Опыт первых «космических» лет подтвердил огромную роль человека в космосе. Возможности человека очень велики, он имеет немало преимуществ даже перед самой совершенной машиной. Космонавт действует более разносторонне, обладает огромной способностью накапливать знания, быстро ориентируется, приспосабливается к новой обстановке, используя жизненный опыт и знания. Человек может восстановить в полете нормальное действие систем корабля, изменить их регулировку. Наблюдение в космосе человек ведет более успешно, чем автоматы. Конечно, речь идет о человеке, вооруженном всем богатством современного научно-технического арсенала, о космонавте, которому помогают совершенные автоматические системы.

Десятки важных дел ждут человека в космосе. Беда одна: организм человека не приспособлен для каких бы то ни было других условий, кроме земных.

Понятие о космосе, как абсолютной пустоте, давно уже отброшено. К примеру, на высоте в 1000 километров над Землей кубический сантиметр пространства содержит около миллиона молекул. Много? Конечно, нет, ничтожно мало, если вспомнить что у поверхности Земли такой же объем воздуха заключает около 3*10 в 19степени молекул. И поэтому, хотя абсолютной пустоты нет, человеку в космосе не легче от тысяч и даже миллионов молекул, «витающих» вокруг. Нормальное барометрическое давление на уровне моря — 760 миллиметров ртутного столба, а уже на высоте в 200 километров только 0,0000029 миллиметра. Увеличивается расстояние от поверхности Земли, и атмосфера постепенно теряет способность проводить звук, рассеивать свет, снабжать организм человека кислородом. Уже при падении давления до 87 миллиметров ртутного столба (что соответствует высоте 15 километров над уровнем моря) дыхание в открытом пространстве даже чистым кислородом невозможно: поступление его в кровь прекращается из-за падения парциального давления кислорода в легочных альвеолах. Но разрежение атмосферы приводит не только к острому кислородному голоданию. Начинает расширяться газ, заключенный в полостях человеческого организма, а газ, растворенный в тканях, выделяется из них. Когда же атмосферное давление падает до 47 миллиметров ртутного столба (оно держится таким на высоте чуть больше 19 километров), кровь и межтканевая жидкость закипают при температуре 37°С, то есть при обычной температуре человеческого тела.

Совершенно ясно: человек, поднявшийся в космос, должен быть надежно защищен от низкого барометрического давления. Ему нужно получить для дыхания кислород. Требуется и специальная защита от необычных температурных условий космоса.

Когда-то господствовало представление о страшном холоде в межпланетном пространстве. Космическое пространство — не вещественное тело и не может иметь какой-либо определенной температуры. Речь идет лишь о температуре материальных частиц, находящихся в этом пространстве. Она для околосолнечных областей весьма высока — до нескольких тысяч градусов. Но число этих частиц крайне мало и размеры их ничтожны, поэтому они не могут существенно нагреть предмет или человека в космосе. Его температура будет определяться количеством лучистой энергии, которую он получает и излучает. В зависимости от того, находится ли он под лучами Солнца или в тени, в зависимости от отражательных или поглотительных свойств поверхности предмета температура его колеблется в очень широких пределах. Если отгородить предмет зеркальным экраном от лучей Солнца, его легко охладить до —200°С; если подставить Солнцу и уменьшить излучение в пространстве—можно быстро нагреть. Температура Луны, например, колеблется от +120°С днем до —150°С ночью.

Из сказанного следует, что космонавты нуждаются в защите и от сильной жары, и от глубокого холода. А кроме всего этого начиная с высоты 30—40 километров - появляется опасность космического облучения.

На обитаемом космическом аппарате — корабле или орбитальной станции — экипаж предохраняют от этих невзгод герметические жилые отсеки, оснащенные специальными системами.

Однако космонавт должен быть защищен на случай аварийной ситуации, на случай нарушения или прекращения работы этих систем. Развитие космонавтики потребовало также создать возможность для выхода человека из космического корабля в открытый космос, и, наконец, человеку потребовалось выйти из космического аппарата на поверхность Луны. Потребность более или менее длительное время находиться и работать б неземных условиях — в открытом космосе, на Луне, а со временем и на поверхности планет с развитием космонавтики будет возрастать. И средство для этого создано. Речь идет, конечно, о космических скафандрах разных типов.

Космический скафандр, как и его предшественник — авиационный высотный скафандр — это по существу, очень легкая, эластичная, газонепроницаемая «кабина», надетая непосредственно на тело человека.

Скафандр образует вокруг космонавта оболочку, которая защищает его от воздействия факторов космического пространства. В скафандре, как и в герметической кабине, на тело человека действует равномерно необходимое давление газа, который свободно циркулирует между поверхностью тела и герметической оболочкой скафандра. Внутри скафандра поддерживается необходимая температура, газовый состав, влажность и т. д.

Космический скафандр является сложным инженерным сооружением, он состоит из ряда систем и агрегатов. Различные космические скафандры, имея очень много общего, в то же время существенно различаются в зависимости от назначения.

В настоящее время есть три основных класса космических скафандров. В аварийно-спасательных скафандрах космонавты, как правило, находятся во время выведения на орбиту космического корабля, во время его схода с орбиты и возвращения на Землю и при других наиболее ответственных маневрах. О назначении скафандров для выхода в открытый космос и лунных скафандров говорит само их название.

Скафандры бывают вентиляционные и регенерационные. В скафандрах вентиляционного типа воздух для вентиляции и поддержания избыточного давления и кислород для дыхания подаются из баллонов, установленных на космическом аппарате. Когда система жизнеобеспечения кабины работает нормально, под оболочкой такого скафандра нет избыточного давления, продукты дыхания и воздух свободно выходят наружу.

Скафандры, в которых летали Ю. А. Гагарин и другие наши космонавты на кораблях «Восток», были вентиляционного типа.

В скафандрах второго типа — регенерационных — выделяемый воздух не выбрасывается наружу, а очищается от углекислоты и примесей, обогащается кислородом и вновь подается для дыхания, подобно тому, как это происходит в системе жизнеобеспечения самого космического корабля.

Вентиляционные скафандры отличаются относительной простотой и безотказностью. Регенерационные позволяют значительно уменьшить расход кислорода. А кислорода человеку требуется много. Обычно его подается в скафандр не менее 40—50 л/мин.

Комплект аварийно-спасательного скафандра включает собственно скафандр-оболочку, шлем, перчатки, а также верхнюю одежду, теплозащитный костюм, нательное белье, обувь и устанавливаемые на скафандре аварийно-спасательные средства.

Оболочка представляет собой комбинезон с герметическими чулками. Оболочка состоит из нескольких слоев. В скафандре «гагаринского» типа, в котором летали космонавты на «Востоках», силовой слой изготовлялся из прочной синтетической ткани, внутренний герметический слой — из тонкой резины, подкладка — из легкой ткани. Шлем в этом скафандре составляет единое целое с оболочкой. Остекление шлема поднимается космонавтом вручную, а при аварийной ситуации опускается автоматически. Остекление шлема двойное—это защищает его от запотевания, В шлеме смонтированы телефоны и микрофоны.

Поверх оболочки скафандра надевается верхняя одежда и кожаные ботинки. Верхняя одежда предназначена для защиты оболочки скафандра от механических повреждений, на ней крепятся аварийно-спасательные средства.

Теплозащитный костюм для скафандра первых советских космонавтов был изготовлен из поролона и шерстяного трикотажного полотна. К подкладке теплозащитного костюма пришита вентилирующая система, которая служит для удаления из скафандра выделяемой телом человека влаги и продуктов дыхания. Воздух поступает в скафандр через герметичный патрубок и по системе распределяющих шлангов и специальных панелей подводится к различным участкам тела под теплозащитный костюм.

Средства телеметрии в скафандре служат для оперативного врачебного контроля за состоянием космонавта и контроля за работой отдельных агрегатов скафандра. Для получения необходимой информации на теле космонавта и на скафандре устанавливается ряд датчиков.

В число аварийно-спасательных средств «гагаринского» скафандра входят плавательный ворот, малогабаритная радиостанция, сигнальный пистолет и ножи. Эти средства крепятся на внешней одежде комплекта скафандра.

Плавательный ворот в нерабочем положении уложен на спине и закрыт клапаном из той же ткани, что и верхняя одежда. Когда космонавт попадает в воду, ворот автоматически наполняется углекислым газом из специального баллона. Подача газа из баллона может включаться и вручную самим космонавтом.

Скафандры для выхода в открытый космос необходимы для проведения научных наблюдений и экспериментов вне космического корабля, для ремонта отдельных агрегатов, установленных на наружной поверхности космического корабля или орбитальной станции (как это было, например, с панелью солнечных батарей на «Скайлэбе»), для монтажа или демонтажа различного оборудования снаружи космического аппарата, для сборки отдельных секций космического аппарата на орбите.

Верхняя одежда, надеваемая поверх скафандра, должна иметь необходимые оптические свойства, быть очень прочной и теплостойкой. Ее изготовляют в виде комбинезона из дакрона, лавсана, фенилона белого цвета. В состав скафандра включается экранно-вакуумная тепловая изоляция. Это обычно особый комбинезон, надеваемый на оболочку скафандра под верхнюю одежду; прокладки, вмонтированные в обувь; варежки, надеваемые поверх перчаток; защитные экраны для ранца и трубопроводов системы жизнеобеспечения.

Комбинезон, варежки и другие элементы экранно-вакуумной изоляции изготовляют из многослойного материала, представляющего собой ряд экранов (особая пленка), помещенных в вакуумированное пространство. Обычно в качестве экранов применяют металлизированную полимерную пленку, между слоями которой проложена сетка (вуаль) из капрона, стекловолокна.

Для защиты от ударов микрометеоров, возможных при выходе в открытый космос, служит весь многослойный комплект скафандра, который дополняется специальными противо-метеорными прокладками из фетра или пористой резины. Необходимыми элементами для выхода в открытый космос становятся сильный светофильтр для шлема, фал, который связывает космонавта с кораблем механически и служит в то же время для прокладки проводов, шлангов и т. п.

Оболочка скафандра, в котором впервые в истории вышел в открытый космос А. А. Леонов, состояла из силовой и двух герметичных — основной и резервной — оболочек. Каска шлема была изготовлена из алюминиевого сплава, остекление двойное из органического стекла со светофильтром. В наспинном ранце — запас кислорода и кислородный прибор для подачи его в скафандр.

Скафандр, применявшийся для выхода в космос на космическом корабле «Союз», имеет систему жизнеобеспечения регенерационного типа. Кислород в скафандре циркулирует .благодаря вентилятору. Электроэнергия поступает из корабля по проводам. На случай аварийной ситуации кислород может поступать из резервного баллона, где он хранится в газообразном состоянии под давлением.

Скафандр для исследования Луны потребовал усиления теплоизоляции в связи с дополнительным тепловым излучениемот нагреваемой Солнцем поверхности Луны; усиления про-тивометеорной защиты в связи с тем, что на поверхности Луны необходима защита от так называемых вторичных метеорных тел (осколков), обладающих относительно малой скоростью (1—1,5 км/с), но значительной поражающей силой.

Требуется увеличение подвижности скафандра в связи с особенностью передвижения по лунному рельефу и возможностью падения. Необходимость выполнения работ в условиях различной освещенности—лунным днем и лунной ночью— потребовала улучшения оптических характеристик шлема.

Верхняя одежда первых лунных скафандров многослойная. Она сшита из ткани, изготовленной из очень тонкого стекловолокна, Далее в ней, перемежаясь, следуют два слоя алюми-нированной пленки из полиамида, два слоя сетки из стеклоткани, пять слоев пленки из майлара, а между ними слои вуали из дакрона. Затем слой противометеорной защиты; нейлоновая ткань, покрытая неопреновым каучуком. При испытаниях проти-вометеорная защита выдерживала бомбардировку шариками из силикатного стекла диаметром 0,25—0,4 мм со скоростью в момент удара 7,2 км/с.

Шлем лунного скафандра не имеет подъемного иллюминатора. Он сделан из прозрачного поликарбоната. В передней части шлема имеется клапан для приема жидкой пищи и воды. Перед выходом на поверхность Луны на шлем надевается съемная часть с козырьком противометеорной защиты. На шлеме — два светофильтра, предназначенные для работы в открытом космосе и на поверхности Луны. Внутренний светофильтр задерживает до 30 процентов света. Внешний светофильтр служит для защиты при прямом солнечном освещении — он пропускает только 16 процентов света в видимой части спектра. Для светофильтров применяется золотое покрытие, которое наносится осаждением паров металла в глубоком вакууме.

Работа космонавта на поверхности Луны связана с большими затратами энергии и, следовательно, интенсивным выделением тепла. Кроме того, несмотря на мощную теплозащиту, значительное количество тепла проникает извне. Поэтому для более интенсивного охлаждения в лунном скафандре применяют костюм с водяным охлаждением. Он представляет собой комбинезон из трикотажного полотна, прошитый системой полихлорвиниловых трубок с внутренним диаметром от полутора до трех миллиметров, по которым циркулирует вода. Общая длина трубок достигает 100 м, количество воды в системе — 6 литров.

Основные агрегаты, обеспечивающие работу системы жизнеобеспечения лунного скафандра, размещены в наспинном ранце значительных размеров: его высота 65, ширина 45, а толщина более 26 см. Масса снаряженного ранца 54,4 килограмма. Запас кислорода хранится в баллоне при давлении 70 кг/см2. Есть также баллон с аварийным запасом, рассчитанным на 30 минут.

Питание электроэнергией вентилятора, обеспечивающего циркуляцию кислорода в скафандре, насоса подачи &оды в костюм жидкостного охлаждения и радиотелеметрической системы обеспечивает серебряно-цинковый аккумулятор, дающий ток напряжением 16,8 В.

Точные приборы показывают, что в невесомости люди работают несколько хуже обычного. При работе в условиях невесомости удлиняется время выполнения заданий, больше бывает ошибок.

Эта проблема существует, конечно, и для людей, находящихся внутри космического корабля. А при свободном полете в пррстранстве положение еще усложняется. На борту корабля или орбитальной станции космонавт имеет опору; стены кабины, кресло, элементы оборудования. Выйдя в пространство, он оказывается без всякой опоры. Координация движений, способность ориентироваться и перемещаться в этих условиях требуют особых навыков.

Советскими учеными создан стенд, имитирующий безопорное пространство. Этот стенд включает конструкцию с ложем космонавта, подвижную во всех плоскостях. На таком стенде космонавты могут научиться поворачиваться, «ходить» в космосе. Но, конечно, стенд воссоздает обстановку открытого космоса отнюдь не полностью.

Е. В. Хрунов и А. С. Елисеев отмечали, что отлично выполнить чрезвычайно сложное задание по переходу из одного корабля в другой и работе в открытом космосе им помогли многочисленные тренировки. Элементы задания отрабатывались десятки раз во время полетов на невесомость на самолете-лаборатории, оборудованном макетами кораблей «Союз». В результате столь тщательных тренировок космонавты были хорошо подготовлены к каждой операции эксперимента и ничего неожиданного в космосе не встретили.

А как насчет рабочих движений? Инструмент для работы в космосе нужен особенный. Попытается, например, парящий в пространстве космонавт отвернуть туго завинченную гайку, а вместо этого сам начнет вращаться вокруг нее. Для этого случая предложен особый «космический» гаечный ключ, которым работают, как ножницами. Это своеобразная комбинация гаечного ключа и плоскогубцев.

Созданы и другие инструменты для работы в космосе. Среди них электрический инструмент с вмонтированной в рукоятку батареей. Он может использоваться как гаечный ключ, отвертка, дрель, мет.чик.

А. С. Елисеев и Е. В. Хрунов немало поработали в условиях открытого космоса. Они монтировали и снимали штанги с кинокамерами, устанавливали, а затем складывали поручни для выхода из орбитального отсека и входа в него, перемещали телевизионную аппаратуру, производили фотографирование, осматривали стыковочный узел, имитировали ряд монтажных операций, которые могут понадобиться при сборке на орбите крупных космических станций. Они отмечают, что работать в открытом космосе не просто. Такого же мнения и американские космонавты, выполнявшие ряд рабочих операций в открытом космосе.

Для более или менее длительного пребывания и работы в открытом космосе необходимо снабдить космонавта специальной установкой, которая помогла бы ему стабилизировать свое положение и обеспечивала бы перемещение в нужном направлении. Дело в том, что космонавту, летящему рядом с кораблем, достаточно неосторожно оттолкнуться от него, чтобы начать неудержимо вращаться. И вращение это будет продолжаться, пока какая-нибудь сила не остановит его.

Вращаясь вместе с кораблем вокруг Земли, космонавт одновременно фактически вращается еще вокруг корабля. Если космонавта, отдалившегося на более или менее значительное расстояние от корабля, подтягивать за фал, то скорость его вращения вокруг корабля будет быстро возрастать. Стабилизирующее устройство помогает сохранить нормальное положение космонавта и устраняет вращение.

Американские космонавты, выходившие в открытый космос из космических кораблей «Джеминай», пользовались специальным реактивным пистолетом, который держали в руке. Пистолет этот состоит из рукоятки, баллонов с запасом кислорода под высоким давлением и двух противоположно направленных реактивных сопел. Для перемещения в космосе космонавт должен, удерживая пистолет у центра тяжести своего тела, нажимать на верхнее или нижнее плечо курка, включая тем самым то или другое сопло, придавать своему телу движение вперед или назад. Поворачивая пистолет в руке и соответственно реактивную струю вытекающего из сопла газа, космонавт управляет своим положением и перемещением. Аналогичные устройства применяли американские космонавты на станции «Скайлэб».

Существует и более сложная система маневрирования — с агрегатами, расположенными в наспинном ранце. По мнению американских специалистов, космонавты, снабженные такими установками с включением систем автоматической стабилизации, смогут вести монтажные работы на орбите. Существуют и проекты специальных герметических капсул для монтажных и ремонтных работ в космосе. Такой «космический буксир», оснащенный захватывающими приспособлениями, выступающими инструментами, сварочным аппаратом, должен помогать сборке прибывающих с Земли секций орбитальной станции, передвигаясь и маневрируя на орбите. Такой «сборщик» должен, конечно, иметь двустороннюю связь с кораблем.

Долговременные орбитальные станции

Создание больших космических станций, монтируемых непосредственно на орбите и рассчитанных на долговременное пребывание десятков людей,—дело будущего. Однако созданные и функционирующие уже сегодня долговременные орбитальные станции, такие как советский «Салют» и американский «Скайлэб», являются эффективным средством решения многих актуальных научных и практических народнохозяйственных задач.

Большие размеры и значительная масса орбитальных станций позволяют богато оснастить их многочисленными приборами и аппаратами, гораздо более тяжелыми, чем на космических кораблях. На орбитальных станциях созданы условия труда и отдыха, более близкие к земным, обеспечен относительно высокий комфорт. Все это позволяет экипажам длительное время находиться в космосе, перейти от решения частных научных и технических задач к комплексным научным исследованиям Солнца, звезд, верхних слоев атмосферы, ближнего космоса, вести систематическое и эффективное исследование природных ресурсов Земли.

Орбитальные,. станции-игракуг^ольшую роль в дальнейшем развитии самих космических полетов. Они дают возможность провести в космических условиях долгосрочные испытания всевозможных материалов, агрегатов, оборудования для дальних межпланетных перелетов, лучше изучить влияние длительного пребывания в космосе на организм человека. Станция на орбите — незаменимый тренажер для экипажей, которые будут готовиться к межпланетным полетам.

Первая в истории нашей планеты долговременная орбитальная станция «Салют» была выведена на околоземную орбиту более пяти лет назад — 19 апреля 1971 года.

Станция «Салют» — сложное инженерное сооружение значительных размеров. Ее длина 16 метров (вместе с состыкованным с нею транспортным кораблем «Союз» 23 метра), максимальный диаметр 4,15 метра.

Станция (не считая транспортного корабля) состоит из двух герметичных отсеков—переходного и рабочего—и одного негерметичного—агрегатного. Переходный отсек представляет собой цилиндр длиной три метра и диаметром два метра. В его передней части находится стыковочный агрегат, который соединяет станцию с причалившим транспортным кораблем. С противоположной стороны — люк для перехода в рабочий отсек.

Комментарии (0)   | Распечатать