скафандр Ю. А. Гагарина и А. А. Леонова, а в него влезают через люк (рис. 17), который одновременно служит герметической крышкой.

Рис. 17. Испытатель входит (влезает) в полужесткий скафандр, предназначенный для работы в открытом космосе. Шторка, закрывающая агрегаты автономной системы обеспечения жизнедеятельности (АСОЖ), откинута

Такая конструкция обеспечивает легкое и быстрое влезание в скафандр и надежную герметизацию места входа в скафандр при помощи рукоятки с кулачком. Мягкие части скафандра многослойные и состоят из силовой оболочки, основной и резервной гермооболочек. Последняя вступает в действие автоматически в случае разгерметизации основной. Для обеспечения хорошей подвижности при избыточном давлении данный скафандр снабжен герметическими подшипниками и мягкими шарнирами. Остекление скафандра шлема имеет сдвижной светофильтр, служащий для защиты глаз и лица космонавта от солнечного излучения.

На передней жесткой части скафандра размещен пульт управления агрегатами системы жизнеобеспечения, размещенными на крышке люка. Поверх скафандра надевается верхняя защитная оболочка, в состав которой входит многослойная ЭВТИ. Необходимый микроклимат внутри скафандра создается автономной системой жизнедеятельности (рис. 18) замкнутого регенерационного типа.

Рис. 18. Автономная система жизнеобеспечения регенерационного типа, имеющая дополнительный контур для охлаждения воды: 1 – пульт управления и контроля; 2 – внутренняя полость скафандра и АСОЖ; 3 – влагоотделитель; 4 – теплообменник; 5 – блок поглощения углекислоты и других продуктов жизнедеятельности; 6 – вентилятор; 7 – костюм водяного охлаждения; 8 – насос; 9 – кран для регулирования температуры воды; 10 – вода замкнутого контура охлаждения; 11 – регулятор подачи воды; 12 – вода открытого контура охлаждения (отбирает тепло от воды замкнутого контура); 13 – блок автоматики и контроля; 14 – клапан включения аварийной подачи кислорода; 15 – баллон с резервным запасом кислорода; 16 – регулятор подачи кислорода; 17 – регулятор режимов давления в скафандре; 18 – основной запас кислорода; 19 – предохранительный клапан; 20 – разъем пневмо- и гидрокоммуникаций; 21 – медицинские датчики; 22 – переговорное устройство

Если теплосъем в вентиляционных скафандрах осуществляется циркуляцией воздуха, то в данном скафандре, предназначенном для интенсивной работы, был использован более высокоэффективный метод отвода выделяемого человеком тепла с помощью костюма водяного охлаждения (рис. 19). Интенсивность теплосъема регулируется самим космонавтом перепуском части циркулирующей жидкости между водяным костюмом и теплообменником.

Рис. 19. Костюм с водяным охлаждением: 1 – трубка подвода воды; 2 – трубка вывода воды из костюма; 3 – коллектор; 4 – трубки, по которым течет охлаждающая космонавта вода

Физиологическое действие костюма водяного охлаждения основано на том, что протекающая по его трубкам вода способствует охлаждению кожного покрова и существенному уменьшению потоотделения. Даже при значительных энергозатратах (до 450 – 500 Вт) потеря влаги организмом не превышает 0,2 – 0,25 кг/ч. Основными требованиями, предъявляемыми к костюму водяного охлаждения, являются надежность в эксплуатации, возможно малое гидравлическое сопротивление и минимальная масса. Кроме того, костюм должен легко сниматься и надеваться, не ограничивать движения космонавта и конструктивно сочетаться с другим снаряжением.

Костюм водяного охлаждения состоит из комбинезона и системы трубок, по которым циркулирует хладагент. Комбинезон изготовляется из сетчатого полотна трикотажного переплетения. Для снятия и надевания комбинезона имеется распах с застежкой. Подгонка комбинезона по обхвату достигается с помощью шнуровки.

Исходным материалом для изготовления комбинезона служат нити из эластичных волокон (спандекса). Трубопроводы костюма водяного охлаждения изготавливают из гибких трубок с внутренним диаметром 1,5 – 3,6 мм и толщиной стенки 0,5 – 1 мм. Полихлорвиниловые трубки обладают достаточной прочностью, термостойкостью и эластичностью, хорошо свариваются. Качество трубок зависит от конструктивной схемы и находится в пределах от 20 до 60 шт. Общая длина трубок 80 – 120 м.

Костюм с тонкими трубками получается легче и мягче, и ему отдается предпочтение. Чем меньше длина трубок, тем меньше гидравлическое сопротивление костюма, и поэтому необходима меньшая мощность насоса для обеспечения циркуляции воды. Обычно при расходе около 100 л/ч гидравлическое сопротивление костюма составляет 5 кПа (500 мм вод. ст.).

СКАФАНДР ДЛЯ ВЫХОДА НА ПОВЕРХНОСТЬ ЛУНЫ

Ближайшее к нам небесное тело – Луна – стала первым космическим объектом, куда направились посланцы Земли. Луна представляет интерес для многих ученых: астрономов, физиков, геологов, химиков и др. Поскольку на Луне нет атмосферы, облачности, воздушных потоков, то с поверхности можно непосредственно наблюдать за небесными телами при помощи мощных телескопов. Физики станут изучать не только световые лучи и радиоволны, поступающие из мирового пространства, но и другие виды электромагнитных излучений. Это поможет глубже проникать в тайны строения вещества.

Двигаясь вокруг Земли под влиянием земного притяжения, Луна описывает эллипс, в фокусе которого находится Земля. Когда Луна проходит через перигей, минимальное расстояние до Земли составляет 363 300 км, в точке апогея расстояние увеличивается до 405 500 км. Плотность лунного вещества значительно меньше плотности Земли, а ускорение силы тяжести на Луне равно 1,62 м/с2, т. е. в 6 раз меньше, чем на Земле.

Для имитации ходьбы по поверхности Луны был построен наклонный стенд. Испытатель подвешивался с помощью систем тросов и передвигался по стенке, наклоненной по вертикали под углом 9°30′ (рис. 20). Результаты этих исследований показали, что характер ходьбы при пониженной силе тяжести совершенно меняется. При тех же энергозатратах, что и на Земле, па Луне скорость передвижения человека возрастает примерно в 2 – 3 раза. Характерно, что при уменьшении силы тяжести меняется привычная для земных условий поза человека при стоянии и передвижении. На рис. 21 приведены характерные позы человека для Луны и Земли.

Рис. 20. Стенд для исследования на Земле движения космонавта в условиях, соответствующих силе тяжести на Луне

Рис. 21. Характерные позы для лунных (а) и земных (б) условий: α = 16 ± 1°, β = 12 ± 1°, γ = 5 ± 1°

Передвигаясь по Луне, человек будет подвергаться воздействию различных тепловых потоков, поскольку на Луне практически нет атмосферы, точнее, она там ничтожно мала. По современным оценкам, концентрация вещества в лунной атмосфере не превосходит 10^–9 от концентрации частиц воздуха у земной поверхности. При таком значении концентрации в 1 см³ будет содержаться менее чем 10¹⁰ молекул. Таким образом, Луна лишена защитной газовой оболочки.

Температура лунной поверхности меняется за время лунных суток от 399 К (+126°С), когда Солнце находится в зените, до 120 К (–153°С), когда оно скрыто за горизонтом.

Схема теплообмена человека на Луне приведена на рис. 22. Расчеты показывают, что в течение лунного дня средняя температура поверхности скафандра будет около 343 К (70°С), при этом поступление тепла к человеку составляет около 419 кДж (100 ккал/ч). На теневой стороне Луны температура поверхности скафандра снизится до 258 К (–15°С), теплопотери составят примерно 628 кДж (150 ккал/ч). В течение лунного дня скафандр должен защищать космонавта от перегрева, а в течение лунной ночи – от чрезмерного охлаждения.

Рис. 22. Теплообмен между космонавтом и средой на поверхности Луны в условиях лунного дня: 1 – тепловой поток от Солнца; 2 – приток тепла при непосредственном контакте с лунной поверхностью; 3 – тепловое излучение нагретой лунной поверхности; 4 – тепло, излучаемое скафандром; 5 – тепло солнечного излучения, отраженное лунной поверхностью

Таким образом, лунный скафандр должен обеспечить необходимые условия для жизнедеятельности и работоспособности, защитить от перегрева при пребывании космонавта на солнечной стороне Луны и от охлаждения – в течение лунной ночи или тени; предохранять глаза от вредного действия солнечной радиации и инфракрасного излучения нагретой лунной поверхности; защищать от поражения метеоритами; предусматривать возможность передвижения по различному лунному грунту и самостоятельного поднятия после случайного падения.

Скафандр для выхода на поверхность Луны может быть мягкой конструкции, а также полужесткой и жесткой. В частности, американские астронавты, успешно летавшие на Луну на космическом корабле «Аполлон» были одеты в мягкие скафандры (рис. 23), которые на участке полета от Земли до Луны выполняли роль бортовых аварийно-спасательных скафандров. Перед выходом на поверхность Луны командир и пилот лунного отсека дополнительно использовали ряд необходимых устройств, главным из которых был ранец, где размещались все агрегаты системы жизнеобеспечения и другие устройства.

Рис. 23. Скафандр мягкой конструкции, в котором американские космонавты выходили на поверхность Луны: 1 – съемный светофильтр; 2 – путь управления; 3 – шланг аварийной подачи кислорода; 4 – карман для карандаша; 5 – клапан, закрывающий разъемы; 6 – вентилирующие шланги; 7 – съемная перчатка; 8 – карман; 9 – лунные боты; 10 – клапан, закрывающий дозиметры и штуцер вывода урины; 11 – верхняя одежда; 12 – место крепления: скафандра в лунной кабине; 13 – шланг подачи кислорода; 14 – АСЖ; 15 – карман для очков; 16 – система аварийной подачи кислорода; 17 – ремни крепления АСЖ; 18 – антенна

Кроме того, лунный скафандр имел тепловую и противометеоритную защитную оболочку, гермошлем был оборудован системой светофильтров, для лучшей подвижности рук в рукава введены герметические шарикоподшипники, имелись лунные перчатки и ботинки для улучшения теплового состояния космонавта при работе на поверхности Луны, применен костюм водяного охлаждения (в этой связи оболочка скафандра снабжена дополнительным разъемом). Наконец, на оболочке скафандра были размещены кронштейны для фиксации космонавта в лунном корабле.

Несмотря на указанные различия, бортовой и лунный скафандры в основном идентичны, хотя последний имеет ряд особенностей, на которых мы остановимся подробно. Так, в целях повышения подвижности рук у лунного скафандра в рукава поставлены герметические шарикоподшипники.

Верхняя одежда скафандра (рис. 24) защищает его слои от механических повреждений, а также частично отражает лучистую энергию Солнца. Верхняя одежда изготовлена в виде комбинезона из прочной термостойкой белой ткани (стекловолокна) и состоит из ряда слоев (рис. 25).

Рис. 24. Верхняя одежда скафандра для выхода космонавта на лунную поверхность

Рис. 25. Схема пакета верхней одежды скафандра: 1 – алюминизированная пленка (2 слоя); 2 – стеклоткань, покрытая тефлоном; 3 – стекловуаль (2 слоя); 4 – сетка из дакрона (5 слоев); 5 – противометеороидный слой из нейлоновой ткани с неопреновым покрытием; 6 – пленка из майлара (5 слоев)

Слой ЭВТИ, расположенный непосредственно под верхней одеждой, предназначен для защиты человека от перегрева при нахождении на солнечной стороне Луны и от чрезмерной потери тепла на неосвещенной стороне Луны. ЭВТИ представляет собой пакет из нескольких (5 – 7) слоев тонкой пленки с алюминиевым покрытием. Для уменьшения теплопередачи между ними проложена тончайшая сетка (вуаль) из стекловолокна.

Слой для защиты от метеоритов (противометеоритная оболочка) является необходимой принадлежностью лунного скафандра. Фактически в качестве защиты от микрометеороидов используется весь пакет скафандра, а собственно противометеороидная оболочка является составной частью общей защиты. Изготовлена она из нейлона с неопреновым покрытием.

Шлем скафандра (герметизирующая часть) у бортового и лунного скафандров одинаков. Лунный шлем оборудован системой светофильтров, обеспечивающих оптическую, тепловую и механическую защиту шлема и головы космонавта. Она включает в себя пластмассовую каску, три щитка и два светофильтра. Внешний или солнечный светофильтр сделан из стабилизированного (стойкого) к ультрафиолетовым лучам поликарбоната, который задерживает видимые световые лучи и отражает значительную часть ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Внутренний светофильтр задерживает ультрафиолетовые и отражает инфракрасные лучи и в комбинации с солнечным фильтром и шлемом образует эффективную тепловую защиту. Два фильтра в комбинации со шлемом защищают от проникновения микрометеороидов и от повреждения при падении или соударения с твердым предметом на поверхности Луны. Щитки позволяют космонавту избавиться от слепящего действия света, мешающего работе.

Светофильтры и щитки могут находиться в любом удобном для космонавта положении – от положения опущенного до положения поднятого. Усилие на подъем каждого светофильтра или щитка порядка 1 – 2 кгс, и оно допускается для предотвращения случайного смещения светофильтра или щитка.

Лунная перчатка такая же, что у бортового скафандра (материал, технология, изготовление и крепление к оболочке рукава). Дополнительно она имеет многослойную тепловую и противометеоритную защиту, которая состоит из 7 слоев алюминизированного майлера (пленки), между слоями которого проложены 5 слоев сетки из дакрона. На ладонях и пальцах используется металлизированная ткань (для защиты их от истирания, а в качестве тепловой защиты на ладонях используются дополнительные слои изоляционного материала).

Для повышения тактильной чувствительности и прочности наконечники пальцев изготовлены из прочного нейлонового трикотажа с покрытием их силиконовой резиной. Для лучшего захвата ладонь и пальцы с внутренней стороны тоже имеют покрытие из силиконовой резины. Для уменьшения раздутия перчатки при давлении в скафандре ладонный ремень можно затянуть.

Лунные боты обеспечивают тепловую и механическую защиту штатных ботинок на Луне. Конструкция бот позволяет свободное их надевание на штатные ботинки (надевание бот происходит перед выходом на поверхность Луны с помощью установленных на задниках лямок). Автономная система жизнеобеспечения позволяет астронавту в течение 4 ч выполнять заданный комплекс работы на поверхности Луны. На случай аварийной необходимости имеется резервный блок, рассчитанный на подачу кислорода в течение 30 мин. Суммарная масса системы 54 кг, из которых 18 кг приходится на систему аварийной подачи кислорода.

БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

Скафандростроение – относительно молодая отрасль инженерной техники. Несмотря на ряд успехов в этой области, специалисты космических скафандров находятся в стадии дальнейших поисков наиболее удачных конструктивных решений, прежде всего подвижности, герметичности, надежности. По мере усложнения задач перед космонавтикой будут возникать и новые повышенные требования к конструкции космического скафандра.

Не за горами полет человека на планеты Солнечной системы, и на некоторых из них (Венера, Марс) уже побывали беспилотные разведчики. Для того чтобы представить себе, какие расстояния предстоит преодолеть космическому кораблю, приведем табл. 5. Полеты к планетам Солнечной системы потребуют более совершенных космических скафандров в части их подвижности, герметичности и надежности.

Подвижность скафандра в основном зависит от величины избыточного давления в нем и совершенства его шарниров. На рис. 26 показана схема движений, которые необходимо обеспечить человеку в скафандре. В настоящее время диапазон избыточных давлений находится в пределах 24,5 – 45,1 кПа (83,75 – 338,25 мм рт. ст.). При этих избыточных давлениях не исключены декомпрессионные расстройства, даже при длительной десатурации. Поэтому в космических скафандрах ближайшего будущего, очевидно, будет значительно повышено избыточное давление. Отсюда следует, что космические скафандры ближайшего будущего должны будут иметь более совершенные шарниры, обладать большей герметичностью и значительно большей прочностью. Это, в свою очередь, потребует создания новых материалов и новой технологии их изготовления. Несмотря на то что советские и зарубежные специалисты уже много лет работают над подвижностью человека в скафандре, этот вопрос по-прежнему остается одним из наиболее важных задач в совершенстве космического скафандра.

Рис. 26. Схема движений, которые необходимы человеку в скафандре: 1 – голеностопный шарнир; 2 – коленный шарнир; 3 – тазобедренный шарнир; 4 – кистевой шарнир; 5 – локтевой шарнир; 6 – плечевой шарнир; 7 – шейный шарнир; 8 – поясной шарнир

Причем особое место в решении задачи подвижности скафандра принадлежит перчатке. Кисть руки является хватательным органом, и ведущая роль в этом действии принадлежит пальцам руки. Однако обеспечить хорошую подвижность пальцев в перчатке с избыточным давлением чрезвычайно трудно. В подвижности кисти и пальцев в первую очередь нуждается космонавт, работающий с инструментом в открытом космосе, или в случае необходимости, находясь вне корабля космонавт вынужден изменять режим работы системы жизнеобеспечения, расположенной в ранце.

Космонавт А. А. Леонов, несмотря на относительно небольшое избыточное давление в скафандре, отметил, что скафандр значительно стеснял его движения. Первый человек, который вышел на поверхность Луны, – Н. Армстронг. Он сказал после полета, что более 50% своей энергии он затратил на борьбу со своим скафандром, в котором было относительно небольшое избыточное давление – 34,3 кПа (257 мм рт. ст.).

Мы уже говорили о том, что, вероятно, в будущих космических скафандрах будет значительно повышено избыточное давление, с тем чтобы полностью исключить возможность появления декомпрессионных расстройств, а для этого необходимо повысить давление в космическом скафандре до 88 кПа (660 мм рт. ст.). С учетом необходимого запаса прочности такой скафандр должен выдерживать давление порядка 264,6 – 294 кПа (1985 – 2205 мм рт. ст.). Это может заставить специалистов, занятых проектированием космических скафандров, перейти от мягкой конструкции к жесткой.

Не исключено, что для полета на одну из планет Солнечной системы потребуется жесткий скафандр. В нем можно будет повысить давление до давления на уровне Земли. Отдельные элементы такого скафандра сейчас широко прорабатывают конструкторы и технологи. В американском Научно-исследовательском центре им. Эймса сделана попытка создать жесткий космический скафандр (рис. 27), который изготавливается из «стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. Существенными недостатками этого скафандра являются его большая масса (порядка 33 кг) и большое количество гермоподшипников, в значительной мере усложняющих и утяжеляющих данный скафандр.

Рис. 27. Американский жесткий скафандр, в котором перемещения корпуса и конечностей достигаются с помощью большого количества гермоподшипников

При полете на Луну, где сила тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле, этот скафандр не будет отягощать космонавта. Что же касается других планет Солнечной системы, то ситуация здесь весьма сложная (табл. 6).

На планетах-гигантах, где сила тяжести значительна, космонавт будет не только чрезмерно отягощен весом скафандра, но и испытывать недостаток в мышечной силе. В этом случае и ему могут помочь гидроусилители и другие устройства, приводимые в действие усиленной энергией биотоков мышц.

В центральном научно-исследовательском институте протезирования советские ученые В. С. Горфинкель и А. Е. Кобринский разработали протезы рук, питаемые миоэлектрическим напряжением.

Что касается полета человека на ближайшую к нам планету Венера, то можно предположить, что вряд ли удастся создать скафандр даже жесткой конструкции, который бы выдержал внешнее давление 90 атм. и сумел бы защитить космонавта от внешней температуры +480ºС. Наиболее вероятным устройством, могущим «обеспечить пребывание человека на планете Венера, будет батискаф, снабженный системой жизнеобеспечения, двигательной установкой и рычагами-манипуляторами.

ДОПОЛНЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Акопов М. Г., Дудник М. Н. Расчеты и проектирование авиационных систем индивидуального жизнеобеспечения. – М.: Машиностроение, 1985. – 231 с.

Алексеев С. М., Уманский С. П. Высотные и космические скафандры. – М.: Машиностроение, 1973. – 279 с.

Алексеев С. М., Балкинд Я. В., Гершкович А. М. и др. Средства спасения. – М.: Машиностроение, 1975. – 431 с.

Воронин Г. И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. – М.: Машиностроение, 1973. – 443 с.

Гришанов Н. Г. Высотное оборудование самолетов гражданской авиации. – М.: Транспорт, 1971. – 264 с.

Краткий справочник по космической биологии и медицине / Под ред. Бурназяна А. И., Газенко О. Г., Парина В. В. – М.: Медицина, 1972. – 392 с.

Сидоров О. А. Физиологические факторы человека, определяющие компоновку поста управления машиной. – М.: Оборонгиз, 1962. – 363 с. .

Иванов Д. И., Хромушкин А. И. Системы жизнеобеспечения человека при высотных и космических полетах. – М.: Машиностроение. – 1968. – 251 с.

Уманский С. П. Снаряжения летчика и космонавта, – М.: Воениздат. – 1967. – 192 с.

Уманский С. П. Снаряжение космонавта. – М.: Машиностроение, 1982. – 127 с.

Уманский С. П. Человек в космосе. – М.: Воениздат, 1970. – 189 с.

Хромушкин А. И. Скафандры и кислородно-спасательная аппаратура для высотных полетов. – М.: Оборонгиз, 1949. – 112 с.

Шарп М. Человек в космосе / Пер. с англ. Под ред. д-ра мед. наук, проф. Городинского С. М. – М.: Мир, 1971. – 200 с.

Меркулов И. А. Космические скорости / Под ред. проф. Победоносцева Ю. А. – М.: ДОСААФ, 1967. – 127 с.

Ильин Г., Иванов В., Павлов И. Космические скафандры // Наука и жизнь. – 1978. – № 6.

Милхикер М. Суставы скафандра // Техника – молодежи. – 1974. – № 6. – С. 27.

Криволуцкий А. Е. Голубая планета. – М.: Мысль, 1985. – 224 с.

Абрамов И. П., Северин Г. И., Стоклицкий А. Ю., Шарипов Р. X. Скафандры и системы для работы в открытом космосе. – М.: Машиностроение, 1984. – 255 с.

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ

ПОЛЕТ К АСТЕРОИДАМ

Считают, что на двух недавно открытых астероидах с орбитами, близкими к орбите Земли, в XXI в. можно будет добывать никель и железо. Эти астероиды, получившие обозначения 1986ЕВ и 1986DA, находятся примерно на таком же расстоянии от Земли, как Луна, и являются так называемыми околоземными астероидами. Орбиты большинства этих небесных тел располагаются внутри главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

Церера – крупнейший астероид с диаметром 770 км и площадью примерно с Мексику – была открыта в новогоднюю ночь 1801 г. итальянским астрономом Пиацци из Палермо. В следующем году была обнаружена Паллада, спустя еще два года Юнона, затем Веста. Это были первые обнаруженные малые планеты, или астероиды. Причем среди своих собратьев они настоящие гиганты диаметром в несколько сот километров. Все прочие – много меньше. Полагают, что всего в Солнечной системе около 50 тыс. астероидов с размерами от 1 км до 1 тыс. км и огромное количество менее крупных тел. Но эти тела называют уже не астероидами, а метеороидами.

Суммарный объем астероидов должен составить шар диаметром около 1450 км. Масса такого шара будет немногим больше тысячной доли массы Земли. По другим оценкам, и шар больше, и масса до десятой доли массы Земли. Форма астероидов различна. Например, Икар похож на гигантский обломок породы в 7 км высотой, 16 – шириной и 25 – длиной. Однако многие астероиды, даже незначительные по размерам, – сравнительно правильные сферические тела. Следовательно, они не могут быть обломками более крупной планеты.

Известно, что астероиды вращаются вокруг собственных осей. Наземными наблюдениями периоды вращения определяются по кривой изменения блеска. По-видимому, это связано с пятнистостью поверхности астероида, вид которой мало отличается от того, что представляет собой поверхность спутников Марса. Что касается цвета астероидов, то Фортуна, например, имеет голубоватый цвет, Амхерстия – красноватый.

Разнообразны и орбиты астероидов. Гермес, поверхность которого не превышает нескольких десятков квадратных километров, в октябре 1937 г. пронесся всего в 780 тыс. км от Земли, а Икар получил свое имя за то, что ему случается приближаться к Солнцу вдвое ближе, чем Меркурию. В такие моменты, раскаляясь, он, вероятно, должен светиться собственным светом.

Много противоречий в оценках состава астероидов. В частности, плотность Цереры близка к 2 – 2,5 г/см³, что типично для углистых хондритов. У других плотность достигает 7 – 8 г/см³ – это железоникелевые астероиды, которые образовались в результате плавления первичного материала и погружения металлических капель к центру небесного тела. Имеются также астероиды с промежуточным составом. Таков, по некоторым данным, Икар, который представляет собой железокаменное тело.

А вот Веста преподнесла сюрприз. Изучение спектральных характеристик ее поверхности показало, что она сложена из известного на Земле материала – относительно редких базальтовых ахондритов. Но базальтовые ахондриты образуются при очень невысоких давлениях и температурах, которые наблюдаются лишь в недрах больших планет. А это уже противоречит утверждению, что астероиды всегда были сравнительно небольшими телами. Минералоги считают, что по крайней мере некоторые из астероидов должны представлять собой обломки небесных тел.

Тем не менее астероиды никогда не могли составлять одну большую планету. Они – наиболее древнее население Солнечной системы. Часть астероидов представляет собой обломки первичных тел, разрушившихся в столкновениях. После падения на Землю некоторые из этих обломков попали в руки ученых. Анализ их вещества свидетельствует о том, что некоторые из астероидов когда-то подверглись сильному нагреву пока недостаточно известными источниками тепла.

Словом, неясностей и противоречий в понимании природы астероидов достаточно, и наиболее однозначные ответы могут быть получены при проведении их исследований прямоконтактными методами с помощью космических аппаратов. Казалось бы, наиболее удобно использовать для таких экспериментов прохождение какого-то астероида вблизи Земли. Но скорость его при движении мимо нашей планеты будет настолько большой, что операция «перехвата» невозможна по энергетическим параметрам.

Можно специально подобрать астероид, орбита которого мало наклонена к плоскости эклиптики. В этом случае полет к нему будет мало отличаться от полета к другим планетам. Вопрос, однако, в том, даст ли изучение одного объекта, даже весьма подробное, полное представление о всем семействе. Поэтому более целесообразным представляется выбор такой траектории космического аппарата, которая позволила бы ему за несколько оборотов вокруг Солнца встретиться с одним-двумя десятками астероидов. При этом космический аппарат должен будет регулярно возвращаться к Земле на близкое расстояние. Суть идеи заключается в следующем: после старта с Земли космическую станцию выводят на орбиту с периодом обращения, равным целому числу лет. Так, если станция будет выведена на орбиту с перигелием 1 а. е. (среднее расстояние Земли от Солнца) и афелием 2,17 а. е., то период ее обращения вокруг Солнца составит 2 года. Если афелий будет равен 3,16 а. е., то период обращения станции увеличится до трех лет.

Итак, можно представить себе космический аппарат, который, покинув Землю, будет исследовать Солнечную систему от расстояния в 1 а. е. от Солнца до расстояний 2,16 и 3,16 а. е. Соответственно через два или три года после запуска он вернется к Земле, а затем снова уйдет на следующий виток гелиоцентрической орбиты. Гравитационное поле Земли будет циклично играть роль трамплина, обеспечивая каждый раз «выброс» аппарата в пространство между Марсом и Юпитером, в пояс астероидов. Выбор даты запуска и чередование «двухлетних» и «трехлетних» орбит с различными эксцентриситетами и афелиями обеспечит прохождение космического аппарата в непосредственной близости от нескольких астероидов.

С учетом значительности массы Земли и связанных с ней сил гравитации возникнет возможность перевода космического аппарата и на орбиту с периодом обращения четыре года. Необходимо, конечно, чтобы оборудование аппарата безупречно работало на протяжении всех этих лет. Сегодня это не кажется недостижимым.

Есть и другой более эффективный вариант полета – использование, как и в проекте «Вега», одного космического аппарата одновременно для решения нескольких задач. Над различными вариантами такого полета работают в настоящее время советские и французские ученые в рамках проекта «Веста». После старта автоматическая межпланетная станция летит сначала к Венере или Марсу, проводит исследования планеты и затем возвращается к Земле. При подлете к ней станция, используя земное притяжение, совершает гравитационный маневр и направляется к поясу астероидов.

Совмещение в одном полете двух и даже трех целей (измерения будут выполняться и на трассе перелета) значительно повысит за счет расширения программы исследований общую эффективность экспедиции. Например, если траектория космического аппарата будет проходить с облетом Венеры, то в программу можно было бы включить ряд принципиально новых экспериментов, которые ранее не проводились. В частности, это может быть съемка поверхности планеты в процессе спуска посадочного аппарата, получение данных о составе приповерхностной атмосферы, содержании летучих компонент в венерианской породе. Могут быть также выполнены длительные исследования циркуляции атмосферы и горизонтальной структуры облачного слоя, проведены измерения некоторых физических полей Венеры методом пассивной сейсмики и электрозондированием.

Не менее интересной может быть и программа исследований Марса. Исследования астероидов, по-видимому, придется проводить с пролетной траектории. В принципе космический аппарат мог бы причалить к малой планете, а после выполнения своих задач стартовать с нее без особых энергетических затрат. В этом есть определенный резон. Вот только недостаточно точное знание орбит астероидов может свести на нет всю затею. Поэтому для первого раза более целесообразным представляется попытаться направить на один-два астероида отделяемые от пролетного модуля посадочные зонды.

Бесспорно, что уже только знакомство с внешним видом астероидов имело бы очень большую научную ценность. Помимо того что они, по-видимому, являются «застывшим» веществом протопланетного облака того времени, когда в нем начали формироваться планеты, астероиды, сохранившись в «первоначальном» состоянии в течение миллиардов лет, могут быть свидетелями ранних катаклизмов, неся на себе следы их воздействий.

Для получения изображений поверхности астероидов космический аппарат должен быть снабжен телевизионной камерой. Это позволит также выполнить геохимическое картирование поверхности в инфракрасной и видимой областях спектра.

Инфракрасная радиометрия и поляриметрия дадут возможность определить микроструктуру поверхности. Посадка зонда на астероид обеспечивает возможность проведения прямого химического анализа грунта. Изучение его внутренней структуры может быть выполнено электромагнитным зондированием. Несомненно, что со временем этап исследований астероидов сменится их практическим освоением. Они могут стать исходным материалом для создания внеземных поселений, незаменимым источником сырья для нужд космического производства.

Выше говорилось о том, что существуют астероиды, почти целиком состоящие из весьма дефицитных материалов: на 90% из железа, на 9% из никеля, а оставшийся 1% в основном приходится на благородные металлы. Если на такой глыбе в 1 млн. т ценнейшей руды установить солнечные батареи, то они дадут необходимую энергию для работы электрореактивного двигателя. И он понемногу разгонит астероид в нужном направлении.

Буксировка может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет в зависимости от величины астероида и параметров его орбиты. Технически эта задача уже сегодня выглядит вполне осуществимой и могла бы быть реализована в начале следующего века.

Другой проект предусматривает направленные взрывы, которые раздробят небесную глыбу так, что одна из ее частей изменит свою траекторию в угодном направлении, а при очень аккуратной работе и принятии соответствующих мер предосторожности этот осколок можно было бы даже приземлить в каком-нибудь пустынном уголке земного шара. Одного кубического километра астероидального вещества будет достаточно, чтобы обеспечить Землю железом, причем очень высокого качества, на 15 лет и никелем на 1250 лет. Так в перспективе могла бы быть решена проблема сырья для нужд промышленности.

КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ КОСМОНАВТИКИ США

По решению президента Р. Рейгана в настоящее время в США полным ходом идет кампания за передачу гражданской космонавтики частным фирмам и корпорациям. По этой причине надлежащее развитие отныне получают лишь те направления космонавтики США, которые так или иначе связаны с получением результатов, пригодных для коммерческого использования. В связи с этим особенно пострадали научные программы освоения космоса, которые и до этого были практически свернуты из-за постоянного сокращения ассигнований на эти цели. Вот уже несколько лет Национальное управление США по аэронавтике и космическим исследованиям (НАСА) не рассматривает каких-либо новых научных программ и откладывает реализацию тех, разработка которых началась еще в прошлом десятилетии. Это обусловлено, кроме того, и задержкой в развертывании программы МТКК, а также милитаризацией американской космонавтики. Из крупных научных программ в ближайшие годы, после начала полетов МТКК, предполагается реализовать лишь проект Космического телескопа им. Э. Хаббла. На начало 90-х годов перенесены очередные полеты МТКК с лабораторным блоком «Спейслэб», а также запуск автоматической станции «Галилей» к Юпитеру, причем для нее МТКК использоваться не будет.

Согласно планам администрации США коммерциализации подлежат и прикладные научные программы. В распоряжение частных фирм уже отданы природоресурсные ИСЗ «Лэндсат», и в настоящее время проводится кампания в пользу передачи метеорологических ИСЗ. Примечательно, что владельцами ИСЗ «Лэндсат» стали ведущие корпорации в области спутниковой связи РКА и «Хьюз», а на метеорологические ИСЗ в первую очередь претендует не менее известная корпорация спутниковой связи «Комсат». Спутниковая связь в США с самого начала принадлежала частным фирмам, причем в ближайшее время, помимо национальных спутниковых систем связи, начнут действовать и частные спутниковые системы международной связи. Образование последних идет вразрез с существующими соглашениями о международной спутниковой связи и, как отметил генеральный директор западноевропейской организации спутниковой связи «Евтелсат» А. Карузо, «порождает хаос и спекуляцию в использовании космического пространства, а также противоречит принципам международного сотрудничества».

Программой коммерциализации космонавтики США предусматривается передача частным фирмам и корпорациям американских ракет-носителей (РН) «Дельта», «Атлас–Центавр» и «Титан-34Д», а также поддерживается инициатива создания частными фирмами, новых РН и других средств выведения полезных нагрузок в космос. Правда, высокая стоимость запуска полезных нагрузок с помощью этих РН по сравнению с использованием МТКК или западноевропейской РН «Ариан» стала причиной того, что частные РН никак не могли найти своих потребителей. После неудач с МТКК и РН «Ариан» ситуация для частных владельцев американских РН стала более благоприятной, особенно в связи с решением Р. Рейгана использовать впредь МТКК в основном для военных целей и лишь в последнюю очередь – для коммерческих потребителей США и за рубежом. Однако из-за дороговизны американских РН эти коммерческие потребители (например, владельцы спутников связи) предпочитают дождаться начала новых запусков РН «Ариан» или найти другие средства для вывода своих полезных нагрузок. Так, например, американская фирма «Тересат», которой принадлежат спасенные ИСЗ «Палапа-Би» и «Уэстар», решила с этой целью обратиться за помощью даже к КНР. Ведь длительное хранение ИСЗ требует немалых средств и может сделать нецелесообразным широко разрекламированное возвращение этих ИСЗ на Землю в одном из полетов МТКК.

Важное место в коммерциализации космонавтики США отводится более широкому привлечению частных фирм к различным операциям по обслуживанию полетов МТКК. В 1983 г. НАСА заключило контракт на огромную сумму 2,5 млрд. долл. с консорциумом во главе с фирмой «Локхид», предусматривающий выполнение операций по запуску и посадке МТКК, по обслуживанию и ремонту наземного оборудования космодрома на мысе Канаверал, включая наземную обработку МТКК. Контракт заключен на 2 – 3 года, а впоследствии будет продлен на новую сумму. С января. 1986 г. другой консорциум фирм должен был проводить межполетное обслуживание МТКК, подготавливать МТКК и его полезную нагрузку к запуску, управлять полетом МТКК. Ранее все эти работы осуществляли сотрудники НАСА и при передаче их частным фирмам предусматривалось снижение расходов, затрачиваемых НАСА на проведение аналогичных операций. Сумма контракта, какой бы высокой она ни была, обычно на 20% уступала стоимости работ, проводимых силами НАСА. Подобная политика предполагала дальнейшее «облегчение» бюджета НАСА, которое давала коммерциализация прикладных космических программ. В ряде случаев НАСА пересматривала уже заключенный контракт и оформляло новый, но на меньшую сумму. Так, например, произошло с контрактом, по которому фирма «Юнайтед Спейс Бустерс» выполняла операции по спасению твердотопливных ускорителей МТКК, переправляла их к месту сборки и осуществляла некоторые ремонтно-восстановительные работы.

Надо сказать, что коммерциализация американской гражданской космонавтики с самого своего начала подвергалась критике даже в конгрессе США, которая особенно усилилась после катастрофы на мысе Канаверал в январе прошлого года. Причем наибольшие нарекания вызвало сокращение стоимости работ частных фирм, выполняемых ими по различным контрактам НАСА. Было обращено внимание на то, что это сокращение приводит к нежелательному снижению числа испытаний космической техники и к производственному браку при ее изготовлении. Более того, как показали результаты расследования, проведенного правительственной комиссией в связи с гибелью семи американских космонавтов, деятельность частных фирм осуществляется вне надлежащего контроля со стороны НАСА. В частности, фирмы, обслуживающие полеты МТКК и порою являющиеся и изготовителями космической техники, часто скрывали от НАСА замеченные неисправности. Ради экономии средств при обслуживании полетов МТКК использовался немногочисленный штат сотрудников фирм, что приводило к излишне продолжительным сменам работы и усталости сотрудников. Недавно появилось сообщение, что именно по этой причине едва не закончился трагически старт «Колумбии», который был осуществлен незадолго до аварийного старта «Челленджера». Да и вообще высказываются соображения, что проводимая администрацией Р. Рейгана коммерциализация гражданской космонавтики в чем-то предопределила трагедию на мысе Канаверал.

Семен Михайлович Алексеев

КОСМИЧЕСКИЕ СКАФАНДРЫ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

Главный отраслевой редактор Л. А. Ерлыкин

Редактор Е. Ю. Ермаков

Мл. редактор Т. Г. Пантелеева

Худож. редактор Т. С. Егорова

Техн. редактор Н. В. Калюжная

Корректор Л. В. Иванова

ИБ № 8580

Сдано в набор 18.11.86. Подписано к печати 02.02.87. Т 00353. Формат бумаги 84×108¹/₃₂. Бумага тип. № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 3,36. Усл. кр.-отт. 3,57. Уч.-изд. л. 3,60. Тираж 31 480 экз. Заказ 2722. Цена 11 коп. Издательство «Знание». 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 874202.

Типография Всесоюзного общества «Знание». Москва, Центр, Новая пл., д. 3/4.

4-я стр. обложки