1. Рекорди в вакуумі
2. небезпечний космос
3. ***

Скафандр - це не просто костюм. Це космічний корабель, що повторює форму тіла. І з'явився він задовго до перших польотів в космос. На початку ХХ століття вчені вже знали, що умови в космосі і на інших планетах сильно відрізняються від земних. Для майбутніх космічних польотів потрібно було придумати костюм, який захищав би людину від впливу убивчою зовнішнього середовища.

Скафандр - це чудо техніки, космічна станція в мініатюрі ... Вам здається, що скафандр переповнений, як дамська сумочка, але насправді все зроблено так компактно, що просто краса ... Загалом, скафандр мій був схожий на першокласний автомобіль, а шолом - на швейцарський годинник.
Роберт Хайнлайн «Маю скафандр - готовий подорожувати»

Назва «скафандр» походить від французького слова, запропонованого в 1775 році абатом-математиком Жаном-Батистом де Ла Шапелем. Природно, про польоти в космос в кінці XVIII століття мови не йшло - вчений запропонував називати так водолазне спорядження. Саме слово, яке можна перекласти з грецької приблизно як «Човен-людина», несподівано увійшло до російської мови з приходом космічної ери. В англійській же мові скафандр так і залишився «космічним костюмом» (space suit).

Водолазні скафандри Жана-Батіста де Ла Шапель.

Чим вище людина піднімався, тим сильніше назрівала необхідність в костюмі, який допоможе йому зробити ще один крок в бік неба. Якщо на висоті шести-семи кілометрів досить кисневої маски і теплого одягу, то після десятикілометровій позначки тиск падає настільки, що легкі перестають засвоювати кисень. Щоб вижити в таких умовах, потрібні герметична кабіна і компенсуючий костюм, який при розгерметизації стискає людське тіло, на якийсь час замінюючи йому зовнішній тиск.

Однак якщо піднятися ще вище, то не допоможе і ця болюча процедура: пілот загине від кисневого голодування і декомпрессионних розладів. Єдине рішення - зробити повністю герметичний скафандр, в якому внутрішній тиск підтримується на достатньому рівні (зазвичай не менше 40% від атмосферного, що відповідає висоті семи кілометрів). Але і тут вистачає проблем: надутий скафандр ускладнює руху, в ньому майже неможливо здійснювати точні маніпуляції.

Висотний скафандр Віллі Посту, 1934 рік.

Англійський фізіолог Джон Холден опублікував в 1920-і роки серію статей, в яких запропонував використовувати водолазні костюми для захисту повітроплавців. Він навіть побудував прототип такого скафандра для американського повітроплавця Марка Ріджа. Останній випробував костюм в барокамері при тиску, відповідному висоті 25,6 кілометра. Однак аеростати для польотів в стратосфері завжди коштували дорого, і Рідж не вдалося зібрати кошти для встановлення світового рекорду за допомогою костюма Холдена.

У Радянському Союзі скафандрами для висотних польотів займався інженер Інституту авіаційної медицини Євген Чортячий. У період з 1931 по 1940 рік він розробив сім моделей герметичних костюмів. Всі вони були далекі від досконалості, але зате Чортячий першим в світі вирішив проблему, пов'язану з рухливістю. Після наддуву скафандра пілоту потрібно велике зусилля, щоб просто зігнути кінцівку, тому в моделі Ч-2 інженер застосував шарніри. Модель Ч-3, створена в 1936 році, містила в собі практично всі елементи, які є в сучасному космічному скафандрі, включаючи вбирає білизна. Ч-3 була випробувана на важкому бомбардувальнику ТБ-3 19 травня 1937 року.

Перші висотні скафандри СРСР: Ч-3 (1936) і СК-ЦАГІ-5 (1940)

У 1936 році на екрани вийшов фантастичний фільм «Космічний рейс», у створенні якого брав участь Костянтин Ціолковський. Кіно про прийдешнє підкорення Місяця так захопило молодих інженерів Центрального аерогідродинамічного інституту (ЦАГІ), що вони почали активно працювати над прототипами космічних скафандрів. Перший зразок під індексом СК-ЦАГІ-1 був сконструйований, виготовлений і випробуваний на подив швидко - всього лише за один 1937 рік.

Скафандр і справді справляв враження чогось неземного: верхня і нижня частини з'єднувалися за допомогою поясного роз'єму; для полегшення рухливості з'явилися плечові шарніри; оболонка складалася з двох шарів прогумованої тканини. На другий моделі була встановлена ​​автономна регенераційні система, розрахована на шість годин безперервної роботи. У 1940 році на основі отриманого досвіду інженери ЦАГІ створили останній довоєнний радянський скафандр СК-ЦАГІ-8. Його відчули на винищувачі І-153 «Чайка».

Космонавти на Місяці в фільмі «Космічний рейс». Скафандри бутафорські, але досить схожі на справжні.

Після війни ініціатива перейшла до Лётноісследовательскому інституту (ЛІІ). Його фахівцям було доручено створити костюми для пілотів авіації, яка швидко підкорювала нові висоти і швидкості. Серійне виробництво одному інституту було не потягнути, і в жовтні 1952 року інженер Олександр Бойко створив спеціальний цех на заводі №918 у підмосковному Томіліно. Нині це підприємство відоме як НВП «Зірка». Саме там був створений скафандр для Юрія Гагаріна.

Скафандри для собак (на фото - Білка) робилися простіше: тваринам не потрібно виконувати складну роботу.

Коли в кінці 1950-х років радянські інженери-конструктори приступили до проектування першого космічного корабля «Восток», вони спочатку планували, що людина полетить у космос без скафандра. Пілота повинні були помістити в герметичний контейнер, який вистрілювали б з апарату, що спускається перед приземленням. Однак така схема виявилася громіздкою і вимагала тривалих випробувань, тому в серпні 1960 року бюро Сергія Корольова переробило внутрішню компоновку «Сходу», замінивши контейнер катапультованим кріслом. Відповідно, для захисту майбутнього космонавта в разі розгерметизації потрібно швидко створити відповідний костюм. Часу на стиковку скафандра з бортовими системами не залишалося, тому вирішили зробити систему життєзабезпечення, що розміщується безпосередньо в кріслі.

Скафандр, що одержав позначення СК-1, був заснований на висотному костюмі «Воркута», який призначався для пілотів винищувача-перехоплювача Су-9. Тільки шолом довелося повністю переробити. Наприклад, в ньому був встановлений спеціальний механізм, керований датчиком тиску: якщо воно різко падав, механізм миттєво закривав прозоре забрало.

Перший космонавт в не перший скафандрі: Юрій Гагарін в СК-1.

Кожен скафандр виготовлявся за індивідуальною міркою. До першого космічного польоту «обшити» весь загін космонавтів, в той час складався з двадцяти чоловік, не виходило. Тому спочатку виділили шістьох, які показали найкращий рівень підготовки, а потім - трійку «лідерів»: Юрія Гагаріна, Германа Титова і Григорія Нелюбова. Для них скафандри виготовили в першу чергу.

Один з скафандрів СК-1 побував на орбіті раніше космонавтів. Під час безпілотних випробувальних запусків корабля «Восток», проведених 9 і 25 березня 1961 року, що на борту разом з піддослідними дворнягами знаходився людиноподібний манекен в скафандрі, прозваний «Іваном Івановичем». В його грудях була встановлена ​​клітка з мишами і морськими свинками. Під прозоре забрало шолома поклали табличку з написом «Макет», щоб випадкові свідки приземлення не прийняли його за інопланетне вторгнення.

Скафандр СК-1 використовувався в п'яти пілотованих польотах кораблів «Восток». Тільки для польоту «Востока-6», в кабіні якого перебувала Валентина Терешкова, був створений скафандр СК-2, що враховує особливості жіночої анатомії.

Валентина Терешкова в «дамському» скафандрі СК-2. Перші радянські скафандри були яскраво-помаранчевими, щоб приземлився льотчика було легше знайти. Але скафандрів для відкритого космосу краще підходить відображає всі промені білий.

Американські конструктори програми «Меркурій» пішли по шляху конкурентів. Однак були і відмінності, які слід було врахувати: маленька капсула їх корабля не дозволяла довго залишатися на орбіті, а в перші запуски повинна була всього лише досягти межі космічного простору. Скафандр Navy Mark IV був створений Расселом Коллі для пілотів військово-морської авіації, причому він вигідно відрізнявся від інших моделей гнучкістю і порівняно невеликою вагою. Щоб адаптувати скафандр до космічного корабля, довелося внести кілька змін - перш за все в пристрій шолома. У кожного астронавта було три індивідуальних скафандра: для навчання, для польоту і резервний.

Скафандр програми «Меркурій» продемонстрував свою надійність. Тільки одного разу, коли капсула «Меркурія-4» почала тонути після приводнення, скафандр ледь не погубив Вірджіла Гриссома - астронавт ледь встиг від'єднатися від системи життєзабезпечення корабля і вибратися назовні.

Астронавти програми «Меркурій» в скафандрах Navy Mark IV.

Перші скафандри були аварійно-рятувальними, приєднувалися до системи життєзабезпечення корабля і не дозволяли вийти у відкритий космос. Фахівці розуміли, що якщо космічна експансія продовжиться, то одним з обов'язкових етапів стане створення автономного скафандра, в якому можна буде працювати у відкритому космосі.

Спочатку під свою нову пілотовану програму «Джеміні» американці хотіли доопрацювати «меркуріанський» скафандр Mark IV, але до того моменту був повністю готовий висотний герметичний костюм G3C, створений під проект ракетоплана Х-15, - його і взяли за основу. Всього в ході польотів «Джеміні» використовувалися три модифікації - G3C, G4C і G5C, причому для виходу у відкритий космос були придатні тільки скафандри G4C. Все скафандри були підключені до системи життєзабезпечення корабля, однак на випадок проблем було передбачено автономний пристрій ELSS, ресурсів якого вистачало на підтримку астронавта протягом півгодини. Втім, астронавтам не довелося їм скористатися.

Саме в скафандрі G4C здійснив вихід у відкритий космос Едвард Уайт, пілот корабля «Джеміні-4». Сталося це 3 червня 1965 року. Але на той час він не був першим - за два з половиною місяці до Уайта в вільний політ поруч з кораблем «Схід-2» відправився Олексій Леонов.

Астронавт Едвард Уайт за межами корабля.

Екіпаж «Сходу-2», Павло Бєляєв та Олексій Леонов, в скафандрах «Беркут».

Кораблі «Схід» створювалися для досягнення космічних рекордів. Зокрема, на «Сході-1» в космос вперше полетів екіпаж з трьох космонавтів - для цього з кулястого спускається видалили катапультируемое крісло, а самі космонавти вирушили в політ без скафандрів. Корабель «Схід-2» готували для виходу одного з членів екіпажу у відкритий космос, і тут без герметичного костюма було не обійтися.

Спеціально для історичного польоту був розроблений скафандр «Беркут». На відміну від СК-1, новий костюм мав другу герметичну оболонку, шолом зі світлофільтром і заплічних ранець з кисневими балонами, запасу яких вистачало на 45 хвилин. Крім того, космонавт був з'єднаний з кораблем семиметровим фалом, до складу якого входили амортизуючий пристрій, сталевий трос, шланг аварійної подачі кисню і електричні дроти.

Космічний корабель «Восход-2» стартував 18 березня 1965 року народження, і на початку другого витка Олексій Леонов покинув борт. Тут же командир екіпажу Павло Бєляєв урочисто оголосив на весь світ: «Увага! Людина вийшла в космічний простір! »Зображення ширяючого на тлі Землі космонавта транслювалося по всіх телеканалах. Леонов перебував в порожнечі 23 хвилини 41 секунду.

Космонавт Олексій Леонов першим в світі вийшов у відкритий космос.

Хоча американці поступилися першістю, вони швидко і помітно обігнали радянських конкурентів за кількістю виходів у відкритий космос. Операції поза корабля здійснювалися під час польотів «Джеміні-4, -9, -10, -11, 12». Наступний радянський вихід відбувся лише в січні 1969 року. У тому ж році американці висадилися на Місяць.

Скафандр G4C з носиться пристроєм ELSS.

Рекорди в вакуумі

Сьогодні виходами в космос нікого не здивуєш: на кінець серпня 2013 року зафіксовано 362 виходу загальною тривалістю тисячі дев'ятсот вісімдесят одна година 51 хвилина (82,5 діб, майже три місяці). І все ж тут є свої рекорди.

Абсолютним рекордсменом за кількістю годин, проведених у відкритому космосі, ось уже багато років залишається російський космонавт Анатолій Соловйов - він зробив 16 виходів загальною тривалістю 78 годин 46 хвилин. На другому місці - американець Майкл Лопес-Алегріа; він зробив 10 виходів загальною тривалістю 67 годин 40 хвилин.

Найдовшим став вихід американців Джеймса Восса і Сьюзан Хелмс 11 березня 2001 року, який тривав 8 годин 56 хвилин.

Максимальна кількість виходів за один політ - сім; цей рекорд належить росіянину Сергію Крикалев.

Довше за всіх на поверхні Місяця перебували астронавти «Аполлона-17» Юджин Сернан і Харрісон Шмітт: за три виходи в грудні 1972 року вони провели там 22 години 4 хвилини.

Якщо порівнювати ні космонавтів, а країни, то тут безумовно лідирують США: 224 виходу, 1365 годин 53 хвилини поза кораблем.

На Місяці були потрібні зовсім інші скафандри, ніж на земній орбіті. Скафандр повинен був стати повністю автономним і дозволяти людині працювати поза корабля кілька годин. Він повинен був забезпечити захист від мікрометеоритів і, головне, від перегріву під прямими сонячними променями, адже висадки планувалися в місячні дні. Крім того, в NASA побудували спеціальний похилий стенд, щоб з'ясувати, як знижена гравітація впливає на рух астронавтів. Виявилося, що характер ходьби різко змінюється.

Скафандр для польоту на Місяць удосконалювався в ході всієї програми «Аполлон». Перший варіант A5L не задовольнив замовника, і незабаром з'явився скафандр A6L, куди була додана теплоізоляційна оболонка. Після пожежі 27 січня 1967 на кораблі «Аполлон-1», що призвело до загибелі трьох астронавтів (в тому числі згаданих вище Едварда Уайта і Вірджіла Гриссома), скафандр допрацювали до вогнестійкою версії A7L.

За своєю конструкцією A7L був цілісним, багатошаровим костюмом, що закривав тулуб і кінцівки, з гнучкими зчленуваннями, зробленими з гуми. Металеві кільця на комірі і манжетах рукавів призначалися для установки герметичних рукавичок і «шолома-акваріума». Все скафандри мали вертикальну «блискавку», яка йшла від шиї до паху. A7L забезпечував чотиригодинного роботу астронавтів на Місяці. Про всяк випадок в ранці знаходився ще й резервний блок життєзабезпечення, розрахований на півгодини. Саме в скафандрах A7L астронавти Ніл Армстронг і Едвін Олдрін ступили на Місяць 21 липня 1969 року.

У трьох останніх польотах місячної програми використовувалися скафандри A7LB. Вони відрізнялися двома новими зчленуваннями на шиї і поясі - така доробка знадобилася для того, щоб полегшити водіння місячного автомобіля. Пізніше цей варіант скафандрів використовувався на американській орбітальній станції «Скайлеб» і при міжнародному польоті «Союз-Аполлон».

Скафандр програми «Аполлон».

Радянські космонавти теж збиралися на Місяць. І для них приготували скафандр «Кречет». Оскільки за задумом висаджуватися на поверхню повинен був тільки один член екіпажу, для скафандра вибрали полужесткий варіант - з дверцятами на спині. Космонавт повинен був не надягати костюм, як в американському варіанті, а буквально влазити в нього. Спеціальна система тросів і бічний важіль дозволяли закрити за собою кришку. Вся система життєзабезпечення розташовувалася в відкидних дверцятах і працювала не зовні, як у американців, а в нормальній внутрішній атмосфері, що спрощувало конструкцію. Хоча «Кречет» так і не побував на Місяці, напрацювання по ньому використовувалися при створенні інших моделей.

Радянський місячний скафандр «Кречет».

У 1967 році почалися польоти нових радянських кораблів «Союз». Вони повинні були стати основним транспортним засобом при створенні довгострокових орбітальних станцій, тому потенційне час, яке людина повинна була провести поза корабля, неминуче збільшувалася.

Скафандр «Яструб» був в основному схожий на «Беркут», який використовувався на кораблі «Восход-2». Відмінності були в системі життєзабезпечення: тепер дихальна суміш циркулювала всередині скафандра по замкнутому контуру, де очищалася від вуглекислоти і шкідливих домішок, живилася киснем і охолоджувалася. У «яструбів» космонавти Олексій Єлісєєв та Євген Хрунов переходили з корабля в корабель під час польотів «Союзу-4» і «Союзу-5» в січні 1969 року.

На орбітальні станції космонавти літали без рятувальних скафандрів - за рахунок цього вдавалося збільшити запаси на борту корабля. Але одного разу космос не пробачив такої вільності: в червні 1971 року через розгерметизацію загинули Георгій Добровольський, Владислав Волков та Віктор Пацаєв. Конструкторам довелося терміново створювати новий рятувальний скафандр «Сокіл-К». Перший політ в цих скафандрах був проведений у вересні 1973 року на «Союзі-12». З тих пір космонавти, відправляючись в політ на вітчизняних кораблях «Союз», завжди використовують варіанти «Сокола».

Примітно, що скафандри «Сокіл-КВ2» були придбані китайськими торговими представниками, після чого в Китаї з'явився власний космічний костюм, іменований, як і пілотований корабель, «Шеньчжоу» і дуже схожий на російський зразок. В такому скафандрі відправився на орбіту перший тайконавт Ян Лівей.

Китайські аварійно- рятувальні скафандри в усьому схожі на російські скафандри «Сокіл-КВ2».

Для виходу у відкритий космос скафандри з серії «Сокіл» не годилися, тому, коли Радянський Союз почав запускати орбітальні станції, що дозволяють споруджувати різні модулі, знадобився і відповідний захисний костюм. Ним став «Орлан» - автономний полужесткий скафандр, створений на основі місячного «Кречета». У «Орлан» теж треба було залазити через дверцята в спині. Крім того, творці цих скафандрів зуміли зробити їх універсальними: тепер штанини і рукава підганялися під зріст космонавта.

«Орлан-Д» вперше був випробуваний у відкритому космосі в грудні 1977 року на орбітальній станції «Салют-6». З тих пір ці скафандри в різних модифікаціях використовувалися на «Салют», комплексі «Мир» і Міжнародної космічної станції (МКС). Космонавти завдяки скафандра можуть підтримувати зв'язок один з одним, з самої станцією і з Землею.

Скафандри «Орлан-МК» - найкращі друзі космонавта!

Скафандри серії «Орлан» виявилися настільки гарні, що китайці зробили за їх зразком свій «Фейтянь» для виходу у відкритий космос. 27 вересня 2008 року цю операцію в ході польоту корабля «Шеньчжоу-7» виконав тайконавт Чжай Чжиган. Характерно, що при виході його страхував напарник Лю Бомін в купленому у Росії «Орлані-М».

Китайський «Фейтянь» і російський «Орлан-М».

небезпечний космос

Вихід у відкритий космос небезпечний по безлічі причин: глибокий вакуум, екстремальні температури, сонячна радіація, космічне сміття і мікрометеорити. Серйозну небезпеку становить і видалення від космічного корабля.

Перший небезпечний інцидент стався ще з Олексієм Леоновим в березні 1965 року. Виконавши програму, космонавт не зміг повернутися на корабель через те, що його скафандр роздувся. Зробивши кілька спроб увійти в шлюз ногами вперед, Леонов вирішив розвернутися. При цьому він знизив рівень надлишкового тиску в скафандрі до критичного, що дозволило йому втиснутися в шлюзову камеру.

Інцидент з пошкодженням скафандра стався при польоті шаттла «Атлантіс» в квітні 1991 року (місія STS-37). Маленький прут проколов рукавичку астронавта Джеррі Росса. Завдяки щасливому випадку розгерметизації не відбулося - прут застряг і «запечатав» отвір. Прокол навіть не помітили до тих пір, поки астронавти не повернулися на корабель і не почали перевірку скафандрів.

Ще один потенційно небезпечний випадок стався 10 липня 2006 року під час другого виходу у відкритий космос астронавтів шаттла «Дискавері» (політ STS-121). Від скафандра Пірса Селлерса від'єдналася спеціальна лебідка, яка не давала астронавта полетіти в простір. Вчасно помітивши проблему, Селлерс з напарником зуміли прикріпити пристрій назад, і робота завершилася благополучно.

Картина Олексія Леонова «Вихід у відкритий космос».

Під програму багаторазових космічних кораблів «Спейс Шаттл» американці розробили кілька скафандрів. При випробуваннях нової ракетно-космічної системи астронавти одягалися в SEES - рятувальний скафандр, запозичений у військовій авіації. У подальших польотах його змінив варіант LES, а потім - більш досконала модифікація ACES.

Для виходів у відкритий космос був створений скафандр EMU. Він складається з верхньої жорсткої частини і м'яких штанів. Як і «Орлан», EMU можуть багаторазово використовувати різні космонавти. У ньому можна спокійно працювати в космосі сім годин, ще півгодини дає резервна система життєзабезпечення. За станом скафандра стежить спеціальна мікропроцесорна система, яка попереджає астронавта, якщо щось йде не так. Перший EMU побував на орбіті в квітні 1983 року кораблі «Челленджер». Сьогодні скафандри цього типу активно використовуються на МКС разом з російськими «орланів».

Скафандри відкритого космосу NASA: місячний скафандр A7LB, скафандр для «шатлів» EMU і експериментальний скафандр I-Suit.

Американці вважають, що EMU морально застарів. Перспективна космічна програма NASA включає польоти на астероїди, повернення на Місяць і експедицію на Марс. Тому необхідний скафандр, який об'єднував би в собі позитивні якості рятувальних і робочих костюмів. Швидше за все, він буде з люком за спиною, що дозволяє пристиковувати скафандр до станції або житлового модулю на поверхні планети. Щоб привести такий скафандр в робочий стан (включаючи герметизацію), потрібні лічені хвилини.

Прототип скафандра Z-1 вже проходить випробування. За певний зовнішню схожість з костюмом відомого мультиплікаційного персонажа його прозвали «скафандром Базза Лайтера».

Проект Z-1 - «скафандр Базза Лайтера».

Фахівці поки не визначилися, в якому костюмі людина вперше ступить на поверхню Червоної планети. Хоча Марс має атмосферу, вона настільки розріджена, що легко пропускає сонячну радіацію, тому людина всередині скафандра повинен бути добре захищений. Фахівці NASA розглядають широку палітру можливих варіантів: від важкого жорсткого скафандра Mark III до легкого обтягуючого костюма Bio-Suit.

Перспективний скафандр Bio-Suit (прототип). Підкоряйте Марс, залишаючись стильним!

***

Технології виготовлення скафандрів будуть розвиватися. Костюми для космосу стануть розумнішими, елегантніше, витонченішими. Можливо, коли-небудь з'явиться універсальна оболонка, здатна захистити людину в будь-якому середовищі. Але і сьогодні скафандри - унікальний продукт технологій, які без перебільшення можна назвати фантастичними.