Журнал «Вокруг Света» №3 за 2003 год
Шрифт:
В середине 1964-го руководители советской космической программы приняли решение о новом сенсационном эксперименте на орбите – первом выходе человека с борта космического корабля в открытый космос. Это обстоятельство ставило перед разработчиками скафандров целый ряд новых технических задач. Они, конечно, диктовались серьезными различиями между внутренней средой космического корабля и условиями внешнего пространства – царства почти полного вакуума, вредных излучений и экстремальных температур.
«Одежда» для космоса должна была стать радикально иной по сравнению с «космическим домашним халатом» – простым спасательным скафандром.
Во-первых, скафандр для выхода в космос должен был защищать от перегрева, если космонавт находится на солнечной стороне, и, наоборот, от охлаждения – если в тени, разница температур между которыми составляет более 100°С, а также от ослепления солнечной радиацией и от метеорного вещества. Во-вторых, обеспечить максимальную безопасность человеку, быть предельно надежным и иметь минимальный объем и массу. Но самое главное, что при всем этом космонавт в нем должен был также передвигаться около корабля и выполнять определенную работу.
Эти технические задачи удалось эффективно реализовать в конструкции скафандра «Беркут», в котором 18 марта 1965 года А. Леонов покинул борт корабля новой серии «Восход-2». Гермооболочка «Беркута» состояла из двух слоев. Скафандр имел также экранно-вакуумную теплоизоляцию.
По существу, это был комбинезон, сделанный из нескольких слоев пленки с блестящей алюминиевой поверхностью. Место между слоями специально имело зазор для того, чтобы снизить передачу тепла в любую сторону. Принцип термоса – тепло не берется и не отдается. Кроме того, слои пленки-ткани прокладывались специальным сетчатым материалом. В результате удалось добиться очень высокого уровня теплового сопротивления.
Глаза космонавта защищал особый светофильтр из тонированного органического стекла толщиной почти полсантиметра. Он играл двоякую роль – ослаблял интенсивность солнечного света и не пропускал к лицу биологически опасную часть лучей солнечного спектра.
Первый выход в открытый космос имел ограниченные задачи. Потому и система жизнеобеспечения казалась относительно простой (с высоты современного уровня) и была рассчитана на 45 минут работы. Она размещалась в ранце с кислородным прибором и баллонами емкостью по 2 литра. На корпусе ранца крепился штуцер для их заправки и окошко манометра для контроля за давлением. Ранец размером 520х320х120 мм пристегивался к спине при помощи быстродействующего разъема.
На непредвиденный случай в шлюзовой камере установили резервную кислородную систему, которая была соединена со скафандром с помощью шланга.
Так, в середине 60-х годов возник второй по счету принципиально новый тип космической одежды, давший начало целому семейству скафандров, которое на профессиональном языке называется «Скафандр для ВКД» (вне корабельной деятельности).
После полета «Восхода-2» и первой «прогулки» в космосе на повестку дня встал вопрос о выводе на орбиту нескольких кораблей, их стыковке, что предполагало проведение операций, связанных с переходами людей через открытый космос. Кроме того, с 1967-го начались полеты новых кораблей типа «Союз», принципиальное отличие которых от предшественников состояло в том, что они были уже пилотируемыми летательными аппаратами. И, следовательно, потенциальное время работы человека в космосе вне корабля должно было увеличиться.
В НПП «Звезда» начали разрабатывать новые скафандр и систему жизнеобеспечения. Они рассчитывались на 2,5-часовое пребывание космонавта за бортом. Принципиально новой проблемой проекта было обеспечение самостоятельного надевания скафандров на корабле. Программа получила название «Ястреб».
Этот скафандр был в основном схож с «леоновским» «Беркутом», различия же состояли в иной системе дыхательной установки, которая относилась к так называемому регенерационному типу. Дыхательная смесь циркулировала внутри скафандра по замкнутому контуру, где очищалась от углекислоты, вредных примесей, подпитывалась кислородом и охлаждалась. Частью системы остались и кислородные баллоны, однако содержащийся в них кислород использовался только на компенсацию утечек и для потребления космонавта. Для этой системы пришлось создать сразу несколько уникальных агрегатов: испарительный теплообменник, работающий в специфических условиях невесомости; поглотитель углекислого газа; электродвигатель, безопасно функционирующий в чистой кислородной атмосфере и создающий необходимую циркуляцию воздушной среды внутри скафандра, и другие. В «Ястребах» космонавты А. Елисеев и Е. Хрунов переходили из корабля в корабль во время полетов «Союза-4» и «Союза-5» в январе 1969 года. Внутри кораблей они уже могли облачаться в скафандры самостоятельно. Надо заметить, что скафандры «Ястреб» были подготовлены еще к началу 1967-го по планам полета и стыковки самых ранних «Союзов» – 1-го и 2-го. Однако «Союз-1» оказался несчастливым – в результате произошедшей с ним катастрофы погиб космонавт Владимир Комаров и применение скафандра было отложено. Хотя причиной гибели стал отказ парашютной системы, а отнюдь не разгерметизация. В космосе и во время посадок системы жизнеобеспечения работали хорошо и, по-видимому, притупили чувство опасности у ответственных за организацию полета.
В «Союзах» космонавты летали уже без спасательных скафандров, подобных «гагаринскому», против чего, кстати, всегда выступал С. Королев. Беда нагрянула в июне 1971-го, когда, как говорилось в официальных сообщениях, «в посадочном модуле „Союза-11“ были обнаружены тела космонавтов без признаков жизни». Мы потеряли сразу троих – В. Волкова, В. Пацаева, Г. Добровольского. На этот раз виновником стала как раз резкая разгерметизация во время приземления.
В итоге пришлось вновь вернуться к пройденному. Понадобилось срочно создавать новый скафандр 1-го типа – спасательный. Была решена задача сочетания скафандра с индивидуально спроектированным местом космонавта в амортизационном кресле, призванном служить дополнительным подстраховочным средством при режиме «мягкой» посадки. В момент «прохода» космонавта через перегрузки крайне важно, чтобы его тело прилегало к креслу плотно, без всяких зазоров. Поэтому каждое кресло создавалось под конкретного человека, с которого предварительно буквально снимали слепок в формовочной ванне с гипсом.
За достаточно короткий срок был сделан скафандр «Сокол-К» с мягким встроенным шлемом и откидывающимся смотровым стеклом, масса которого составляла 10 кг. Первый практический полет в этих скафандрах был проведен в сентябре 1973 года В. Лазаревым и О. Макаровым на «Союзе-12». С тех пор спасательные скафандры аналогичного типа «летают» в космос до сих пор. Естественно, с течением времени в их конструкцию вносились необходимые изменения. Сегодня «Сокол-К» и его модификация «Сокол-КВ2» в целом отражают новую техническую идею применения спасательных скафандров, суть которой сводится к тому, что пребывание космонавтов в таком снаряжении связано только с отдельными этапами полета, когда опасность разгерметизации максимальна – то есть при выведении корабля в околоземное пространство, при орбитальных стыковках и спуске на планету.
В остальных случаях скафандр снимался. Это и понятно – ведь полеты становились все более продолжительными, длясь днями, неделями, а затем и месяцами. Конечно, человек не мог оставаться в специальной защите столь долго. Дизайн «Соколов» был продуман так, чтобы на их надевание уходило минимальное время.
Третий тип скафандра был предназначен для фантастической цели – высадки человека на Луне. Необходимые предварительные исследования позволили сформулировать обязательный набор требований к этому устройству, ведь по сложности оно было настоящим инженерным сооружением – самостоятельным космическим модулем для одного человека. В скафандре исследователь Луны должен был сохранить такие двигательные и рабочие способности, которые на Земле считаются элементарными. Например, передвигаться по лунной поверхности с учетом того, что «прогулки» могут происходить на различном рельефе; иметь возможность встать на ноги в случае падения, осуществить контакт с лунной «землей», температура которой колеблется в очень широких пределах (в тени и на свету от –130°С до +160°С); работать с приборами, собирать образцы лунных пород и производить примитивное бурение. Космонавту должна была быть обеспечена возможность подкрепиться специальной жидкой пищей, а также выводить из скафандра урину. Словом, вся система жизнеобеспечения рассчитывалась на более тяжелые условия работы, чем те, что существовали во время орбитальных выходов исследователей.
В итоге проектно-конструкторские усилия увенчались экспериментальным скафандром СКВ. После утверждения программы советской лунной экспедиции пришлось выбирать между двумя вариантами. Первый из них обладал оболочкой «мягкого» типа со съемным ранцем, разработкой которого руководил ведущий конструктор С. Уманский. Второй, созданный под руководством А. Стоклицкого, имел так называемую «полужесткую» оболочку, а вместо ранцевой – встроенную систему жизнеобеспечения. Победила именно эта версия, базой для которой послужил уже упоминавшийся скафандр СКВ.