Василий Лесников - Пилотируемый космический полет
Давление в скафандре составляло 0,4 или 0,27 атмосферы. Работать с таким избыточным давлением непросто. Ведь для того, чтобы только сжать кисть руки в перчатке, требовалось усилие в 25 килограмм.
Следующий тип скафандра использовался при переходе космонавтов Е. Хрунова и А. Елисеева из космического корабля «Союз-5» в космический корабль «Союз-4» через открытое космическое пространство.
Для данного случая конструкторы учли опыт А. Леонова и особенности выполняемой задачи, связанные именно с операциями перехода.
Новые скафандры были менее жесткими и снабжены съемным пространственным шлемом, который имел поднимавшиеся вверх не только светофильтр, но и защитное стекло.
Использовалась в этом скафандре и новая система жизнеобеспечения – регенерацонная. В ней циркуляция газа происходит по замкнутому циклу. Газовый состав при этом обновляется не полностью. Восполнялись лишь те его составляющие, которые изменяются или расходуются в процессе жизнедеятельности человека. Обновленная смесь вновь используется для дыхания и вентиляции, а углекислый газ и другие отходы жизнедеятельности поглощаются специальными поглотителями и регенераторами. В атмосферу не уходит ничего.
Благодаря системе регенерации значительно снизился расход кислорода. Появилась возможность при тех же габаритах скафандра обеспечить работу человека в космосе в течение нескольких часов.
Ранец системы жизнеобеспечения разместили на этот раз в ногах у космонавта, соединив его со скафандром гибким шлангом. Такое размещение ранца облегчало передвижение космонавта при переходе из корабля в корабль, однако не было абсолютно удобным. Поэтому в дальнейшем конструкторы вновь вернулись к размещению ранца за спиной космонавта.
Третий тип скафандра для работы в открытом космосе разрабатывался конструкторами уже применительно к использованию на орбитальных пилотируемых станциях.
Этот скафандр называют полужестким, исходя из принципов его построения. В его основе жесткий металлический корпус – кираса, который составляет единое целое со шлемом и ранцевой системой жизнеобеспечения. Рукава и оболочка штанин мягкая.
Благодаря такой конструкции скафандр не надо зашнуровывать, затягивать, герметизировать. В него просто входят, что особенно легко сделать в невесомости, через люк в кирасе сзади. Он открывается как дверца. Космонавт входит в скафандр и рычагом закрывает за собой люк, обеспечивая полную герметизацию. Все это он может проделать сам.
Скафандр изготавливается нескольких размеров, а в промежутках между ними космонавты могут подгонять скафандр по себе за счет регулировки рукавов и штанин. Правда, такие регулировки не безграничны, а скафандров на станции постоянно находится только два. Если станция летает несколько лет, то вполне возможно, что очередной смене придется работать в скафандрах, не полностью им подходящих. Такая работа возможна, хотя и создаст определенные дополнительные трудности космонавтам.
В большом по размеру скафандре маленький космонавт будет иметь возможность плавать внутри него и проблемой будет нахождение опоры внутри скафандра при передвижении и фиксации своего положения для выполнения работы. Ведь короткие ноги могут и не доставать до ботинок при длинных штанинах.
Большой космонавт в маленьком скафандре будет зажат в его маленьком объеме, не будет иметь полного обзора перед собой, находясь в скрюченном состоянии. Да и работать несколько часов в таком положении не очень приятно.
Вот почему все выходы в открытый космос планируются заранее с учетом возможных расхождений в росте основных и дублирующих экипажей. В чрезвычайной ситуации выбирать не приходится.
Все скафандры соединялись с кораблем или станцией усиленным фалом для обеспечения безопасности космонавтов. В нем были также пропущены провода связи и управления.
Последний тип скафандра имел дополнительный короткий фал со скобой на конце. Это своеобразный страховочный пояс. Если космонавт не удержится руками за поручни, то его отнесет от корабля лишь на длину короткого фала. Он быстро сможет вернуться и продолжить свой путь вдоль станции или корабля. По мере передвижения космонавт перецепляет страховочный фал за новую опору. Такие опоры в виде скоб и перил размещены вдоль станции в несколько рядов и по окружности с таким расчетом, чтобы с их помощью космонавт мог достичь любой точки на внешней поверхности станции.
При необходимости выполнить работы в непредусмотренных местах, на земле разрабатывают специальные переходные устройства, которые затем доставляют на борт станции, выносятся на внешнюю поверхность и обеспечивают выполнение работ.
Прежде чем выполнить любую работу в открытом космосе, космонавт должен зафиксировать положение своего тела, то есть каким-то образом получить надежную опору. Иначе, например, не он будет откручивать гайку, а он сам будет вращаться вокруг гайки. Обычно для этого на предполагаемом месте работы предусматриваются специальные фиксаторы для ног – якоря. Вставил ноги и можешь считать что «твердо стоишь на земле».
Опасен и тепловой перегрев, так как может вызвать «солнечный удар», а следом не только потерю работоспособности, но и смерть.
Впервые неприятности перегрева испытал на себе А. Леонов. Метод снятия тепла в его скафандре за счет вентиляции чистого кислорода не был в полной мере эффективным. В результате нештатной ситуации и больших физических перегрузок температура его тела значительно повысилась, пот заливал не только тело, но и лицо. Сильно запотело и стекло шлем. Это ухудшало ему видимость в самые ответственные минуты выхода в космос.
В результате конструкторы разработали систему водяного охлаждения тела космонавта. Суть его состоит в том, что поверх нательного белья космонавт надевает сетчатый костюм, в ткань которого вплетены трубки для циркуляции воды. Она отбирает тепло стела космонавта, вновь охлаждается в ранцевой системе жизнеобеспечения и снова готова к работе.
Для отвода тепла 300–500 ккал в час расход воды всего 1,5–2 литра в минуту с потребной длиной трубок около ста метров. Качает воду насос всего в несколько ватт мощности.
Водяное охлаждение не снимает всех проблем температурного режима внутри скафандра, но при его использовании мощность вентиляторов воздушного охлаждения для продува газовой смеси во много раз меньше чем при чисто воздушном охлаждении.
Остается рассказать о проблеме дыхания в космическом скафандре. Известно, что в обычных условиях человек дышит воздухом, состоящим на 78 % из азота и 21 % из кислорода. Остальные примеси составляют около 1 %.
Атмосферное давление составляет в среднем 760 мм. Рт. Столба.
Такой состав воздуха не меняется с поднятием на высоту, Однако, общее барометрическое давление атмосферного воздуха постоянно снижается с поднятием на высоту над поверхностью земли. На высотах полета космических кораблей это давление можно считать практически отсутствующим, то есть существует практически полный вакуум.
21 % кислорода на Земле от общего атмосферного давления составляет 160 мм. рт. столба, и только при таком давлении человек может нормально дышать. С подъемом на высоту это давление уменьшается и уже после шести километров у человека наступает кислородное голодание.
Кроме то, нельзя забывать, что 78 % азота в воздухе на высоте 7–8 километров переходят из растворенного состояния в организме человека в газообразное. При этом нарушается кровоснабжение важных органов деятельности человека. Возникают сильные боли.
На высотах более 20 километров азот закипает при нормальной температуре тела человека.
Вот почему для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека нужно создать в скафандре среду с избыточным давлением, превышающим атмосферное давление на данной высоте, и газовым составом, обеспечивающем нормальное дыхание.
В тоже время, если избыточное давление в скафандре делать слишком большим, то он будет раздуваться с поднятием на высоту и затруднять выполнение космонавтом запланированных операций.
В скафандре А. Леонова можно было установить два уровня давления 400 и 270 мм. рт. столба. При большом давлении легче дышать и Леонов использовал его практически все время своего выхода. Он нормально вышел из шлюза, выполнил основную работу по отходу и возвращению к кораблю, но включить кинокамеру не смог. Дело в том, что кнопка включения кинокамеры располагалась на правой штанине скафандра, и во время тренировок он простым опусканием руки вниз касался нужной кнопки. В реальном выходе, при том же давлении в скафандре, вакуум космоса оказался более глубоким, и скафандр раздулся более обычного. Поэтому те, кто смотрел документальные кадры о первом выходе в космос, недоумевали – почему Леонов так часто и лихорадочно хлопает себя по штанине. А он всего лишь искал кнопку, которая сдвинулась вниз, и дотянуться до нее было невозможно.
