Vesoljska obleka za astronavte ni samo obleka za letenje v orbiti. Prvi med njimi so se pojavili v začetku dvajsetega stoletja. To je bil čas, ko je do vesoljskih poletov ostalo še skoraj pol stoletja. Vendar pa so znanstveniki razumeli, da je raziskovanje nezemeljskih prostorov, katerih pogoji se razlikujejo od tistih, ki jih poznamo, neizogibno. Zato so si za prihodnje lete izmislili astronavtsko opremo, ki lahko človeka zaščiti pred smrtonosnim zunanjim okoljem.
Koncept skafandra
Kaj je oprema za polete v vesolje? Skafander je svojevrsten čudež tehnike. Gre za miniaturno vesoljsko postajo, ki sledi obliki človeškega telesa.
Sodoben skafander je opremljen s celim astronavtom. Toda kljub zapletenosti naprave je vse v njej kompaktno in priročno.
Zgodovina ustvarjanja
Beseda "skafander" ima francoske korenine. Ta koncept je leta 1775 uvedel matematik opat Jean Baptiste de Pas Chapelle. Seveda ob koncu 18. stoletja nihče niti v sanjah ni pomislil na polet v vesolje. Za potapljaško opremo so se odločili uporabiti besedo "potapljaška obleka", ki v prevodu iz grščine pomeni "človek-človek".
S prihodom vesoljske dobe se je ta koncept začel uporabljati v ruskem jeziku. Le tu je dobil nekoliko drugačen pomen. Človek se je začel vzpenjati vse višje. V zvezi s tem je bila potrebna posebna oprema. Torej na višini do sedem kilometrov to pomeni topla oblačila in kisikovo masko. Razdalje znotraj deset tisoč metrov zaradi padca tlaka zahtevajo kabino pod tlakom in kompenzacijsko obleko. V nasprotnem primeru med znižanjem tlaka pilotova pljuča prenehajo absorbirati kisik. No, kaj če greš še višje? V tem primeru boste potrebovali vesoljsko obleko. Moralo bi biti precej nepredušno. V tem primeru bo notranji tlak v skafandru (običajno znotraj 40 odstotkov atmosferskega tlaka) rešil življenje pilota.
V dvajsetih letih prejšnjega stoletja so se pojavili številni članki angleškega fiziologa Johna Holdena. Prav v njih je avtor predlagal uporabo potapljaških oblek za zaščito zdravja in življenja balonarjev. Avtor je svoje ideje celo poskušal uresničiti v praksi. Izdelal je podoben vesoljski skafander in ga testiral v tlačni komori, kjer je bil tlak nastavljen tako, da ustreza nadmorski višini 25,6 km. Vendar gradnja balonov, ki se lahko dvignejo v stratosfero, ni poceni užitek. In ameriški balonar Mark Ridge, ki mu je bila unikatna obleka namenjena, žal ni zbral sredstev. Zato Holdnov skafander ni bil preizkušen v praksi.
V naši državi je inženir Evgeniy Chertovsky, ki je bil zaposlen na Inštitutu za letalsko medicino, delal na vesoljskih oblekah. V devetih letih, od 1931 do 1940, je razvil 7 modelov hermetične opreme. Prvi sovjetski inženir na svetu je rešil problem mobilnosti. Dejstvo je, da se je obleka ob dvigu na določeno višino napihnila. Po tem se je pilot moral zelo potruditi, da je preprosto upognil nogo ali roko. Zato je model Ch-2 zasnoval inženir s tečaji.
Leta 1936 se je pojavila nova različica vesoljske opreme. To je model Ch-3, ki vsebuje skoraj vse dele sodobnih vesoljskih oblek, ki jih uporabljajo ruski kozmonavti. Preizkus te različice posebne opreme je potekal 19. maja 1937. Kot letalo je bil uporabljen težki bombnik TB-3.
Od leta 1936 so kozmonavtske obleke začeli razvijati mladi inženirji Centralnega aerohidrodinamičnega inštituta. K temu jih je spodbudila premiera znanstvenofantastičnega filma "Vesoljski polet", ki ga je ustvaril skupaj s Konstantinom Ciolkovskim.
Prvi vesoljski skafander z indeksom SK-STEPS-1 so oblikovali, izdelali in testirali mladi inženirji komaj leta 1937. Že zunanji vtis te opreme je kazal na njen nezemeljski namen. V prvem modelu je bil predviden priključek za pas za povezavo spodnjega in zgornjega dela. Pomembno gibljivost so zagotovili ramenski sklepi. Lupina te obleke je bila dvoslojna
Naslednjo različico vesoljske obleke je odlikovala prisotnost avtonomnega regeneracijskega sistema, zasnovanega za 6 ur neprekinjenega delovanja. Leta 1940 je bil ustvarjen zadnji sovjetski predvojni skafander - SK-STEPS-8. Ta oprema je bila testirana na lovcu I-153.
Izdelava posebne proizvodnje
V povojnih letih je pobudo za oblikovanje skafanderov za astronavte prevzel Letalski inštitut. Njeni strokovnjaki so dobili nalogo, da razvijejo obleke za letalske pilote, ki osvajajo vedno nove hitrosti in višine. Vendar en inštitut očitno ni bil dovolj za množično proizvodnjo. Zato je oktobra 1952 inženir Alexander Boyko ustvaril posebno delavnico. Nahajalo se je v Tomilinu v bližini Moskve, v obratu št. 918. Danes se to podjetje imenuje NEK Zvezda. Na njej je nekoč nastal Gagarinov vesoljski skafander.
Poleti v vesolje
Konec petdesetih let prejšnjega stoletja se je začelo novo obdobje raziskovanja nezemeljskega prostora. V tem obdobju so sovjetski konstruktorji začeli načrtovati vesoljsko plovilo Vostok, prvo vesoljsko vozilo. Vendar je bilo sprva načrtovano, da za to raketo ne bodo potrebni astronavtski skafandri. Pilot je moral biti v posebnem zaprtem zabojniku, ki bi bil pred pristankom ločen od spuščajočega modula. Vendar se je ta shema izkazala za zelo okorno in je poleg tega zahtevala dolgotrajne teste. Zato je bila avgusta 1960 preoblikovana notranja postavitev Vostoka.
Strokovnjaki iz biroja Sergeja Koroljova so posodo zamenjali z izmetnim sedežem. V zvezi s tem so bodoči kozmonavti potrebovali zaščito v primeru padca tlaka. To je postalo skafander. Vendar pa je bilo zelo premalo časa za povezavo s sistemi na vozilu. V zvezi s tem je bilo vse, kar je bilo potrebno za vzdrževanje življenja pilota, postavljeno neposredno v sedež.
Prvi kozmonavtski skafandri so se imenovali SK-1. Temeljili so na višinski obleki Vorkuta, namenjeni pilotom lovca prestreznika SU-9. Le čelada je bila popolnoma rekonstruirana. Vanj je bil nameščen mehanizem, ki ga je krmilil poseben senzor. Ko je pritisk v obleki padel, se je prozorni vizir takoj zaloputnil.
Oprema za astronavte je bila izdelana po individualnih merah. Za prvi polet je bil ustvarjen za tiste, ki so pokazali najboljšo stopnjo usposobljenosti. To je prva trojica, med katero so bili Jurij Gagarin, German Titov in Grigorij Neljubov.
Zanimivo je, da so bili astronavti v vesolju po skafandru. Ena od posebnih oblek znamke SK-1 je bila poslana v orbito med dvema poskusnima izstrelitvama vesoljskega plovila Vostok brez posadke, ki sta potekala marca 1961. Poleg poskusnih mešancev je bila na krovu tudi lutka "Ivan Ivanovič", oblečen v skafander. V skrinjo te umetne osebe je bila nameščena kletka z morskimi prašički in mišmi. In da naključne priče pristanka ne bi "Ivana Ivanoviča" zamenjale za nezemljana, so pod vizir njegovega skafandra postavili znak z napisom "Model".
Vesoljska oblačila SK-1 so bila uporabljena med petimi poleti vesoljskega plovila Vostok s posadko. V njih pa astronavtke niso mogle leteti. Za njih je bil ustvarjen model SK-2. Prvič so ga uporabili med poletom vesoljskega plovila Vostok-6. To vesoljsko obleko smo izdelali ob upoštevanju strukturnih značilnosti ženskega telesa za Valentino Tereškovo.
Razvoj ameriških strokovnjakov
Pri izvajanju programa Mercury so ameriški oblikovalci sledili poti sovjetskih inženirjev, hkrati pa so podali svoje predloge. Tako je prvi ameriški skafander upošteval dejstvo, da bodo astronavti v vesolju v prihodnosti ostali v orbiti dlje.
Oblikovalec Russell Colley je izdelal posebno obleko Navy Mark, prvotno namenjeno za lete pilotov mornariškega letalstva. Za razliko od drugih modelov je bil ta skafander upogljiv in imel relativno nizko težo. Za uporabo te možnosti v vesoljskih programih je bilo v dizajnu narejenih več sprememb, ki so vplivale predvsem na dizajn čelade.
Ameriški skafandri so dokazali svojo zanesljivost. Samo enkrat, ko je kapsula Mercury 4 pljusknila navzdol in se začela potapljati, je obleka skoraj ubila astronavta Virgila Grissona. Pilot je komaj uspel priti ven, saj se dolgo časa ni mogel odklopiti od vgrajenega sistema za vzdrževanje življenja.
Izdelava avtonomnih skafanderov
Zaradi hitrega tempa raziskovanja vesolja je bilo treba oblikovati nove posebne obleke. Navsezadnje so bili prvi modeli samo reševanje v sili. Zaradi dejstva, da so bili pritrjeni na sistem za vzdrževanje življenja vesoljskega plovila s posadko, astronavti niso mogli iti v vesolje s takšno opremo. Za vstop v odprto nezemeljsko vesolje je bilo potrebno izdelati avtonomni skafander. To nalogo so prevzeli oblikovalci ZSSR in ZDA.
Američani so za svoj vesoljski program Gemini ustvarili nove modifikacije vesoljskih oblek G3C, G4C in G5C. Drugi od njih je bil namenjen vesoljskim sprehodom. Kljub temu, da so bili vsi ameriški skafandri povezani s sistemom za vzdrževanje življenja na krovu, so imeli v sebi vgrajeno avtonomno napravo. Če bi bilo potrebno, bi njegovi viri zadostovali za pol ure življenja astronavta.
3. junija 1965 je Američan Edward White odšel v vesolje v skafandru G4C. Vendar ni bil pionir. Dva meseca in pol pred njim je vesoljsko plovilo ob ladji obiskal Aleksej Leonov. Za ta zgodovinski polet so sovjetski inženirji razvili vesoljsko obleko Berkut. Od SK-1 se je razlikoval po prisotnosti druge hermetične lupine. Poleg tega je obleka imela nahrbtnik, opremljen s kisikovimi jeklenkami, v čelado pa je bil vgrajen svetlobni filter.
V vesolju je bila oseba z ladjo povezana s sedemmetrsko vrvico, ki je vključevala napravo za blaženje udarcev, električne žice, jeklenico in cev za nujno oskrbo s kisikom. Zgodovinski izhod v nezemeljski prostor se je zgodil 18. marca 1965. Lociran je bil v 23 minutah. 41 sek.
Vesoljska obleka za raziskovanje Lune
Ko je človek obvladal zemeljsko orbito, je šel naprej. In njegov prvi cilj je bil polet na luno. Toda za to smo potrebovali posebne avtonomne vesoljske obleke, ki bi nam omogočile, da ostanemo zunaj ladje več ur. In ustvarili so jih Američani med razvojem programa Apollo. Te obleke so astronavta zaščitile pred sončnim pregrevanjem in mikrometeoriti. Prva razvita različica lunarnih vesoljskih oblek se je imenovala A5L. Vendar so ga kasneje izboljšali. Nova modifikacija A6L ima toplotnoizolacijsko lupino. Različica A7L je bila ognjevarna možnost.
Lunarne vesoljske obleke so bile enodelne večplastne obleke z gibljivimi gumijastimi spoji. Na manšetah in ovratniku so bili kovinski obročki, namenjeni za pritrditev zapečatenih rokavic in čelade. Skafandre so se zapenjale z navpično zadrgo, všito od dimelj do vratu.
Američani so stopili na površje Lune 21. julija 1969. Med tem poletom so našli svojo uporabo skafandri A7L.
Na Luno so nameravali iti tudi sovjetski kozmonavti. Za ta let so bili ustvarjeni skafandri Krechet. Šlo je za poltogo različico obleke, ki je imela na zadnji strani posebna vrata. Astronavt je moral splezati vanj in si tako nadeti opremo. Vrata so bila zaprta od znotraj. V ta namen sta bila predvidena stranska ročica in zapleteno kabelsko vezje. V obleki je bil tudi sistem za vzdrževanje življenja. Na žalost sovjetski kozmonavti nikoli niso uspeli obiskati Lune. Toda vesoljska obleka, ustvarjena za takšne lete, je bila kasneje uporabljena pri razvoju drugih modelov.
Oprema za najnovejše ladje
V začetku leta 1967 je Sovjetska zveza začela izstreljevati Sojuz. To so bila vozila, zasnovana tako, da so astronavti ves čas preživeli na njih.
Za lete na vesoljskih plovilih Soyuz je bil izdelan skafander Yastreb. Njegove razlike od Berkuta so bile v zasnovi sistema za vzdrževanje življenja. Z njegovo pomočjo je dihalna mešanica krožila v skafandru. Tu so ga očistili škodljivih nečistoč in ogljikovega dioksida ter nato ohladili.
Nova reševalna obleka Sokol-K je bila uporabljena med poletom Sojuz-12 septembra 1973. Tudi prodajni predstavniki iz Kitajske so kupili naprednejše modele teh zaščitnih oblek. Zanimivo je, da so bili astronavti v njej ob izstrelitvi plovila s posadko "Shanzhou" oblečeni v opremo, ki je zelo spominjala na ruski model.
Za vesoljske sprehode so sovjetski oblikovalci ustvarili vesoljsko obleko Orlan. To je avtonomna poltoga oprema, podobna luninemu Krechetu. Prav tako si ga moral namestiti skozi vrata zadaj. Toda za razliko od Krecheta je bil Orlan univerzalen. Njegove rokave in hlačnice so se enostavno nastavile na želeno višino.
V skafandrih Orlan niso leteli le ruski kozmonavti. Kitajci so na podlagi te opreme naredili svoj "Feitian". V njih so odšli v vesolje.
Vesoljske obleke prihodnosti
Danes NASA razvija nove vesoljske programe. Sem sodijo poleti na asteroide, na Luno, zato se nadaljuje razvoj novih modifikacij vesoljskih oblek, ki bodo morale v prihodnosti združevati vse pozitivne lastnosti delovne obleke in reševalne opreme. Katero možnost bodo razvijalci izbrali, še ni znano.
Morda bo to težak, trd vesoljski skafander, ki človeka ščiti pred vsemi negativnimi zunanjimi vplivi, morda pa bodo sodobne tehnologije omogočile ustvarjanje univerzalne lupine, katere eleganco bodo cenile bodoče astronavtke.
12. aprila 2010 mineva natanko 49 let od prvega vesoljskega poleta Jurija Gagarina leta 1961. Na ta dan ves planet praznuje svetovni dan letalstva in kozmonavtike.
Ob tej priložnosti sem se odločil napisati objavo o vesoljskih oblekah - spregovoriti o zgodovini njihovega nastanka, dizajnu in, če je mogoče, primerjati naše vesoljske obleke z ameriškimi.
Malo zgodovine pred vesoljem
Potreba po izdelavi vesoljske obleke se je pojavila v zgodnjih 30. letih. Dejstvo je, da se testni piloti, tudi če so nosili kisikove čelade, zaradi nizkega atmosferskega tlaka niso mogli dvigniti na višine, večje od 12 km. Na tej višini začne dušik, raztopljen v človeških tkivih, prehajati v plinasto stanje, kar povzroča bolečino.
Zato je leta 1931 inženir E. Chertovsky oblikoval prvo vesoljsko obleko "Ch-1". Bila je preprosta zaprta obleka s čelado, opremljena z majhnim steklom za ogled. Na splošno lahko v "Ch-1" počnete, kar želite, vendar ne delate. Toda kljub temu je postal preboj. Kasneje, pred vojno, je Chertovsky uspel oblikovati še šest modelov vesoljskih oblek.
Po vojni so se začeli pojavljati prvi reaktivni lovci, ki so močno dvignili letvico največjih višin. V letih 1947-1950 je skupina oblikovalcev pod vodstvom A. Boyka ustvarila prve povojne vesoljske obleke, imenovane VSS-01 in VSS-04 (reševalna obleka za velike višine). Šlo je za hermetične kombinezone iz gumirane tkanine, na katere so bile pritrjene trajne preklopne čelade in kisikove maske. Presežek tlaka na višini se je sprostil s posebnim ventilom.
Začetek razvoja
Na splošno nam razvoj vesoljskih oblek sprva ni šel najbolje od rok. Dejstvo je, da so bili obstoječi razvoji vesoljskih oblek neuporabni v primeru padca tlaka ladje v vesolju. In oblikovalci nimajo nič s tem - preprosto so dobili nalogo, da razvijejo zaščitno obleko, ki bo rešila astronavta šele po pristanku ali padcu spuščajočega modula. Med nasprotniki skafanderov so bili celo nekateri oblikovalci ladje – možnost razbremenitve tlaka se jim je zdela zanemarljiva. Njihove besede je potrdil uspešen let Lajke v GZhK (tlačna kabina za živali)
Spori so bili ustavljeni šele po osebnem posredovanju Koroleva. Hkrati je do Gagarinovega poleta ostalo le še 8 mesecev. V tem času je nastal skafander SK-1
Obstajajo 3 razredi vesoljskih oblek:
Reševalne obleke - služijo za zaščito astronavtov v primeru padca tlaka v kabini ali v primeru znatnih odstopanj parametrov njegovega plinastega okolja od norme;
skafandri za delo v vesolju na ali blizu površine vesoljskega plovila
skafandre za delo na površini nebesnih teles
SK-1 je bil skafander prve kategorije. Uporabljali so ga med vsemi leti prve serije ladij Vostok.
SK-1 je "deloval" v tandemu s posebno toplotno zaščitno obleko, ki jo je astronavt nosil pod glavno zaščitno obleko. Kombinezoni niso bili le oblačila, temveč celotna inženirska struktura z vgrajenimi cevovodi za prezračevalni sistem, ki je vzdrževal potreben toplotni režim telesa in odvajal vlago iz produktov dihanja. V nepredvidenih razmerah je sistem za vzdrževanje življenja vesoljske obleke (LSS) skupaj s kabino LSS »podaljšal« obstoj kozmonavta za 10 dni. V primeru padca tlaka v kabini se je prozorni "vizir" - okno čelade - samodejno zaprl in vklopil dovod zraka iz ladijskih jeklenk.
Vendar je imel pomembno pomanjkljivost. Njegova mehka lupina pod vplivom notranjega nadtlaka vedno teži k temu, da zavzame obliko vrtilnega telesa in se poravna. Nobenega dela, recimo rokava ali hlačnice, ni tako enostavno upogniti, in večji kot je notranji pritisk, težje je to narediti. Pri delu v prvih vesoljskih oblekah so morali astronavti zaradi relativno nizke mobilnosti vložiti precejšen dodaten napor, kar je na koncu privedlo do povečanja intenzivnosti presnovnih procesov v telesu. Zaradi tega je bilo potrebno povečati težo in dimenzije zalog kisika ter enot hladilnega sistema.
Nastal je tudi skafander SK-2. V bistvu je to isti SK-1, samo za ženske. Imel je nekoliko drugačno obliko, ob upoštevanju njihovih fizioloških značilnosti.
Analogno
Ameriški analog našega SK-1 je bil skafander za vesoljsko plovilo Mercury. Tudi to je bila izključno reševalna obleka in je bila izdelana leta 1961
Poleg tega je imel metalizirano zunanjo plast za odboj toplotnih žarkov.
Zlati orel
Sredi leta 1964 so se vodje sovjetskega vesoljskega programa odločili za nov poskus v orbiti – prvi vesoljski sprehod s posadko v vesolje. Ta okoliščina je pred razvijalce vesoljskih oblek postavila številne nove tehnične izzive. Seveda so jih narekovale resne razlike med notranjim okoljem vesoljskega plovila in razmerami v zunanjem vesolju - kraljestvu skoraj popolnega vakuuma, škodljivega sevanja in ekstremnih temperatur.
Razvijalci so imeli dve glavni nalogi:
Prvič, skafander za vesoljski sprehod je moral zaščititi pred pregrevanjem, če je astronavt na sončni strani, in obratno, pred ohlajanjem, če je v senci (temperaturna razlika med njima je več kot 100 °C). Ščitil naj bi tudi pred sončnim sevanjem in meteornimi snovmi.
Drugič, da zagotovite največjo varnost za osebo, bodite izjemno zanesljivi in imejte minimalno prostornino in težo. Najpomembneje pa je, da mora biti ob vsem tem astronavt v njem delovno sposoben, tj. premikati po ladji, opravljati določena dela ipd.
Vse te zahteve so bile uresničene v skafandru Berkut.
Mimogrede, od Berkuta so vse naše vesoljske obleke začeli imenovati po ptičjih imenih.
Obleka je bila izdelana iz več plasti filma s sijočo aluminijasto površino. Prostor med plastmi je bil posebej opremljen z režo, da se zmanjša prenos toplote v katero koli smer. Načelo termovke je, da se toplota ne sprejema ali oddaja. Poleg tega so plasti filmske tkanine ločene s posebnim mrežastim materialom. Posledično je bilo mogoče doseči zelo visoko stopnjo toplotne odpornosti. Astronavtove oči je zaščitil poseben svetlobni filter iz toniranega organskega stekla, debel skoraj pol centimetra. Imel je dvojno vlogo - oslabil je intenzivnost sončne svetlobe in preprečil, da bi biološko nevarni del žarkov sončnega spektra prešel na obraz.
Prvi vesoljski sprehod je imel omejene cilje. Zato se je sistem za vzdrževanje življenja zdel relativno preprost in je bil zasnovan za 45 minut delovanja. Spravljen je bil v nahrbtnik s kisikovo napravo in jeklenkami s prostornino 2 litra. Na telo nahrbtnika sta bila pritrjena nastavek za njihovo polnjenje in okence za merjenje tlaka. Z ladje so vzeli zrak, ki je bil dodatno obogaten s kisikom in vstopil v skafander. Isti zrak je odnesel toploto, vlago, ogljikov dioksid in škodljive primesi, ki jih je sproščal astronavt. Takšen sistem imenujemo sistem odprtega tipa
Celoten sistem je bil nameščen v nahrbtniku dimenzij 520x320x120 mm, ki je bil na hrbtni strani pritrjen s hitrospenjalno spojko. Za nujne primere je bil v komoro zračne zapore nameščen rezervni kisikov sistem, ki je bil s cevjo povezan s skafandrom.
Analogno
Analog zlatega orla je bil skafander za ladje Geminai
Njena ladijska različica (ne vem, kako bi jo drugače imenovala) je bila navadna reševalna obleka. Spremenjena različica je bila zasnovana za delo zunaj vesoljskega plovila
V ta namen so bile glavni obleki dodane toplotne in mikrometeoritne zaščite.
Sokol
Od leta 1967 so se začeli leti novih vesoljskih plovil tipa Soyuz, katerih temeljna razlika od predhodnikov je bila, da so že bila letala s posadko. In zato bi se moral potencialni čas, da oseba dela v vesolju zunaj ladje, povečati. V skladu s tem je bilo nemogoče biti ves čas v skafandru. Nosil se je le v najbolj kritičnih trenutkih - vzlet, pristanek. Poleg tega se je pojavilo vprašanje o izstrelitvi več ladij v orbito in njihovem pristajanju, kar je vključevalo izvajanje operacij, povezanih s prehodom ljudi skozi vesolje.
Za te namene je bil razvit nov skafander z novim sistemom za vzdrževanje življenja. Imenovali so ga "Jastreb"
Ta skafander je bil v osnovi podoben Berkutu, razlike so bile v drugačnem dihalnem sistemu, ki je bil tako imenovanega regeneracijskega tipa. Dihalna zmes je krožila znotraj obleke v zaprtem krogu, kjer je bila očiščena ogljikovega dioksida in škodljivih primesi, napajana s kisikom in ohlajena. Jeklenke s kisikom so ostale del sistema, vendar je bil kisik, ki so ga vsebovali, uporabljen samo za kompenzacijo puščanja in za astronavtovo porabo. Za ta sistem je bilo potrebno ustvariti več edinstvenih enot hkrati: izhlapevalni izmenjevalnik toplote, ki deluje v posebnih pogojih breztežnosti; absorber ogljikovega dioksida; električni motor, ki varno deluje v atmosferi čistega kisika in ustvarja potrebno kroženje zraka v skafandru, in drugi.
Za hlajenje astronavtovega telesa so uporabili zračno hlajenje. Za to je treba skozi skafander pognati zelo veliko količino plina. To pa zahteva ventilator z močjo nekaj sto vatov in velike količine električne energije. In močan zračni tok ni ravno prijeten za astronavta.
Opazna prednost je bila, da teža vesoljske obleke ne presega 8-10 kg, debelina ovoja pa je minimalna. To omogoča uporabo z individualno teksturo sedežev za blaženje udarcev, ki oslabijo učinek preobremenitev med vstavljanjem v orbito in spuščanjem.
V praksi je bil Yastreb uporabljen le enkrat - za prehod iz Sojuza-5 v Sojuz-4.
Analogno
Nisem našel posebnega ameriškega analoga Hawku. Vesoljska obleka za zgodnje Apollose se zdi nekako primerna za to. 
Merlin
Za polet na Luno je bil izdelan inovativen skafander 3. kategorije. V skafandru je moral astronavt ohraniti takšne motorične in delovne sposobnosti, ki na zemlji veljajo za elementarne. Na primer, premikanje po lunini površini, ob upoštevanju dejstva, da lahko "sprehodi" potekajo na različnih terenih; biti sposoben vstati v primeru padca, vzpostaviti stik z lunino »zemljo«, katere temperatura niha v zelo širokem razponu (v senci in na svetlobi od -130°C do +160° C); delo z instrumenti, zbiranje vzorcev luninih kamnin in izvajanje primitivnega vrtanja. Astronavtu so morali omogočiti, da se osveži s posebno tekočo hrano, pa tudi odstrani urin iz skafandra. Z eno besedo, celoten sistem za vzdrževanje življenja je bil zasnovan za težje delovne pogoje od tistih, ki so obstajali med orbitalnimi izhodi raziskovalcev.
Ob upoštevanju teh zahtev je pod vodstvom A. Stoklitskega nastal skafander Krechet
Imel je tako imenovano »poltogo« lupino, namesto nahrbtnika pa je imel vgrajen sistem za vzdrževanje življenja. Od njega je prišel izraz "vstopite v vesoljsko obleko". Ker je kozmonavt vstopil v Krecheta skozi "vrata" na njegovem hrbtu. Vsi sistemi za vzdrževanje življenja so bili nameščeni v "vratih"
Krechetovi sistemi so zagotovili rekordno avtonomno bivanje osebe na Luni - do 10 ur, med katerimi je raziskovalec lahko opravljal delo z velikim fizičnim naporom. Za toplotno hlajenje je bila prvič uporabljena vodno hladilna obleka, ker... vodno hlajenje je edini možni način vzdrževanja sprejemljivih toplotnih razmer v skafandru med intenzivnim delom astronavta. Za odvzem 300-500 kcal/h toplote je bil pretok vode skozi vodno hladilno obleko 1,5-2 l/min, zahtevana dolžina hladilnih cevi je bila približno 100 metrov. Za črpanje vode je bila uporabljena črpalka z močjo motorja nekaj vatov.
Hkrati z vodnim hlajenjem je obstajal krogotok za kroženje in regeneracijo zraka v obleki ter odstranjevanje vlage. Obstajala je tudi oskrba s kisikom za kompenzacijo puščanja.
Analogno
To je morda edini primer, ko je ameriški analog bolj znan kot naš. V njem je Neil Armstrong leta 1969 stopil na površje Lune
Obleka je bila izdelana iz visoko trdnih sintetičnih tkanin, kovine in plastike. Pod vesoljsko obleko je astronavt nosil lahko enodelno obleko s senzorji za biotelemetrijo. Poleg tega je bila pod skafandrom oblečena tudi posebna obleka za vodno hlajenje, ki je bila zasnovana za neprekinjeno delovanje 115 ur. Ta obleka iz najlonskega spandexa je imela sistem polivinilkloridnih cevi s skupno dolžino približno 90 m, skozi katere je neprekinjeno krožila hladna voda, absorbirala toploto, ki jo je ustvarilo telo, in jo odvajala v zunanji hladilnik. Zahvaljujoč tej obleki temperatura kože na različnih delih telesa ni presegla 40 °C.
Na dlani so bile posebne žične vezice, ki so preprečevale, da bi se rokavica napihnila, ko je bil v skafandru prevelik pritisk. Da bi zagotovili ročno spretnost, so imeli prsti rokavic podaljške za oprijem, s katerimi je astronavt lahko dvigoval majhne predmete.
Astronavtova čelada je bila narejena iz prozornega polikarbonata in je imela veliko odpornost na udarce. Njegova sferična oblika je astronavtu omogočila, da je obrnil glavo v katero koli smer. Kisik je vstopal v čelado s hitrostjo 162 l/min, tlačni konektor na levi strani čelade pa je astronavtu v skafandru omogočal pitje ali uživanje hrane. Sistem za vzdrževanje življenja nahrbtnika je bil pritrjen na zadnji del vesoljske obleke in na Zemlji so vesla tehtala 56,625 kg (za najbolj natančna - 554,925 n).
Orlan
Po pristanku na Luni so se vsa dela na Krechetu ustavila. Vendar je bil v sklopu lunarnega programa vključen tudi skafander Orlan – za orbitalno delo
K njegovemu razvoju so se vrnili leta 1969, ko so se začela dela na prvi orbitalni postaji. To so modifikacije Orlana, ki smo jih uporabili na Miru in jih zdaj uporabljamo na ISS.
Vsi vedo, da se posadke na orbitalnih postajah menjajo.
Vendar pa so bile vesoljske obleke, ki so obstajale prej, individualne in jih ni bilo mogoče prilagoditi. Posledično jih je bilo treba za vsakega novega člana posadke postaje izdelati in izstreliti v vesolje, kar je bilo glede na omejene tovorne zmogljivosti vesoljskih plovil Sojuz in Progress neučinkovito. Toda zaradi poltoge zasnove v Orlanu so bile individualne samo rokavice v vesoljskih oblekah, ki jih je dostavila posadka, sami vesoljski skafandri pa so bili ves čas na postaji.
Za zagotovitev gibljivosti telesa je vesoljska obleka uporabljala tečaje, ki se nahajajo na območju glavnih sklepov - rame, komolca, kolena, gležnja, prstov itd. Poleg tega so bili v poznejših modifikacijah uporabljeni zatesnjeni ležaji v številnih sklepih za povečanje mobilnost (na primer v ramenskih ali zapestnih sklepih).
Od prve uporabe Orlana na Saljutu 6 leta 1977 do potopa Mira leta 2001 je bilo v nizki zemeljski orbiti uporabljenih 25 kompletov Orlanov vseh vrst. Nekaj jih je zgorelo skupaj z zadnjo postajo Mir. V tem času je 42 posadk v Orlanu opravilo 200 izhodov. Skupni čas delovanja je presegel 800 ur.
Orlan ima veliko modifikacij. Najbolj zanimiv je po mojem mnenju Orlan-DMA z napravo za premikanje in manevriranje v vesolju.
Stroškov Orlana NE Zvezda ne navaja. Vendar sem v nekem poročilu nekoč slišal številko milijon dolarjev. Lahko da se motim.
Analogno
Ameriški astronavti iskreno in odkrito priznavajo, da so njihovi sedanji skafandri veliko slabši in neudobnejši od naših. Stanejo 12-15 milijonov. Torej ni polnopravnega analoga trenutnemu "Orlanu".
Swift
Med ustvarjanjem Burana je nastala najnovejša reševalna obleka "Strizh".
Nisem povsem prepričan, da je na fotografiji on, vendar je videti kot on. Izmetni sedež K-36RB je bil razvit kot del kompleta Swift. Strokovnjaki so Swift označili za najboljši skafander vseh časov. S prenehanjem dela na Buranu pa ... nasploh kot običajno pri nas.
0
Vesoljske obleke, ki se trenutno uporabljajo za vesoljske polete v Združenih državah in Rusiji, so zelo zapleteni kosi opreme, ki so jih v zadnjih 40 letih razvile številne države. Čeprav so te obleke rezultat dolgoletnih raziskav in nenehnih izboljšav, je princip, ki stoji za njimi, precej preprost. Sestoji iz ustvarjanja premične napihljive kapsule okoli človeškega telesa. Ta kapsula izolira človeka od okolja, ustvarja in vzdržuje stalen atmosferski tlak okoli njegovega telesa in zagotavlja pogoje za normalno dihanje in izmenjavo toplote, za uživanje hrane in tekočine, za opravljanje naravnih potreb, hkrati pa mu omogoča gibanje in opravljanje koristnega dela. Glavni namen vesoljske obleke je podoben namenu katere koli kabine pod tlakom in ga je mogoče doseči na različne načine, odvisno od dodeljenih nalog in pogojev vesoljskega poleta, pa tudi od splošne zasnove vseh drugih sistemov za vzdrževanje življenja in komponente letala. Vesoljska oblačila, ki se trenutno uporabljajo v astronavtiki, so zasnovana tako, da človeku omogočajo varno delo v vakuumu vesolja, na površini Lune, ne glede na glavno vesoljsko plovilo, in preživetje v primeru nenadnega padca tlaka v vesoljskem plovilu. kabini, pri čemer je treba ohraniti znano raven udobja in sposobnost opravljanja koristnega dela. V tem poglavju so opisani sistemi vesoljskih oblek, podrobne fiziološke in izvedbene zahteve, ki jih morajo takšni sistemi izpolnjevati, ter opisane tehnične izboljšave, uporabljene v najbolj obetavnih vesoljskih oblekah.
Ojačane vesoljske obleke za zaščito ljudi pred visokim pritiskom so bile prvič predlagane leta 1838, ko je Taylor izumil zgibno ojačano vesoljsko obleko za podvodne operacije. Jules Verne je bil očitno prvi, ki je predlagal uporabo napihljive vesoljske obleke za zaščito pred nizkim pritiskom na velikih nadmorskih višinah. Leta 1872 je opisal delovanje skafandra za bivanje zunaj ladje med poletom okoli Lune. Okrog leta 1875 je ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev predlagal gondolo pod tlakom za zaščito ljudi med poleti z balonom v stratosferi. Čeprav so patente za napihljive poletne obleke izdali v Franciji leta 1910 in v ZDA leta 1918, sta prva zasnovala zaščitno obleko z absorpcijo ogljikovega dioksida in jo testirala v nizkotlačni komori Angleža D. Holden in G. Davis. . Leta 1933 sta fiziolog Holden in specialist za potapljaške obleke Davis na zahtevo ameriškega letalca Marka Ridgea zasnovala in izdelala vesoljsko obleko za vzpon v stratosfero.
riž. 1. Značilnosti sistema skafandra med eksplozivno dekompresijo (od višine 5490 m do višine 22.875 m v 110 ms)
1 - absolutni tlak v skafandru;
2 - raven ravnotežnega tlaka v skafandru 195 mm Hg. Umetnost. (kar ustreza nadmorski višini 10.065 m), dosežena v 3000 ms;
3 - nivo tlaka v tlačni komori 27,9 mm Hg. Umetnost. (z
ustreza nadmorski višini 22.570 m), dosežena v 110 ms;
4 - absolutni tlak v tlačni komori
riž. 2. Diagram sistema za nadzor tlaka v skafandru
1- aneroid,
2- posoda z aneroidom,
3 - dovod kisika 375 cm 3 pod tlakom 122 kg / cm 2,
4- iz ladijskega kisikovega sistema, tlak 122 kg/
/cm 2,
5-reduktor, znižanje tlaka od 122 kg/cm 2 do
3,4 kg/cm 2
6-reduktor, znižanje tlaka od 122 kg/cm 2 do
4,76 kg/cm 2,
7- kontejner povezan s skafandrom,
8- prekat za regulacijo tlaka v skafandru,
9 - izhod regulatorja,
10- pomlad,
11- dovod zraka za prezračevanje,
12- izhod prezračevalnega zraka,
13- skafander,
14-diafragma,
15 - prostor za regulacijo pretočnega ventila,
16-porabna zmogljivost,
17-pretočni (rotacijski) ventil,
18- luknja za razbremenitev tlaka,
19 lukenj
Ridge je oblekel obleko in jo večkrat preizkusil v nizkotlačnih komorah. Pri zadnjem testu je v 30 min. je bil v komori s tlakom 17 mm Hg. Art., kar ustreza nadmorski višini 25,6 km, in ni občutil nobenih bolečih pojavov. To so bili prvi testi na svetu, v katerih je oseba, oblečena v napihljiv skafander, uspešno zdržala nizek zračni tlak, kar je simuliralo zelo visoko nadmorsko višino. Načrtovani let z balonom s skafandrom žal ni bil izveden.
Zaradi zanimanja za visokohitrostno letenje so se v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja nadaljevala prizadevanja za razvoj vesoljske obleke.
ZDA in ZSSR leta 1934, Nemčija in Španija leta 1935 ter Italija leta 1936 so sodelovale pri razvoju prototipa vesoljskih oblek za velike višine.
Avgusta 1934 je ameriški V. Post s svojim letalom Winnie May opravil prvi polet v višinskem skafandru blizu Akrona v Ohiu.
Vesoljska obleka, ki jo je nosil Post, je bila predhodno 35 minut testirana v tlačni komori na tlak, ki ustreza nadmorski višini 7015 m. Obleka je imela na ovratniku veliko luknjo, skozi katero se je oblačilo (namesto razcepa v pasu). Bila je dvoslojna: notranja gumijasta lupina je bila zasnovana tako, da vzdržuje pritisk plina, ki polni vesoljsko obleko, zunanja lupina tkanine pa je bila zasnovana tako, da ohranja želeno obliko vesoljske obleke. V tej obleki je Post opravil vsaj 10 poletov, dokler avgusta 1935 ni umrl v letalski nesreči, ki ni bila povezana s programom testiranja obleke na visoki nadmorski višini. Postova prizadevanja so jasno pokazala možnost uporabe vesoljskih oblek v letalih na velikih višinah in možnost uporabe tekočega kisika za dihanje in za ustvarjanje tlaka v obleki.
Leta 1936 je V. A. Spassky na Inštitutu za letalsko medicino ZSSR začel raziskave za določitev medicinskih kriterijev, ki bi jih oblikovalci lahko uporabili pri ustvarjanju stratosferske opreme. Hkrati je bilo pod vodstvom inženirjev E. E. Chertovsky in A. I. Boyko razvitih več modelov vesoljskih oblek, ki so opravili laboratorijske in letalske teste.
Pred drugo svetovno vojno je bilo v Združenih državah malo raziskovalnega dela o vesoljskih oblekah. V tem času so ameriške zračne sile in mornarica začeli razvojne programe za čelado s kroglico iz pleksi stekla in snemljive dele za roke in noge, ki so bili pritrjeni na glavni del obleke.
V 50. letih je vojaško letalstvo začelo posvečati večjo pozornost višinskim značilnostim letal. Simulacija letov v hiperbaričnih komorah je pilotom, ki so nosili vesoljske obleke, dala zaupanje v sposobnost premagovanja obstoječih svetovnih višinskih rekordov.
riž. 3. Aeronavta M. Ross in V. Praser, zaščitena le z višinskimi skafandri, v odprti gondoli, pred izstrelitvijo stratosferskega balona
72 ur simuliranega letenja na višino 42.395 m v lahkem tlačnem skafandru ameriške mornarice leta 1958 je utrlo pot Flintovemu rekordnemu poletu leta 1959 na letalu F-4 (Phantom) (30.060 m).
Medtem so ameriške zračne sile zelo uspešno delale na ustvarjanju kompenzacijskih oblek za velike nadmorske višine z uporabo principa capstan. To so bila oblačila iz porozne tkanine in niso zahtevala hladilne naprave, ki jo zahteva skafander. Takrat so se takšne obleke pogosto uporabljale v vojaškem letalstvu.
Mornariška obleka je z manjšimi spremembami postala prva ameriška vesoljska obleka in je bila uporabljena na poletu Mercury. Ta obleka je bila razvita predvsem s pomočjo laboratorija Naval Flight Equipment Laboratory (Philadelphia, Pennsylvania) in več civilnih izvajalcev.
Leta 1949 so člani tega laboratorija pomembno prispevali k znanosti o skafandrih z razvojem kombiniranega kompenziranega regulatorja dihanja. Ta regulator je omogočal uporabo dihalnega sistema, popolnoma ločenega od plina, ki je napihoval obleko, in poenostavljeno dihalno masko, ki ni zahtevala ventilov. Obleka je bila opremljena z zadrgami, ki so omogočale izdelavo številnih odprtin za lažje oblačenje in slačenje. Problem puščanja je bil v veliki meri odpravljen z metodo vulkanizacije. Mobilnost konstrukcije je bila zagotovljena z vgradnjo zatesnjenih vrtljivih ležajev in žlebičastih spojev. Podjetje Fievel je razvilo avtomatsko napravo za ustvarjanje tlaka v vesoljski obleki, ki je prvič omogočila izvedbo učinkovitih poskusov.
riž. 4. Prvi vesoljski sprehod v vesoljski obleki, ki ga je izvedel Aleksej Leonov marca 1965.
riž. 5. Astronavt Edward White v vesolju v vesoljski obleki tipa G-IV-C, junij 1965.
z osebo v višinskem skafandru v tlačnih komorah pri zelo nizkih tlakih. Samodejni tlak je omogočil oceno stopnje zaščite, ki jo zagotavlja obleka na zelo velikih nadmorskih višinah in v pogojih eksplozivne dekompresije.
Na sl. Slika 1 prikazuje rezultate študije o učinkih eksplozivne dekompresije na ljudi, ki so jo izvedli v laboratoriju Naval Flight Equipment Laboratory. V teh študijah so bili primerni subjekti dekompresirani s tlaka, ki ustreza nadmorski višini 5490 m, na tlak, ki ustreza nadmorski višini 22,875 m, za kratek čas 110 ms. Treba je opozoriti, da so tlak v obleki postopoma zmanjševali, da bi zagotovili varne pogoje za življenje. Na sl. Slika 2 prikazuje diagram sistema za nadzor tlaka za enega prvih uspešnih modelov mornariškega skafandra.
Visokogorski tlačni skafander mornarice je bil preizkušen maja 1961, ko sta se Malkelom Ross in Victor Praser povzpela na rekordno višino 34.169 m v dvosedežni odprti gondoli stratosferskega balona Stratolab (slika 3). Ta stratosferski balon, ki se je dvignil z USS Antietum, je bil največji, ki je bil kadar koli uporabljen za let s posadko.
Stratosferski balon je največjo višino dosegel po 2 urah in 36 minutah. po vzletu. Med višinskim delom 9-urnega leta je bila določena stopnja toplotnega nadzora gondole zagotovljena s posebno razporeditvijo stranskih lamel, ki jih je bilo mogoče ročno odpreti za sprejem želene količine neposredne sončne svetlobe. Višinske obleke so začele delovati na višini 7930 m in balonarjem zagotavljale potrebno zaščito ves čas leta, vključno z 2 urama na največji nadmorski višini. Polet je pokazal zanesljivost dolgotrajne uporabe višinskih skafanderov za individualno zaščito telesa na velikih višinah.
Kot je navedeno zgoraj, so višinske obleke, ki se uporabljajo v ameriškem vesoljskem programu, temeljile na vojaški višinski obleki.
Leta 1959 je bil vesoljski skafander Navy MK IV uporabljen v projektu Mercury. Vesoljska obleka Gemini je temeljila na vesoljski obleki letalskih sil, razviti za prototip letala X-15. Vesoljska oblačila Apollo so bila zasnovana posebej za Nacionalno upravo za aeronavtiko in vesolje.
Do leta 1965 je tehnologija vesoljskih oblek na visoki nadmorski višini dosegla stanje, ki je ljudem omogočilo odhod v vesolje. V vesoljski vakuum se je letos prvi podal sovjetski kozmonavt Aleksej Leonov; oblečen je bil v posebej oblikovan skafander. Njegova aktivnost zunaj ladje je trajala 10 minut. To se je zgodilo marca 1965 med poletom vesoljskega plovila Voskhod-2 (slika 4). Prvi ameriški astronavt, ki je stopil v vesolje v vesoljski obleki, je bil Edward White. To se je zgodilo junija istega leta med poletom vesoljskega plovila Gemini 4. Whiteova aktivnost v vesolju (slika 5) je trajala 21 minut. S pomočjo ročne manevrirne enote (o kateri bomo razpravljali spodaj) je lahko astronavt White naredil linearne premike in obrate. Hkrati ni nikoli izgubil orientacije ali nadzora nad svojimi gibi. Mobilnost vesoljske obleke je zadostovala za izvedbo misije zunaj ladje. Rezultati prvih vesoljskih sprehodov astronavtov so pokazali potrebo po večjem hlajenju votline vesoljske obleke. Hkrati, kar je še pomembneje, so pokazali, da lahko dejavnosti zunaj ladje postanejo običajne in varne.
ZAHTEVE ZA OBLIKOVANJE IN ZNAČILNOSTI OBSTOJEČIH VESOLJSKIH OBLEK IN PRENOSNIH SISTEMOV ZA ODRŽEVANJE ŽIVLJENJA
SPLOŠNE ZAHTEVE ZA VESOLJSKA OBLEKA
Glede na načine uporabe vesoljskih oblek lahko slednje razdelimo v dva razreda:
1. Vesoljske obleke za dejavnosti v vesolju, ki astronavtom omogočajo opravljanje različnih del na površini vesoljskega plovila ali vesoljske postaje ali na določeni razdalji od njih.
2. Vesoljske obleke za aktivnosti izven krova na površini nebesnih teles. Ta vrsta vključuje vesoljske obleke, ki so jih astronavti nosili med hojo in delom na površini Lune.
V. Smith navaja naslednje štiri skupine dejavnikov, ki določajo možnosti za konstrukcijo vesoljskih oblek za naslednjih 5, 10, 15 let:
1) v zvezi s programom letenja,
2) s sistemom vozila,
3) z uporabo skafandra,
4) z interakcijo človek-stroj.
Prva skupina dejavnikov je prikazana na sl. 6, ki navaja glavne vesoljske operacije ameriškega naprednega letalskega programa, glavne stopnje, ki jih je mogoče predvideti pri večini teh letov, in iz tega izhajajoče karakteristike delovanja, ki jih morajo izpolnjevati vesoljska oblačila, razvita za podporo teh letov. Na splošno se te zahteve glede zmogljivosti nanašajo na astronavtovo sposobnost opravljanja posebnih nalog, ki se bodo od njega zahtevale na teh misijah.
Na sl. 7a je razvidno, da dejavniki, ki jih določa sistem, vključujejo vrsto sistema, specifične podsisteme - tipe skafandra, konstrukcijske rešitve podsistemov in konstrukcijske omejitve. Skupina konstrukcijskih rešitev za podsisteme vključuje značilnosti skafandra: »mehki« skafander je podsistem skafandra, ki je skoraj v celoti izdelan iz prožnih materialov; "poltoga" vesoljska obleka je izdelana iz prožnih in neprožnih materialov, vzetih v približno enakih razmerjih; "Toga" vesoljska obleka za večino delov uporablja neprilagodljive materiale. Opozoriti je treba, da nekateri oblikovalci uporabljajo izraz "hibrid" namesto izraza "poltog".
Dejavniki, povezani s sistemom, tj.
Delovni faktorji, kot je prikazano na sl. 7, b, so v osnovi povezani s fizičnimi pogoji, v katerih se bodo uporabljale vesoljske obleke. To odpira vprašanja dobave, vzdrževanja in splošne uporabe ter fizičnih vplivov, ki jih je treba upoštevati pri vsaki uporabi oblek. To vključuje tudi upoštevanje psiholoških dejavnikov, ki se lahko pojavijo pri delu v teh razmerah. Projektant mora upoštevati, da lahko ti dejavniki povzročijo povečano porabo sistemskih rezerv.
Na sl. 8 predstavlja dejavnike »človek-stroj«.
riž. 6. Lastnosti letenja, upoštevane pri načrtovanju sistemov vesoljskih oblek
riž. 8. Dejavniki človek-stroj, upoštevani pri načrtovanju sistemov vesoljskih oblek
Nanašajo se na uporabo obleke in definiranje nalog sistema človek-stroj, saj stopnja koordinacije med človekom in strojem vpliva na izvajanje nalog.
Zgoraj opisane zahteve se nanašajo predvsem na funkcionalne značilnosti skafandra. Obstajajo pa še druge pomembne zahteve, ki jih je treba upoštevati in ki lahko pomembno vplivajo na končno zasnovo obleke. Najprej je za opravljanje koristnega dela potrebna mobilnost skafandra. Ta pomemben element oblikovanja obleke je podrobneje obravnavan v zadnjem razdelku. S tem je povezana še ena zahteva - sprejemljive mere skafandra. Tretja zahteva je požarna odpornost. V nekaterih primerih lahko obleko prezračite s plinom, obogatenim s kisikom. Obleko je mogoče uporabiti tudi v vesoljskem plovilu, ki ima lahko visok delni tlak kisika v atmosferi. Številne nekovinske ognjeodporne tkanine so bile razvite v povezavi s programom človeških vesoljskih poletov. V tabeli 1 prikazuje stopnje gorenja teh tkanin skupaj z njihovimi fizikalnimi lastnostmi in proizvodnjo plina. Dodatna zahteva je enostavnost oblačenja in slačenja skafandra. Nazadnje, pri materialih, izbranih za izdelavo vesoljske obleke, sta najpomembnejši lastnosti moč in vzdržljivost. Material ne sme le popolnoma prenesti vseh možnih tlačnih razlik, ampak tudi ne sme biti drgnjen, ko astronavt hodi, ko kleči, in se ne sme strgati, če slučajno pade; obenem pa mora obleka astronavtu omogočati koristno delo in izvajanje eksperimentov tako znotraj vesoljskega plovila kot na zunanji površini, na primer na površini Lune.
SPLOŠNE ZAHTEVE ZA NAHRBTNIKE
Glavni vir oskrbe astronavta, ki nosi vesoljsko obleko, je prenosni sistem za vzdrževanje življenja, ki ga lahko astronavt nosi na hrbtu. Ta naprava oskrbuje človeka s kisikom za dihanje, uravnava tlak v skafandru, predeluje recirkulirane pline z odstranjevanjem ogljikovega dioksida, vonjav, nekaterih plinastih sledi in odvečne vlage, uravnava temperaturo sistema z odvajanjem odvečne toplote, zagotavlja signalizacijo napak, glas komunikacija in prenos osnovnih parametrov preko telemetrije. Sistem za odvajanje toplote mora biti zasnovan ne le za toploto, ki nastane med astronavtovim metabolizmom in jo sprostijo komponente prenosnega sistema za vzdrževanje življenja, ampak tudi za toploto, ki jo prek toplotne izolacije dovaja (ali odvaja) iz luninega ali planetarnega okolja.
FIZIOLOŠKI IN OPERATIVNI PARAMETRI
V tabeli 2 povzema fiziološke in operativne parametre obstoječih in prihodnjih sistemov za vzdrževanje življenja. Zanimivo je omeniti, da je že leta 1940 V. A. Spassky dal načrtovalska priporočila za opremo za regeneracijo zraka v oddelkih vesoljskih plovil, od katerih so mnoga zelo blizu priporočilom, razvitim za današnje sisteme.
DIHALNE PLINSKE ZMESI, PREZRAČEVANJE IN TOPLOTNI NADZOR
Glavne parametre atmosfere v vesoljski obleki (barometrični tlak, sestava plina, temperatura, vlažnost in stopnja prezračevanja) je treba izbrati glede na fiziološke potrebe osebe (na želeni ravni aktivnosti) in tehnične sposobnosti za izpolnitev teh zahtev. .
Za astronavta je fiziološko pomemben tlak v votlini vesoljske obleke, ki mora biti enak kot v prostoru vesoljskega plovila ali postaje.
Vendar pa ustvarjanje vesoljske obleke s takšno atmosfero, zlasti z atmosfero, ki je po sestavi podobna zemeljski,
tehnično težko, predvsem zaradi dejstva, da je gibljivost človeka, oblečenega v skafander, z veliko razliko tlakov čez stene močno omejena.
Da bi zagotovili večjo mobilnost astronavta v vesoljski obleki, jo olajšali, zmanjšali puščanje in zaradi številnih drugih tehničnih razlogov je zaželeno vzdrževati minimalni fiziološko sprejemljiv tlak v votlini vesoljske obleke (ob upoštevanju okoljskih vplivov). pritisk).
Navedeni dejavniki so do nedavnega spodbujali inženirje in fiziologe k iskanju kompromisne rešitve za posebne pogoje in naloge načrtovanega leta. Nedavni razvoj je odprl možnost povečanja mobilnosti tako rekoč brez kompromisov. Ta razvoj dogodkov je obravnavan spodaj.
Odvisno od dejanskih pogojev letenja in možnosti desaturacije dušika iz telesa je tlak v vesoljski obleki, namenjen dolgotrajnemu bivanju astronavta, običajno izbran v območju od 200 do 300 mm Hg. Umetnost.
V skrajnih primerih se lahko tlak v obleki zmanjša na raven, pri kateri je še vedno mogoče vzdrževati zadostno oskrbo s kisikom za opravljanje danega dela.
Seveda astronavt za vsak izbrani tlačni režim potrebuje mešanico plinov, obogateno s kisikom, da zagotovi potreben delni tlak kisika v alveolarnem zraku.
Za določitev optimalnega odstotka kisika v mešanici plinov lahko uporabite nekoliko spremenjeno formulo, ki se uporablja za nadzor vsebnosti kisika v kisikovih napravah.
kjer je P sp absolutni tlak v skafandru v mm Hg. Art., Co 2, - vsebnost kisika v odstotkih.
Če to formulo uporabimo za primer, ko je tlak v skafandru 300 mm Hg. Čl., se izkaže, da mora mešanica plinov za dihanje vsebovati najmanj 60% kisika in pri tlaku v vesoljski obleki 200 mm Hg. Umetnost. mora biti doveden skoraj čisti kisik. V praksi sta leta Apollo in Skylab uporabljala čisti kisik (atmosfera z enim plinom) pri nominalnem tlaku 194 mm Hg. Umetnost.
Ogljikov dioksid, ki ga človek izdihne, se odstrani iz atmosfere skafandra s prisilnim prezračevanjem. Količina prezračevanja, ki je za to potrebna, je odvisna od količine ogljikovega dioksida, ki ga oddaja astronavt, njegove vsebnosti v atmosferi skafandra in njegove koncentracije v plinski mešanici, ki prihaja od zunaj ali iz regeneracijskega vložka (prebojna koncentracija). To prostornino lahko približno določimo s klasično Pettenkoferjevo formulo, ki jo je prvi uporabil V. A. Spassky za izračun prezračevanja v vesoljskih oblekah. Zaradi udobja je bila formula nekoliko spremenjena,
kjer je V hitrost prezračevanja (v l/min); q je količina ogljikovega dioksida, ki ga izdihne astronavt (v l/min); P - dopustni parcialni tlak ogljikovega dioksida v atmosferi vesoljske obleke (v mm Hg); P rer je parcialni tlak ogljikovega dioksida v mešanici plinov, ki prihaja iz regeneracijske kartuše (v mm Hg).
Pri izračunu prostornine prezračevanja S. A. Gozulov in L. G. Golovkin ter D. M. Ivanov in A. M. Khromushkin priporočajo, da se osredotočite na povprečno pričakovano sproščanje ogljikovega dioksida in njegov dovoljeni parcialni tlak (od 7 do 8 mm Hg. ). Takšna vsebnost ogljikovega dioksida v vdihani plinski mešanici ne povzroči opaznih odzivov v funkcionalnem stanju človeškega telesa, tudi po daljši večdnevni izpostavljenosti takšni atmosferi.
Prezračevanje se izračuna ob upoštevanju povprečne ravni emisij ogljikovega dioksida in predpostavlja se, da lahko koncentracija ogljikovega dioksida med intenzivnim fizičnim delom astronavta dvakrat preseže priporočeno vrednost. V tem primeru se lahko parcialni tlak ogljikovega dioksida približa mejni vrednosti, ki jo je navedel V. A. Spassky, to je 15 mm Hg. Umetnost.
Konstrukcijske značilnosti nahrbtnega sistema vesoljske obleke Apollo glede na ogljikov dioksid so bile naslednje: 1) v prvih 2,5 urah raven parcialnega tlaka ogljikovega dioksida ne sme preseči 7,6 mm Hg. Art., 2) naslednje pol ure - 10 mm Hg. Umetnost. in 3) preostali čas - 15 mm Hg. Umetnost. Dejanske ravni parcialnega tlaka ogljikovega dioksida med misijo Apollo na lunini površini so bile približno 2 mmHg nižje. Umetnost. manj. Za razvit vesoljski skafander s tlakom 414 mmHg. Umetnost. parcialni tlak ogljikovega dioksida ne sme preseči 7,6 mmHg. Umetnost. (v bližini nosne votline) s stopnjo ventilacije 3304 cm 3 /s in enakomerno hitrostjo presnove 302 kcal/uro. Hitrost presnove je ključni element pri načrtovanju dihalnih sistemov za čelado. Povečan parcialni tlak ogljikovega dioksida v vesoljski obleki, če se pojavi za kratek čas, ne povzroči negativnih posledic, povzroča pa povečano obremenitev fizioloških sistemov telesa.
Temperatura in vlažnost sta med parametri plinskega okolja v vesoljski obleki, ki ju je najmanj mogoče standardizirati. To je mogoče razložiti s posebnimi pogoji sistema toplotnega nadzora v vesoljskih oblekah. To je mogoče razložiti tudi z veliko sposobnostjo človeškega telesa, da se prilagaja spreminjajočim se pogojem izmenjave toplote in znatnimi nihanji v količinah toplote in vlage, ki jih sprošča astronavt pri izvajanju različnih operacij v vesoljski obleki. Pri opravljanju težkega fizičnega dela je sproščanje toplote osebe 5-6-krat večje od sproščanja toplote v mirovanju (450-500 kcal / uro proti 80-90 kcal / uro). Še večjo razliko opazimo v zvezi s sproščanjem vlage s strani človeškega telesa pri enakih primerjanih pogojih (600-800 g/uro v primerjavi s 40-50 g/uro).
Za zagotovitev normalnih pogojev prenosa toplote pri različnih pogojih sproščanja toplote je potrebno, da imajo sistemi za nadzor toplote in vlage v vesoljski obleki širok razpon.
Glede na velike razlike v zahtevah človekovega toplotnega udobja in kompleksnost avtomatskih krmilnih naprav, ki bi lahko spremljale raven človeške toplote in vlage, je nadzor vlage in odvajanja odvečne toplote v vesoljski obleki po možnosti ročno. To astronavtu omogoča, da v vesoljski obleki ustvari pogoje, ki ustrezajo njegovim individualnim potrebam in stopnji njegove fizične aktivnosti v določenem obdobju.
Tradicionalni način uravnavanja prenosa toplote in odstranjevanja vlage, ki se uporablja v večini skafandrov za pilote bojnih in civilnih letal, je vpihovanje skozi votlino skafandra s posušenim zrakom (vsebnost vlage ne več kot 5-8 g/m3) , ohlajeno ali segreto na pomembno temperaturo (od 10 do 80°C). Približna ocena zmogljivosti te metode kaže, da bo za prezračevanje vesoljskih oblek pri sprejemljivih pretokih (do 300 l/min) uporaba prezračevalnega zraka odvzela do 200 kcal/uro toplote in do 200- 270 g/uro vodne pare iz skafandra.
Glede na visoko porabo energije astronavtov pri delu v zaprtem prostoru in občutno zmanjšanje izmenjave toplote med vesoljskim skafandrom in zunanjim okoljem je potrebno poleg prezračevanja skafandra uporabiti tudi druge, učinkovitejše načine. je treba uporabiti regulacijo toplote. Te metode morajo zagotavljati odvajanje vse toplote in vlage, ki jo ustvarja astronavt, ter toplote, ki nastane kot posledica delovanja posameznih sistemov in naprav samega skafandra.
Če se za te namene uporabljajo metode kontaktnega ali radiacijskega hlajenja, lahko astronavt doživi določena nihanja temperature in vlažnosti, ki jih je težko izračunati in standardizirati. Poleg tega so bile vrednosti stopnje prezračevanja vesoljske obleke (50 l/min), temperature (od +10 do +15 ° C) in vlažnosti (od 20 do 85 %), navedene v nekaterih študijah, določene brez upoštevanja upoštevati individualne razlike v sproščanju toplote in vlage pri astronavtih, zato bi bilo lahkomiselno sprejeti te vrednosti kot običajne za vesoljsko obleko.
V ameriških sistemih se med dolgotrajnim delovanjem zunaj ladje uporabljata dve vrsti hlajenja. Med operacijami zunaj krova prezračevanje s hitrostjo 2832 cm 3 /s (dejansko) zagotavlja nekaj hlajenja zaradi izhlapevanja vlage s površine astronavtovega telesa. V bistvu je hlajenje doseženo z uporabo tekočinsko hlajenih oblačil (LCG) s prevajanjem. Takšna oblačila so sestavljena iz najlonskega šifona, med plastmi katerega so nameščene polivinilne cevi, tako da je oblačilo precej udobno. Za zagotavljanje hlajenja zaradi toplotne prevodnosti je predvidena plast elastana, ki cevi tesno pritisne na telo. Ta metoda hlajenja omogoča astronavtu, da 5 ur vzdrži presnovne toplotne obremenitve do 300 kcal/uro z zunanjim toplotnim dotokom 75 kcal/uro.
Sovjetski znanstveniki opisujejo več metod za odvajanje toplote iz vesoljskih oblek med aktivnostmi kozmonavtov zunaj krova.
1. Hlajenje mešanice plinov, ki kroži v vesoljski obleki, v sevalnih, izparilnih ali sublimacijskih izmenjevalnikih toplote ali v toplotnih izmenjevalnikih, kjer je vir mraza tekoči kisik.
2. Odvajanje toplote zaradi izhlapevanja vode v posebnih ploščah, ki se nahajajo v vesoljski obleki ali v rokavih.
3. Odvajanje toplote s hladilnim sredstvom, ki kroži po ceveh posebnega hladilnega sistema, čemur sledi hlajenje krožeče tekočine v toplotnih izmenjevalnikih. Tak sistem vodnega hlajenja lahko vesoljski obleki odvzame do 400-500 kcal/uro toplote. Temperatura vode na vhodu v vesoljsko obleko mora biti v območju 10-12 ° C, pretok vode mora biti 1,5-2 l / min. Metode odvajanja toplote lahko kombiniramo, eno metodo pa lahko tudi dopolnjujemo z drugo. Težavo toplotnega upravljanja, povezano z uporabo avtonomnih vesoljskih skafanderov, je mogoče rešiti bodisi z izbiro materiala, ki prekriva zunanjost vesoljske obleke s skrbno izbranimi lastnostmi za zmanjšanje izmenjave toplotnega sevanja med obleko in okoljem, bodisi z uporabo zaslonskega vakuuma. toplotna izolacija. V ta namen je predlagana uporaba aluminiziranega filma.
MERITEV METABOLIČNIH ZAHTEV
Zagotavljanje maksimalne zmogljivosti astronavta, oblečenega v vesoljsko obleko, zahteva raziskavo biomehanike sistema človek-obleka v različnih pogojih. E. Roth je predstavil biomehanske izračune človekovih zmogljivostnih lastnosti in porabe energije v različnih delovnih situacijah. Ti podatki so uporabni pri izračunu vesoljske obleke, ki ustreza celotnim presnovnim stroškom dela, opravljenega v obleki. Vendar neposredne ekstrapolacije ni mogoče izvesti zaradi značilnosti luninega okolja
zelo razlikuje od značilnosti zemeljskega okolja.
Ena najpomembnejših težav, ki so se pojavile pred pristankom na lunini površini, je bila napoved ravni porabe energije astronavta. Raven porabe energije je pomemben parameter, povezan s trajanjem oskrbe, ki jo lahko zagotovi nahrbtnik, in stopnjo udobja za astronavta. Pri težjem delu človek ustvari več presnovne toplote, porabi več kisika in sprosti več ogljikovega dioksida in vodne pare. Vse to močno vpliva na zasnovo in uporabo sistema nahrbtnika, ki ga nosi astronavt. Ravni energije, kot je bilo že navedeno, je mogoče določiti za dane probleme v pogojih zemeljske gravitacije, vendar ni bilo znano, ali bi bili ti deleži višji ali nižji v pogojih lunine gravitacije. Zdi se, da bi zmanjšana teža osebe samega, vesoljska obleka, sistem za vzdrževanje življenja nahrbtnika itd. Na Luni morali povzročiti zmanjšanje stopnje presnove. Vendar lahko zmanjšana teža pomeni zmanjšan oprijem pri hoji. In to lahko v kombinaciji z lastnostmi luninih tal in morebitnim neravnovesjem med astronavtom in opremo povzroči povečan metabolizem.
Precejšnje delo za določitev dejanske ravni porabe energije je bilo opravljeno med samimi leti na Luni. Te informacije so zelo pomembne za načrtovanje in razvoj komponent sistema za vzdrževanje življenja za prihodnje vesoljske lete. V tabeli Tabela 3 prikazuje povprečno porabo energije astronavtov na vesoljskem plovilu Apollo med operacijami na Lunini površini. Raven porabe energije je bila določena s pomočjo telemetrije na tri načine: z merjenjem toplotne bilance, porabe kisika in srčnega utripa. Toplotno ravnovesje je bilo določeno s primerjavo temperatur vode pri vstopu in izstopu iz vodno hlajenih oblačil med aktivnostmi na lunini površini, poraba kisika je bila izmerjena neposredno v prenosnem sistemu za vzdrževanje življenja in srčni utrip med aktivnostmi na lunini površini je bil primerjan s kalibracijo krivulja porabe energije, pridobljena na Zemlji na kolesarskem ergometru pred poletom.
Tabela 3. Čas aktivnosti izven plovila na Luni in povprečna raven energije
Metoda za določanje toplotne bilance. Ta metoda (slika 9) vključuje izračun skupne toplote, ki jo odvede sistem za tekočinsko hlajenje z zaprto zanko, in latentne toplote, ki jo odvede kisikova prezračevalna zanka. Celotna količina te toplote je enaka vsoti metabolične toplote, toplotnega toka v skafander in toplote, ki jo človek akumulira. Zaznavna toplota, ki jo odvaja prezračevalni krog, se šteje za zanemarljiva in se ne upošteva.
Osnovne enačbe toplotne bilance:
kjer je Q prenos, akumulacija ali sproščanje toplote, kcal/uro; t - masni pretok, kg/uro (določeno v testih pred letom); C - specifična toplotna kapaciteta, kcal/kg * °C; AT - temperaturna razlika na oblačilih s tekočinskim hlajenjem (določeno s telemetrijo); Ah - prirastek entalpije, cal/kg; TL - vezje za prenos toplote; VENT - prezračevalni krog; MET - presnovni; ST - akumulirano; H L - uhajanje toplote; O 2 - suh kisik.
Latentna toplota izparevanja, ki jo odnese ventilacijski tok, se izračuna tako, da se sprememba entalpije ventilacijskega plina pomnoži z dejanskim pretokom suhega kisika. Entalpijo lahko določimo iz psihrometričnih kart za kisik pri tlaku, ki je enak tlaku v obleki, če sta znani vstopni in izstopni rosišču. Točka rosišča za izstop iz prenosnega sistema za vzdrževanje življenja je enaka temperaturi plina, ki zapušča sublimator. Točka rosišča na vhodu v prenosni sistem je določena na podlagi podatkov testiranja pred letom. Nato se stopnja pretoka v prezračevalnem krogu določi iz tlaka ventilatorja z uporabo krivulj pretoka proti tlaku v skafandru. Porabo suhega kisika dobimo tako, da odštejemo porabo vodne pare od celotne porabe ventilacijskega plina.
Raven porabe energije, izračunana s to metodo za poveljnika odprave Apollo 12 med prvim izstopom, se je izkazala od 229 do 265 kcal / uro. Metoda zahteva predpostavko o stabilni rosišču na vhodu v prenosni sistem za vzdrževanje življenja in ima več drugih virov napak, kot so netočnosti pri merjenju pretoka hladilne tekočine, pretoka prezračevanja, temperaturne razlike med oblačili, hlajenimi s tekočino, in toplota puščanje.
Metoda za določanje porabe kisika. Poraba kisika je odvisna samo od hitrosti
1- kozmonavt,
2- toplotno sevanje iz telesa,
3- zaloga toplote v telesu,
4- toplotni tok skozi čelado,
6- pitna voda,
7- krogotok za prenos toplote,
8- toplota iz kroga za prenos toplote,
9 - prezračevalni krog,
10 - toplota iz prezračevalnega kroga,
11- električna oprema,
12- toplota iz električne opreme,
13- litijev hidroksid,
14- toplota iz litijevega hidroksida,
15- sublimator,
16- toplota iz sublimatorja,
17- toplo do pitne vode
metabolizem. Zato ta metoda predstavlja najbolj neposredno meritev hitrosti presnove obleke in uhajanja, ki jo je mogoče narediti iz telemetričnih podatkov. Razmerje med porabo kisika in hitrostjo presnove je znano že dolgo. Osnovna enačba, ki izraža to razmerje, ima obliko
kjer je Q met presnovna obremenitev, kcal; mo 2 - masni pretok kisika, kg; RQ je dihalni kvocient, ki izraža razmerje med prostornino sproščenega ogljikovega dioksida in količino porabljenega kisika.
Masa kisika, ki jo dovaja prenosni sistem za vzdrževanje življenja, se izračuna iz padca tlaka v jeklenki (telemetrijski podatki) z uporabo koeficienta stisljivosti, ki upošteva razliko med kisikom in idealnim plinom. Maso porabljenega kisika dobimo tako, da odštejemo uhajanje kisika iz vesoljske obleke od mase kisika, ki ga proizvede prenosni sistem za vzdrževanje življenja. Vrednost respiratornega koeficienta je vzeta iz podatkov testiranja na tleh.
S to metodo je bilo ugotovljeno, da je raven porabe energije poveljnika odprave Apollo 12 med prvim izhodom znašala 211 kcal/uro. Vir napake pri tej metodi je negotovost puščanja obleke, netočnost odčitkov tlaka kisika in poljubna izbira respiratornega koeficienta RQ.
MOBILNOST
Eden od glavnih problemov pri ustvarjanju napihljivih vesoljskih oblek že od časa B. Posta je bila njihova mobilnost. Ko je obleka pod pritiskom, izgubi prožnost in ovira astronavtovo gibanje. Iz tega razloga oblikovalci poskušajo združiti minimalni pritisk v obleki s fiziološkimi zahtevami vzdrževanja življenja in dekompresije.
Zahtevo po mobilnosti za napihljiv skafander je tehnično najtežje zadovoljiti. Sklepi okostja omogočajo dve vrsti gibanja: rotacijo in fleksijo.
Tabela 4. Klasifikacija in mehanizacija osnovnih gibov telesa
(ustreza tehničnim povezavam: gred s pušo in krogličnim zgibom). Kompleksne gibe, ki jih omogoča kroglični sklep (ramenski ali kolčni sklep), je mogoče razdeliti na dve preprosti gibi, navedeni zgoraj. Tehnični uspeh toge obleke je odvisen od zasnove njenih sklepov, ki se lahko premikajo kot sklepi telesa z minimalnim trenjem in minimalno spremembo volumna obleke. Narava gibov v sklepih in artikulacijah je predstavljena v tabeli. 4.
Problem gibljivosti komolčnih in kolenskih sklepov je mogoče rešiti z uporabo odsekov v obliki pomarančnih rezin v skafandru z močnimi vzdolžnimi vrvicami, ki se nahajajo vzdolž nevtralne črte, katerih dolžina se pri upogibu sklepa ne spreminja. Spoji ramenskega in kolčnega sklepa skafandra so najpogosteje izdelani iz valovitih pločevin, ki so opremljene z dodatnimi palicami, ki drsijo po valjih ali vodilih. Gibljivost roke zagotavljajo hermetično zaprti sklepi z rahlim vrtenjem. Ramenski sklep omogoča prosto gibanje rok v navpični ravnini. Komolčni sklep omogoča gibanje roke vzdolž vzdolžne osi.
Rokavice v vesoljski obleki zagotavljajo spretnost in udobje na naslednje načine: krojene so tako, da so prsti napol ukrivljeni in imajo členke v obliki oranžnih listov. Obstajata dve vrsti čelad - prostorske ali vrtljive. V prostorskih (tridimenzionalnih) čeladah je možno prosto gibanje glave znotraj njih. Rotacijske čelade se vrtijo, ko astronavt obrne glavo. Tesnjenje med vrtenjem je zagotovljeno na stičišču čelade z ovratnikom skafandra.
VIDLJIVOST IN ZAŠČITA OČI
Dolgotrajni vesoljski polet zahteva, da oseba deluje v zelo edinstvenih okoljskih pogojih, v katerih se intenzivnost vidnega in nevidnega sevanja spreminja, spreminjajo se tudi nivoji kontrasta in vizualni signali, ki temeljijo na učinkih sipanja svetlobe, so popolnoma različni.
Eden najbolj kritičnih izzivov za oblikovalce vesoljskih oblek je ustvarjanje naprave za vid, ki zagotavlja potrebno zaščito vida.
V tabeli Tabela 5 navaja nekaj glavnih dejavnikov, ki jih je treba upoštevati pri načrtovanju naprave za vid za čelado vesoljske obleke.
Tabela 5. Fiziološki dejavniki, ki vplivajo na oblikovalske odločitve naprave za gledanje
Naprava za opazovanje, razvita za lunarno različico vesoljske obleke Apollo, je bila zasnovana ob upoštevanju dejavnikov, navedenih v tabeli. 5. Zunanje steklo za gledanje te dvojne naprave je zelo odbojno za infrardeče sevanje (skupna preglednost približno 18 %). To lastnost smo zagotovili z nanosom v vakuumu tanke plasti zlata (debelina plasti 375 A). Problem odprave povratnega odboja slike samega astronavta, ki lahko povzroči nekaj vidnih popačenj, je bil rešen s pomočjo interferenčnega premaza. Med njegovo študijo je bilo ugotovljeno, da je povratni odboj le 8-9%.
Notranja zasteklitev ščiti astronavta pred ultravijoličnimi žarki. Odlikuje ga visoka preglednost, ki je potrebna za delo v nočnih razmerah z mesečino. Steklo odbija infrardeče žarke, kar omogoča uporabo toplotnega sevanja iz astronavtove glave za preprečevanje kondenzacije in zmrzovanja vlage na notranji površini razglednega okna. Svetlobni filter vesoljske obleke, izdelane v ZSSR, zmanjša intenzivnost sončne svetlobe na 3-15%; del sončnega sevanja z valovno dolžino manj kot 0,35 mikrona, ki je biološko posebej škodljiv, ne prehaja skozi zasteklitev, prosojnost za infrardeče področje spektra pa je omejena na 5-10 %.
VESOLJSKI OBLEKI IN PRENOSNI SISTEMI ZA ODRŽEVANJE ŽIVLJENJA
V tabeli Tabela 6 prikazuje podatke o funkcionalnih in konstrukcijskih značilnostih ameriških vesoljskih oblek in tabelo. 7 - o sistemih izhodnih oblek in o dejavnostih astronavtov zunaj ladje. Vesoljske obleke*, ki se uporabljajo v sovjetskem programu raziskovanja vesolja, so razdeljene na dve vrsti. Sistema vesoljskih oblek Vostok in Voskhod-2 odlikuje prezračevanje z odprtim krogom. Na sl. Slika 10 prikazuje diagram sistema vesoljske obleke, ki je bil uporabljen na vesoljskem plovilu Vostok.
V skafandru Voshod-2 se je kozmonavt podal v vesolje, na hrbtu pa je nosil tank. s čistim kisikom.
Druga vrsta vesoljske obleke, ki se uporablja v vesoljskih raziskavah v ZSSR, je regenerativnega tipa. Tak skafander je bil uporabljen v programu Soyuz. Na sl. Slika 11 prikazuje blokovni diagram sistema za vzdrževanje življenja za takšne vesoljske obleke.
Glavni elementi vesoljskih oblek so lupina, odstranljive rokavice, tlačna čelada in avtonomni ali vgrajeni sistem za vzdrževanje življenja. Lupina je sestavljena iz močne plasti, ki je sestavljena iz trpežne tkanine in sistema kablov in vrvic. Ta lupina ustvarja trdnost vesoljske obleke, ohranja svojo obliko, preprečuje prekomerni pritisk in omogoča tudi možnost prilagajanja dimenzij. Pod plastjo moči je nameščena hermetična plast. Toplotno izolacijo zagotavlja elastična plast z nizko toplotno prevodnostjo. Na notranji površini tega sloja je prezračevalni sistem, skozi katerega se mešanica plinov dovaja v različna področja skafandra. Te: plasti vesoljske obleke so pri različnih modelih lahko enojne ali kombinirane.
Prvo ameriško vesoljsko obleko za bivanje izven ladje poznamo pod oznako G-IV-C (slika 12). Najbolj zunanja plast te obleke je bila izdelana iz toplotno odpornega najlonskega materiala. Naslednja močna plast je izdelana iz mrežastega materiala, ki je posebej zasnovan za zagotavljanje mobilnosti in vzdrži pritisk v obleki. Tesnilni sloj je iz najlona, prevlečenega z neoprenom. Za zaščito pred toplotnim sevanjem in mikro-
Tabela 7. Rezultati dejavnosti zunaj plovila v vesolju
riž. 10. Sistem za vzdrževanje življenja vesoljske obleke na ladji razreda Vostok
1- glavni ventilator,
2- rezervni ventilator,
3- ekonomizator,
4- zračni cilindri,
5 - kisikova jeklenka,
6,7 - priključki za polnjenje,
8- menjalnik za regulacijo hitrosti pretoka,
9- kisikova naprava,
10- reduktor kisikove jeklenke,
11- konektor,
12 kisikovih jeklenk,
13- regulatorji tlaka,
14-prezračevalna cev
Tesnilni sloj je iz najlona, prevlečenega z neoprenom. Za zaščito pred toplotnim sevanjem in mikrometeoriti ima skafander plast aluminiziranega materiala.
Čelada je opremljena z zložljivim vizirjem, ki ščiti notranji vizir pred udarci in zagotavlja dodatno zaščito oči pred povečanimi ravnmi ultravijoličnega sevanja izven zemeljske atmosfere.
Kisik je bil v vesoljsko obleko doveden po 7,6 m dolgi privezani cevi, ki je bila povezana s kisikovim sistemom vesoljskega plovila, nato pa skozi majhno škatlo, pritrjeno na vesoljsko obleko. V tej škatli je bila majhna naprava, ki je nadzorovala količino tlaka in pretok prezračevanja. Na sl. Slika 13 prikazuje sistem za vzdrževanje življenja za to obleko.
Zbiranje urina in iztrebkov v skafandru Gemini, kot tudi v skafandru Mercury, je potekalo z zbiralnimi vrečami.
1- ventilator,
2- blok za absorpcijo ogljikovega dioksida,
3- enota za termoregulacijo in ločevanje vlage,
4- glavna kisikova jeklenka,
5- enote opreme za kisik,
6- senzor absolutnega tlaka v vesoljski obleki in v sistemu,
7 - senzor temperature zraka, ki vstopa v vesoljsko obleko,
8- senzor vsebnosti ogljikovega dioksida,
9 - do skafandra,
10 - za ladijske krmilne naprave in telemetrični sistem,
11 - odvod hlapov,
12- iz skafandra
Kot zbiralnik urina je služil elastični rezervoar iz lateksa, pritrjen na gumirano vrečko. Zbirka blata je plastična vrečka s krožno lepljivo oblogo.
Pri vseh vesoljskih poletih s posadko je bil medicinski nadzor astronavtov izveden v realnem času s pomočjo telemetričnih naprav.
Izmerjeni parametri so bili pridobljeni s pomočjo nalepk z mehkimi biosenzorji. Na ta način je bilo mogoče pridobiti elektrokardiogram, izmeriti frekvenco dihanja in pridobiti dodatne fiziološke informacije, vključno s temperaturo telesa ali skafandra in nivojem ogljikovega dioksida. Zasnova mehkih nalepk z biosenzorji je prikazana na sl. 14. Med raziskovanjem Lune, skupaj s tekočinskim hlajenjem notranjih oblačil, prenosnim sistemom za vzdrževanje življenja (v nahrbtniku) in sistemom kisika v sili, zasteklitvijo lunine čelade in drugimi napravami, vključenimi v posebno premično stran -uporabljena je bila krovna enota Apollo.
1- spodnje perilo,
2- prezračevalna plast za ustvarjanje udobnih pogojev,
3- hermetična lupina,
4- power shell (povezovalna mreža),
5-vmesni sloj,
6- toplotna plast z aluminijasto prevleko,
7-filc blazinica,
8- zunanja plast
riž. 13. Sistem za vzdrževanje življenja Gemini 4 za izhodno obleko1- ventil,
2- regulator tlaka,
3- zaporni ventil,
4- kisikova jeklenka,
5-točni regulator obleke in varnostni ventil,
6- manometer,
7- ročni zasilni ventil za kisik,
8- omejevalnik pretoka za dovodni kanal,
9- priključek dovodnega kanala,
10- biotelemetrija in komunikacije,
11- vrvica,
12- povezava s padalom,
13- krmilni ventil,
14-privezni sklop dolg 25 čevljev (7,62 m),
15 - omejevalnik pretoka,
okovje v obliki črke 16 U,
17- hitro sprostitveni priključek,
18- ventil za rekuperacijo tlaka v kabini
(EMU). Na sl. Na sliki 15 je prikazana oprema za aktivnosti na Lunini površini v okviru programa Apollo. Kot je razvidno na fotografiji, je vesoljsko obleko zunaj krova sestavljala glavna vesoljska obleka Apollo, čez katero so bila oblečena oblačila za zaščito pred toplotnim sevanjem in meteoriti. Glavna obleka je bila sestavljena iz najlonske notranje plasti, najlonske hermetične lupine, prevlečene z neoprensko gumo, in najlonske zadrževalne plasti močne lupine. Zunanji sloji na notranji strani so bili izdelani iz materiala Nomex in dveh slojev tkanine Beta, prevlečene s teflonom. Priključki za kisik, komunikacije in žice biomedicinskih senzorjev so bili pritrjeni na konektorje na trupu obleke. Pod to opremo so nosili tekočinsko hlajeno notranjo obleko. Izdelan je bil iz pletenine najlon-spandex z mrežo plastičnih cevi, po katerih je krožila hladilna voda.
Oživljanje med aktivnostmi na luninem površju je potekalo s pomočjo nahrbtnega prenosnega sistema za vzdrževanje življenja. Ta sistem je astronavta oskrboval s kisikom in dovajal hladilno vodo notranjim oblačilom (slika 16). Vključeval je tudi komunikacijsko in telemetrično opremo, napajalnike itd. Sistem je odvajal ogljikov dioksid iz prezračevalnega toka in zagotavljal prenos informacij preko telemetrije. Na vrhu paketa (glej sliko 15) je bil dodatni sistem za oskrbo s kisikom, ki je bil zasnovan za oskrbo plinastega kisika v sili vsaj 40 minut.
Prenosni sistem za vzdrževanje življenja je deloval na naslednji način. Voda, ki je krožila po hladilnih ceveh notranjih oblačil, je odvzemala metabolno toploto in zagotavljala hlajenje s toplotno prevodnostjo. Ta voda je nato prešla v sublimator in se tam ohladila. Prezračevalni sistem s kisikom je dovajal kisik, odstranjeval ogljikov dioksid in druge pline ter nadzoroval vlažnost. Kontaminanti so bili odstranjeni iz kisika, ko je vstopil v embalažo, s pomočjo kartuše z aktivnim ogljem. Ogljikov dioksid je bil kemično vezan na
riž. 14. Nalepke z biosenzorji (program Gemini
riž. 15. Oprema za odhod na površje Lune (program Apollo)
litijev hidroksid. Odvečno vlago v plinskem toku je zadrževal vodni separator s stenjem. Plinski tok smo ohladili v toplotnem izmenjevalniku (sublimatorju). Sistem za oskrbo s kisikom je bil neodvisna naprava z odprtim krogom, ki je lahko dovajala kisik v primeru okvare glavnega oskrbovalnega sistema ali odprla tokokrog v primeru popolne okvare prezračevalnega sistema nahrbtnika.
Odstranjevanje odpadkov v skafandru izven krova je bilo izvedeno z uporabo kolostomske vrečke in naprave za zbiranje in prenos urina (slika 17). Vrečko za kolostomijo so sestavljale elastične spodnjice z vpojno podlogo v predelu zadnjice in odprtino za genitalije na sprednjem delu. Ta sistem je omogočal nenamerno defekacijo, medtem ko je astronavt nosil vesoljsko obleko in je bil slednji pod pritiskom. Podsistem je zbiral iztrebke in preprečil, da bi prišli na oblačila. Vlago iz iztrebkov je absorbirala plast obloge in izhlapela v atmosfero vesoljske obleke, od koder je bila nato odstranjena skozi prezračevalni sistem. Kapaciteta fekalnega zbirnega sistema je bila približno 1000 cm 3 trdne snovi. Sistema za zbiranje iztrebkov astronavti do zdaj niso uporabljali med misijami na Luno. Naprava za zbiranje in prenos urina v obleki je omogočala zbiranje in začasno shranjevanje tekočih odpadkov med izstrelitvijo, dejavnostmi zunaj krova ali v nepričakovanih primerih, ko ni bilo mogoče uporabiti sistema za odstranjevanje odpadkov na krovu vesoljskega plovila. Ta sistem bi lahko zbral do 950 cm 3 tekočine s hitrostjo do 30 cm 3 /sek.
1- zadrga,
2- okov,
3- avtocesta,
4-cevi,
5- dozimeter
riž. 17. Naprave za zbiranje blata (a) ter zbiranje in odvajanje urina (b)riž. 18. Lunarna zasteklitev skafandra1- stransko steklo,
2- osrednje steklo,
3- vizir,
4- naprava za zaščito pred soncem,
5- zaščitna naprava,
6-prevleka,
7-zaponka
riž. 19. Vreča vode za uporabo pri odhodu na površje Lune v vesoljski obleki Apollo
Za delovanje tega sistema niso bile potrebne ročne nastavitve. Zaporni ventil z loputo je preprečil povratni tok iz zbiralne vreče. Zbrani urin bi se lahko zlil skozi lupino obleke v vsebnike za urin v komandnem oddelku ali lunarnem modulu med njegovim tlakom ali dekompresijo. Naprava za zbiranje urina je bila nameščena nad ali pod notranjo obleko; s cevjo je bil povezan z urinskim nastavkom na skafandru.
Zasteklitev čelade (LEVA) v lunarnem skafandru je bila tako kot v opremi Gemini dvojna. Očala so bila nameščena na tečajih na polikarbonatni lupini, pritrjeni na čelado. Zasteklitev je astronavta zaščitila pred udarci mikrometeoritov ter pred toplotnim, ultravijoličnim in infrardečim sevanjem.
Notranje lično steklo je služilo za delo v temi ali senci in se je odlikovalo z visoko prosojnostjo v območju vidne svetlobe. To steklo je izdelano iz polikarbonata, ki zagotavlja zaščito pred ultravijoličnim sevanjem. Zunanje steklo je zaščitilo astronavta pred infrardečimi žarki, ki jih odbija Lunina površina, tako da je njegovo notranjo površino prevleklo s tanko plastjo zlata. Začenši s poletom Apolla 12 je bil na vrhu zasteklitve v srednjem delu roba čelade dodan sončni vizir. Na sl. Slika 18 prikazuje zasteklitev lunarnega skafandra.
Druga sprememba od Apolla 12 je bila dodana 1080 cc vrečka za pitno vodo, ki je pritrjena znotraj vratnih obročev obleke (slika 19). Astronavt je lahko iz vrečke posrkal požirek vode s prostornino od 15,3 do 20,3 cm 3 skozi cev s premerom 3,2 mm, katere konec je bil blizu ust. Vrečko so napolnili z vodo iz prenosnega rezervoarja za vodo lunarnega modula.
NOVA TEHNOLOGIJA VESOLJSKIH OBLEKOV
Trenutno je veliko truda vloženega v reševanje novih problemov in odpravo pomanjkljivosti, odkritih pri uporabi vesoljskih oblek in njihovih sistemov. Zaradi teh prizadevanj se je mobilnost obleke povečala (slika 20). Zmanjšanje navora in povečanje življenjske dobe sklepov (število rotacijskih gibov), doseženo v vseh sklepih naprednih neladskih vesoljskih oblek, predstavlja velik tehnični dosežek. To je bilo doseženo z uporabo spojk s konstantno prostornino, v katerih ni nobenega dela za spreminjanje prostornine glede na pritisk.
1- "Živo srebro",
2- "Dvojčka"
3- "Apollo-Skylab",
4- novi skafandri
* Povečana gibljivost je opredeljena kot povečana stopnja gibanja v vseh ravninah plus zmanjšani torni momenti v sklepih plus stabilnost večpozicijskih sklepov
** Vesoljski skafandri so zasnovani za delo zunaj krova v orbitah in na lunini površini
Za primerjavo lahko omenimo, da so bili spoji prvih skafanderjev Gemini uporabljeni iz povezovalne mreže (ki ni ohranjala konstantne prostornine), spoji pri prvih skafandrih Apollo pa so bili oblikovani valoviti spoji, ki prav tako niso ohranjali konstantne prostornine. .
Primer togega skafandra, ki ima spoje s konstantno prostornino, je model skafandra RX-1 (slika 21). V delovnem stanju skafander ohrani skoraj vsako obliko, saj zagotavlja vzdrževanje stalne prostornine. Hkrati vam omogoča izvajanje skoraj vseh gibov telesa z minimalno porabo energije. Osnovno načelo skafandra s konstantno prostornino je uporaba vrtljivih valovitih zgibov.
Rotacijski valoviti spoj uporablja toge obroče, opremljene z omejevalnikom vzdolžnega gibanja; Zahvaljujoč temu se tkanina sklepa zlahka zloži in razpre, ohranja volumen sklepa, hkrati pa ohranja največji obseg gibanja.
Kovinski obroči v valovitem spoju se prilegajo drug drugemu. Tulec iz gumirane tkanine je pritrjen med temi obroči in deluje kot zrakotesna lupina. Obroči so nameščeni tako, da je tkanina med njimi položena v obliki gub ali harmonike. V tem primeru je največja obremenitev čista napetost, ki jo zlahka absorbirajo premikajoče se jeklenice, ki povezujejo vse obroče. Prvi in zadnji obroč sta privarjena na toge dele strukture skafandra. Ko je spoj upognjen, se blago zloži ali poravna med obroči; v tem primeru se povečanje volumna na eni strani sklepa kompenzira z enakim zmanjšanjem volumna na drugi strani.
Tako je skupna sprememba prostornine enaka nič in zanjo ni porabljen noben trud. Zato je navor, potreben za upogibanje spoja, določen le z notranjim trenjem tkanine in kablov
Nasin raziskovalni center Ames je razvil še eno trdo obleko, AX. Z izjemo mehkih rokavic je celotna obleka izdelana iz togih materialov in se ponaša z izjemno spretnostjo z nizkimi tornimi momenti in majhnim puščanjem. Značilnost razvojnega programa tega skafandra, ki je zagotavljal tako veliko mobilnost, je bila uporaba spojev v obliki "samovarske cevi" (slika 22).
Da bi odpravili pomanjkljivosti, povezane z zlaganjem "trdih, togih vesoljskih oblek", se je NASA lotila razvoja "hibridnega" vesoljske obleke. Tak skafander je izdelan iz trdega materiala, vendar s predeli iz mehkejšega blaga (slika 23).
Ta kombinacija združuje prednosti trdih in mehkih vesoljskih oblek. V teh skafandrih se v ramenskih in kolčnih sklepih uporabljajo spoji tipa "samovar pipe", v predelu komolcev, kolen, gležnjev in pasu pa oblikovani mehovi gube. Pri zlaganju skafandra se tkanina sklepov zruši.
Za lažje oblačenje ima obleka v pasu enojni konektor. Torni momenti v takem skafandru so skoraj polovico manjši kot v obstoječih izvedbah. Poleg tega se izkaže, da je "brez dimenzij". Ta vesoljska obleka ima tudi na novo razvit ramenski sklep s petimi ležaji. Na splošno je skafander skupaj s toplotno izolacijo in protimeteoritno zaščito mogoče zložiti v paket z dimenzijami 37,46 cm v višino, 71,1 cm v dolžino in 66 cm v širino.
Hibridna zasnova te obleke v kombinaciji z izboljšanimi spoji s konstantno prostornino zagotavlja odlične lastnosti mobilnosti. Ramenski sklep ima štiri segmentne dele in pet zatesnjenih ležajev. Koti segmentov so izbrani tako, da je možno neomejeno in brez predhodnega programiranja premikati roko v poljubni ravnini. Komolčni sklep uporablja enoosno pregiban sklep konstantne prostornine. Stalna artikulacija je sestavljena iz dveh eliptično prepognjenih delov; enoosni spoji so zasnovani tako, da so upogibne ravnine med seboj pod kotom 90°. Bočni upogib v pasu je dovoljen v območju približno ±20°. Upogib naprej v pasu je dovoljen v območju 65°; pri prejšnjih skafandrih je bil ta razpon bistveno manjši.
riž. 22. Vesoljska obleka tipa AX-1
riž. 23. Najnovejša vesoljska obleka (hibrid) za dejavnosti zunaj krova
riž. 24. momenti potrebni za upogibanje v pasu pri vesoljskih oblekah z nekonstantnim prostorninskim zgibom (1) in v hibridnem vesoljskem skafandru s konstantnim prostorninskim zgibom (2); tlak v obleki je 191 mm Hg. Umetnost.
riž. 25. Rokavice za vesoljsko obleko, ki zagotavljajo večjo mobilnost
Na sl. 24 prikazuje momente, potrebne za različne stopnje upogiba v pasu za obstoječe skafandre s spoji spremenljive prostornine in za razviti hibridni skafander, katerega obseg upogiba sega do 100° ali več.
Vesoljska obleka, zasnovana za tlak 414 mmHg. Art., kar ustreza nadmorski višini 4880 m.Pri razvoju takšnega skafandra za dejavnosti zunaj krova bo uporabljena tehnologija ustvarjanja hibridnega skafandra.
Pri uporabi tega skafandra se lahko izognete preddihanemu kisiku, kar preprečuje dekompresijske motnje. Astronavti ekspedicij Apollo, preden so se preselili v atmosfero vesoljskega plovila, sestavljenega iz čistega kisika pri tlaku 252-264 mm Hg. Art., je moral približno tri ure vdihavati čisti kisik. S tem previdnostnim ukrepom v ameriškem vesoljskem programu niso opazili nobenih dekompresijskih incidentov.
Če pa razvoj skafandra za tlak 414 mm Hg. Umetnost. bo uspešen pri premikanju s tlaka 760 mm Hg. Umetnost. v vesoljskem plovilu bo pritisk v vesoljski obleki zmanjšal potrebo po takem postopku.
V procesu izvajanja tega programa so bili do danes ustvarjeni sklepni sistemi vesoljskih oblek, ki lahko delujejo v območju tlaka v obleki od 258 do 363 mm Hg. Umetnost. Ti visokotlačni sistemi temeljijo na spojnih tehnikah s konstantnim volumnom in uporabljajo postopke, ki načeloma izpolnjujejo zahteve glede zmogljivosti, zanesljivosti in sile porušitve tlačne obleke 414 mmHg. Umetnost.
Izboljšane rokavice. Z naraščanjem obsega in zahtevnosti dela v vesolju se povečujejo zahteve po gibljivosti sklepov prstov in zapestja vesoljskih skafandov. Vesoljski instrumenti bodo v prihodnosti postali bolj raznoliki in kompleksnejši, zato je treba izboljšati tehnologijo izdelave rokavic za vesoljske obleke.
Na sl. Slika 25 prikazuje izboljšano rokavico, ki uporablja princip artikulacije s konstantnim volumnom za boljši oprijem. Poleg tega kombinacija tkanin, ki se uporabljajo za izdelavo prstov rokavic, izboljša njihove otipne lastnosti.
AKTIVNOSTI IZVEN KLASA
Vesoljski instrumenti. Različne vrste instrumentov, ki so potrebni za opravljanje dela v vesolju, na primer pri raziskovanju lunine površine, lahko vidite na sl. 26.
Raziskave kažejo, da: 1) mora biti električno orodje kompaktno; 2) potrebno je razviti nekakšen sistem za držanje orodja v bližini osebe, ne glede na vrsto uporabljenega orodja
med dejavnostmi izven krova in 3) če je oseba privezana, orodja brez odboja nimajo posebne prednosti pred običajnimi orodji.
Premična platforma za aktivnosti izven krova. Razvoj zasnove delovne ploščadi za dejavnosti izven krova (slika 27) je pokazal, da lahko okretni voziček z odprto osnovo pomaga astronavtu pri opravljanju njegovih nalog v vesolju.
1 - merica,
2- zlaganje za 20 vrečk,
3- filmska kamera z 20 mm objektivom,
4- kladivo,
5- prenosni sistem za vzdrževanje življenja,
6 - pilotski nahrbtnik,
7- namestitev za pokrovčke epruvet za vzorčenje,
8 - poveljniški nahrbtnik,
9 zamenljivih cevi za vzorčenje in čistilne palice,
10 - vrečka za zbiranje vzorcev,
11 markerjev,
12 svinčnik z lučko,
13 - posebna posoda za vzorčenje zunanjega okolja,
14-kamera z objektivom 500 mm,
15- ročna ura - kronograf,
16- manšeta za note,
17- klešče,
18- žep za liste z bankovci
Pogonska naprava platforme bo astronavta pripeljala do njegovega delovnega mesta. Manipulatorji bodo pomagali astronavtu med privezom in služili kot podaljšek rok ali "zunanjih rok" po privezu. Ploščad je s sidri pritrjena na delovno ploščad.
Teleoperaterji. Za razširitev prostorskih človeških zmožnosti, prodiranje v človeku škodljivo okolje, pa tudi za povečanje njegovih energetskih in močnih zmogljivosti se lahko uporabljajo teleoperaterji. Te naprave so lahko različnih oblik. Na sl. 28 prikazuje ramo in roko trdega prostora. skafander NASA, namenjen delu zunaj krova z bioelektričnim manipulatorjem (teleoperaterjem). Tu obstaja nadzorovana povezava ena proti ena med gibi astronavtove roke v skafandru in mehanskega izvajalca, ki se nahaja na delovni ploščadi.
Širok nabor funkcij teleoperaterja vključuje satelitsko namestitev, popravilo, vzdrževanje, gradnjo in uporabo zasilnih naprav.
NAPRAVE ZA MANEVRIRANJE NA ODPRTEM PROSTORU
Avtonomna ročna ranžirna enota. Na sl. Slika 29 prikazuje napravo, ki jo je uporabljal astronavt Edward White na misiji Gemini 4. Ta sistem vsebuje lasten visokotlačni vir hladnega plina s potrebnimi ventili in šobami za ustvarjanje nadzorovanega potiska. Za pomik naprej astronavt pritisne sprednji del sprožilca. Če se želite ustaviti ali premakniti nazaj, morate pritisniti zadnji del sprožilca. Ta sistem omogoča izvajanje premikov zunaj vesoljskega plovila z bistveno manjšo porabo energije za astronavta.
Astronavtska vozila. Za program Skylab so bile ustvarjene kompleksnejše manevrirne naprave, ki so bile eksperimentalno preizkušene na poletih po tem programu. To vključuje kozmonavtsko raziskovalno transportno vozilo in nožno vodeno manevrirno vozilo. Manevrirno raziskovalno transportno vozilo (slika 30) se lahko uporablja v štirih načinih: kot
riž. 27. Delovna ploščad za dejavnosti izven ladje
riž. 28. Snemalec
riž. 29. Avtonomna ročna ranžirna enota
a - diagram, b - splošni pogled;
2- zaporni ventil,
3- cev,
4- spojka,
5 - regulator tlaka,
6-klanska potisna šoba,
7 - ročna krmilna enota,
8- vlečna šoba,
9- potegni ventil šobe. 10 - potisna šoba,
11- valjev,
12 zatič
riž. 30. Astronavtu upravljavec transportne naprave
ročna ranžirna enota, za zagotavljanje linearnega gibanja, za žiroskopsko stabilizacijo prostorskega položaja in za žiroskopsko krmiljenje rotacijskega gibanja. Naprava zagotavlja šest stopenj svobode za manevriranje z avtonomnimi polnilnimi podsistemi in je opremljena s široko paleto instrumentov za merjenje delovanja sistema med letom, človeških gibanj in gibanja privezi. Nožni transportni aparat (slika 31) uporablja nožne krmilne ročice, motorje za neuravnotežen položaj in motorje za premikanje, ki delujejo približno v smeri navpične osi telesa. Astronavt sedi na tej napravi kot na kolesu. Motorji, pritrjeni na okvir, zagotavljajo pospeške pri premikanju približno 0,03 m/s 2 in nazivne pospeške pri spreminjanju položaja v prostoru približno 4 stopinje/s 2 .
Prenesi povzetek: Nimate dostopa do prenosa datotek z našega strežnika.
Vesoljska obleka je čudež tehnike, miniaturna vesoljska postaja ...
Zdi se ti, da je skafander poln, kot damska torbica, v resnici pa je vse narejeno tako kompaktno, da je preprosto čudovito ...
Na splošno je bil moj skafander videti kot prvorazredni avto, moja čelada pa kot švicarska ura.
Robert Heinlein "Imam vesoljsko obleko - pripravljen sem na potovanje"
Oprosti za dolgo objavo in več črk, ampak enostavno je nisem mogel skrajšati!
1. Predhodniki skafandra. Potapljaške obleke Jean-Baptiste de La Chapelle.
Ime "potapljaška obleka" izhaja iz francoske besede, ki jo je leta 1775 skoval matematik opat Jean-Baptiste de La Chapelle. Seveda konec 18. stoletja ni bilo govora o vesoljskih poletih - znanstvenik je predlagal, da bi tako poimenovali potapljaško opremo. Sama beseda, ki jo lahko iz grščine prevedemo približno kot "čolnič", je nepričakovano vstopila v ruski jezik s prihodom vesoljske dobe. Omeniti velja, da je vesoljska obleka v angleščini ostala "vesoljska obleka".
2. Višinski skafander Willyja Posta, 1934
Višje ko se je človek vzpenjal, bolj je bila potreba po obleki, ki bi mu pomagala narediti še en korak proti nebu. Če na višini šest do sedem kilometrov zadostujeta kisikova maska in topla oblačila, potem po desetih kilometrih tlak tako pade, da pljuča prenehajo absorbirati kisik. Za preživetje v takšnih razmerah potrebujete zaprto kabino in kompenzacijsko obleko, ki ob zmanjšanju tlaka stisne človeško telo in začasno nadomesti zunanji pritisk.
Če pa se dvignete še višje, tudi ta boleč postopek ne bo pomagal: pilot bo umrl zaradi kisikove lakote in dekompresijskih motenj. Edina rešitev je izdelava popolnoma zaprtega skafandra, v katerem se notranji tlak vzdržuje na zadostni ravni (običajno vsaj 40 % atmosferskega tlaka, kar ustreza nadmorski višini sedem kilometrov). Toda tudi tukaj je dovolj težav: napihnjen skafander otežuje gibanje in v njem je skoraj nemogoče izvajati natančne manipulacije.
3. Prve višinske vesoljske obleke ZSSR: Ch-3 (1936) in SK-TsAGI-5 (1940)
Angleški fiziolog John Holden je v dvajsetih letih prejšnjega stoletja objavil vrsto člankov, v katerih je predlagal uporabo potapljaških oblek za zaščito balonarjev. Za ameriškega letalca Marka Ridgea je izdelal celo prototip takšnega skafandra. Slednji je obleko preizkusil v tlačni komori pri tlaku, ki ustreza nadmorski višini 25,6 kilometra. Vendar so bili baloni za letenje v stratosferi vedno dragi in Ridge ni mogel zbrati sredstev za postavitev svetovnega rekorda s Holdnovo obleko.
V Sovjetski zvezi je Evgeniy Chertovsky, inženir na Inštitutu za letalsko medicino, delal na skafandrih za lete na velikih višinah. Med letoma 1931 in 1940 je razvil sedem modelov tlačnih oblek. Vsi so bili daleč od popolnosti, vendar je Chertovsky prvi na svetu rešil problem, povezan z mobilnostjo. Ko je bila obleka napihnjena, je pilot potreboval veliko truda samo za upognitev okončine, zato je inženir pri modelu Ch-2 uporabil tečaje. Model Ch-3, ustvarjen leta 1936, je vseboval skoraj vse elemente, ki jih najdemo v sodobni vesoljski obleki, vključno z vpojnim perilom. Ch-3 je bil preizkušen na težkem bombniku TB-3 19. maja 1937.
4. Astronavti na Luni v filmu "Vesoljski polet". Skafanderji so ponaredki, a precej podobni pravim.
Leta 1936 je izšel znanstvenofantastični film "Vesoljski polet", pri ustvarjanju katerega je sodeloval Konstantin Ciolkovski. Film o prihajajočem osvajanju Lune je tako očaral mlade inženirje Centralnega aerohidrodinamičnega inštituta (TsAGI), da so začeli aktivno delati na prototipih vesoljskih oblek. Prvi vzorec z oznako SK-TsAGI-1 je bil zasnovan, izdelan in testiran presenetljivo hitro – v samo enem letu, 1937.
Obleka je res dajala vtis nečesa nezemeljskega: zgornji in spodnji del sta bila povezana s spojko za pas; zdi se, da ramenski sklepi olajšajo mobilnost; lupina je bila sestavljena iz dveh plasti gumirane tkanine. Drugi model je bil opremljen z avtonomnim sistemom regeneracije, zasnovanim za šest ur neprekinjenega delovanja. Leta 1940 so inženirji TsAGI na podlagi pridobljenih izkušenj ustvarili zadnji predvojni sovjetski skafander SK-CAGI-8. Preizkušen je bil na lovcu I-153 Chaika.
5. Skafandre za pse (na fotografiji Belka) so poenostavili: živalim ni bilo treba opravljati težkega dela.
Po vojni je pobuda prešla na Letalski inštitut (LII). Njeni strokovnjaki so bili zadolženi za izdelavo oblek za letalske pilote, ki so hitro osvojili nove višine in hitrosti. Serijska proizvodnja ni bila mogoča za en inštitut in oktobra 1952 je inženir Alexander Boyko ustvaril posebno delavnico v obratu št. 918 v Tomilinu blizu Moskve. Danes je to podjetje znano kot NEK. Tam je nastal skafander za Jurija Gagarina.
6. Obleka z oznako SK-1 je nastala na podlagi višinske obleke Vorkuta, ki je bila namenjena pilotom lovca prestreznika Su-9. Le čelado je bilo treba popolnoma predelati
Imel je na primer nameščen poseben mehanizem, ki ga je krmilil senzor tlaka: če je ta močno padel, je mehanizem takoj zaloputnil prozorni vizir
Ko so sovjetski konstruktorji v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja začeli snovati prvo vesoljsko plovilo Vostok, so sprva načrtovali, da bi človek v vesolje poletel brez vesoljske obleke. Pilot bi bil nameščen v zapečatenem vsebniku, ki bi ga izstrelili iz pristajalne naprave pred pristankom. Vendar se je takšna shema izkazala za okorno in je zahtevala dolgotrajna testiranja, zato je avgusta 1960 biro Sergeja Koroljova preoblikoval notranjo postavitev Vostoka in posodo zamenjal z izstrelnim sedežem. Zato je bilo treba za zaščito bodočega astronavta v primeru padca tlaka hitro ustvariti ustrezno obleko. Ni bilo časa za združitev skafandra s sistemi na krovu, zato so se odločili izdelati sistem za vzdrževanje življenja, nameščen neposredno v sedežu.
7. Valentina Tereškova v "ženskem" skafandru SK-2. Prvi sovjetski vesoljski skafandri so bili svetlo oranžni, da bi lažje našli pristajajočega pilota. Toda vesoljske obleke za vesolje so bolj primerne za belo, ki odbija vse žarke
Vsak skafander je bil izdelan po individualnih merah. Za prvi polet v vesolje ni bilo mogoče "obložiti" celotne ekipe kozmonavtov, ki je takrat štela dvajset ljudi. Zato so najprej identificirali šesterico, ki je pokazala najboljšo stopnjo usposobljenosti, nato pa tri "vodje": Jurija Gagarina, Germana Titova in Grigorija Neljubova. Zanje so najprej naredili skafandre.
Eden od vesoljskih skafandov SK-1 je bil v orbiti pred kozmonavti. Med poskusnimi izstrelitvami vesoljskega plovila Vostok brez posadke, izvedenimi 9. in 25. marca 1961, je bil na krovu skupaj s poskusnimi mešanci humanoidni maneken v vesoljski obleki z vzdevkom "Ivan Ivanovič". V njegov prsni koš so namestili kletko z mišmi in morskimi prašički. Pod prozornim vizirjem čelade je bil nameščen znak z napisom "Layout", da naključne priče pristanka ne bi zamenjale za invazijo vesoljcev.
Vesoljska obleka SK-1 je bila uporabljena pri petih poletih vesoljskega plovila Vostok s posadko. Samo za polet Vostok-6, v kabini katerega je bila Valentina Tereshkova, je bil ustvarjen vesoljski skafander SK-2, ki je upošteval posebnosti ženske anatomije.
8. Astronavti programa Mercury v vesoljskih oblekah Navy Mark IV
Ameriški oblikovalci programa Mercury so sledili poti svojih konkurentov. Vendar so bile tudi razlike, ki jih je bilo treba upoštevati: majhna kapsula njihove ladje ji ni omogočala, da bi dolgo ostala v orbiti, pri prvih izstrelitvah pa je morala doseči le rob vesolja. Vesoljsko obleko Navy Mark IV je ustvaril Russell Colley za pilote mornariškega letalstva in se je od drugih modelov razlikovala po svoji prilagodljivosti in relativno majhni teži. Za prilagoditev obleke vesoljskemu plovilu je bilo treba narediti več sprememb - predvsem dizajn čelade. Vsak astronavt je imel tri individualne vesoljske obleke: za trening, za let in rezervo.
Vesoljska obleka programa Mercury je pokazala svojo zanesljivost. Samo enkrat, ko se je kapsula Mercury 4 začela potapljati po padcu, je obleka skoraj ubila Virgila Grissoma - astronavtu se je komaj uspelo odklopiti od ladijskega sistema za vzdrževanje življenja in priti ven.
9. Astronavt Edward White zunaj ladje.
Prve vesoljske obleke so bile reševalne, povezane so bile z ladijskim sistemom za vzdrževanje življenja in niso omogočale vesoljskih sprehodov. Strokovnjaki so razumeli, da če se bo širitev vesolja nadaljevala, bo ena od obveznih stopenj izdelava avtonomnega vesoljskega skafandra, v katerem bo mogoče delati v vesolju.
Sprva so Američani za svoj novi program s posadko "Gemini" želeli spremeniti vesoljsko obleko "Mercurian" Mark IV, toda do takrat je bila višinska zaprta obleka G3C, ustvarjena za projekt raketnega letala X-15, popolnoma pripravljena. , in to so vzeli za osnovo. Skupaj so bile med leti Gemini uporabljene tri modifikacije - G3C, G4C in G5C, za sprehode v vesolje pa so bili primerni samo skafandri G4C. Vsi skafandri so bili povezani s sistemom za vzdrževanje življenja ladje, vendar je bila v primeru težav zagotovljena avtonomna naprava ELSS, katere viri so zadostovali za pol ure podpore astronavta. Vendar ga astronavtom ni bilo treba uporabiti.
Edward White, pilot Geminija 4, je v vesoljski obleki G4C opravil vesoljski sprehod. To se je zgodilo 3. junija 1965. Toda do takrat ni bil prvi - dva meseca in pol pred Whiteom je Aleksej Leonov odšel na brezplačen let poleg ladje Voskhod-2.
10. Posadka Voskhod-2, Pavel Belyaev in Alexey Leonov, v vesoljskih oblekah Berkut
Ladje Voskhod so bile ustvarjene za doseganje vesoljskih rekordov. Zlasti na Voskhodu-1 je posadka treh kozmonavtov prvič poletela v vesolje - za to so iz sferičnega spuščajočega vozila odstranili izstrelni sedež, kozmonavti pa so sami odšli na let brez vesoljskih oblek. Vesoljsko plovilo Voskhod-2 so pripravljali za odhod enega od članov posadke v vesolje in brez obleke pod pritiskom ni bilo mogoče.
Vesoljska obleka Berkut je bila razvita posebej za zgodovinski polet. Za razliko od SK-1 je imela nova obleka drugo zaprto lupino, čelado s svetlobnim filtrom in nahrbtnik s kisikovimi jeklenkami, katerih zaloga je zadostovala za 45 minut. Poleg tega je bil astronavt z ladjo povezan s sedemmetrsko vrvico, ki je vključevala napravo za blaženje udarcev, jeklenico, cev za zasilni dovod kisika in električne žice.
11. Kozmonavt Aleksej Leonov je bil prvi na svetu, ki je šel v vesolje.
Vesoljsko plovilo Voskhod-2 je izstrelilo 18. marca 1965 in na začetku druge orbite je Aleksej Leonov zapustil krov. Takoj je poveljnik posadke Pavel Belyaev vsemu svetu slovesno sporočil: »Pozor! Človek je vstopil v vesolje! Podoba astronavta, ki lebdi v ozadju Zemlje, je bila predvajana na vseh televizijskih kanalih. Leonov je bil v praznini 23 minut 41 sekund.
12. Skafander G4C z nosljivo napravo ELSS
Čeprav so Američani izgubili vodstvo, so po številu vesoljskih sprehodov hitro in opazno prehiteli svoje sovjetske tekmece. Operacije zunaj ladje so bile izvedene med leti Gemini 4, -9, -10, -11, 12. Naslednji sovjetski izstop se je zgodil šele januarja 1969. Istega leta so Američani pristali na Luni.
P.S.
O pristanku na Luni se še vedno razpravlja. Obstaja veliko argumentov, ki dokazujejo in ovržejo ta dogodek. Resnica je, kot ponavadi, verjetno nekje na sredini...
13. Zapisi v vakuumu
Vesoljski sprehodi danes ne bodo nikogar presenetili: konec avgusta 2013 je bilo zabeleženih 362 vesoljskih sprehodov v skupnem trajanju 1981 ur in 51 minut (82,5 dni, skoraj tri mesece). Pa vendar je tu nekaj zapisov.
Absolutni rekorder po številu ur, preživetih v vesolju, je že vrsto let ruski kozmonavt Anatolij Solovjov - opravil je 16 vesoljskih sprehodov v skupnem trajanju 78 ur 46 minut. Na drugem mestu je Američan Michael Lopez-Alegria; opravil je 10 izhodov v skupnem trajanju 67 ur in 40 minut.
Najdaljši je bil izpad Američanov Jamesa Vossa in Susan Helms 11. marca 2001, ki je trajal 8 ur in 56 minut.
Največje število izhodov v enem letu je sedem; ta zapis pripada Rusu Sergeju Krikalevu.
Astronavta Apolla 17 Eugene Cernan in Harrison Schmitt sta preživela najdlje na Lunini površini: v treh misijah decembra 1972 sta tam preživela 22 ur in 4 minute.
Če primerjamo države, ne astronavte, so ZDA nedvomno vodilne: 224 izhodov, 1365 ur 53 minut zunaj vesoljskega plovila.
14. Vesoljske obleke za Luno.
Na Luni so bili potrebni popolnoma drugačni skafandri kot v Zemljini orbiti. Obleka naj bi bila popolnoma avtonomna in bi človeku omogočala večurno delo zunaj ladje. Zagotavljal naj bi zaščito pred mikrometeoriti in, kar je najpomembneje, pred pregrevanjem na neposredni sončni svetlobi, saj so bili pristanki načrtovani na lunarne dni. Poleg tega je NASA zgradila posebno nagnjeno stojalo, da bi ugotovila, kako zmanjšana gravitacija vpliva na gibanje astronavtov. Izkazalo se je, da se narava hoje dramatično spreminja.
Obleko za let na Luno so izboljševali v celotnem programu Apollo. Prva različica A5L ni zadovoljila kupca in kmalu se je pojavil skafander A6L, ki so mu dodali toplotnoizolacijsko lupino. Po požaru 27. januarja 1967 na Apollu 1, ki je povzročil smrt treh astronavtov (vključno z zgoraj omenjenima Edwardom Whiteom in Virgilom Grissomom), so obleko spremenili v ognjevarno različico A7L.
Po zasnovi je bil A7L enodelna, večplastna obleka, ki je pokrivala trup in okončine, z gibljivimi spoji iz gume. Kovinski obročki na manšetah ovratnika in rokavov so bili namenjeni namestitvi zatesnjenih rokavic in »akvarijske čelade«. Vsi skafandri so imeli navpično "zadrgo", ki je potekala od vratu do dimelj. A7L je astronavtom na Luni zagotovil štiri ure dela. Za vsak slučaj je bila v nahrbtniku tudi rezervna enota za vzdrževanje življenja, zasnovana za pol ure. V skafandrih A7L sta astronavta Neil Armstrong in Edwin Aldrin 21. julija 1969 stopila na Luno.+
Pri zadnjih treh poletih lunarnega programa so bili uporabljeni skafandri A7LB. Odlikovala sta jih dva nova spoja na vratu in pasu - takšna sprememba je bila potrebna za lažjo vožnjo lunarnega avtomobila. Kasneje je bila ta različica skafandra uporabljena na ameriški orbitalni postaji Skylab in med mednarodnim poletom Sojuz-Apollo.
15. Sovjetski lunarni skafander "Krechet".
Na Luno so šli tudi sovjetski kozmonavti. In za njih je bil pripravljen skafander "Krechet". Ker naj bi po načrtu na površju pristal le en član posadke, so za skafander izbrali poltogo različico – z vrati na zadnji strani. Astronavtu ni bilo treba obleči obleke, kot v ameriški različici, ampak se je dobesedno prilegala vanjo. Poseben kabelski sistem in stranska ročica sta omogočila zapiranje pokrova za seboj. Celoten sistem za vzdrževanje življenja je bil nameščen v vratih na tečajih in ni deloval zunaj, kot Američani, ampak v normalni notranji atmosferi, kar je poenostavilo zasnovo. Čeprav Krechet ni nikoli obiskal Lune, je bil njegov razvoj uporabljen za ustvarjanje drugih modelov.
16. Kitajske reševalne obleke so v vseh pogledih podobne ruskim vesoljskim oblekam Sokol-KV2
Leta 1967 so se začeli poleti novega sovjetskega vesoljskega plovila Sojuz. Postali naj bi glavno prevozno sredstvo pri ustvarjanju dolgoročnih orbitalnih postaj, zato se je potencialni čas, ki ga mora oseba preživeti zunaj ladje, neizogibno povečal.
Vesoljski skafander "Yastreb" je bil v osnovi podoben skafandru "Berkut", ki je bil uporabljen na vesoljskem plovilu Voshod-2. Razlike so bile v sistemu za vzdrževanje življenja: zdaj je dihalna mešanica krožila znotraj obleke v zaprtem krogu, kjer je bila očiščena ogljikovega dioksida in škodljivih nečistoč, napolnjena s kisikom in ohlajena. V Hawksih sta se kozmonavta Aleksej Elisejev in Jevgenij Hrunov selila z ladje na ladjo med leti Sojuza 4 in Sojuza 5 januarja 1969.
Kozmonavti so na orbitalne postaje leteli brez reševalnih oblek - zaradi tega je bilo mogoče povečati zaloge na krovu ladje. Toda nekega dne vesolje ni odpustilo takšne svobode: junija 1971 so Georgij Dobrovolski, Vladislav Volkov in Viktor Patsajev umrli zaradi padca tlaka. Oblikovalci so morali nujno ustvariti novo reševalno obleko Sokol-K. Prvi polet v teh skafandrih je bil izveden septembra 1973 na Sojuzu-12. Od takrat, ko kozmonavti letijo na domačem vesoljskem plovilu Soyuz, vedno uporabljajo različice Falcona.
Omeniti velja, da so vesoljske obleke Sokol-KV2 kupili kitajski prodajni zastopniki, po katerih je Kitajska dobila svojo vesoljsko obleko, imenovano, tako kot vesoljsko plovilo s posadko, "Shenzhou" in zelo podobno ruskemu modelu. Prvi taikonavt Yang Liwei je šel v orbito v takšnem skafandru.
17. Vesoljske obleke Orlan-MK so astronavtovi najboljši prijatelji!
Vesoljska oblačila iz serije Falcon niso bila primerna za odhod v vesolje, zato je bila, ko je Sovjetska zveza začela izstreljevati orbitalne postaje, ki so omogočale izdelavo različnih modulov, potrebna tudi ustrezna zaščitna obleka. Postal je "Orlan" - avtonomna poltoga vesoljska obleka, ustvarjena na podlagi luninega "Krecheta". Tudi v Orlan je bilo treba priti skozi vrata zadaj. Poleg tega je ustvarjalcem teh vesoljskih oblek uspelo narediti univerzalne: zdaj so bile noge in rokavi prilagojeni višini astronavta.
Orlan-D je bil prvič testiran v vesolju decembra 1977 na orbitalni postaji Saljut-6. Od takrat so te vesoljske obleke v različnih modifikacijah uporabljali na Salyutu, kompleksu Mir in Mednarodni vesoljski postaji (ISS). Zahvaljujoč skafandru lahko kozmonavti vzdržujejo stik med seboj, s samo postajo in z Zemljo.Prvi nevaren incident se je zgodil z Aleksejem Leonovim marca 1965. Po končanem programu se astronavt ni mogel vrniti na ladjo, ker je bil njegov skafander napihnjen. Potem ko je nekajkrat poskušal najprej vstopiti v zračno zaporo, se je Leonov odločil obrniti. Hkrati je znižal raven prekomernega tlaka v obleki na kritično, kar mu je omogočilo, da se je stisnil v zračno zaporo.
Med poletom raketoplana Atlantis aprila 1991 (misija STS-37) se je zgodil incident s poškodbo obleke. Majhna palica je prebodla rokavico astronavta Jerryja Rossa. Po srečnem naključju ni prišlo do razbremenitve tlaka - palica se je zataknila in "zaprla" nastalo luknjo. Predrtje sploh ni bilo opaziti, dokler se astronavti niso vrnili na ladjo in začeli preverjati svojih vesoljskih skafandrov.
Drugi potencialno nevaren incident se je zgodil 10. julija 2006 med drugim vesoljskim sprehodom astronavtov Discovery (let STS-121). Pierceu Sellersu so s skafandra odklopili poseben vitel, ki je astronavtu preprečil polet v vesolje. Ko sta Sellers in njegov partner pravočasno opazila težavo, sta napravo lahko pritrdila nazaj in delo je bilo uspešno zaključeno.
20. Nasine vesoljske obleke: lunarna obleka A7LB, EMU shuttle obleka in eksperimentalna obleka I-Suit.
Američani so razvili več vesoljskih oblek za program vesoljskih plovil za večkratno uporabo Space Shuttle. Pri preizkušanju novega raketno-vesoljskega sistema so astronavti nosili SEES, reševalno obleko, izposojeno iz vojaškega letalstva. V naslednjih letih ga je zamenjala različica LES, nato pa naprednejša modifikacija ACES.
Vesoljska obleka EMU je bila ustvarjena za vesoljske sprehode. Sestavljen je iz trdega zgornjega dela in mehkih hlač. Tako kot Orlan lahko tudi EMU različni astronavti večkrat uporabijo. V vesolju lahko varno delate sedem ur, z rezervnim sistemom za vzdrževanje življenja pa še pol ure. Stanje obleke spremlja poseben mikroprocesorski sistem, ki astronavta opozori, če gre kaj narobe. Prva EMU je šla v orbito aprila 1983 na vesoljskem plovilu Challenger. Danes se vesoljska oblačila te vrste aktivno uporabljajo na ISS skupaj z ruskimi Orlani.
21. Projekt Z-1 - "Skafander Buzza Lightyeara."
Američani verjamejo, da je EMU zastarela. Nasin obetavni vesoljski program vključuje polete na asteroide, vrnitev na Luno in odpravo na Mars. Zato je potreben skafander, ki bi združeval pozitivne lastnosti reševalne in delovne obleke. Najverjetneje bo imel za hrbtom loputo, ki bo omogočala priklop obleke na postajo ali bivalni modul na površini planeta. Traja nekaj minut, da takšno obleko spravimo v delovno stanje (vključno s tesnjenjem).+
Prototip vesoljske obleke Z-1 že testirajo. Zaradi določene zunanje podobnosti s kostumom slavnega risanega junaka je dobil vzdevek "skafander Buzz Lightyear".
22. Obetavna skafander Bio-Suit (prototip). Osvojite Mars in pri tem ostanite elegantni!
Strokovnjaki se še niso odločili, v kakšno obleko bo človek prvič stopil na površje Rdečega planeta. Čeprav ima Mars atmosfero, je ta tako tanka, da zlahka prepušča sončno sevanje, zato mora biti oseba v skafandru dobro zaščitena. Nasini strokovnjaki razmišljajo o številnih možnih možnostih: od težkega, togega vesoljskega skafandra Mark III do lahkega, tesno prilegajočega Bio-Suita.
Razvijale se bodo tehnologije izdelave vesoljskih oblek. Kostumi za vesolje bodo postali pametnejši, elegantnejši, bolj prefinjeni. Morda bo nekega dne obstajala univerzalna lupina, ki bo lahko zaščitila osebo v katerem koli okolju. Toda tudi danes so skafandri unikaten proizvod tehnologije, ki ga brez pretiravanja lahko imenujemo fantastičen.
Začeti bi morali s samo definicijo besede vesoljska obleka, ki je dobesedno prevedena iz stare grščine kot "človeška ladja" ali "čoln-človek". Prvi, ki je uporabil to besedo v znanem pomenu, je bil francoski opat in matematik La Chapelle za opis kostuma, ki ga je razvil. Omenjena obleka je bila analog potapljaške obleke in je bila namenjena udobnemu prehodu vojakov čez reko. Nekoliko kasneje so bili ustvarjeni letalski skafandri za pilote, katerih namen je bil zagotoviti reševanje pilota v primeru razbremenitve kabine in med izstrelitvijo. Z začetkom vesoljske dobe se je izoblikoval nov tip skafandra – skafander.
Vesoljska obleka prvega kozmonavta (»SK-1«), Jurija Gagarina, je bila zasnovana prav na podlagi letalske obleke Vorkuta. "SK-1" je bila mehka vrsta vesoljske obleke, ki je bila sestavljena iz dveh plasti: termoplasta in tesnjene gume. Zunanja plast vesoljske obleke je bila prekrita z oranžno prevleko za lažje iskanje. Poleg tega je bila pod skafandrom oblečena toplotno zaščitna obleka. Na slednje so bili pritrjeni cevovodi, katerih naloga je bila prezračevanje obleke in odstranjevanje vlage in ogljikovega dioksida, ki ga sprošča človek. Prezračevanje je potekalo s pomočjo posebne cevi, povezane z obleko v kabini. Tudi "SK-1" je imel tako imenovano asintetizacijsko napravo - nekaj podobnega elastičnim spodnjicam z zamenljivimi vpojnimi blazinicami.
Glavni namen takšnega skafandra je zaščititi astronavta pred škodljivimi vplivi okolja v izrednih razmerah. Zato se je med znižanjem tlaka v trenutku prerezala prezračevalna cev, spustil se je vizir čelade in začel dovod zraka in kisika iz jeklenk. Pri normalnem delovanju ladje je bil čas delovanja skafandra približno 12 dni. V primeru padca tlaka ali okvare sistema za vzdrževanje življenja (LSS) - 5 ur.
Moderna vesoljska obleka
Obstajata dve glavni vrsti vesoljskih oblek: trda in mehka. In če prvi lahko sprejme impresivno funkcionalnost sistema za vzdrževanje življenja in dodatne zaščitne plasti, potem je drugi manj okoren in bistveno poveča manevriranje astronavta.
Do prvega vesoljskega sprehoda s posadko (Aleksej Leonov) so bile vesoljske obleke razdeljene še na tri vrste: za reševanje v izrednih razmerah, za delo v vesolju (avtonomne) in univerzalne.
Osnovni model ruskega skafandra brez izhoda v vesolje je Falcon, ameriški ACES. Prvi model Sokol je prišel v uporabo leta 1973 in ga kozmonavti nosijo na vsakem letu Sojuza.
"Sokol"
Zasnova sodobne različice skafandra (SOKOL KV-2) vključuje dve lepljeni plasti: močnostno plast na zunanji strani in zatesnjeno plast na notranji strani. Za prezračevanje so na zadrževalni hram priključeni cevovodi. Cevovod za dovod kisika je povezan le s čelado skafandra. Dimenzije vesoljske obleke so neposredno odvisne od parametrov človeškega telesa, vendar imajo zahteve za astronavta: višina 161-182 cm, obseg prsnega koša - 96-108 cm Na splošno v tem modelu in vesoljski obleki ni bilo bistvenih novosti. se dobro spopada s svojim ciljem - ohranjanjem varnosti astronavta med vesoljskim prevozom.
"Orlan-MK"
Sovjetska vesoljska obleka, zasnovana za delo v vesolju. Model MK se na ISS uporablja od leta 2009. Ta vesoljska obleka je avtonomna in je sposobna podpirati varno delovanje astronavta v vesolju sedem ur. Zasnova Orlan-MK vključuje majhen računalnik, ki vam omogoča ogled stanja vseh sistemov obleke med aktivnostjo zunaj plovila (EVA) in priporočila v primeru okvare katerega koli od sistemov. Čelada skafandra je pozlačena, da zmanjša škodljive učinke sončne svetlobe. Omeniti velja, da ima čelada celo poseben sistem za izpihovanje ušes, ki se blokirajo, ko se spremeni pritisk v obleki. Nahrbtnik, ki se nahaja za obleko, vsebuje mehanizem za dovod kisika. Teža "Orlan-MK" je 114 kg. Delovni čas izven ladje je 7 ur.
O stroških takšne vesoljske obleke je mogoče le ugibati: v razponu od 500 tisoč dolarjev do 1,5 milijona dolarjev.
"A7L"
Pravi testi za razvijalce vesoljskih oblek so se začeli z začetkom priprav na pristanek astronavtov na Luni. Za izpolnitev te naloge je bil razvit skafander A7L. Če na kratko govorimo o zasnovi tega skafandra, je treba omeniti več značilnosti. "A7L" je bil sestavljen iz petih plasti in je imel toplotno izolacijo. Notranja tlačna obleka je imela več priključkov za življenjske tekočine; zunanja trpežna lupina je vključevala dve plasti: protimeteorno in ognjeodporno. Sama lupina je bila izdelana iz 30 različnih materialov, da bi zagotovila prej omenjene lastnosti. Pomembna komponenta A7L je bil nahrbtnik, ki se je nosil na hrbtu in je vseboval glavne komponente sistema za vzdrževanje življenja. Omeniti velja, da je v izogib pregrevanju astronavta in meglenju tlačne čelade v obleki krožila voda, ki je prenašala toploto, ki jo proizvaja človeško telo. Segreta voda je vstopila v nahrbtnik, kjer se je ohladila s sublimacijskim hladilnikom.
"EMU"
Extravehicular Mobility Unit ali »EMU« je ameriška obleka za zunajvehikularne aktivnosti, ki jo skupaj z Orlanom-MK uporabljajo astronavti za vesoljske sprehode. To je poltrda obleka, večinoma podobna ruski zasnovi. Nekatere razlike vključujejo:
- Litrsko posodo z vodo, ki je s cevjo povezana s čelado;
- Ojačano ohišje, ki lahko prenese temperature v razponu od –184 °C do +149 °C;
- Čas delovanja v vesolju – 8 ur;
- Nekoliko nižji tlak v obleki je 0,3 atm, medtem ko ima Orlan MK 0,4 atm;
- Obstaja video kamera;
- Prisotnost zgornjih lastnosti je vplivala na težo obleke, ki je približno 145 kg.
Cena enega takega skafandra je 12 milijonov dolarjev.
Oblačila za astronavte prihodnosti
Če pogledamo malo naprej, recimo o uvedbi nove modifikacije vesoljske obleke Orlan-ISS leta 2016. Glavne značilnosti tega modela so avtomatska termoregulacija, odvisno od zahtevnosti dela, ki ga astronavt trenutno opravlja, in avtomatizacija priprave skafandra za izvedbo vesoljskega sprehoda.
NASA razvija tudi nove vesoljske obleke. Eden od teh prototipov se že testira - "Z-1". Čeprav je Z-1 zelo podoben skafandru Buzza Lightyeara iz filma Zgodba igrač, ima njegova funkcionalnost nekaj pomembnih novosti:
- Prisotnost univerzalnega priključka na zadnji strani obleke vam bo omogočila, da nanj povežete avtonomni sistem za vzdrževanje življenja v obliki nahrbtnika in sistem za vzdrževanje življenja, ki ga zagotavlja ladja;
- Povečana mobilnost astronavta v vesoljski obleki je dosežena zaradi: nove tehnologije "vložkov" na mestih, kjer so deli telesa zloženi, mehke zasnove obleke, pa tudi relativno nizke teže - približno 73 kg. , ko je sestavljen za EVA. Gibljivost astronavta v Z-1 je tako visoka, da mu omogoča, da se skloni in doseže prste na nogah, sedi na kolenih ali celo sedi v položaju, podobnem položaju "lotosa".
Toda težave z Z-1 so se pojavile že na začetnih stopnjah - njegova obsežnost ne dovoljuje, da bi bili astronavti v njem na krovu nekaterih vesoljskih plovil. Zato NASA poleg Z-1 in že napovedane modifikacije Z-2 poroča o delu na še enem prototipu, katerega lastnosti še niso bile razkrite.
Treba je opozoriti, da se tudi na tem področju pojavljajo inovativni, drzni predlogi, med katerimi je najbolj znan »Biosuit«. Deva Newman, profesorica aeronavtike na eni najboljših univerz na svetu (Massachusetts Institute of Technology), je na konceptu takšne obleke delala več kot 10 let. Posebnost "Biosuita" je odsotnost praznega prostora v obleki za polnjenje s plini, da bi ustvarili zunanji pritisk na telo. Slednji se proizvaja mehansko z uporabo zlitine titana in niklja ter polimerov. To pomeni, da se skafander sam krči in ustvarja pritisk na telo. Ker je razdeljen na segmente, se "Biosuit" "ne boji" prebadanja vesoljske obleke na enem ali drugem mestu, saj mesto vboda ne bo povzročilo znižanja tlaka celotne obleke in ga je mogoče preprosto zapečatiti. Poleg tega bo ta tehnologija znatno zmanjšala težo vesoljske obleke in preprečila poškodbe astronavtov, ki so posledica dela v težki obleki. Kar še ostaja v razvoju, je čelada, ki pa žal najverjetneje ne bo ustvarjena s to tehnologijo. Zato bomo verjetno v prihodnosti videli nekakšno simbiozo vesoljskih oblek "Biosuit" in "EMU".
Če povzamem, želim poudariti, da hiter razvoj tehnologije vodi v enako hiter razvoj vesoljske tehnologije, orodij in opreme. Edina ovira pri razvoju vesoljskih oblek je lahko financiranje, saj ta oprema stane milijone dolarjev.