Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №6/2005
Одежда лётчиков и космонавтов

Одежда лётчиков и космонавтов

Ещё древние греки знали, что при восхождении на высокие горы дышать труднее. Полёты на воздушных шарах в середине XIX в. подтвердили эту истину. Был сделан правильный вывод: для освоения больших высот нужен изолирующий костюм – гермокостюм. Первые лётчики жались к матушке-земле, редко поднимаясь выше 1,5–2 тыс. м. Положение круто изменилось после войны 1914–1918 гг.: авиаторы стали подниматься всё выше. На высоте 5–6 тыс. м уже нужны были кислородные маски, закрытая кабина и подогрев. Даже летом лётчики одевались в меховую одежду: штаны, куртки, унты и меховые перчатки.

М.Л.Галлай вспоминал: «На дворе стоит жара, температура в тени +30 °С. Лётчик, одевая амуницию, изнывал от жары, истекал потом перед высотным полётом. На высоте мёрз и повторно потел после посадки...»

Первые гермокостюмы появились в СССР в 30-е гг., но в единичных экземплярах. Производил их ЛИИ им. М.М.Громова (название дали позднее). Но лётчики не любили эти «доспехи» за их неуклюжесть и большой вес. Положение резко изменилось к 1950 г., когда стала осваиваться реактивная техника. В 1952 г. в г. Томилине (под Москвой) был открыт завод № 918 по изготовлению и разработке гермокостюмов. Было предложено много моделей, но только скафандр «Воркута» пошёл малой серией. Он был создан по заказу ВВС для истребителя-перехватчика ПВО СУ-9.

Почти одновременно поступил заказ от КБ С.П.Королёва на изготовление скафандра для космонавта. Техзадание предусматривало разработку гермокостюма, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. В 1960 г. – новое задание, на обычный защитный костюм, рассчитанный на катапультирование и приводнение космонавта. Первоначально считалось, что вероятность разгерметизации кабины космического корабля очень низка. Техническое задание было очень жёстким: скафандр должен обязательно спасти космонавта, даже при потере сознания, от удушья (прозрачное забрало должно закрыться, а скафандр загерметизироваться). Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. Первые отечественные скафандры изготавливались из листовой резины методом склеивания. Резина была специальной, на основе высококачественного натурального каучука.

Для выхода в открытый космос и для высадки на Луну потребовались скафандры длительного пребывания. Они выполнены многослойными: внешняя защита (сверхвысокомодульное волокно); теплозащита (пять слоёв плёнки из терефталата с двусторонним напылением алюминия); внешняя силовая оболочка (капрон); основная и резервная гермооболочка (каучук); теплоотводящая оболочка (гидросистема с охлаждающей водой); внутренняя подкладка (тонкий капрон). По сути, такой скафандр в миниатюре копирует систему жизнеобеспечения космического корабля. Выдыхаемый космонавтом газ регенерируется, отбирается влага, воздух насыщается кислородом и охлаждается.

Проблемы обогрева скафандра в открытом космосе никогда не возникало, даже если космонавт работал в тени, где температура резко падала до 173 К. Скафандр выполнен как идеальный термос: под внешней защитной оболочкой проложено 5–6 слоёв специальной плёнки из терифталата, с обеих сторон которой напылена плёнка алюминия. В вакууме между слоями плёнки теплообмен возможен только за счёт излучения, которое отражается обратно алюминием. Впервые такая теплозащита была применена в скафандре «Беркут», в котором А.Леонов вышел в открытый космос. Однако под первые спасательные скафандры надевался теплозащитный вентилируемый костюм. В современных скафандрах «Сокол» его нет. На себя космонавт надевает хлопчатобумажное бельё с антибактериальной пропиткой, под ним расположен нагрудник с датчиками, которые передают информацию о состоянии здоровья космонавта.

После шести успешных полётов в космос решили скафандры не брать на борт «Восходов» и «Союзов», но гибель в 1971 г. Г.Добровольского, В.Волкова и В.Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» указали на ошибочность такого решения.

Снова «заняли» скафандр у лётчиков. Для защиты космонавтов приспособили лёгкий скафандр «Сокол», разработанный для пилотов сверхзвукового бомбардировщика Т-4. Мешало кольцо, которым шлем космонавта крепился к скафандру. Дело в том, что «Восходы» и «Союзы» осуществляли «мягкую» посадку с экипажем внутри. Удар при приземлении был ощутимым. Космонавт сидел в энергопоглощающем кресле «Казбек», но кольцо при такой посадке гарантированно ломало бы шейные позвонки. Тогда затылочную часть «Сокола» сделали мягкой. И «Соколы» «полетели» – их было изготовлено более 280 штук. Даже китайский «тайкунавт» полетел в космос в копии «Сокола».

Шлем – важнейшая часть скафандра. Он вошёл в обиход на заре авиации, выполняя защитные функции. По мере достижения больших высот шлем обеспечил нормальное дыхание. Полетел он и в космос. Первый скафандр комплектовался несъёмным шлемом, а вот леоновские «Беркут» и «Ястреб» (в котором А.Елисеев и Е.Хрунов в 1969 г. переходили из корабля в корабль) имели уже съёмные шлемы. Причём присоединялись они специальным герморазъёмом с гермоподшипником, что позволяло космонавту поворачивать голову, но вместе со шлемом. Конструкция вышла тяжёлой и громоздкой. На современных скафандрах шлемы опять несъёмные.

Обязательный элемент шлема для выхода в космос – светофильтр. У Леонова был внутренний светофильтр самолётного типа, с тонким серебряным покрытием. При выходе в космос очень интенсивно нагревалась нижняя часть лица, а при взгляде в сторону Солнца блеск был нестерпимо ярким. Защитные свойства серебряного фильтра явно хромали. Все последующие скафандры стали комплектоваться светофильтрами с довольно толстым золотым покрытием, которые обеспечивали пропускание 3–4% светового потока. Разбить «остекление» шлема практически невозможно: оно сделано из поликарбоната лексана (из него делают остекление боевых вертолётов Ми-24, Ка-50, -52, -56, -60). Но и стоит «Орлан», как два боевых вертолёта! В КБ «Звезда» цену не называют, но предлагают ориентироваться на стоимость американского аналога – 12 млн долл.

Скафандр – плод долгого и упорного труда физиков, химиков и инженеров. Его планируют оснастить средствами передвижения в космосе. И тяжёлые скафандры будут всё больше походить на космические корабли. Радиационная защита, средства астронавигации и реактивные двигатели станут обязательным атрибутом этих костюмов.

Прыжок из космоса

Человек с первых шагов освоения воздушного океана стремился летать быстрее, дальше и выше. Здесь смешиваются и политические амбиции, и личные цели, и многое другое. Но, отбрасывая весь антураж, надо признать: все первопроходцы – герои.

Затраты и жертвы не были напрасными. Были отработаны герметичные кабины, кислородные маски и высотные скафандры. Всё это без особых изменений перешло в авиацию и космонавтику и даже позволило совершать прыжки с парашютом... из стратосферы. Такие прыжки очень опасны, риск гибели – 50%. При прыжке с парашютом у человека нет стабилизации: давление воздуха очень мало, сопротивление ничтожно. А если пилот в прыжке пошевелит рукой (кистью), ногой? Начинается неуправляемая раскрутка в трёх плоскостях, может погаснуть купол парашюта. И тем не менее...

Шерил Стернс планирует прыгнуть с 40 000 м – это уже космос. Ей надо будет лететь 5,5 мин вниз головой и развить скорость 1100–1160 км/ч, т.е. быстрее звука на таких высотах. Скафандр будет нагреваться от трения о воздух от –120 до +120 °С. Как поведут себя при этом материалы? Американский челнок «Челленджер» разрушился из-за превышения температуры от расчётной всего на 14 °С! После торможения о плотные слои атмосферы сработает автоматика, раскроется купол. Скорость спуска в этот момент составит около 240 км/ч, а затем спуск на парашюте потребует ещё 5 мин. Мисс Шерил Стернс в отличной форме и считает, что рекорд ей по плечу.

Литература

Авиация и космонавтика, 1966–1967 гг.
Галлай М.Л. Испытано в небе. – М., 1977.
Энциклопедия «Авиация». – М., 1994.
Газета «Труд» от 15 марта и 14 апреля 2004 г.

Фото

В.А.Хамитов,
п. Октябрьский, Пермская обл.