Среди людей, имеющих поверхностные представления о пилотируемой космонавтике и в частности о конструкции скафандров, широко распространен миф о том, что «скафандр должен быть абсолютно герметичным» что приводит к еще большему заблуждению касательно того, что «застежка молния пропускает воздух, а т.к. американский лунный скафандр А7L герметизировался при помощи молнии, значит был не герметичен, а следовательно, американцы небыли на Луне».
Но давайте выбросим из головы молнию и просто разберемся, может ли космический скафандр пропускать «воздух» и как это сказывается на его работоспособности?
Действительно, в любой книге о скафандрах можно найти фразу на подобии того, что «скафандр – это герметичный комбинезон из воздухонепронизаемых материалов, внутри которого поддерживается атмосферное давление и параметры газовой среды, пригодные для жизни человека…».
Грубо говоря, герметичная оболочка скафандра представляет собой воздушный шарик антропометрической формы. Но каждый из нас знает, что как бы сильно не был завязан воздушный шарик, имеющий всего одно отверстие, через несколько дней, воздух просачивается наружу и он постепенно сдувается.
В отличии от воздушного шарика, оболочка скафандра склеена из большого количества отдельных деталей, между которыми образуются швы, способствующие повышению утечки. Кроме того, человек постоянно потребляет кислород и даже при наличии регенерационной системы, поглощающей излишки углекислого газа и влаги, внутрь скафандра необходимо постоянно добавлять новые молекулы кислорода. Постоянная подача новой порции кислорода могла бы плавно увеличивать давление внутри скафандра до тех пор, пока не закончатся запасы кислорода, либо не произойдет разрыва оболочки от чрезмерной нагрузки, вызванной внутренним давлением. Для того, что бы этого избежать, используются специальные предохранительные клапана и регуляторы давления, поддерживающие постоянно заданный режим давления и стравливающие избыточный «воздух» во внешнюю среду. Все это значит, что скафандр является не замкнутой «герметичной» средой, а «проточно-вентиляционной», когда постоянные утечки «воздуха» компенсируются подачей новой порции из специального источника (балона).
Системы жизнеобеспечения скафандра принято разделять на два основных типа вентиляционной системы:
1-Вентиляционная система – «воздух» внутрь скафандра нагнетается при помощи специальной вентиляционной аппаратуру (обычно в авиационных скафандрах), либо от кислородного баллона и под соответствующим давлением. Пройдя через фильтры «воздух» поступает внутрь скафандра. Выдыхаемый «воздух», насыщенный углекислотой и влагой, выделяемыми человеком, проточно удаляется из скафандра во внешнюю среду через автоматический клапан.
2-Регенеративно-вентиляционная система – отличается от вентиляционной тем, что в этом случае углекислота и влага удаляются из скафандра не проточной вентиляцией во внешнюю среду, а абсорбируются специальными химическими поглотительными патронами.
В очищенный воздух подмешивается свежая порция кислорода условно от 0, до 1 л/м, а создаваемое при этом избыточное давление как и в первом случае, контролируется предохранительным клапаном, автоматически поддерживающим заданные параметры давления внутри скафандра.
Существует еще одна разновидность регенеративной вентиляции, получившая название регенеративно-инжекторная. В этом случае, кислород из баллона через редуктор поступает в инжектор, который расходует несколько больше кислорода (условно от 2,5 л.м.). Инжектор засасывает из скафандра воздух, обогащенный углекислотой и влагой, который проходит через фильтры, а затем обогащенный кислородом снова поступает внутрь скафандра. Как и в предыдущих случаях, повышение избыточного давления внутри скафандра при подаче новой порции кислорода контролируется предохранительным клапаном.
Таким образом, даже самая замкнутая система на самом деле является условно «проточной», а герметичность скафандра характеризуется величиной утечки в единицу времени.
Существуют специальные формулы, позволяющие вычислить полную утечку внутри скафандра в зависимости от его объема, потребления кислорода и т.п., но существуют и общие нормативы, на которые следует опираться.
Вначале проверке на герметичность в отдельности подвергается оболочка скафандра, регенеративная система, а затем скафандра в целом.
В книге «Скафандры и кислородное оборудование» (А.И. Хромушкин) указаны нормативы потери избыточного давления. Несмотря на то, что книга достаточно старая, благодаря новым материалам и технологии склейки (сваривания ПВХ), а так же улучшению конструкции гермозамков, некоторые показатели могли быть пересмотрены в сторону снижения но общая картина выглядит примерно так:
Утечка при максимальном рабочем избыточном давлении не должна превышать при регенеративной системе в течение часа следующих показателей:
-Регенеративной аппаратуры и системы трубопроводов -10%
-скафандра в целом -70% от величины подачи кислорода.
При испытании на герметичность в скафандре создается избыточное давление, которое контролируется манометром, а расход кислорода, необходимый для поддержания заданных параметров избыточного давления считается равным утечки. Время отмечается в минутах.
В качестве нормы для скафандров вентиляционного типа принята потеря 25% избыточного давления за 10 минут, что соответствует утечки воздуха 0,5-0,8 внутреннего объема скафандра в час при избыточном давлении 0,-0,2 атмосферы.
Для сравнения, при проверки на герметичность современного скафандра «Орлан-МКС» перед процедурой шлюзования для выхода в открытый космос, потеря избыточного давления не должна превышать 0,02 кгс/см2 в минуту.
Как вы теперь видите, понятие «герметичность скафандра» это скорей психологическое понятие, смысл которого убедить человека в том, что внутри скафандра постоянно поддерживается необходимое для существования давление и газовый состав. С технической точки зрения, даже самый современный и качественный скафандр было бы правильней назвать «дырявым решетом».
Но самое удивительное, что это «решето» которое сифонит изо всех щелей , имеет высокую надежность и безотказно служит космонавтам уже на протяжении 60 лет.
