Скафандр — это, по сути, персональный космический корабль, который должен заменить человеку атмосферу, защиту и комфортные условия Земли. Его разработка — это всегда компромисс между безопасностью, подвижностью и весом. Давайте разберемся, как создается эта уникальная экипировка.
Базовые требования к скафандру
Главная задача скафандра — создать и поддерживать вокруг человека искусственную среду обитания. Для этого он должен решить несколько ключевых задач:
Обеспечение давления. Во внешнем вакууме без давления кровь и другие жидкости организма могут закипеть. Скафандр создает внутри необходимое давление.
Дыхание. Система жизнеобеспечения должна подавать кислород и эффективно удалять выдыхаемый углекислый газ.
Терморегуляция. В открытом космосе температура может колебаться от -120°C до +120°C. Скафандр должен изолировать космонавта от этих перепадов.
Защита. Речь идет о защите от микрометеоритов, которые движутся с орбитальной скоростью, и от вредного солнечного излучения.
Связь. Без надежной радиосвязи с кораблем или станцией работа в открытом космосе невозможна.
Подвижность. Создать подвижный сустав в надутом давлением костюме — одна из сложнейших инженерных задач.
Материалы для экстремальных условий
Конструкция скафандра многослойна, и каждый слой выполняет свою функцию:
- Внутренний слой (комфортный слой): Часто изготавливается из гигроскопичных трикотажных материалов, которые отводят влагу от тела.
- Силовой слой: Состоит из прочных синтетических тканей (например, на основе полиэстера). Он удерживает форму скафандра и препятствует его раздуванию.
- Герметичный слой: Обычно изготавливается из полиуретанового или резинового coated материала, который не пропускает воздух.
- Терморегулирующий слой: Представляет собой систему тонких трубочек, по которым циркулирует вода, охлаждая или подогревая тело космонавта.
- Защитный внешний слой: Делается из материалов, устойчивых к механическим повреждениям, истиранию и ультрафиолету. Широко используются ткани на основе стекловолокна (например, «Бета-сатин») и арамидные волокна (аналоги кевлара). Белый цвет отражает солнечное тепло.
Современные скафандры: два типа задач
На сегодняшний день используется два принципиально разных типа скафандров:
- Скафандры для работы внутри корабля (аварийные). Например, российский «Сокол» или американский ACES. Они относительно легкие и предназначены для спасения экипажа в случае разгерметизации станции. Их задача — поддерживать жизнь в течение нескольких часов.
- Скафандры для внекорабельной деятельности (ВКД). Это полностью автономные системы.
- Российский «Орлан-МКС»: Один из самых надежных и отработанных скафандров. Его ключевая особенность — вход через люк в спине. Это позволяет космонавту надеть его самостоятельно за несколько минут. Современные модификации оснащены системой автоматического терморегулирования и компьютером, диагностирующим состояние систем.
- Американский EMU (Extravehicular Mobility Unit): Конструктивно отличается от «Орлана». Он состоит из раздельных частей (штанов, жилета, шлема), которые подбираются под конкретного астронавта.
Будущее: скафандры для Луны и Марса
Для планетарных миссий требуются новые решения. Основные задачи:
- Подвижность. Нужно не просто парить, а ходить, наклоняться и работать с инструментами в условиях гравитации.
- Защита от абразивной пыли. Лунная и марсианская пыль обладает острыми краями и может вывести из строя системы скафандра.
- Автономность. Миссии на поверхности будут длиться дольше, чем стандартный выход в открытый космос, поэтому системы жизнеобеспечения должны быть более емкими и надежными.
Над такими скафандрами, например, для программы «Артемида», работают компании Axiom Space и Collins Aerospace. Их прототипы уже проходят испытания, и их дизайн в первую очередь ориентирован на практичность и повышенную мобильность для работы на Луне.