Скафандры касманаўтаў: прызначэнне, прылада. першы скафандр

Скафандры касманаўтаў - гэта не проста касцюмы для палётаў на арбіце. Першыя з іх з'явіліся яшчэ ў пачатку дваццатага стагодзьдзя. Гэта быў час, калі да касмічных палётаў заставалася практычна паўстагоддзя. Аднак навукоўцы разумелі, што засваенне пазаземных прастор, умовы якіх адрозніваюцца ад звыклых нам, непазбежна. Менавіта таму для будучых палётаў прыдумалі рыштунак касманаўта, якое здольна абараніць чалавека ад забойнай для яго знешняй асяроддзя.

паняцце скафандра

Што ж уяўляе сабой рыштунак для палётаў у космас? Скафандр - гэта своеасаблівае цуд тэхнікі. Ён уяўляе сабой мініяцюрную касмічную станцыю, паўтаралую форму цела чалавека.

Сучасны скафандр абсталяваны цэлай сістэмай жыццезабеспячэння касманаўта. Але, нягледзячы на складанасць прылады, у ім усё размешчана кампактна і зручна.

Гісторыя стварэння

Слова «скафандр» мае французскія карані. Ўвесці гэтае паняцце прапанаваў у 1775 г. абат-матэматык Жан Батыст дэ По Шапель. Вядома, у канцы 18-га стагоддзя пра палёты ў космас ніхто нават і не марыў. Слова «скафандр», якое ў перакладзе з грэцкага азначае «лодка-чалавек», вырашана было прымяніць да вадалазны рыштунак.

З прыходам касмічнай эры гэта паняцце стала выкарыстоўвацца і ў рускай мове. Толькі тут яно набыло крыху іншы сэнс. Чалавек стаў караскацца ўсё вышэй і вышэй. У сувязі з гэтым паўстала неабходнасць у адмысловым рыштунку. Так, на вышыні да сямі кіламетраў гэта цёплае адзенне і кіслародная маска. Адлегласці ж у межах дзесяці тысяч метраў з-за падзення ціску патрабуюць наяўнасці герметычнай кабіны і кампенсавальнага касцюма. У адваротным выпадку пры разгерметызацыі лёгкія лётчыка перастануць засвойваць кісларод. Ну а калі падняцца яшчэ вышэй? У такім выпадку спатрэбіцца касмічны скафандр. Ён павінен быць вельмі герметычным. Пры гэтым ўнутраны націск у скафандры (як правіла, у межах 40 працэнтаў ад атмасфернага) захавае жыццё пілоту.

У 1920-х гадах з'явіўся шэраг артыкулаў ангельскага фізіёлага Джона Холдена. Менавіта ў іх аўтарам было прапанавана выкарыстоўваць касцюмы вадалазаў для аховы здароўя i жыцця паветраплавальнікаў. Аўтар нават паспрабаваў укараніць свае ідэі ў жыццё. Ён пабудаваў падобны скафандр і выпрабаваў яго ў баракамеры, дзе было ўстаноўлена ціск, якое адпавядае вышыні 25,6 км. Аднак будаўніцтва аэрастатаў, здольных падняцца ў стратасферу, - задавальненне не з танных. І амерыканскі паветраплавальнік Марк Ридж, для якога і быў прызначаны унікальны касцюм, сродкаў, на жаль, не сабраў. Менавіта таму скафандр Холдена на практыцы выпрабаваны не быў.

Распрацоўкі савецкіх навукоўцаў

У нашай краіне касмічнымі скафандрамі займаўся інжынер Яўген чартоўску, які з'яўляўся супрацоўнікам Інстытута авіяцыйнай медыцыны. На працягу дзевяці гадоў, з 1931 па 1940 г., ён распрацаваў 7 мадэляў герметычнага рыштунку. Першым у свеце савецкі інжынер вырашыў праблему рухомасці. Справа ў тым, што пры ўздыме на пэўную вышыню скафандр раздзімаўся. Пасля гэтага пілот вымушаны быў прыкладаць вялікія намаганні нават для таго, каб проста сагнуць нагу ці руку. Менавіта таму мадэль Ч-2 была сканструяваная інжынерам з шарнірамі.

У 1936 г. з'явіўся новы варыянт касмічнага рыштунку. Гэта мадэль Ч-3, якая змяшчае практычна ўсе дэталі, прысутныя ў сучасных скафандрах, якія выкарыстоўваюць расійскія касманаўты. Выпрабаванне дадзенага варыянту спецыяльнага рыштунку адбылося 1937/05/19 г. У якасці лятальнага апарата быў выкарыстаны цяжкі бамбавік ТБ-3.

З 1936 г. скафандры касманаўтаў сталі распрацоўвацца і маладымі інжынерамі Цэнтральнага аэрогидродинамического інстытута. Да гэтага іх натхніла прэм'ера фантастычнага фільма «Касмічны рэйс», створанага сумесна з Канстанцінам Цыялкоўскім.

Першы скафандр з індэксам СК-крокі-1 маладыя інжынеры сканструявалі, вырабілі і выпрабавалі на працягу ўсяго толькі 1937 года Нават знешняе ўражанне ад гэтага рыштунку паказвала на яго пазаземныя прызначэнне. У першай мадэлі для злучэння ніжняй і верхняй частак быў прадугледжаны пасавай раздым. Значную рухомасць забяспечвалі плечавыя шарніры. Абалонка гэтага касцюма была выраблена з двухслаёвай прагумаванай тканіны.

Наступны варыянт скафандра адрозніваўся наяўнасцю аўтаномнай рэгенерацыйныя сістэмы, разлічанай на 6 гадзін бесперапыннай працы. У 1940 г. быў створаны апошні савецкі даваенны скафандр - СК-крокі-8. Выпрабаванне дадзенага рыштунку ажыццявілі на знішчальніку І-153.

Стварэнне спецыяльнага вытворчасці

У пасляваенныя гады ініцыятыву па канструяванню скафандраў для касманаўтаў перахапіў Лётна-даследчы інстытут. Яго спецыялісты атрымалі заданне на распрацоўку касцюмаў, прызначаных для пілотаў авіяцыі, пакарае ўсё новыя хуткасці і вышыні. Аднак для серыйнага вытворчасці аднаго інстытута было відавочна недастаткова. Менавіта таму ў кастрычніку 1952 г. інжынерам Аляксандрам Бойка быў створаны адмысловы цэх. Ён знаходзіўся ў падмаскоўным Тамілін, на заводзе № 918. Сёння гэта прадпрыемства называецца НВП «Зорка». Менавіта на ім у свой час быў створаны скафандр Гагарына.

Палёты ў космас

У канцы 1950-х гадоў пачалася новая эра асваення пазаземнага прасторы. Менавіта ў гэты перыяд савецкімі інжынерамі-канструктарамі было пачата праектаванне карабля "Усход" - першага касмічнага транспартнага сродку. Аднак першапачаткова планавалася, што скафандры касманаўтаў для гэтай ракеты не спатрэбяцца. Пілот павінен быў знаходзіцца ў адмысловым герметычным кантэйнеры, які перад прызямленнем адасобліваўся б з спушчальнага апарата. Аднак дадзеная схема апынулася вельмі грувасткай і, акрамя таго, патрабавала правядзення працяглых выпрабаванняў. Менавіта таму ў жніўні 1960 г. ўнутраная кампаноўка «Усходу» была перапрацаваная.

Спецыялісты бюро Сяргея Каралева памянялі кантэйнер на катапультируемое крэсла. У сувязі з гэтым будучыняй касманаўтам спатрэбілася абарона на выпадак разгерметызацыі. Ёю і стаў скафандр. Аднак часу на яго стыкоўку з бартавымі сістэмамі катастрафічна не хапала. У сувязі з гэтым усё тое, што было неабходна для жыццезабеспячэння пілота, размясцілі непасрэдна ў крэсле.

Першыя скафандры касманаўтаў атрымалі назву СК-1. За іх аснову быў узяты вышынны касцюм «Варкута», распрацаваны для лётчыкаў знішчальніка-перахопніка СУ-9. Поўнай рэканструкцыі падвергнулі толькі шлем. У ім ўсталявалі механізм, які кіраваўся адмысловым датчыкам. Пры падзенні ціску ў скафандры імгненна захлопываются празрыстае забрала.

Рыштунак для касманаўтаў выраблялася па індывідуальнай мерцы. Да першага палёту яно было створана для тых, хто паказаў самы лепшы ўзровень падрыхтоўкі. Гэта тройка лідэраў, у якую ўвайшлі Юры Гагарын, Герман Цітоў і Рыгор Нялюб.

Цікава, што касманаўты ў космасе пабывалі пазней скафандра. Адзін з адмысловых касцюмаў маркі СК-1 быў адпраўлены на арбіту падчас двух выпрабавальных беспілотных запускаў карабля "Усход", якія адбыліся ў сакавіку 1961 г. Акрамя паддоследных дварнякоў на борце знаходзіўся манекен «Іван Іванавіч», убраны ў скафандр. У грудзях гэтага штучнага чалавека ўсталявалі клетку з марскімі свінкамі і мышамі. А для таго каб выпадковыя сведкі прызямлення не прынялі «Івана Іванавіча» за іншапланецяніна, пад забралам яго скафандра была размешчана шыльда з надпісам «Макет».

Скафандры СК-1 выкарыстоўваліся на працягу пяці пілатуемых палётаў карабля "Усход". Аднак жанчыны-касманаўты ў іх лётаць не маглі. Для іх была створана мадэль СК-2. Упершыню яна знайшла сваё прымяненне падчас палёту карабля «Усход-6». Вырабілі дадзены скафандр, які ўлічвае асаблівасці будынка жаночага цела, для Валянціны Церашковай.

Распрацоўкі амерыканскіх спецыялістаў

Пры ажыццяўленні праграмы «Меркурый» канструктары ЗША пайшлі па шляху савецкіх інжынераў, унёсшы пры гэтым свае прапановы. Так, першы амерыканскі скафандр ўлічваў тое, што касманаўты ў космасе ў будучыні будуць даўжэй знаходзіцца на арбіце.

Канструктар Расэл Коллі вырабіў спецыяльны касцюм Navy Mark, першапачаткова прызначаны для палётаў лётчыкаў ваенна-марской авіяцыі. У адрозненне ад іншых мадэляў, дадзены скафандр быў гнуткім і меў параўнальна невялікая вага. Для выкарыстання гэтага варыянту ў касмічных праграмах у канструкцыю было ўнесена некалькі змяненняў, якія перш за ўсё закранулі прылады шлема.

Скафандры амерыканцаў даказалі сваю надзейнасць. Адзін толькі раз, калі капсула «Меркурыя-4» прывадныя і пачала тануць, касцюм ледзь не загубіў астранаўта Вирджила Гриссона. Пілот з цяжкасцю здолеў выбрацца вонкі, так як доўга не мог адлучыцца ад бартавой сістэмы жыццезабеспячэння.

Стварэнне аўтаномных скафандраў

У сувязі з бурнымі тэмпамі асваення космасу спатрэбілася сканструяваць новыя спецыяльныя касцюмы. Бо першыя мадэлі былі толькі толькі аварыйна-выратавальнымі. З-за таго, што іх далучалі да сістэмы жыццезабеспячэння пілатуемага карабля, касманаўты ў космасе ў такім рыштунку пабываць не маглі. Для выхаду ў адкрытае пазаземныя прастору неабходна было сканструяваць аўтаномны скафандр. Гэтым заняліся канструктары СССР і ЗША.

Амерыканцы пад сваю касмічную праграму «Джемини» стварылі новыя мадыфікацыі скафандраў G3C, G4C, а таксама G5C. Другая з іх была прызначана для выхаду ў адкрыты космас. Нягледзячы на тое што ўсе амерыканскія скафандры падлучаліся да бартавой сістэме жыццезабеспячэння, у іх было ўбудавана аўтаномнае прылада. У выпадку неабходнасці яго рэсурсаў цалкам хапіла б на падтрымку жыцця астранаўта на працягу паўгадзіны.

У скафандры G4C 1965/06/03 г. выйшаў у адкрыты космас амерыканец Эдвард Уайт. Аднак ён не быў першапраходцам. За два з паловай месяцы да яго побач з караблём ў космасе пабываў Аляксей Лявонаў. Для гэтага гістарычнага палёту савецкія інжынеры распрацавалі скафандр «Беркут». Ён адрозніваўся ад СК-1 наяўнасцю другі герметычнай абалонкі. Акрамя таго, у скафандры меўся заплечны ранец, абсталяваны кіслароднымі балонамі, а ў яго шлем убудавалі святлафільтр.

Падчас знаходжання ў адкрытым космасе чалавека злучаў з караблём сяміметровы фал, у складзе якога мелася амартызуецца прылада, электрычныя драты, сталёвы трос і шланг для аварыйнага забеспячэння кіслародам. Гістарычны выхад у пазаземныя прастору адбыўся 1965/03/18 г. Аляксей Лявонаў знаходзіўся за межамі касмічнага карабля 23 мін. 41 сек.

Скафандры для асваення Месяца

Пасля асваення зямной арбіты чалавек накіраваўся далей. І першай яго мэтай стала ажыццяўленне палётаў на Месяц. Але для гэтага патрэбныя былі асаблівыя аўтаномныя скафандры, якія дазволілі б знаходзіцца па-за карабля на працягу некалькіх гадзін. І яны былі створаны амерыканцамі ў ходзе распрацоўкі праграмы «Апалон». Гэтыя касцюмы забяспечвалі абарону астранаўта ад сонечнага перагрэву і ад микрометеоритов. Першы распрацаваны варыянт месяцовых скафандраў назвалі A5L. Аднак у далейшым ён быў удасканалены. У новай мадыфікацыі A6L прадугледзелі цеплаізаляцыйную абалонку. Версія A7L з'яўлялася вогнеўстойлівым варыянтам.

Месяцовыя скафандры ўяўлялі сабой суцэльныя шматслойныя касцюмы, якія мелі гнуткія сучлянення з гумы. На манжетах і вароты знаходзіліся металічныя кольцы, прызначаныя для далучэння герметычных пальчатак і шлема. Зашпільвае скафандры пры дапамозе вертыкальнай маланкі, ушытай ад паху да шыі.

Амерыканцы ступілі на паверхню Месяца 1969/07/21 г. У час гэтага палёту знайшлі сваё выкарыстанне скафандры A7L.

Збіраліся на Месяц і савецкія касманаўты. Для гэтага палёту стварылі скафандры «Крэчат». Гэта быў паўцвёрдыя варыянт касцюма, на спінцы якога мелася адмысловая дзверцы. Касманаўт павінен быў ўлезці ў яе, надзеўшыся, такім чынам, у рыштунак. Зачынялася дзверцы знутры. Для гэтага быў прадугледжаны бакавы рычаг і складаная схема з тросікі. Ўнутры скафандра знаходзілася і сістэма жыццезабеспячэння. На жаль, пабываць на Месяцы савецкім касманаўтам так і не ўдалося. Але створаны для такіх палётаў скафандр ў далейшым выкарыстоўваўся пры распрацоўцы іншых мадэляў.

Рыштунак для найноўшых караблёў

Пачынаючы з 1967 г. Савецкі Саюз пачаў запуск «Саюзаў». Гэта былі транспартныя сродкі, прызначаныя для стварэння арбітальных станцый. Час знаходжання на іх касманаўтаў нязменна павялічвалася.

Для палётаў на караблях «Саюз» быў выраблены скафандр «Ястраб». Яго адрозненні ад «Беркута» складаліся ў канструкцыі сістэмы жыццезабеспячэння. З яе дапамогай выраблялася цыркуляцыя дыхальнай сумесі ўнутры скафандра. Тут яна вызвалялася ад шкодных прымешак і вуглекіслаты, а затым і астуджаецца.

Новы выратавальны скафандр «Сокал-К» быў выкарыстаны падчас палёту «Саюза-12» у верасьні 1973 г. Больш ўдасканаленыя мадэлі гэтых ахоўных касцюмаў набылі нават гандлёвыя прадстаўнікі з Кітая. Цікава, што пры запуску пілатуемага карабля «Шаньчжоу» знаходзяцца ў ім, астранаўты былі апрануты ў рыштунак, вельмі якое нагадвае расійскі ўзор.

Для выхаду ў адкрыты космас савецкія канструктары стварылі скафандр «Арлан». Гэта аўтаномнае паўцвёрдыя рыштунак, падобнае з месяцовым «Крэчат». Апранацца ў яго таксама даводзілася праз дзверцы ў спіне. Але, у адрозненне ад «Крэчат», «Арлан» быў універсальным. Яго рукавы і калашыны лёгка падганяліся пад патрэбны рост.

У скафандрах «Арлан» здзяйснялі палёты не толькі расійскія касманаўты. Па ўзоры гэтага рыштунку кітайцы зрабілі свае «Фэйтянь». У іх яны выйшлі ў адкрыты космас.

скафандры будучага

На сённяшні дзень NASA распрацоўвае новыя касмічныя праграмы. У іх уваходзяць палёты на астэроіды, на Месяц, а таксама экспедыцыя на Марс. Менавіта таму працягваецца распрацоўка новых мадыфікацый скафандраў, якія ў далейшым павінны будуць злучыць у сабе ўсе станоўчыя якасці рабочага касцюма і выратавальнага рыштунку. На якім варыянце спыняцца распрацоўшчыкі, пакуль невядома.

Можа, гэта будзе цяжкі жорсткі скафандр, які абараняе чалавека ад усіх негатыўных знешніх уздзеянняў, а можа, сучасныя тэхналогіі дазволяць стварыць універсальную абалонку, элегантнасць якой па вартасці ацэняць будучыя жанчыны-касманаўты.