В необъятной Вселенной пока что известен лишь один крохотный уголок, где может жить человек. Это наш.

Главная страница > Цитатник

За границами атмосферы

В необъятной Вселенной пока что известен лишь один крохотный уголок, где может жить человек. Это наша Земля — средняя по размерам и массе планета с воздушной оболочкой, кружащая не слишком далеко и не слишком близко от своей звезды — Солнца. Здесь мы в безопасности — атмосфера защищает нас от грозного невидимого дыхания космоса и ударов метеоритов, нам не грозят ни испепеляющий жар, ни смертельный мороз. Маленький островок жизни в беспредельном космическом океане, колыбель человечества, его единственное пристанище...

За границами атмосферы

Поднявшись за атмосферу, человек встречается с другой опасностью — солнечной и космической радиацией. Захваченные окружающим Землю магнитным полем заряженные частицы — протоны, электроны, альфа-частицы — образуют вокруг планеты так называемые радиационные пояса. И, чем дальше от них держатся космические корабли и орбитальные станции, тем спокойнее чувствуют себя их экипажи.

К существованию вне Земли ее обитатели не приспособлены. За пределами своей планеты живое подвергается множеству опасностей, каждая из которых гибельна для него. И прежде всего это отсутствие воздуха, вакуум. Уже на высоте 20 км от земной поверхности плотность атмосферы уменьшается почти в 15 раз. Это означает практически полное отсутствие необходимого для дыхания кислорода, при таком низком давлении кровь закипает в жилах не в переносном, а в прямом смысле слова. На орбитах же, где летают искусственные спутники, воздуха, можно сказать, нет совсем.

Согревая и освещая Землю, наша звезда одновременно испускает лучистую энергию в других диапазонах длин волн. Околоземное пространство пронизывают солнечные радиоволны, инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Во время вспышек невидимое дыхание светила становится особенно интенсивным и опасным.

Гораздо труднее уберечься на орбите от космических лучей. Родившись в глубинах Галактики, они состоят из тех же частиц, но обладают неизмеримо большей энергией. И к тому же в космосе в любой момент можно ждать сюрпризов от Солнца. Пока что мы еще весьма неуверенно прогнозируем вспышки на нашем светиле. А возникающая в них радиация может угрожать не только здоровью, но и самой жизни.

Падавшая «звезда» ударилась о воздух. А в безвоздушном пространстве стремительно летящие метеорные частицы остаются невидимыми. Их удары фиксируют специальные приборы, установленные на внешней стороне космических аппаратов. Совсем малые небесные тела подчас оставляют на стеклах иллюминаторов орбитальных станций следы в виде крошечных кратеров. Казалось бы, на высотах в сотни километров встречи с ними должны быть частыми. Однако, согласно расчетам, вероятность таких столкновений мала. При этом, чем крупнее метеорное тело, тем меньше шансов, что оно настигнет космический аппарат и тем более — вы шедшего из него космонавта.

Воздушная оболочка и магнитное окружение планеты надежно защищают биосферу от вредоносного воздействия космоса, в том числе от ударов многочисленных метеорных тел. «Сегодня видел, как метеорит входил в атмосферу, — записал на орбите космонавт В. Лебедев. — Смотрю, под нами падает на Землю, разгораясь, звезда, потом вдруг яркое белое пятно подскочило, как будто обо что-то ударилось, и сразу засветилось бенгальским огнем».

Кираса для космонавтов. Вряд ли кто-нибудь из вас сможет сразу сказать, что такое кираса. Так называли когда-то неуклюжее сооружение из двух металлических листов, скрепленных по бокам ремешками и выгнутых по форме спины и груди одевавшего их средневекового воина. Прошли столетия, и неожиданно древнее защитное одеяние возродилось в туловище нового космического скафандра. В такой одежде, впервые со зданной советскими конструкторами, отправлялись в открытый космос члены экипажей всех отечественных орбитальных станций.

Правда, для того чтобы пробить скафандр, достаточно частицы массой менее миллионной доли грамма. Но встреча эта может произойти лишь раз за тысячи часов. Тем не менее пренебрегать такой опасностью не еле дует. Особенно во время длительных полетов и про хождения Земли через метеорные потоки.

Внешний вид полужесткого скафандра: 1 и 6 — мягкие части скафандра; 2 — разъем пневмо- и гидромагистралей; 3 — ручка для закрывания входного люка скафандра; 4 — карабин страховочного фала; 5, 10 — гермоподшипники; 7 — клапан включения резервного запаса кислорода; 8 — светофильтр; 9 — жесткий корпус; 11 — пульт управления и контроля; 12 — регулятор режима давления в скафандре; 13 — индикатор давления в скафандре; 14 — перчатка; 15 — силовой шпангоут; 16 — штепсельный разъем." Полужесткий скафандр для работы в открытом космосе [без теплоизолирующей оболочки]: А — внешний вид костюма водяного охлаждения; Б — схема распределения воды: 1 и 2 — подводящий и отводящий шланги; 3 — сетчатый комбинезон; 4 — охлаждающие трубки. Внешний вид полужесткого скафандра: 1 и 6 — мягкие части скафандра; 2 — разъем пневмо- и гидромагистралей; 3 — ручка для закрывания входного люка скафандра; 4 — карабин страховочного фала; 5, 10 — гермоподшипники; 7 — клапан включения резервного запаса кислорода; 8 — светофильтр; 9 — жесткий корпус; 11 — пульт управления и контроля; 12 — регулятор режима давления в скафандре; 13 — индикатор давления в скафандре; 14 — перчатка; 15 — силовой шпангоут; 16 — штепсельный разъем.

Верхняя часть этого «выходного костюма» — жесткий металлический корпус, составляющий единое целое с головным шлемом и размещенной в заспинном ранце системой жизнеобеспечения. Штанины и рукава у нового скафандра мягкие, чтобы руки и ноги обладали максимальной подвижностью. Этому способствуют и встроенные в области основных суставов герметические подшипники и мягкие шарниры.

Достоинство полужесткого скафандра — его безразмерность. Жесткий корпус позволяет не обращать особого внимания на величину зазора между телом и оболочкой. А длину эластичных рукавов и штанин в зависимости от роста космонавта можно регулировать, подтягивая или распуская на них специальные ремешки. Правда, если выполнить примерку и подгонку не очень тщательно, то испытаешь в скафандре некоторые неудобства. Скажем, ноги окажутся «несколько свободными» и не достающими до подошв ботинок. Ситуация в обыденной жизни совершенно невероятная — на Земле обувь может быть тесной или свободной, но и в том и в другом случае человек не теряет ощущения почвы, опоры под ногами.

Полужесткая конструкция обладает многими преимуществами перед ранее применявшимися в СССР и США мягкими скафандрами. Начать с того, что костюм этот не надевают. В него входят, как в дверь, через герметичный люк на спине. Понятно, сделать это можно очень быстро — не нужно возиться с многочисленными застежками и шнуровками. А в неожиданных ситуациях от скорости облачения космонавта в защитную оболочку может зависеть очень многое.

Элементы конструкции скафандров: А — структура мягких частей скафандров; Б и В — структура шарниров скафандров; Г — гермоподшипник; 1 — наружная защитная ткань; 2 — пакет слоев экранно-вакуумной изоляции; 3 — силовая оболочка скафандра; 4 — основная герметичная оболочка; 5 — дублирующая герметичная оболочка; 6 — подкладка; 7 — трубки системы вентиляции; 8 — вентиляционный зазор; 9 — костюм водяного охлаждения; 10 — нательное белье; 11 — силовая стяжка (лента, шнур, трос

Важная отличительная черта современной одежды для космоса — ее автономность. За спиной у космонавта в ранце, укрепленном на крышке-дверце входного люка, имеется собственная система, создающая в течение длительного времени все необходимые для человека условия.

На груди космонавта расположен пульт управления и контроля. С помощью выступающих на нем переключателей можно менять режим работы систем скафандра. С одним из этих рычажков связана история, вызвавшая однажды немало волнений у специалистов Центра управления полетом.

По выражению одного из конструкторов, «скафандр — машина, посложнее автомобиля». В нем в миниатюре содержатся почти все блоки и устройства, которые обеспечивают жизнь в кабине космического корабля или орбитальной станции. В заплечном ранце размещаются баллоны с кислородом и аппаратура, регулирующая его поступление в скафандр, здесь же имеются блок поглощения углекислоты и других вредных продуктов жизнедеятельности, вентиляторы, емкости с технической водой...

Космический скафандр — это как бы несколько вложенных один в другой костюмов. Прямо на тело или на белье надевается костюм водяного охлаждения: сетчатый комбинезон с шапочкой, в которые вплетены тонкие пластмассовые трубочки. По ним циркулирует вода, движимая электрическим насосом и охлаждающаяся в теплообменнике. Космонавт по собственному желанию может изменять степень охлаждения, увеличивая ее во время напряженной физической работы и снижая в периоды отдыха.

«Давление резко падает!» — раздался с орбиты встревоженный голос. Докладывал А. Лавейкин, только что вышедший в открытый космос. «Микрометеорит попал или зацепился за что-то острое» — такая мысль мелькнула тогда у многих присутствовавших в Центре. И только специалисты, поддерживавшие радиосвязь с экипажем, не растерялись: «Проверьте положение переключателя давления на пульте управления!» Так и оказалось. Один из рычажков на скафандре Лавейкина при выходе из люка скользнул по его краю и перевелся в позицию, обусловливающую понижение давления в герметичной оболочке. Такая операция предусмотрена на тот случай, когда космонавту на какое-то время требуется облегчить свои движения. Считанные секунды прошли от сигнала с орбиты до принятия правильного решения, но как дорого стоили и космонавтам, и управленцам эти мгновения!

Второй костюм, надеваемый на первый, состоит из двух герметичных оболочек — основной и дублирующей. В нем создается собственная атмосфера скафандра, позволяющая космонавту существовать в безвоздушном пространстве.

«При длительной, непрерывной работе потеешь, — рассказывал космонавт В. Лебедев, — и, бывает, влага выступает на остеклении шлема, из-за этого плохо видно ручку регулирования охлаждения... Когда выступал пот, включал дополнительный вентилятор».

Кстати, перчатки — единственная часть скафандра, которая для каждого космонавта подбирается индивидуально. Только тогда, когда перчатки сидят на руке «как влитые», пальцы обладают и подвижностью, и столь необходимой для работы чувствительностью.

Пилотируемый аппарат в ходе полета вокруг Земли оказывается то под палящими лучами Солнца, то в леденящей темноте космической ночи. Космонавта, на время покинувшего герметичную кабину, от жары и холода спасает так называемая экранно-вакуумная тепловая изоляция. По сути, это сшитый в виде комбинезона многослойный термос, состоящий из нескольких слоев покрытой алюминием пластиковой пленки. Прокладки из экранно-вакуумной изоляции монтируются также в обувь и перчатки.

На Земле испускаемые светилом ультрафиолетовые и инфракрасные лучи ослабляются атмосферой, в космосе же глаза и кожу лица приходится защищать остеклением прозрачной части шлема скафандра и надвигающимися на нее светофильтрами, которые оберегают космонавта от ослепления чересчур ярким светом. При этом наилучшими отражательными свойствами отличаются светофильтры, наружная поверхность которых покрывается тончайшим слоем золота.

Верхняя одежда предохраняет космонавта от возможных механических повреждений. Она шьется из очень прочных искусственных тканей, не боящихся высоких и низких температур. Большое значение имеет и ее окраска. Цвет и оптические характеристики верхней одежды подбираются из соображений поддержания в скафандре оптимального теплового режима. При этом принимаются в расчет и прямые солнечные лучи, и тепловое излучение Земли, и близкое соседство разогревающейся на Солнце поверхности космического аппарата.

Организм не сразу приспосабливается к пониженному давлению. Его быстрое падение вызывает у человека симптомы так называемой декомпрессионной болезни. Ее причина — переход растворенного в тканях азота в свободное газообразное состояние. Пузырьки газа раздражают нервные окончания, и люди начинают испытывать сильные боли, першение в горле, кожный зуд, у них нарушается деятельность кровеносных сосудов и головного мозга.

Самый ловкий человек, надев скафандр, становится неуклюжим. Движения его замедляются, становятся не совсем уверенными, теряют плавность и красоту. Дело в том, что космонавту все время приходится преодолевать сопротивление своего облачения. Раздувая герметичную оболочку, воздух внутри скафандра делает его жестким и неподатливым. Можно снизить это давление, но только до определенного предела, так как его величина обусловлена необходимым для дыхания содержанием кислорода.

Рабочее давление в выходном скафандре, применяемом на советских орбитальных станциях, составляет около трети того, которое поддерживается обычно в герметичных отсеках. Чтобы привыкнуть к нему, советские космонавты тратят около полутора часов. Особенно неудобным это может быть при возникновении так называемых нештатных ситуаций, когда требуется срочно покинуть корабль или станцию. В таких случаях некогда будет приспосабливаться к скафандрам. Да и при частых плановых выходах в открытый космос для обслуживания и ремонта своего космического жилища такие задержки малоприятны.

Чтобы избежать декомпрессионных расстройств при переходе в скафандры, давление в них снижается постепенно. Так, например, экипажи американских многоразовых космических кораблей «Спейс шаттл» последнюю ночь перед выходом в открытый космос спят при пониженном давлении в кабине, а надев скафандр, еще около часа дышат чистым кислородом.

Естественно, специалисты упорно ищут пути улучшения скафандров. Американские инженеры считают, что все проблемы может решить защитная одежда, сделанная целиком из металла, включая и шарнирные соединения. Созданная Научно-исследовательским Центром имени Эймса в США опытная модель нового скафандра изготовлена из алюминия и нержавеющей стали и не имеет элементов из тканей и других мягких материалов.

Создатели перспективной американской космической станции, например, подсчитали, что работающие на ней космонавты каждую неделю будут выходить в открытый космос по три-четыре раза, проводя там в общей сложности одну-две тысячи часов в год. Вот и подумайте, сколько времени потратят они без всякой пользы, если каждый выход будет предваряться длительной подготовкой.

Компромиссный «полужесткий» вариант предлагает американский космический Центр Джонсона. Верхняя часть и «шорты» их нового скафандра выполнены из алюминиевого сплава, а рукава и штанины — из эластичного полиэстера. Подгонка по росту осуществляется с помощью надувных и жестких вкладышей. Конструкция рассчитана на повышенное давление, как и модель Центра Эймса. Не последнюю роль в выборе материалов для этого скафандра сыграли относительная дешевизна применяемых тканей, а также то, что костюм с матерчатыми деталями занимает меньше места на борту станции.

Жесткая оболочка способна выдержать высокое внутреннее давление, равное номинальному давлению в помещениях орбитальной станции. Поэтому ее обитатели смогут пользоваться скафандрами без каких либо предварительных процедур. Однако будущие потребители не проявляют особого энтузиазма по поводу готовящейся модели. Космонавты опасаются, что гибкость и комфортность цельнометаллической конструкции, особенно перчаток, будут заметно уступать аналогичным свойствам старых скафандров.

Облегчить работу с новой космической одеждой должен встроенный в нее микропроцессор. С его помощью будут осуществляться управление связью между центром управления и космонавтами, а также предварительная обработка информации, поступающей к ним с Земли и с борта орбитальной станции. Эта информация вместе с данными о состоянии автономных систем жизнеобеспечения скафандра будет воспроизводиться на специальном экране, установленном прямо перед лицом космонавтов.

Ракет багровое пламя.

Космическое будущее.

ГОД ВНЕ ЗЕМЛИ.

Гольдовский Д.Ю., Назаров Г.А. «Первые полеты в космос».

1.1. ПРЕДЫСТОРИЯ ВОПРОСА.

Аэродинамика.

НЕМНОГО О СЕБЕ.

Лайка — первый космонавт планеты.

ПОПОВИЧ Павел Романович.

Главная страница > Цитатник