Воздух. Неожиданные факты о том, без чего нельзя прожить - Наталья Голубева
А теперь давайте представим, что произойдет при разгерметизации.
■ Сначала срабатывает система оповещения.
■ Пассажирам, бортпроводникам и пилотам подаются маски для дыхания, которые нужно надеть незамедлительно – сначала на себя, и только потом помогать другим, в том числе и детям. Кислородное голодание коварно тем, что потеря сознания может произойти молниеносно.
■ Так как кислорода для дыхания снаружи нет, а его запас в масках лимитирован, авиалайнеру необходимо снизить высоту до того уровня, на котором возможно свободное дыхание. Она составляет 3000 м. У членов экипажа есть около 10 минут, чтобы это сделать.
■ В дальнейшем полет проходит на этой высоте до ближайшего места экстренной посадки.
Еще один дополнительный источник кислорода на борту самолета – переносное оборудование: баллон и маска для дыхания. Они хранятся у бортпроводника и предусмотрены на случай плохого самочувствия пассажиров. Поэтому, если вы ощущаете нехватку воздуха во время полета, обязательно обращайтесь к членам экипажа за помощью.
Военный самолет
Пассажирский авиалайнер большую часть полета проводит на одной и той же высоте. После взлета он занимает специально предназначенный для него «воздушный коридор» и следует в нем. Этот коридор называется эшелоном. Он необходим для того, чтобы маршруты авиалайнеров не пересекались, ведь в небе их огромное количество.
С военными самолетами всё обстоит иначе: их главная задача – это маневры и виражи. Полет военного самолета, например истребителя, сопровождается постоянным и очень сильным перепадом высот. К тому же военные самолеты поднимаются гораздо выше гражданских авиалайнеров – до 27 000–30 000 м, то есть в стратосферу. Абсолютный рекорд, который никому не удалось побить до сих пор, принадлежит советскому летчику-испытателю А. В. Федотову. 31 августа 1977 года он поднялся на высоту 37 650 м на сверхзвуковом истребителе-перехватчике МиГ-25М.
Для человеческого организма нахождение на борту военного самолета – одна большая внештатная ситуация. Поэтому, чтобы сохранить пилота в сознании, несмотря на сильнейшие перегрузки, необходимо применять кислородное оборудование на протяжении всего полета. В него входят: маска или шлем, шланг, соединительные трубки, кислородный прибор, баллон с кислородом. В современных летательных аппаратах применяется система, которая вырабатывает кислород из воздуха, сжатого компрессором двигателя самолета. Ее плюс в постоянном доступе к кислороду, поэтому время полета не ограничивается объемом дыхательной смеси в баллоне.
При полетах на высоте более 12 000 м вдыхаемый кислород нужно подавать под давлением. Чтобы позволить кислороду проникать в кровь, на тело пилота необходимо оказывать противодавление. Его обеспечивают высотно-компенсирующие костюмы, которые обжимают грудь, руки и ноги летчика, создавая таким образом рекомпрессию. Чтобы тело привыкло к такому давлению, пилоты тренируют дыхательные мышцы при помощи специальных упражнений.
А мы поднимаемся еще выше – в космос.
Международная космическая станция
В апреле 1971 года Советский Союз запустил на орбиту Земли первую научно-исследовательскую станцию. Она входила в космическую программу «Салют», называлась «Салют-1» и представляла собой модуль с тремя отсеками: рабочим, переходным и агрегатным, где находились двигатели, топливные баки и прочее оборудование. Однако для обширных экспериментов этого оказалось недостаточно, поэтому инженеры разработали многомодульную научно-исследовательскую орбитальную станцию «Мир», первый блок которой был запущен в феврале 1986 года. За основу взяли модули станции «Салют».
Строительство МКС началось позже, в 1998 году, когда Россия вывела на орбиту ее первую часть. Затем к ней добавились другие российские и американские, а также европейский и японский модуль. Расширение МКС продолжается до сих пор. Перед сотрудниками стоит множество задач, среди которых – исследование влияния космоса на человека и живые организмы. Устройство станции не секрет, многие астронавты, например канадец Крис Хэдфилд[5], охотно делятся подробностями, снимают видео для YouTube и пишут книги о своей жизни в космосе.
Однако вернемся к нашей теме: откуда берется воздух на МКС? За это отвечает замкнутая система вентиляции и регенерации. Углекислый газ с международной станции удаляется при помощи системы «Воздух»: специальные поглотители захватывают СО2 и отводят его в забортное пространство.
Кислород на международной космической станции обеспечивают несколько дублирующих систем. Часть его находится на борту в сжатом виде в специальных баллонах. Их доставляют вместе с оборудованием, запасами продовольствия и другими грузами.
Второй способ – электролиз при помощи системы «Электрон». Воду расщепляют на кислород и водород. Кислород используют для дыхания, а водород утилизируют в космос. Производительность такой системы – от 25 до 160 л кислорода в час. Этого количества хватает для дыхания команды численностью до 6 человек. Да, это похоже на подводную лодку, однако есть одно «но»: космос – это не море и за бортом МКС нет воды. Напротив, ее запасы весьма ограниченны. Вода в космосе на вес золота во всех смыслах.
Более 90 % воды на борту МКС – вторичная и переработанная. Воду, полученную из урины, используют для технических целей, в том числе и для электролиза. Питьевую получают из конденсата влаги воздуха. Специальные системы собирают ее, очищают, лишают запаха, а затем накапливают в баках. Полученная при помощи регенерации вода очень чистая, и пусть это странно звучит, но ее качество намного лучше земной.
Третий способ получать кислород на космической станции – химическая реакция в твердотопливном генераторе кислорода. Это устройство, в котором разогреваются специальные кассеты с кислородсодержащим веществом. Химическая реакция длится около 20 минут при достаточно высокой температуре – порядка 500 ℃. Одна кассета выделяет до 600 л кислорода. Недостаток этого способа – пожароопасность, поэтому он применяется в случаях, когда другие недоступны.
Открытый космос
Первый человек вышел в открытый космос 18 марта 1965 года, это был советский космонавт Алексей Леонов. Путешествие по Вселенной длилось 12 минут и могло закончиться трагически, так как скафандр сильно раздулся из-за перепада давлений и это ограничивало движения космопроходца. К счастью, с тех пор многое изменилось: выходы в космос теперь длятся часами, а скафандры настолько модернизированы, что не боятся практически никаких угроз.
Скафандр – самая дорогая одежда в мире. Стоимость одного может достигать 12 миллионов долларов.
Перед «костюмом» для выхода в открытый космос стоит множество задач. Он должен быть негорючим и выносливым, в то же время крепким и пропускающим радиосигналы. Скафандр обязан защищать от перепада температур: за время своего выхода в открытый космос космонавт может обогнуть Землю несколько раз, и при чередовании солнечной и теневой сторон контраст составляет от +150 до –150 ℃. Скафандр должен быть полностью герметичным и устойчивым к повреждениям, ведь на орбите находится много космического мусора и мелких частиц, которые движутся словно пули, с огромной скоростью. Ну и самое главное – для успешного выполнения космических работ необходимо, чтобы он был гибким.
На изготовление одного космического «наряда» уходит до 1,5 лет. Все детали –
