От чего защищает на луне космонавта скафандр кратко
Обновлено: 05.07.2024
Скафандр — это особый костюм, который изолирует человека от окружающей его среды. Использование такого снаряжения необходимо в таких условиях, в которых человеку опасно находится или его нахождение в такой среде опасно.
Почему опасно находится в открытом космосе
Обычно ученые не проводят в открытом пространстве очень много времени. Рекордное значение этой величины — 8 часов 56 минут. Именно столько длилась космическая прогулка Сьюзан Хелмс в 2001 году.
Зачем космонавтам скафандр
Космический скафандр состоит из непроницаемого материала, который защищает тело специалиста от вредных воздействий среды. Существует два типа этого снаряжения:
Первый тип является не самым удобным, так как мягкие скафандры раздуваются в космосе. У космонавтов, одетых в такое снаряжение, могут возникнуть трудности с возвращением в корабль. По этим причинам самым распространенным типом скафандров являются жесткие, которые держат форму.
Что будет, если скафандр повредится
Обычно скафандры делаются из очень прочного материала, но иногда целостность ткани может нарушиться. Если снаряжение космонавта повредится, то он может умереть, но если повреждение быстро будет починено, то опасность минует. Это связано с тем, что нарушается герметичность костюма.
Скафандры используются не только для полетов в космос, но и для погружения в воду, а также в авиации.
Когда космонавт летит в космос, он понимает, что условия там далеки от того, к чему он привык на Земле. Глубокий вакуум, перепады температур от минус двухсот до плюс двухсот градусов Цельсия, космический мусор, микрометеориты, а еще возможность просто улететь в космос и никогда больше не вернуться домой. Все эти условия вынуждают использовать специальные средства защиты. Что интересно, о скафандрах заговорили еще в Древней Греции, а сейчас их вспоминают в основном, говоря про космонавтов. При этом, они есть и в других сферах деятельности. Они есть под водой, на земле и в воздухе. Проще говоря, без скафандров никуда.
Таки скафандры пока фантастика, но время идет.
Почему скафандр называется именно так
Чтобы понять, почему скафандр получил такое название, надо обратиться к Древней Греции. В греческом языке это слово образовано из двух слов, обозначающих лодку и человека. То есть в те времена так называли людей, которые очень хорошо плавали.
В более позднее время, в частности в восемнадцатом веке, такое название предлагали использовать для пробковых костюмов, которые были предназначены для пересечения рек.
Уже позже, когда появилась реальная необходимость обеспечения безопасности человека в экстремальных условиях среды, опять вспомнили это слово и начали так называть то, к чему мы все так привыкли.
Когда-то скафандром называли того, кто хорошо плавает.
Так можно вывести определение, что скафандр — это герметичный костюм, который призван защитить человека (или животное) от воздействия окружающей среды, предметов, газов и прочих потенциально вредных веществ. В случае с космонавтами скафандр еще и препятствует выходу наружу воздуха и тепла.
Какие типы скафандров бывают
Получается, скафандр — это то, что расширяет наши горизонты и позволяет оказаться там, где нам не положено быть просто по нашей физиологии. Но какие же типы скафандров используются покорителями неизведанных и опасных мест?
Водолазные скафандры
Да, то, в чем водолазы работают на большой глубине, тоже называется скафандрами. Есть даже модели, которые способны погружать человека на глубину до 600 метров, сохраняя внутри нормальное давление. Это не только позволяет сохранить жизнь и здоровье водолаза, но и обеспечивает более быстрое всплытие и погружение. Если не пользоваться подобными средствами защиты, то человек не сможет погрузиться на такую глубину и будет вынужден подниматься на поверхность очень медленно, проходя все стадии декомпрессии.
Некоторые подводные скафандры обеспечивают просто фантастические показатели. автономности.
Авиационные скафандры
Почти все хоть раз куда-то летали на самолете. Во время полета некоторые испытывали заложенность ушей или носа. Это только незначительные признаки того, что человек столкнулся с изменением давления. Такое изменение все равно очень плавное и не способно причинить вреда здоровью или привести к тому, что человек потеряет сознание.
А ведь скорость набора высоты (скороподъемность) современных истребителей в десятки раз выше не только того, что по нормативам положено обычному авиалайнеру, но даже намного выше его технических возможностей.
Некоторым пилотам приходится пользоваться скафандрами.
Все это приводит к тому, что пилоту часто требуются скафандр, который защитит его от таких перепадов давления, перегрузок во время маневров, которые достигают нескольких G, а также при подъемах на высоту 30 000 метров и более. Мировой рекорд высоты для самолета был поставлен на истребителе МиГ-25РБ, когда он поднялся на 37 650 метров.
Virgin Orbit не смогла запустить ракету с самолета — что с ней стало?
Скафандр для стратосферных полетов
Есть скафандры и для стратосферных полетов. В конце пятидесятых годов прошлого века эти системы защиты активно тестировались для создания космических скафандров и средств спасения. Для этого людей в скафандре поднимали на высоту до 40 000 метров в открытой гондоле, прикрепленной к стратостату. Проблема в том, что люди слишком часто погибали, и эксперименты прекратили. Впрочем, все было не зря и накопленных данных исследователям хватило, чтобы разработать скафандры для космонавтов.
Уже в 2012 году в рамках проекта Red Bull Stratos австриец Феликс Баумгартнер совершил прыжок с высоты 39 000 метров, установив тем самым два мировых рекорда — максимальной высоты прыжка и максимальной скорости падения.
Так выглядел прыжок Баумгартнера с высоты 39 900 метров.
Для подготовки к этому прыжку он и его команда несколько лет готовились и проводили тренировки. Основная проблема была в том, что при падении с такой высоты и наборе очень большой скорости тело становится нестабильным по мере увеличения давления и его может закрутить так, что человек потеряет сознание и погибнет. При таких прыжках надо уметь управлять полетом не хуже, чем пилот самолета.
Для сравнения скорость падения обычного парашютиста при прыжке с 4000-5000 метров составляет примерно 180-200 километров в час. Баумгартнер же преодолел звуковой барьер и разогнался до 1350 километров час.
Чтобы вы понимали разницу в плотности воздуха на высоте, достаточно сказать, что самолет сэкономит примерно 80 процентов топлива, если будет лететь на высоте 10 000, поднявшись с 1 000 метров. На высоте 40 000 метров сопротивления воздуха уже почти нет, если сравнивать с тем, что у поверхности Земли.
Космический скафандр
Самым привычным типом скафандров является космический. Учитывая его сложность и то, что он делает для космонавта, можно сказать, что это небольшой космический корабль, который надет на человека.
Скафандр — это настоящее торжество инженерной мысли.
На самом деле, так и есть. В нем предусмотрены все системы жизнеобеспечения, что позволяет человеку находится в космосе несколько часов.
Делятся они на два типа — мягкие и жесткие. В космос человек в любом случае летит в скафандре, просто некоторые имеют возможность выхода в космос, а некоторые — нет.
Из чего сделан скафандр космонавта
Первые космические скафандры появились в конце 50-х годов прошлого века в СССР. Они предназначались для собак — Рыжика и Лисы, которые стали первыми живыми существами в космосе.
Сейчас скафандры состоят из большого количества компонентов и слоев, часть которых защищает от холода, другие дают герметизацию, а третьи обеспечивают механическую прочность.
Для полета на Луну в рамках программы ”Apollo” был создан скафандр, который состоял из 17 слоев материала и весил 90 килограмм. Под него надевали терморегулирующий комбинезон, пронизанный трубками с циркулирующей водой. Система жизнеобеспечения позволяла автономно находится в костюме 6 часов и еще 30 минут на случай непредвиденной ситуации.
Для каждой ситуации должны быть свои скафандры.
Не многие знают, но переключатели, указатели и органы управления системами на скафандрах для выхода в открытый космос нанесены зеркально. Сделано это для того, чтобы космонавт мог прочитать их, увидев отражение в зеркале, которое закреплено на руке. Он же не может просто наклонить голову и посмотреть, что у него на груди.
Надписи на скафандрах нанесены так, чтобы прочитать их в зеркале.
Аварийные ситуации в открытом космосе
Больше всего риска для человека, когда он находится в открытом космосе, представляет повреждение скафандра. В этом случае он должен очень быстро вернуться на борт — только так можно спасти его жизнь. Впрочем, бывали и интересные случаи, связанные с повреждениями.
Все, что связано в космосом просто обожают в нашем Telegram-чате. Присоединишься?
Еще более известным случаем является случай, произошедший в 1965 году с Алексеем Леоновым, во время первого в истории выхода человека в открытый космос. Его скафандр был мягкого типа и слишком сильно раздулся от внутреннего давления. В итоге, он не мог согнуть руки и вернуться на корабль. По инструкции ему надо было заходить в люк ногами вперед, чтобы иметь возможность ”закрыть за собой дверь”. В итоге он принял решение заходить головой вперед и уже в отсеке сбросил давление внутри скафандра, кое-как развернулся и закрыл люк.
Космонавт просто обязан быть привязан к кораблю иначе он улетит от одного неловкого движения.
В России и в США тех, кто летает в космос, называют по-разному. У нас это космонавты, а у них - астронавты. Первое более логично, так как пока мы летаем только в космос, а не к звездам (”астрон” в переводе с греческого - звезда)
Во время второго в истории выхода в открытый космос произошел еще один случай с астронавтом Пирсом Селерсом. От его скафандра во время полета отцепилась лебедка со страховочным тросом. Если бы это вовремя на заметили его коллеги, он мог бы просто улететь от корабля и спасти его было бы невозможно.
На данный момент совершены уже сотни выходов в открытый космос и инцидентов среди них было не так много. Можно сказать, что благодаря научной мысли и накопленному опыту это стало почти безопасным занятием.
Скафандр — это специализированная одежда, предназначенная для выхода в космос, является одной из самых дорогих вещей в мире. Американские скафандры, которые разрабатываются для участников программы исследования космоса от NASA, стоят от 9 до 12 миллионов долларов. Это огромные цифры, но из-за чего они такие? Для сравнения, за плюс-минус 10 миллионов долларов можно купить личный самолет, роскошную недвижимость или несколько компаний, чтобы преумножить свой капитал, а тут 9-12 миллионов стоит незаурядный костюм для выхода в космос. Неужели производство одного скафандра может стоить как самолет? Давайте разберемся.
Лицевой частью скафандра является шлем. Наверняка у многих, если попросить их представить скафандр, в первую очередь на ум придет огромный, идеально зеркальный шлем. На самом деле основной иллюминатор шлема не имеет отражающего эффекта, его имеет специальный светофильтр, который надевается космонавтом, если тому необходимо защититься от лучей Солнца.
Основной иллюминатор и светофильтр делаются из специального ударопрочного материала, который не удастся разбить, даже если ударить по нему молотком. Материал просто погнется, но не разлетится на тысячи маленьких острых кусочков, как это могло бы произойти с обычным стеклом. Светофильтр, вдобавок к этому, покрывается слоем настоящего золота. Благодаря ему, до космонавта поступает всего около 5 процентов света. В условиях Космоса, где нет никакой атмосферы, это защищает от возникновения ожогов на лице. Раньше вместо золота использовали серебро, но, как оказалось, оно имеет довольно плохие протективные свойства.
Комбинезон-радиатор
Наверняка многие видели на космонавтах такие забавные, похожие на кольчугу, синие жилеты, которые надеваются под скафандр. Оказывается, это не просто своеобразный тканевый комбинезон, а полноценный радиатор. Между слоями синей ткани проведены сотни небольших трубок, через которые постоянно циркулирует вода.
Перед тем как зайти в скафандр, специальные входная и выходная трубки подключаются к системе жизнеобеспечения и после при помощи встроенного компьютера космонавт регулирует комфортную для него температуру воды. Это позволяет создавать внутри герметизированного костюма своеобразный микроклимат. С учетом довольно серьезной термозащиты тепло никогда не покинет пределов скафандра.
Из чего сшит скафандр?
Раз уж я затронул термозащиту скафандра, давайте поговорим о том, из каких материалов состоит каждый из его слоев обшивки.
Наружный слой выполнен из фенилона, благодаря которому костюм становится неуязвим к механическим повреждениям, огню, а также радиации. Следом идут целых 10 слоев термоизоляционного материала, чтобы защищать космонавта от экстремальных температур (от –150 до +150 градусов по Цельсию).
Бортовой компьютер
Теперь давайте немного поговорим про бортовой компьютер скафандра.
Дубль два
Как и в самолете, большинство систем скафандра продублированы. Рядом со шлемом, расположены несколько светодиодов, которые могут сигнализировать в случае поломки. В отсеке жизнеобеспечения также можно найти по два баллона с кислородом, водой.
Инженерами была продублирована, внимание, даже система герметизации. То есть, если вдруг случится разгерметизация скафандра из-за каких-то внешних факторов, то система автоматически переведет герметизацию костюма по внешнему желобу.
Мелочь, а приятно
За внушительным слоем внешней защиты скрывается еще более сложная, но элегантно скомпонованная инженерами техническая система. Разработчики позаботились не только о безопасности, но и об удобствах космических исследователей. Внутри скафандра можно обнаружить чесалку для носа, систему продувки ушей (в случае изменения давления) и специальный отсек для герметичной емкости с жидкостью, чтобы пить.
Теперь бы я хотел поговорить с вами о истории создания скафандров в СССР. Вот так плавно мы переходим ко второй главе.
История Советских скафандров
Рассказ об этом я думаю стоит с того, в какой стране впервые был разработан скафандр. Самый первый скафандр (СК-1) был разработан в СССР. Для меня это, безусловно, очередной повод для гордости за мою Родину.
Несмотря на то что эта разработка является довольно старой, скафандр уже имел несколько автоматизированных систем. Так, например, в шлеме был установлен специальный механический датчик, который при изменении давления перекрывал забрало, обеспечивая тем самым полную герметичность костюма. Если даже сегодня мы с трудом можем утверждать, что хорошо знаем поведение организма человека в космосе, то в те времена учеными этот аспект был и вовсе не изучен. Поэтому инженеры старались изо всех сил любыми возможностями создать условия, при которых пионеры исследований космоса будут живы.
Как это сделано, как это работает, как это устроено
Самое познавательное сообщество Живого Журнала
С развитием реактивной авиации всерьез встали проблемы защиты и спасения экипажа при высотных полетах. С падением давления человеческому организму становится все труднее усваивать кислород, обычный человек без особых проблем может находиться на высоте не более 4−5 км. На больших высотах необходимо добавление кислорода во вдыхаемый воздух, а с 7−8 км человек вообще должен дышать чистым кислородом. Выше 12 км легкие и вовсе теряют возможность усваивать кислород — для поднятия на большую высоту требуется компенсация давления.
В меньшее отверстие пропущена резиновая камера. В случае разгерметизации в камеру подается сжатый воздух, она увеличивается в диаметре, сокращая, соответственно, диаметр кольца, опутывающего пилота. Однако такой метод компенсации давления является экстремальным: тренированный летчик в компенсирующем костюме может провести в разгерметизированной кабине на высоте не более 20 минут. Да и создать равномерное давление на все тело таким костюмом невозможно: некоторые участки тела оказываются перетянутыми, некоторые — вообще несдавленными.
Противники скафандров вероятность разгерметизации корабля считали чрезвычайно малой. Еще через полгода Королев опять поменял решение — на этот раз в пользу скафандров. За основу были взяты уже готовые авиационные скафандры. Времени на состыковку с бортовой системой корабля уже не осталось, поэтому был принят автономный вариант системы жизнеобеспечения скафандра, размещаемый в катапультном кресле космонавта.
Внешняя оболочка — тканевая. Американцы для нее используют нейлон, мы — отечественный аналог, капрон. Она защищает резиновую оболочку от повреждений и держит форму. Лучшей аналогии, чем футбольный мяч, придумать сложно: кожаный внешний чехол защищает внутреннюю резиновую камеру от бутс футболистов и обеспечивает неизменные геометрические размеры мяча.
Провести продолжительное время в резиновом мешке никакой человек не сможет (кто имеет армейский опыт марш-бросков в прорезиненном общевойсковом защитном комплекте, поймет это особенно хорошо). Поэтому в каждом скафандре в обязательном порядке присутствует система вентиляции: по одним каналам подводится ко всему телу кондиционированный воздух, по другим — отсасывается.
Дело в том, что наружный комбинезон идеально выполняет функции теплозащитной одежды. Для этого впервые была применена экранно-вакуумная изоляция, работающая по принципу термоса. Под внешней защитной оболочкой комбинезона расположены пять-шесть слоев специальной пленки из особого полиэтилена, терифталата, с двух сторон которой напылен алюминий. В вакууме между слоями пленки теплообмен возможен только за счет излучения, которое переотражается обратно зеркальной алюминиевой поверхностью. Внешний теплообмен в вакууме в таком скафандре настолько мал, что считается равным нулю, и при расчете учитывается только внутренний теплообмен.
Помимо всего этого на космонавтов надевается хлопчатобумажное белье со специальной антибактериальной пропиткой, под которым расположен последний элемент — специальный нагрудник с закрепленными на нем телеметрическими датчиками, передающими информацию о состоянии организма космонавта.
Специальная система тросиков и боковой рычаг позволяли надежно закрыть за собой крышку. Вся система жизнеобеспечения располагалась в откидной дверце и работала не в вакууме, как у американцев, а в нормальной атмосфере, что упрощало конструкцию. Правда, шлем пришлось делать не поворотным, как в ранних моделях, а монолитным с корпусом. Обзор же компенсировался гораздо большей площадью остекления. Сами шлемы в скафандрах настолько интересны, что заслуживают отдельной главы.
На кадрах кинохроники хорошо видны шлемофоны космонавтов, которые изготавливаются из ткани и тонкой кожи. На них смонтированы системы связи — наушники и микрофоны. Так вот, выпуклые наушники шлемофона входили в специальные пазы жесткого шлема, и при повороте головы шлем начинал вращение вместе с головой, как башня танка. Конструкция была довольно громоздкой, и от нее в дальнейшем отказались. На современных скафандрах шлемы несъемные.
Жми на кнопку, чтобы подписаться на "Как это сделано"!
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.
Читайте также: