Skafandry kosmonautów to nie tylko kombinezony do latania na orbicie. Pierwsze z nich pojawiły się na początku XX wieku. Był to czas, kiedy do lotów kosmicznych pozostało prawie pół wieku. Jednak naukowcy zrozumieli, że rozwój przestrzeni pozaziemskich, których warunki różnią się od znanych nam, jest nieunikniony. Dlatego na przyszłe loty wymyślili sprzęt kosmonauty, który może chronić człowieka przed śmiercionośnym środowiskiem zewnętrznym dla niego.
Koncepcja skafandra kosmicznego
Co to jest sprzęt do lotów kosmicznych? Garnitur to rodzaj cudu techniki. Jest to miniaturowa stacja kosmiczna, która naśladuje kształt ludzkiego ciała.
Nowoczesny skafander kosmiczny jest wyposażony w cały system podtrzymywania życia astronautów. Ale pomimo złożoności urządzenia wszystko w nim jest kompaktowe i wygodne.
Historia stworzenia
Słowo „garnitur” ma francuskie korzenie. W 1775 roku opat-matematyk Jean Baptiste de Pas Chapelle zaproponował wprowadzenie tej koncepcji. Oczywiście pod koniec XVIII wieku nikt nawet nie marzył o lataniu w kosmos. Słowo „kombinezon”, które po grecku oznacza „człowiek na łodzi”, postanowiono odnosić do sprzętu nurkowego.
Z nadejściem ery kosmicznej koncepcja ta zaczęła być używana w języku rosyjskim. Tylko tutaj nabrała nieco innego znaczenia. Mężczyzna zaczął się wspinać coraz wyżej. W związku z tym istniała potrzeba specjalnego sprzętu. Tak więc na wysokości do siedmiu kilometrów są to ciepłe ubrania i maska tlenowa. Odległości do dziesięciu tysięcy metrów, ze względu na spadek ciśnienia, wymagają kabiny ciśnieniowej i kombinezonu kompensacyjnego. W przeciwnym razie podczas dekompresji płuca pilota nie będą już absorbować tlenu. A co jeśli pójdziemy jeszcze wyżej? W takim przypadku będziesz potrzebować skafandra kosmicznego. Musi być bardzo ciasno. Jednocześnie wewnętrzne ciśnienie w skafandrze (zwykle w granicach 40 procent ciśnienia atmosferycznego) utrzyma pilota przy życiu.
W latach dwudziestych pojawiło się wiele artykułów angielskiego fizjologa Johna Holdena. To w nich autor zaproponował wykorzystanie skafandrów nurkowych do ochrony zdrowia i życia aeronautów. Autor próbował nawet wcielić swoje pomysły w życie. Zbudował podobny skafander i przetestował go w komorze hiperbarycznej, gdzie ustawiono ciśnienie odpowiadające wysokości 25,6 km. Jednak budowa balonów zdolnych wzbić się w stratosferę nie jest tanią przyjemnością. A amerykański aeronauta Mark Ridge, dla którego przeznaczony był unikalny kostium, niestety nie zebrał funduszy. Dlatego kombinezon Holdena nie został przetestowany w praktyce.
Rozwój radzieckich naukowców
W naszym kraju inżynier Jewgienij Czertowski, który był pracownikiem Instytutu Medycyny Lotniczej, był zaangażowany w skafandry kosmiczne. W ciągu dziewięciu lat, od 1931 do 1940, opracował 7 modeli urządzeń ciśnieniowych. Pierwszy na świecie radziecki inżynier rozwiązał problem mobilności. Faktem jest, że podczas wspinania się na określoną wysokość skafander puchł. Następnie pilot był zmuszony do wielkich wysiłków, by po prostu zgiąć nogę lub rękę. Dlatego model Ch-2 został zaprojektowany przez inżyniera z zawiasami.
W 1936 roku pojawiła się nowa wersja sprzętu kosmicznego. To model Ch-3, zawierający prawie wszystkie detale obecne we współczesnych skafandrach kosmicznych używanych przez rosyjskich kosmonautów. Test tej wersji wyposażenia specjalnego odbył się 19 maja 1937 r. Ciężki bombowiec TB-3 był używany jako samolot.
Od 1936 roku skafandry kosmiczne dla kosmonautów są opracowywane przez młodych inżynierów z Centralnego Instytutu Aerohydrodynamicznego. Zainspirowała ich do tego premiera filmu science fiction „Lot w kosmos”, stworzonego wspólnie z Konstantinem Cielkowskim.
Pierwszy skafander z indeksem SK-STEPS-1 został zaprojektowany, wyprodukowany i przetestowany przez młodych inżynierów dopiero w 1937 roku. Nawet zewnętrzne wrażenie tegosprzęt wskazywał na jego pozaziemskie przeznaczenie. W pierwszym modelu przewidziano łącznik pasowy do łączenia dolnej i górnej części. Znaczną mobilność zapewniały stawy barkowe. Skorupę tego skafandra wykonano z dwóch warstw gumowanej tkaniny.
Kolejna wersja kombinezonu wyróżniała się obecnością autonomicznego systemu regeneracji, zaprojektowanego na 6 godzin ciągłej pracy. W 1940 roku powstał ostatni sowiecki przedwojenny skafander kosmiczny SK-SHAGI-8. Test tego sprzętu przeprowadzono na myśliwcu I-153.
Tworzenie produkcji specjalnej
W latach powojennych Flight Research Institute przechwycił inicjatywę zaprojektowania skafandrów kosmicznych dla astronautów. Jej specjaliści otrzymali zadanie opracowania kombinezonów przeznaczonych dla pilotów lotnictwa, pokonujących coraz to nowe prędkości i wysokości. Jednak do seryjnej produkcji jednego instytutu wyraźnie nie wystarczyło. Dlatego w październiku 1952 r. utworzył specjalny warsztat inżyniera Aleksandra Bojko. Był w Tomilinie pod Moskwą, w zakładzie nr 918. Dziś to przedsiębiorstwo nosi nazwę NPP Zvezda. To na nim kiedyś powstał skafander Gagarina.
Loty kosmiczne
Pod koniec lat pięćdziesiątych rozpoczęła się nowa era eksploracji pozaziemskich. W tym okresie radzieccy inżynierowie projektanci zaczęli projektować statek kosmiczny Wostok, pierwszy pojazd kosmiczny. Jednak pierwotnie planowano, że skafandry kosmiczne astronautów nie będą potrzebne do tej rakiety. Pilot musiał znajdować się w specjalnym zaplombowanym pojemniku,który zostałby oddzielony od pojazdu zniżającego przed lądowaniem. Schemat ten okazał się jednak bardzo uciążliwy i dodatkowo wymagał długotrwałych testów. Dlatego w sierpniu 1960 r. przeprojektowano układ wewnętrzny Wostoka.
Specjaliści z biura Siergieja Korolowa zmienili pojemnik na siedzenie katapultowane. W związku z tym przyszli astronauci potrzebowali ochrony na wypadek rozhermetyzowania. Została skafandrem kosmicznym. Jednak katastrofalnie brakowało czasu na jego dokowanie z systemami pokładowymi. W związku z tym wszystko, co było niezbędne do podtrzymywania życia pilota, zostało umieszczone bezpośrednio w fotelu.
Pierwsze skafandry kosmonautów zostały nazwane SK-1. Zostały one oparte na kombinezonie wysokościowym Workuta, przeznaczonym dla pilotów myśliwca przechwytującego SU-9. Jedynie hełm został całkowicie zrekonstruowany. Zainstalowano w nim mechanizm, którym sterował specjalny czujnik. Kiedy ciśnienie w skafandrze spadło, przezroczysty wizjer natychmiast się zatrzasnął.
Sprzęt dla astronautów został wykonany na miarę. Na pierwszy lot został stworzony z myślą o tych, którzy wykazali się najlepszym poziomem wyszkolenia. To pierwsza trójka, w której znaleźli się Jurij Gagarin, Niemiec Titov i Grigory Nelyubov.
Ciekawe, że astronauci polecieli w kosmos później niż skafander. Jeden ze specjalnych kombinezonów marki SK-1 został wysłany na orbitę podczas dwóch próbnych bezzałogowych startów statku kosmicznego Wostok, które miały miejsce w marcu 1961 roku. Oprócz eksperymentalnych kundli na pokładzie znajdował się manekin Iwana Iwanowicza,ubrany w skafander kosmiczny. W klatce piersiowej tej sztucznej osoby zainstalowano klatkę ze świnkami morskimi i myszami. Aby postronni świadkowie lądowania nie pomylili „Iwana Iwanowicza” z kosmitą, pod wizjerem jego skafandra kosmicznego umieszczono tabliczkę z napisem „Układ”.
Skafandry SK-1 były używane podczas pięciu załogowych lotów statku kosmicznego Wostok. Jednak astronautki nie mogły w nich latać. Dla nich powstał model SK-2. Po raz pierwszy znalazł swoje zastosowanie podczas lotu statku kosmicznego Wostok-6. Zrobiliśmy ten skafander, biorąc pod uwagę cechy strukturalne kobiecego ciała, dla Walentyny Tereshkovej.
Rozwój amerykańskich specjalistów
W realizacji programu „Merkury” amerykańscy projektanci podążali ścieżką radzieckich inżynierów, jednocześnie przedstawiając własne propozycje. Tak więc w pierwszym amerykańskim skafandrze uwzględniono fakt, że astronauci w kosmosie w przyszłości będą dłużej na orbicie.
Projektant Russell Colley stworzył specjalny kombinezon Navy Mark, pierwotnie zaprojektowany dla pilotów lotnictwa morskiego. W przeciwieństwie do innych modeli, ten kombinezon był elastyczny i miał stosunkowo niewielką wagę. Aby wykorzystać tę opcję w programach kosmicznych, w projekcie wprowadzono kilka zmian, które dotyczyły przede wszystkim urządzenia hełmu.
Garnitury Amerykanów dowiodły swojej niezawodności. Tylko raz, kiedy kapsuła Mercury 4 spadła i zaczęła tonąć, skafander prawie zabił astronautę Virgila Grissona. Pilot ledwo zdołał się wydostać, ponieważ przez długi czas nie mógł odłączyć się od systemu pokładowego. Podtrzymywanie życia.
Tworzenie autonomicznych garniturów
Ze względu na szybkie tempo eksploracji kosmosu konieczne było zaprojektowanie nowych kombinezonów specjalnych. W końcu pierwsze modele były tylko ratownictwem. Ze względu na to, że były one podłączone do systemu podtrzymywania życia załogowego statku kosmicznego, astronauci w kosmosie nie mogli odwiedzać takiego sprzętu. Aby wejść w otwartą przestrzeń pozaziemską, konieczne było zaprojektowanie autonomicznego skafandra kosmicznego. Zrobili to projektanci ZSRR i USA.
Amerykanie, w ramach programu kosmicznego Gemini, stworzyli nowe modyfikacje skafandrów kosmicznych G3C, G4C i G5C. Drugi z nich przeznaczony był do spacerów kosmicznych. Pomimo tego, że wszystkie amerykańskie skafandry kosmiczne były podłączone do pokładowego systemu podtrzymywania życia, miały wbudowane autonomiczne urządzenie. W razie potrzeby jego środki wystarczyłyby na utrzymanie życia astronauty przez pół godziny.
W skafandrze G4C 06.03.1965 Amerykanin Edward White udał się w kosmos. Nie był jednak pionierem. Dwa i pół miesiąca przed nim Aleksiej Leonow odwiedził przestrzeń obok statku. Na potrzeby tego historycznego lotu radzieccy inżynierowie opracowali kombinezon Berkut. Różnił się od SK-1 obecnością drugiej hermetycznej skorupy. Dodatkowo skafander posiadał plecak na ramię wyposażony w butle z tlenem, a w hełm wbudowano lekki filtr.
Będąc w kosmosie, człowiek był połączony ze statkiem siedmiometrowym fałem, który zawierał urządzenie amortyzujące,przewody elektryczne, stalowa linka i wąż do awaryjnego dostarczania tlenu. Historyczne wyjście w przestrzeń pozaziemską miało miejsce 18 marca 1965 roku. Aleksiej Leonow przebywał poza statkiem kosmicznym przez 23 minuty. 41 s
Kombinezony kosmiczne do eksploracji księżyca
Po opanowaniu orbity Ziemi, człowiek ruszył dalej. A jego pierwszym celem była realizacja lotów na Księżyc. Ale do tego potrzebne były specjalne autonomiczne skafandry kosmiczne, które pozwoliłyby im przebywać poza statkiem przez kilka godzin. I zostały stworzone przez Amerykanów podczas rozwoju programu Apollo. Kombinezony te zapewniały ochronę astronauty przed przegrzaniem słonecznym i mikrometeorytami. Pierwsza opracowana wersja skafandrów księżycowych nosiła nazwę A5L. Jednak później został ulepszony. W nowej modyfikacji A6L przewidziano powłokę termoizolacyjną. Wersja A7L była opcją zmniejszającą palność.
Skafandry księżycowe były jednoczęściowymi, wielowarstwowymi skafandrami z elastycznymi gumowymi łączeniami. Na mankietach i kołnierzu znajdowały się metalowe pierścienie przeznaczone do mocowania szczelnych rękawic i kasku. Kombinezony zapinane były na pionowy zamek wszyty od pachwiny do szyi.
Amerykanie postawili stopę na powierzchni Księżyca 21.07.1969 r. Podczas tego lotu skafandry kosmiczne A7L znalazły zastosowanie.
Radzieccy kosmonauci również lecieli na Księżyc. Do tego lotu stworzono skafandry kosmiczne Krechet. Była to półsztywna wersja skafandra, z tyłu której znajdowały się specjalne drzwi. Astronauta musiał się do niego wspiąć, w ten sposób ubrany w sprzęt. Drzwi się zamykałyz wewnątrz. W tym celu przewidziano boczną dźwignię i skomplikowany obwód kabli. Wewnątrz skafandra znajdował się system podtrzymywania życia. Niestety sowieccy kosmonauci nie zdążyli odwiedzić Księżyca. Ale kombinezon stworzony do takich lotów został później wykorzystany w rozwoju innych modeli.
Wyposażenie do najnowszych statków
Począwszy od 1967 roku Związek Radziecki zaczął wprowadzać Sojuz. Były to pojazdy przeznaczone do tworzenia stacji orbitalnych. Czas spędzony na nich przez astronautów stale się wydłuża.
Strój kosmiczny „Jastrząb” został stworzony do lotów na statku kosmicznym Sojuz. Różnice w stosunku do „Berkuta” polegały na zaprojektowaniu systemu podtrzymywania życia. Z jego pomocą w skafandrze krążyła mieszanina oddechowa. Tutaj został oczyszczony ze szkodliwych zanieczyszczeń i dwutlenku węgla, a następnie schłodzony.
Nowy kombinezon ratunkowy Sokol-K był używany podczas lotu Sojuz-12 we wrześniu 1973 roku. Bardziej zaawansowane modele tych kombinezonów ochronnych kupowali nawet przedstawiciele handlowi z Chin. Co ciekawe, kiedy załogowy statek kosmiczny Shanzhou został wystrzelony, astronauci w nim ubrani byli w sprzęt bardzo przypominający rosyjski model.
Do spacerów kosmicznych radzieccy projektanci stworzyli skafander Orlan. Jest to samodzielny, półsztywny sprzęt, podobny do księżycowego Gyrfalcona. Trzeba było też się w nią ubrać przez drzwi z tyłu. Ale w przeciwieństwie do Krechet, Orlan był uniwersalny. Jego rękawy i nogawki można łatwo dopasować do potrzebwzrost.
W skafandrach Orlan latali nie tylko rosyjscy kosmonauci. Na podstawie modelu tego sprzętu Chińczycy wykonali swój Feitian. W nich udali się w kosmos.
Garnitury przyszłości
Dzisiaj NASA opracowuje nowe programy kosmiczne. Obejmują one loty na asteroidy, na Księżyc, a także wyprawę na Marsa. Dlatego trwa rozwój nowych modyfikacji skafandrów kosmicznych, które w przyszłości będą musiały łączyć wszystkie pozytywne cechy kombinezonu roboczego i sprzętu ratowniczego. Na jakiej opcji programiści zatrzymają się, wciąż nie wiadomo.
Może będzie to ciężki, twardy kombinezon, który ochroni człowieka przed wszelkimi negatywnymi wpływami zewnętrznymi, a może nowoczesne technologie pozwolą stworzyć uniwersalną powłokę, której elegancję docenią przyszłe astronautki.
