Hvilke deler består romdrakten til en astronaut av? Hvordan det er laget, hvordan det fungerer, hvordan det fungerer

Astronautromdrakter er ikke bare dresser for å fly i bane. Den første av dem dukket opp på begynnelsen av det tjuende århundre. Dette var en tid da nesten et halvt århundre gjensto før romflyvninger. Forskere forsto imidlertid at utforskning av utenomjordiske rom, hvis forhold er forskjellige fra de som er kjent for oss, er uunngåelig. Det er grunnen til at de for fremtidige flyvninger kom opp med astronaututstyr som kan beskytte en person mot et dødelig ytre miljø.

Romdrakt konsept

Hva er utstyr for romflyvninger? Romdrakten er et slags teknologimirakel. Det er en miniatyr romstasjon som følger formen til menneskekroppen.

En moderne romdrakt er utstyrt med en hel astronaut. Men til tross for kompleksiteten til enheten, er alt i den kompakt og praktisk.

skapelseshistorie

Ordet "romdrakt" har franske røtter. Dette konseptet ble introdusert i 1775 av matematikerabbeden Jean Baptiste de Pas Chapelle. På slutten av 1700-tallet var det selvfølgelig ingen som drømte om å fly ut i verdensrommet. Ordet "dykkerdrakt", som oversatt fra gresk betyr "båtmann", ble bestemt for å brukes på dykkerutstyr.

Med ankomsten av romalderen begynte dette konseptet å bli brukt på det russiske språket. Bare her fikk det en litt annen betydning. Mannen begynte å klatre høyere og høyere. I denne forbindelse var det behov for spesialutstyr. Så i en høyde på opptil syv kilometer betyr dette varme klær og oksygenmaske. Avstander innenfor ti tusen meter, på grunn av trykkfall, krever en trykkkabin og en kompenserende drakt. Ellers, under trykkavlastning, vil pilotens lunger slutte å absorbere oksygen. Vel, hva om du går enda høyere? I dette tilfellet trenger du en romdrakt. Den skal være ganske lufttett. I dette tilfellet vil det indre trykket i romdrakten (vanligvis innenfor 40 prosent av atmosfærisk trykk) redde pilotens liv.

På 1920-tallet dukket det opp en rekke artikler av den engelske fysiologen John Holden. Det var i dem forfatteren foreslo bruk av dykkerdrakter for å beskytte helsen og livet til ballongfly. Forfatteren prøvde til og med å implementere ideene sine i praksis. Han bygde en tilsvarende romdrakt og testet den i et trykkkammer, hvor trykket ble innstilt tilsvarende en høyde på 25,6 km. Å bygge ballonger som er i stand til å stige opp i stratosfæren er imidlertid ikke en billig fornøyelse. Og den amerikanske ballongfareren Mark Ridge, som den unike drakten var ment for, samlet dessverre ikke inn penger. Derfor ble ikke Holdens romdrakt testet i praksis.

I vårt land jobbet ingeniør Evgeniy Chertovsky, som var ansatt ved Institute of Aviation Medicine, med romdrakter. I løpet av ni år, fra 1931 til 1940, utviklet han 7 modeller av hermetisk utstyr. Den første sovjetiske ingeniøren i verden løste problemet med mobilitet. Faktum er at når du stiger til en viss høyde, svulmet drakten. Etter dette ble piloten tvunget til å gjøre store anstrengelser selv for å bare bøye beinet eller armen. Derfor ble Ch-2-modellen designet av en ingeniør med hengsler.

I 1936 dukket det opp en ny versjon av romutstyr. Dette er Ch-3-modellen, som inneholder nesten alle delene som finnes i moderne romdrakter brukt av russiske kosmonauter. Testen av denne versjonen av spesialutstyr fant sted 19. mai 1937. Det tunge bombeflyet TB-3 ble brukt som fly.

Siden 1936 begynte kosmonautromdrakter å bli utviklet av unge ingeniører ved Central Aerohydrodynamic Institute. De ble inspirert til å gjøre dette av premieren på science-fiction-filmen "Space Flight", laget sammen med Konstantin Tsiolkovsky.

Den første romdrakten med indeksen SK-STEPS-1 ble designet, produsert og testet av unge ingeniører i bare 1937. Selv det ytre inntrykket av dette utstyret indikerte dets utenomjordiske formål. I den første modellen ble det gitt en beltekobling for å koble sammen de nedre og øvre delene. Betydelig mobilitet ble gitt av skulderledd. Skallet til denne drakten var laget av to-lags

Den neste versjonen av romdrakten ble preget av tilstedeværelsen av et autonomt regenereringssystem designet for 6 timers kontinuerlig drift. I 1940 ble den siste sovjetiske romdrakten fra før krigen laget - SK-SHAGI-8. Dette utstyret ble testet på jagerflyet I-153.

Opprettelse av spesialproduksjon

I etterkrigsårene ble initiativet til å designe romdrakter for astronauter overtatt av Flight Research Institute. Spesialistene fikk i oppgave å utvikle drakter designet for flypiloter som erobret stadig nye hastigheter og høyder. Men ett institutt var tydeligvis ikke nok for masseproduksjon. Derfor opprettet ingeniør Alexander Boyko i oktober 1952 et spesielt verksted. Det var lokalisert i Tomilino, nær Moskva, ved anlegg nr. 918. I dag heter dette foretaket NPP Zvezda. Det var på den at Gagarins romdrakt ble laget på en gang.

Flyvninger ut i verdensrommet

På slutten av 1950-tallet begynte en ny æra med utforskning av utenomjordisk rom. Det var i denne perioden sovjetiske designingeniører begynte å designe romfartøyet Vostok, det første romfartøyet. Imidlertid var det i utgangspunktet planlagt at astronaut-romdrakter ikke ville være nødvendig for denne raketten. Piloten måtte være i en spesiell forseglet container, som skulle skilles fra nedstigningsmodulen før landing. Denne ordningen viste seg imidlertid å være svært tungvint og krevde i tillegg lange tester. Det er derfor i august 1960 ble den interne utformingen av Vostok redesignet.

Spesialister fra Sergei Korolevs byrå erstattet containeren med et utkastsete. I denne forbindelse trengte fremtidige kosmonauter beskyttelse i tilfelle trykkavlastning. Dette er hva romdrakten ble. Imidlertid var det sårt ikke nok tid til dokkingen med ombordsystemene. I denne forbindelse ble alt som var nødvendig for pilotens livsstøtte plassert direkte i setet.

De første kosmonaut-romdraktene ble kalt SK-1. De var basert på Vorkuta-høydedrakten, designet for piloter av SU-9 avskjæringsflyet. Bare hjelmen ble fullstendig rekonstruert. En mekanisme ble installert i den, som ble kontrollert av en spesiell sensor. Da trykket i drakten falt, smalt det gjennomsiktige visiret øyeblikkelig.

Utstyr for astronauter ble laget etter individuelle mål. For den første flyturen ble den laget for de som viste det beste treningsnivået. Dette er topp tre, som inkluderte Yuri Gagarin, tyske Titov og Grigory Nelyubov.

Det er interessant at astronautene var i verdensrommet etter romdrakten. En av spesialdraktene av merket SK-1 ble sendt i bane under to ubemannede testoppskytninger av romfartøyet Vostok, som fant sted i mars 1961. I tillegg til de eksperimentelle blandingene var det en dummy "Ivan Ivanovich" om bord, kledd i romdrakt. Et bur med marsvin og mus ble installert i brystet til denne kunstige personen. Og for at tilfeldige vitner til landingen ikke skulle ta feil av "Ivan Ivanovich" for en romvesen, ble et skilt med inskripsjonen "Model" plassert under visiret til romdrakten hans.

SK-1 romdrakter ble brukt under fem bemannede flygninger av Vostok-romfartøyet. Kvinnelige astronauter kunne imidlertid ikke fly i dem. SK-2-modellen ble laget for dem. Den ble først brukt under flyturen til romfartøyet Vostok-6. Vi laget denne romdrakten, med tanke på de strukturelle egenskapene til kvinnekroppen, for Valentina Tereshkova.

Utviklingen av amerikanske spesialister

Da de implementerte Mercury-programmet, fulgte amerikanske designere veien til sovjetiske ingeniører, mens de kom med egne forslag. Dermed tok den første amerikanske romdrakten hensyn til at astronauter i verdensrommet i fremtiden vil forbli i bane lenger.

Designer Russell Colley produserte en spesiell Navy Mark-drakt, opprinnelig ment for flyvninger av marineflypiloter. I motsetning til andre modeller var denne romdrakten fleksibel og hadde en relativt lav vekt. For å bruke dette alternativet i romprogrammer ble det gjort flere endringer i designet, som først og fremst påvirket hjelmdesignet.

De amerikanske romdraktene har bevist sin pålitelighet. Bare én gang, da Mercury 4-kapselen sprutet ned og begynte å synke, drepte drakten nesten astronauten Virgil Grisson. Piloten klarte så vidt å komme seg ut, da han ikke klarte å koble fra livredningssystemet om bord på lenge.

Oppretting av autonome romdrakter

På grunn av det raske tempoet i romutforskningen var det nødvendig å designe nye spesialdrakter. Tross alt var de første modellene bare nødredning. På grunn av det faktum at de var festet til livsstøttesystemet til et bemannet romfartøy, kunne ikke astronautene gå ut i verdensrommet iført slikt utstyr. For å komme inn i åpent utenomjordisk rom, var det nødvendig å konstruere en autonom romdrakt. Designerne av USSR og USA tok opp denne oppgaven.

Amerikanerne, for deres Gemini romprogram, skapte nye modifikasjoner av G3C, G4C og G5C romdrakter. Den andre av dem var beregnet på romvandring. Til tross for at alle amerikanske romdrakter var koblet til livsstøttesystemet om bord, hadde de en autonom enhet innebygd i dem. Om nødvendig vil ressursene være tilstrekkelige til å støtte livet til en astronaut i en halv time.

3. juni 1965 dro amerikanske Edward White ut i verdensrommet iført en G4C-romdrakt. Han var imidlertid ingen pioner. To og en halv måned før ham besøkte Alexei Leonov romfartøyet ved siden av skipet. For denne historiske flyturen utviklet sovjetiske ingeniører Berkut-romdrakten. Den skilte seg fra SK-1 i nærvær av et andre hermetisk skall. I tillegg hadde drakten en ryggsekk utstyrt med oksygenflasker, og et lysfilter var innebygd i hjelmen.

Mens han var i verdensrommet, ble en person koblet til skipet med et syv meter langt fall, som inkluderte en støtdempende enhet, elektriske ledninger, en stålkabel og en slange for nødforsyning av oksygen. Den historiske utgangen til utenomjordisk rom fant sted 18. mars 1965. Den ble lokalisert innen 23 minutter. 41 sek.

Romdrakter for måneutforskning

Etter å ha mestret jordens bane, gikk mennesket videre. Og hans første mål var å fly til månen. Men for dette var det nødvendig med spesielle autonome romdrakter som ville tillate en å forbli utenfor skipet i flere timer. Og de ble skapt av amerikanerne under utviklingen av Apollo-programmet. Disse draktene ga beskyttelse for astronauten mot overoppheting av solenergi og mikrometeoritter. Den første versjonen av måne-romdrakter som ble utviklet ble kalt A5L. Imidlertid ble det senere forbedret. Den nye modifikasjonen av A6L har et varmeisolerende skall. A7L-versjonen var et brannsikkert alternativ.

Måneromdrakter var flerlagsdrakter i ett stykke med fleksible gummiledd. Det var metallringer på mansjettene og kragen designet for å feste forseglede hansker og en hjelm. Romdraktene ble festet med en vertikal glidelås sydd fra lysken til halsen.

Amerikanerne satte foten på Månens overflate 21. juli 1969. Under denne flyturen fant A7L-romdraktene sin bruk.

Sovjetiske kosmonauter planla også å reise til månen. For denne flyturen ble Krechet-romdraktene laget. Det var en halvstiv versjon av drakten, som hadde en spesiell dør på baksiden. Astronauten måtte klatre inn i den, og dermed sette på seg utstyret. Døren var lukket fra innsiden. For dette formålet ble det gitt en sidespak og en kompleks kabelkrets. Det var også et livstøttesystem inne i drakten. Dessverre klarte sovjetiske kosmonauter aldri å besøke månen. Men romdrakten laget for slike flyreiser ble senere brukt i utviklingen av andre modeller.

Utstyr til de nyeste skipene

Fra 1967 begynte Sovjetunionen å lansere Soyuz. Dette var kjøretøy designet for å skape tiden brukt på dem av astronauter alltid økt.

For flyvninger på Soyuz-romfartøyet ble Yastreb-romdrakten produsert. Forskjellene fra Berkut var i utformingen av livsstøttesystemet. Med dens hjelp ble luftveisblandingen sirkulert inne i romdrakten. Her ble det renset for skadelige urenheter og karbondioksid, og deretter avkjølt.

Den nye Sokol-K redningsdrakten ble brukt under Soyuz-12-flyvningen i september 1973. Til og med salgsrepresentanter fra Kina kjøpte mer avanserte modeller av disse beskyttelsesdraktene. Det er interessant at da det bemannede romfartøyet Shanzhou ble skutt opp, var astronautene i det kledd i utstyr som minner veldig om den russiske modellen.

For romvandringer skapte sovjetiske designere Orlan-romdrakten. Dette er et autonomt halvstivt utstyr, som ligner på månens Krechet. Du måtte også ta den på gjennom en dør bak. Men, i motsetning til Krechet, var Orlan universell. Ermene og buksebena hans ble enkelt justert til ønsket høyde.

Ikke bare russiske kosmonauter fløy i Orlan-romdrakter. Kineserne laget sin "Feitian" basert på dette utstyret. De gikk ut i verdensrommet i dem.

Fremtidens romdrakter

I dag utvikler NASA nye romprogrammer. Disse inkluderer flyreiser til asteroider, til månen, og dette er grunnen til at utviklingen av nye modifikasjoner av romdrakter fortsetter, som i fremtiden vil måtte kombinere alle de positive egenskapene til en fungerende drakt og redningsutstyr. Det er fortsatt ukjent hvilket alternativ utviklerne vil velge.

Kanskje vil det være en tung, hard romdrakt som beskytter en person mot alle negative ytre påvirkninger, eller kanskje moderne teknologier vil gjøre det mulig å lage et universelt skall, hvis eleganse vil bli verdsatt av fremtidige kvinnelige astronauter.

"Når jeg vokser opp, vil jeg bli en astronaut" - denne setningen har blitt et symbol på en hel epoke, som begynte med romkappløpet mellom verdens ledende land og endte med en uoppfylt drøm for mange av oss. Imidlertid er det mennesker på planeten Jorden som regelmessig går ut i verdensrommet. Og hvis det i dag har blitt vanlig for oss at det alltid er noen i bane som flyter i null tyngdekraft, en gang var det så spennende at millioner av mennesker ikke tok øynene fra TV-ene, og så med tilbakeholdt pust de første forsøkene på å utforske verdensrommet.

Dessverre ble vi født for sent til å utforske jorden. Heldigvis vil vi være den første generasjonen som begynner å utforske andre planeter. I denne artikkelen vil vi snakke om klær, uten hvilke ikke en eneste interplanetarisk flytur, ikke en eneste utgang fra en intelligent person til verdensrommet, vil finne sted - om fremtidens romdrakter.

Moderne romdrakter

Det ytre rom er et ekstremt fiendtlig miljø. Hvis du ved et uhell befinner deg i et vakuum, er det lite sannsynlig at du blir reddet. I løpet av 15 sekunder vil du miste bevisstheten på grunn av oksygenmangel. Blodet vil koke og deretter fryse på grunn av manglende trykk. Vev og organer vil utvide seg. En kraftig endring i temperaturen vil fullføre det som er påbegynt. Selv om du klarer å overleve alt dette, er det ikke et faktum at solvinden ikke vil belønne deg med skadelig stråling.

For å beskytte seg mot alle disse faktorene bruker astronauter beskyttelsesdrakter – romdrakter. Historien til romgarderoben er ganske interessant, men det har ikke skjedd mange viktige hendelser i den de siste 30 årene. Mye mer spennende er det som venter oss i nær fremtid, spesielt med tanke på det økende tempoet på kommersielle flyvninger og tatt i betraktning de planlagte oppdragene.

I dag bruker russiske kosmonauter romdraktene Sokol KV-2 og Orlan-MK (for romvandring), utviklet på 1970- og 1980-tallet. I 2014 er det planlagt tester av Orlan-ISS, hvis design har gjennomgått mindre endringer - generelt er romdrakten nesten den samme som forgjengeren. I dag og alltid utføres deres produksjon av JSC NPP Zvezda oppkalt etter akademiker G.I. Kina, forresten, kler sine kosmonauter (eller taikonauter, for å være mer presis) i dress laget på grunnlag av sovjetiske: den samme Sokol og Feitian, presentert i henholdsvis 2003 og 2008, og brukt i Shenzhou-5 og Shenzhou-5 oppdrag 7". USA, selv om det fortjener respekt for sin lovende utvikling, er trofast mot romdraktene fra 1994 og 1984: ACES (Advanced Crew Escape Unit) og EMU (Extravehicular Mobility Unit).

Amerikanere kan bli forstått. På grunn av finansieringsproblemer ble romprogrammet alvorlig innskrenket. Kanskje, hvis ikke for dette, ville de allerede ha vært på Venus (et slikt oppdrag var faktisk planlagt). Når det gjelder suksessene til Roscosmos, bortsett fra de ovennevnte Orlan-ISS-testene, kan ingenting mer sies. Hvis fremtidens romdrakter lages i Russland, blir de laget under jorden.

NASA planlegger å returnere til månen og utvikler aktivt nye romdrakter, siden de vil være nødvendige for de nye Armstrongs og Aldrins som vil sette fotavtrykk på månesanden. Men i motsetning til Apollo 11-programmet, skulle de nye draktene gi astronautene flere muligheter. For eksempel fri bevegelse, som vil gjøre det lettere å jobbe på månen, samt beskyttelse mot månestøv som er klebrig som tape.

Men internasjonale partnere representert ved European Space Agency og Roscosmos planlegger en bemannet flytur til Mars – som bevist av et 500-dagers eksperiment utført for flere år siden. Som en del av Mars 500-programmet tilbrakte seks medlemmer av et internasjonalt mannskap (inkludert russere) 500 dager i lockdown, og simulerte en flytur til Mars. Kanskje vil flyturen fortsatt finne sted i 2018. Her er det verdt å vite at hovedproblemet med en så lang flytur er eksponering for stråling, som verken romdrakter eller skipets skrog beskytter mot. Flyturen kan være ekstremt ugunstig.

Merk at for en flytur til Mars, må Roscosmos, sammen med sine partnere, utvikle en spesiell romdrakt. Som en del av Mars 500-programmet brukte besetningsmedlemmer en spesiell versjon av Orlan-E (som betyr "eksperimentell") romdrakt. Designerne kaller den spøkefullt sin yngre bror – den er nesten identisk med de andre Orlans, men den er fire ganger lettere og er ennå ikke egnet for en romvandring på Mars. Det vil imidlertid danne grunnlaget for den fremtidige marsdrakten.

Flere andre milliardærfilantroper planlegger også en flytur til Mars - Bas Lansdorp (MarsOne-prosjektet, designet for å kolonisere Mars i løpet av 2011-2033) og Elon Musk (grunnlegger av SpaceX).

Hvor mye koster en romdrakt? Modellen som brukes av NASA, med alt utstyr, livstøtte og utstyr, koster 12 millioner dollar. NPP Zvezda foretrekker å ikke annonsere prisen på romdrakten, men de snakker om 9 millioner dollar.

Design

Hvilke materialer er romdrakter laget av? La oss se på eksemplet med ØMU. Mens de første romdraktene var laget utelukkende av myke stoffer, kombinerer moderne versjoner myke og harde komponenter som gir støtte, mobilitet og komfort (selv om sistnevnte fortsatt kan argumenteres). Selve romdraktmaterialet er laget av 13 lag: to lag med innvendig kjøling, to kompresjonslag, åtte lag termisk beskyttelse mot mikrometeoritter og ett ytre lag. Disse lagene inkluderer følgende materialer: strikket nylon, spandex, uretannylon, Dacron, neoprennylon, Mylar, Gore-tex, Kevlar (som kroppsrustningen er laget av) og Nomex.

Alle lagene er sydd og limt sammen for å danne et sømløst dekke. I motsetning til de første romdraktene, som ble skreddersydd individuelt for hver astronaut, har moderne EMU-er komponenter i forskjellige størrelser for å passe alle.

EMU-drakten består av følgende deler: MAG (samler opp astronautens urin), LCVG (eliminerer overflødig varme under en tur i rommet), EEH (leverer kommunikasjon og bio-instrumenter), CCA (mikrofon og hodetelefoner for kommunikasjon), LTA ( underdress, bukser, knebeskyttere, grever og støvler), HUT (den øvre delen av drakten, et hardt glassfiberskall som støtter flere strukturer: armer, overkropp, hjelm, livstøtteryggsekk og kontrollmodul), ermer, to par hansker (innvendig og utvendig), hjelm, EVA (beskyttelse mot sterkt sollys), IDB (fuktingspose for intrasuit), PLSS (primært livstøttesystem: oksygen, energi, karbondioksidfjerning, kjøling, vann, radio og varslingssystem), SOP (reserve oksygen), DCM (modul PLSS kontroll).

Dårlig glemt gammel

I 2012 introduserte NASA en ny type romdrakt, Z-1. Inspirert av Buzz Lightyears romdrakt fra Toy Story, skal drakten gå i produksjon i 2015 og vil komme med en rekke kule funksjoner og funksjoner.

For det første gir den bobleformede hjelmen et enormt synsfelt sammenlignet med tidligere alternativer. Ja, dette er ikke den kanoniske "motorsykkelhjelmen", men sikkerheten vil ifølge eksperter være på høyeste nivå. Den nye utformingen av skulderdelene på drakten gir større frihet til armbevegelser. Det er en luke på baksiden av romdrakten som astronauten kryper gjennom når han kler på seg. Det vil si at det snarere er romdrakten, som en transport, som tar inn passasjeren, snarere enn at astronauten legger alt på seg selv.

For det andre, og veldig viktig "for det andre", vil Z-1-romdrakten være like egnet for både romvandring og bevegelse på planetens overflate (i motsetning til alt ISS-mannskapet har på seg).

For det tredje, takket være den siste utviklingen, har behovet for igjen å laste en romdrakt med beholdere med litiumhydroksid, som absorberer karbondioksid pustet ut av en person, redusert betydelig. Vel, Z-1 kan være en flott erstatning for EMU og pensjonere den gamle drakten.

Sent i fjor ble det rapportert at NASA testet en ny lett romdrakt fordi Z-1 var for klumpete. Gå tilbake? Og her er den andre: den nye drakten vil være en modifisert versjon av den oransje ACES-drakten, utviklet tilbake på 1960-tallet. Drakten skal brukes av mannskapet på romfartøyet Orion, som skal fange asteroider for prøveinnsamling og analyse. Dessverre løfter ikke romfartsorganisasjonen sløret av hemmelighold over dette mystiske oppdraget, så det er ikke mye kjent om det.

To skritt tilbake? Her er den tredje: Orion-skyttelen er egentlig en oppdatert Apollo-modul. Og her samles alle brikkene i puslespillet: inne i Orion-rakettmodulen er det for liten plass til å snu i en EMU- eller Z-1-drakt. I tillegg vil den nye drakten være universell og designet for å fungere både inne og ute. NASA-representanter selv understreker spesielt fordelene med den nye romdrakten, som lave produksjonskostnader og tilstedeværelsen av et ferdig livstøttesystem for astronauten i den nye romdrakten. Det er imidlertid et sterkt håp om at Z-1, og etter den den nylig annonserte Z-2, fortsatt vil bli brukt, men i andre oppdrag.

Den oransje fargetonen ble valgt for ACES-draktene av sikkerhetsmessige årsaker. Det er en av de mest levende fargene i både havet og verdensrommet. Det ville være lettere å finne og redde en tapt astronaut.

"Andre hud"

Under en flytur i verdensrommet strekker ryggraden til en astronaut seg med syv centimeter. Dette fører til forferdelige ryggsmerter, som selvfølgelig er en bekymring for romfartsorganisasjoner. Spesielt for European Space Agency har tyske ingeniører utviklet en skinsuit som sitter tett til kroppen, som er laget av toveis elastisk polyuretanfiberstoff. Drakten komprimerer kroppen tett fra skuldre til føtter, og simulerer normalt trykk. Flytesting av drakten, laget av spandex, er planlagt til 2015. Noen ingeniører har imidlertid gått enda lenger i utviklingen.

Senest presenterte en forsker ved verdens beste universitet (ifølge QS) – Massachusetts Institute of Technology – Deva Newman en ny romdrakt, som hun hadde jobbet med i mer enn ti år. Den kalles Biodrakten og mange tror den kan revolusjonere menneskelig romutforskning.

En tettsittende romdrakt gir astronauter større bevegelighet og forhindrer skader ("på skuldrene" til astronauter - 25 operasjoner på grunn av skader fra tunge romdrakter). Newmans hovedmotivasjon for arbeidet hennes var at kvinner under en viss høyde ikke kunne bruke EMU-er fordi de rett og slett ikke lager dresser så små. For Deva selv er dette et viktig faktum, siden hun ikke er høy. Men det er andre motiver.

For det første veier moderne romdrakter omtrent 100 kilo. Ja, de er designet for bruk i null tyngdekraft, men du må tukle med dem. For det andre er ikke selve rommet tomt. Det er også gass i rommet, og for å stabilisere trykket på innsiden og utsiden "blåses dressen opp", noe som kompliserer menneskelige bevegelser ytterligere. Biosuit er et tett strammet stoff laget av polymerer og aktive materialer - en legering av nikkel og titan, derfor utøver det uavhengig press på menneskelig vev, forhindrer dets utvidelse og forblir elastisk og elastisk.

Siden denne drakten er delt inn i selvstendige seksjoner, hvis en del er punktert, vil astronauten ha tid til å bruke en "bandasje". Moderne romdrakter kan ikke gjøre dette: sprukket betyr sprukket, trykkavlastning skjer over hele plaggets bredde. Deva har imidlertid fortsatt visse problemer med hjelmen, så oppfinneren selv innrømmer at uansett hva man kan si, vil vi mest sannsynlig se en symbiose av EMU og Biosuit. En kompromissløsning ville være å beholde bunnen fra Biodrakten og hjelmen fra EMU. Dette vil gi astronauten nødvendig mobilitet og bevist sikkerhet for hjelmen. Det er fortsatt tid før de første flyvningene til Mars – og muligheten til å finne på noe nytt.

La oss gå?

Når det gjelder fylling av romdrakter, planlegger forskere seriøst å gjøre fremtidens astronauter om til vandrelaboratorier. Teamet til forskeren Patrick McGuire fra Chicago utvikler en bærbar datamaskin for en romdrakt som uavhengig (eller nesten uavhengig, ved hjelp av kunstig intelligens-algoritmer basert på nevrale nettverk) kan utføre en rekke analyser: fra å vurdere landskapet til den mikroskopiske strukturen til steiner. Denne intelligente romdrakten blir klargjort for oppdrag til Mars og testes med suksess i halvtørre områder i Spania og har skilt lav fra plakett på stein. I de ville forholdene på noen Mars kan en slik assistent bli uvurderlig.

Selvfølgelig er moderne utvikling ikke bare begrenset til astronautdrakter. Romfartens æra er erklært åpen – og hvem vet, kanskje du blir blant de første romturistene. I januar fant den tredje og meget imponerende testflygingen av romfartøyet Space Ship Two, skapt av Virgin Galactic og Richard Branson personlig, sted. Det ser ut til at Virgin Galaxy sannsynligvis vil være det første selskapet som tilbyr en luksusutflukt til en lav bane rundt jorden, og kanskje lenger.

Det forberedes også romdrakter for deg og meg. Det amerikanske selskapet Final Frontier Design har presentert en lett versjon av 3G Space Suit for romturister. Komfortabel, lett (kun syv kilo – dette er ikke en 100 kilo EMU) og rimelig romdrakt ble skapt over fire år på toppen av glansen til selskapets forrige oppfinnelse, som vant den prestisjetunge Popular Science 2013-prisen – spesielle romhansker. Bare hør på hvor kult det høres ut: «Smeltet lag av uretanbelagt nylon, 13 nivåer med tilpasset passform, karbonfiberring rundt midjen, avtakbare hansker, innebygd kommunikasjonskontakt og kjølekretser i brystet, armer og ben for å beskytte den reisende mot overoppheting ..."

Det ser ut til å lukte rom. Velg en dress som passer din skulder og gjør deg klar til å se en blendende ball stige i månens øst - vår jord.

I antikkens Hellas ble gode svømmere eller dykkere kalt "drakter". Men etter hvert som menneskelig teknologi utviklet seg, begynte alle midler for menneskelig beskyttelse å bli kalt dette, slik at man kunne trenge inn i miljøer der en ubeskyttet menneskekropp ville møte en rask og ikke alltid lett død. Først under vann, deretter i luften, og mer nylig utenfor jorden.

Romdraktens historie

Ordet "romdrakt" i sin moderne betydning ble først brukt i 1775 av den franske abbed-matematikeren Jean Baptiste de la Chapelle. Det var det han kalte korkdressen sin, som skulle hjelpe soldater med å krysse elver. Ideen ble plukket opp, og ved midten av 1800-tallet var dykkere en fast enhet i alle større marineflåter. På tjuetallet av 1900-tallet foreslo den engelske fysiologen John Holden bruk av dykkerdrakter for å beskytte helsen og livet til ballongfarere. Han designet også den første slike romdrakten og testet den i et trykkkammer, og simulerte trykk tilsvarende det som ble dannet i en høyde av 25 km. Men han klarte ikke å skaffe penger til å bygge en ballong for å stige opp i stratosfæren, og drakten ble ikke testet i praksis.

Etter slutten av andre verdenskrig begynte raske fremskritt innen jetflyging og folk begynte å klatre høyere og høyere opp i luften. Og for å erobre nye høyder måtte en romdrakt til.

Våre første prosjekter og utenlandske

Opprettelsen av en romdrakt er et av de mest teknologisk komplekse og nøkkelprogrammene i romprosjektet. Og fremgang på dette området ble oppnådd gjennom rivaliseringen mellom to romsupermakter.

I vårt land var Evgeny Chertovsky fra Institute of Aviation Medicine den første som jobbet med romdrakter. På førtitallet utviklet han 7 typer forseglet utstyr og var den første i verden som løste mobilitetsproblemet ved å designe en 4-2 modell med hengsler. Siden 1936 begynte det spesialopprettede Central Aerohydrodynamic Institute å bevisst utvikle kosmonautromdrakter. Som et resultat inneholdt modell 4-3 allerede nesten alle delene som brukes i moderne romdrakter. I etterkrigsårene begynte Flight Research Institute å designe romdrakter. Og i oktober 1952, i Tomilino nær Moskva, opprettet ingeniør Alexander Boyko et spesielt verksted ved anlegg nr. 918 (i dag er det Zvezda Research and Production Enterprise). Det var på den at Gagarins romdrakt ble laget. Hvis tester av nytt utstyr i vårt land ble utført av piloter, kom amerikanerne til å lage sin egen versjon av romdrakten gjennom stratosfærisk programmet. På begynnelsen av sekstitallet ble det bygget flere stratosfæriske ballonger for å teste rom- og flydrakter, utstyrt med åpne gondoler for landing fra store høyder.

Programmet viste seg å være dødelig – tre av de seks stratonautene døde. Men til slutt endte Excelsior-prosjektet med suksess. Den 16. august 1960 satte Joseph Kittinger flere rekorder på en gang. Hans fall fra stratosfæren varte i 4 minutter og 36 sekunder, hvor piloten fløy 25 816 meter og nådde en hastighet på rundt 1000 km/t.

Hva er en moderne romdrakt?

En moderne romdrakt må løse flere viktige problemer på en gang. Når trykket faller, blir det stadig vanskeligere for menneskekroppen å absorbere oksygen. Uten problemer kan en person være i en høyde på ikke mer enn 4-5 km. I store høyder er det nødvendig å tilføre oksygen til innåndingsluften, og fra 7-8 km må en person puste rent oksygen. Når de stiger til en høyde over 12 km, mister lungene evnen til å absorbere oksygen og trykkkompensasjon er nødvendig.

I dag finnes det to typer trykkkompensering: mekanisk kompensasjon og oppretting av et gassmiljø med overtrykk rundt en person. Det første alternativet er kompensasjonsflydrakter i høyden. Pilotens kropp er viklet inn med bånd som ligner en åttefigur, gjennom hvilke en gummiblære er satt inn.

Ved trykkavlastning tilføres komprimert luft til kammeret, den øker i diameter, noe som reduserer diameteren på ringen som vikler inn piloten. En pilot kan imidlertid ikke tilbringe mer enn 20 minutter i en trykkløs lugar. Den andre måten er en romdrakt. I hovedsak er det en forseglet pose der det skapes overtrykk. Tiden en person tilbringer i en romdrakt er praktisk talt ubegrenset, men mobiliteten er betydelig begrenset. Overtrykkshylsen til en romdrakt er faktisk en luftstråle med et trykk på 0,4 atmosfærer. Å bøye armen under slike forhold er som å bøye et oppblåst bilrør. Derfor er romdrakten laget av kompositt, og en av de mest komplekse teknologiene er produksjonen av spesielle "myke" hengsler.

Drakten består av to skjell: et internt forseglet skall og et eksternt kraftskall. Den første består av arkgummi, for produksjonen brukes høykvalitetsgummi. Det ytre skallet er stoff (amerikanere bruker nylon, vi bruker den innenlandske ekvivalenten, nylon). Den beskytter gummiskallet mot skader og holder formen. Svært lik strukturen til en fotball, der et skinntrekk beskytter den oppblåste gummiblæren. En person kan ikke oppholde seg i en "gummipose" i lang tid, så romdrakten har et ventilasjonssystem.

De første romdraktene fungerte etter ventilasjonsprinsippet, og kastet brukt luft ut, som dykkeutstyr. De første SK-1 romdraktene, "Berkut" romdrakten, der Leonov gikk ut i verdensrommet, og "Falcon" redningsdraktene ble designet i henhold til dette prinsippet. De var imidlertid ikke egnet for langtidsopphold i verdensrommet og for det amerikanske måneprogrammet. For disse formålene ble det utviklet regenereringsromdrakter (sovjetiske Orlan og Krechet og amerikanske A5L, A6L, A7L). I dem blir den utåndede gassen regenerert, fuktighet fjernet fra den, luften blir igjen mettet med oksygen og avkjølt.

En spesiell vannkjøledrakt i mesh bæres under romdrakten. Og skjermvakuumisolasjonen til ytterdrakten fungerer etter prinsippet om en termos og består av flere lag med spesiell polyetylenfilm belagt med aluminium. Som et resultat blir virkningen av både ekstremt høye og ekstremt kalde temperaturer nøytralisert.

Ta vare på hodet

Hjelmen er en av de mest komplekse delene av en romdrakt. I "luftfartstiden" var det to typer hjelmer: maskerte (piloten brukte oksygenmaske) og maskeløse (hjelmen ble adskilt fra resten av romdrakten med en forseglet gardin og ble en stor oksygenmaske med kontinuerlig tilførsel av pusteblanding). Til slutt vant det maskeløse konseptet, noe som ga bedre ergonomi, selv om det krevde mer oksygenforbruk. Det var nøyaktig hvordan hjelmer for plass begynte å bli laget, som igjen ble delt inn i flyttbare og ikke-avtakbare. Den første SK-1 var utstyrt med en ikke-avtakbar hjelm, men Leonovs "Berkut" og "Yastreb" var avtakbare. Dessuten var de forbundet med en spesiell hermetisk kobling med et hermetisk lager, som gjorde det mulig for astronauten å snu hodet. Men den ekstra mobiliteten resulterte i en tungvint design og ble senere forlatt.

Et obligatorisk element i en hjelm for romvandring er et lysfilter. De første modellene brukte filtre av flytype belagt med et tynt lag sølv. Men deres beskyttende egenskaper viste seg å være utilstrekkelige, og senere begynte lysfiltrene til romdraktene å bli sprayet med et ganske tykt lag av rent gull, noe som sikret overføring av bare 34% av lyset. Det er nesten umulig å knuse "glasset" til hjelmen: den er laget av kraftig Lexan-polykarbonat. Som et resultat er dette mirakelet av ingeniørkunst utrolig dyrt - en moderne amerikansk hjelm koster rundt 12 millioner dollar; Russisk, som ofte skjer, er noe billigere.

Fremtidens romdrakter

Det er ingen hemmelighet at romprogrammene til både USSR og USA var en stor del av den globale militære rivaliseringen. Sovjetunionens sammenbrudd bremset kraftig fremgangen på dette området. I lang tid hadde landet vårt ikke tid til plass, og først nylig ble de siste sovjetiske utviklingene trukket ut under teppet. Finansieringen til det amerikanske programmet ble også betydelig redusert (ekspedisjoner til Mars, Venus, asteroider og igjen til Månen ble utsatt på ubestemt tid). Kina later ennå ikke til å være original og kler taikonautene sine i kostymer laget på grunnlag av sovjetiske.

Så foreløpig, uten spesifikke, målrettede finansieringsprosjekter, har designere det gøy med å lage kostymer a la Hollywood. Det amerikanske lovende prosjektet Z-1, for sin likhet med tegneseriefigurens antrekk, fikk kallenavnet "Buzz Lightyears romdrakt." Og det lovende hjernebarnet fra Roscosmos er perfekt for enten RoboCop eller Terminator.

En moderne romdrakt er et lite, autonomt romfartøy der en astronaut kan tilbringe opptil 10 timer om dagen i verdensrommet. Redaktørene av Popular Mechanics er glade for at de beste romdraktene i verden er laget i Russland, i Tomilin nær Moskva

Lag av en månedrakt

Gagarin romdrakt SK-1

Tester Orlan-romdrakten

Romdrakter "Orlan" (til venstre) og "Krechet"

Utplassering av antennen i Orlan-M romdrakter

"Orlan-DMA" med installasjon for manøvrering i verdensrommet

Få mennesker vet at bare én komponent ble ferdig forberedt og testet for den sovjetiske ekspedisjonen til månen - Krechet måne-romdrakten. Enda færre vet hvordan det fungerer. Nikolai Dergunov, leder for designavdelingen for luftfart og romlivsstøttesystemer ved NPP Zvezda, hvor alle romdrakter ble laget, vet alt om romdrakter. Etter en samtale med ham ble noe om romdrakter klart for magasinet Popular Mechanics.

Med utviklingen av jetfly oppsto problemene med å beskytte og redde mannskapet under flyging i høye høyder alvorlig. Når trykket faller, blir det stadig vanskeligere for menneskekroppen å absorbere oksygen en vanlig person kan være i en høyde på ikke mer enn 4-5 km uten problemer. I store høyder er det nødvendig å tilføre oksygen til innåndingsluften, og fra 7-8 km må en person generelt puste rent oksygen. Over 12 km mister lungene fullstendig evnen til å absorbere oksygen – trykkkompensasjon kreves for å stige til større høyde.

I dag er det bare to typer trykkkompensering: mekanisk og dannelse av et gassmiljø med overtrykk rundt en person. Et typisk eksempel på en løsning av den første typen er kompensasjonsflydrakter i høy høyde - for eksempel VKK-6, brukt av MiG-31-piloter. I tilfelle av trykkavlastning av kabinen, skaper en slik drakt trykk, og komprimerer kroppen mekanisk. Dette kostymet er basert på en ganske genial idé. Pilotens kropp er viklet inn i bånd som ligner en åttefigur. En gummiblære settes inn i det mindre hullet. Ved trykkavlastning tilføres komprimert luft til kammeret, den øker i diameter, tilsvarende reduserer diameteren på ringen som vikler sammen piloten. Denne metoden for trykkkompensering er imidlertid ekstrem: en trent pilot i en kompensasjonsdrakt kan ikke tilbringe mer enn 20 minutter i en trykkløs lugar i høyden. Og det er umulig å skape jevnt trykk på hele kroppen med en slik drakt: noen områder av kroppen er overstrammet, noen er ikke komprimert i det hele tatt.

En annen ting er en romdrakt, som egentlig er en forseglet pose der det skapes overtrykk. Tiden en person tilbringer i en romdrakt er praktisk talt ubegrenset. Men det har også sine ulemper - begrenser mobiliteten til piloten eller astronauten. Hva er en romdrakt erme? I praksis er dette en luftstråle hvor det skapes overtrykk (i romdrakter opprettholdes vanligvis et trykk på 0,4 atmosfærer, som tilsvarer en høyde på 7 km). Prøv å bøye et oppblåst bilinnerrør. Litt vanskelig? Derfor er en av de best bevarte hemmelighetene innen romdraktproduksjon teknologien for å produsere spesielle "myke" ledd. Men først ting først.

"Vorkuta"

De første romdraktene, produsert før krigen ved Leningrad-instituttet oppkalt etter. Gromov, ble opprettet for forskningsformål og ble hovedsakelig brukt til eksperimentelle flyvninger i stratosfæriske ballonger. Etter krigen ble interessen for romdrakter fornyet, og i 1952 ble en spesiell bedrift for produksjon og utvikling av slike systemer åpnet i Tomilin, nær Moskva - Plant nr. 918, nå NPP Zvezda. I løpet av 50-tallet utviklet selskapet en hel serie eksperimentelle romdrakter, men bare en av dem, Vorkuta, laget for Su-9-avskjæreren, ble produsert i en liten serie.

Nesten samtidig med utgivelsen av Vorkuta fikk selskapet i oppgave å utvikle en romdrakt og redningssystem for den første kosmonauten. Opprinnelig ga Korolev Design Bureau Zvezda et teknisk oppdrag for utvikling av en romdrakt som var helt koblet til skipets livstøttesystem. Et år før Gagarins flytur ble imidlertid et nytt oppdrag mottatt - for en konvensjonell beskyttelsesdrakt, designet for å redde astronauten bare under utstøtingen og splashdownen. Motstandere av romdraktene anså sannsynligheten for at skipet skulle gå ned trykket som ekstremt lav. Ytterligere seks måneder senere ombestemte Korolev seg igjen - denne gangen til fordel for romdrakter. Ferdige flyromdrakter ble lagt til grunn. Det var ikke tid igjen for dokking med skipets system om bord, så en autonom versjon av romdraktens livstøttesystem, plassert i kosmonautens utkastingssete, ble tatt i bruk. Skallet til den første romdrakten SK-1 var stort sett lånt fra Vorkuta, men hjelmen var helt ny. Oppgaven ble satt ekstremt strengt: Romdrakten måtte redde astronauten! Ingen visste hvordan en person ville oppføre seg under den første flyturen, så livsstøttesystemet ble bygget på en slik måte at det reddet astronauten selv om han mistet bevisstheten - mange funksjoner ble automatisert. For eksempel ble det installert en spesiell mekanisme i hjelmen, kontrollert av en trykksensor. Og hvis det falt kraftig i skipet, slo en spesiell mekanisme øyeblikkelig det gjennomsiktige visiret til og forseglet romdrakten fullstendig.

Lag for lag

Romdrakter består av to hovedskall: et internt forseglet skall og et eksternt kraftskall. I de første sovjetiske romdraktene ble det indre skallet laget av arkgummi ved hjelp av en enkel limmetode. Gummien var imidlertid spesiell høykvalitets naturgummi ble brukt til produksjonen. Fra og med Sokol-redningsdraktene ble det forseglede skallet gummistoff, men i romdrakter beregnet for romvandring er det ikke noe alternativ til arkgummi ennå.

Det ytre skallet er stoff. Amerikanerne bruker nylon til det, vi bruker den innenlandske analogen, nylon. Den beskytter gummiskallet mot skader og holder formen. Det er vanskelig å tenke på en bedre analogi enn en fotball: et ytre deksel i skinn beskytter den indre gummiblæren mot fotballspillernes støvler og sikrer at ballens geometriske dimensjoner forblir uendret.

Ingen person kan tilbringe lang tid i en gummipose (de som har militær erfaring i tvangsmarsjer i et gummiert kombinert armbeskyttelsessett vil forstå dette spesielt godt). Derfor må hver romdrakt ha et ventilasjonssystem: gjennom noen kanaler tilføres kondisjonert luft til hele kroppen, gjennom andre suges den ut.

I henhold til metoden for drift av livsstøttesystemet er romdrakter delt inn i to typer - ventilasjon og regenerering. I den første, enklere design, blir den brukte luften kastet ut, på samme måte som moderne dykkeutstyr. De første SK-1 romdraktene, Leonovs romvandringsdrakt "Berkut" og lette redningsdrakter "Falcon" ble designet i henhold til dette prinsippet.

Termos

For et langt opphold i verdensrommet og på månens overflate var det nødvendig med langsiktige regenereringsdrakter - "Orlan" og "Krechet". I dem regenereres den utåndede gassen, fuktighet fjernes fra den, luften mettes med oksygen og avkjøles. Faktisk replikerer en slik romdrakt i miniatyr livsstøttesystemet til et helt romfartøy. Under romdrakten har astronauten på seg en spesiell vannkjølingsdrakt i netting, alt gjennomhullet med plastrør som inneholder kjølevæske. Oppvarmingsproblemer i utgangsdrakter (beregnet for romvandring) oppsto aldri, selv om astronauten jobbet i skyggen, hvor temperaturen raskt synker til -1000C. Faktum er at de ytre kjeledressene ideelt sett fungerer som varmebeskyttende klær. For dette formålet ble det for første gang brukt skjermvakuumisolasjon, som opererer etter termosprinsippet. Under det ytre beskyttende skallet til kjeledressen er det fem eller seks lag med en spesiell film laget av en spesiell polyetylen, terifthalat, med aluminium sprayet på begge sider. I et vakuum er varmeveksling mellom filmlag bare mulig på grunn av stråling, som reflekteres tilbake av speil-aluminiumsoverflaten. Ekstern varmeoverføring i vakuum i en slik romdrakt er så liten at den anses som lik null, og kun intern varmeoverføring er tatt med i beregningen. For første gang ble skjermvakuum-termisk beskyttelse brukt på Berkut, der Leonov dro ut i verdensrommet. Men under de første redningsdraktene, som ikke fungerte i vakuum, hadde de på seg en TVK (thermal protective ventilated suit), laget av varmt vattert materiale, der ventilasjonsledningene ble lagt. Dette er ikke tilfelle i moderne Falcon redningsdrakter.

I tillegg til alt dette har astronautene på seg bomullsundertøy med en spesiell antibakteriell impregnering, der det er det siste elementet - en spesiell smekke med telemetriske sensorer festet til den, som overfører informasjon om tilstanden til astronautens kropp.

Falker

Romdrakter var ikke alltid på skip. Etter seks vellykkede flyvninger av Vostoks ble de anerkjent som ubrukelig last, og alle ytterligere skip (Voskhod og Soyuz) ble designet for å fly uten standard romdrakter. Det var tilrådelig å kun bruke utvendige romdrakter for romvandring. Imidlertid tvang Dobrovolsky, Volkov og Patsayevs død i 1971 som et resultat av trykkavlastning av Soyuz-11-hytta oss til å gå tilbake til en velprøvd løsning. De gamle romdraktene passet imidlertid ikke inn i det nye skipet. De begynte raskt å tilpasse "Falcon"-lysdrakten, opprinnelig utviklet for T-4 supersoniske strategiske bombefly, for å passe plassbehov.

Oppgaven var ikke lett. Hvis kosmonauten kastet ut under landingen av Vostok, utførte Voskhod og Soyuz en myk landing med mannskapet inne. Den var bare relativt myk - virkningen ved landing var merkbar. Sjokket ble absorbert av den kazbekiske energiabsorberende stolen, utviklet av samme Zvezda. "Kazbek" ble formet individuelt for hver kosmonaut som lå i den uten et eneste gap. Derfor ville ringen som romdrakthjelmen er festet til, helt sikkert knekke astronautens nakkevirvel ved sammenstøt. I «Falcon» ble det funnet en original løsning – en sektorhjelm som ikke dekker baksiden av romdrakten, som er gjort myk. En rekke nødsystemer og et varmebeskyttende lag ble også fjernet fra Falcon, siden kosmonautene måtte bytte til spesialdrakter ved en splashdown når de forlot Soyuz. Livsstøttesystemet til romdrakten ble også sterkt forenklet, designet for kun to timers drift. Som et resultat ble "Falcon" en bestselger: siden 1973 har mer enn 280 av dem blitt produsert. På begynnelsen av 90-tallet ble to falker solgt til Kina, og den første kinesiske kosmonauten fløy for å erobre verdensrommet i en eksakt kopi av den russiske romdrakten. Riktignok ulisensiert. Men ingen solgte romdrakter til kineserne, så de planlegger ikke engang en romvandring ennå.

Cuirassiers

For å lette utformingen og øke mobiliteten til eksterne romdrakter, var det en hel retning (først og fremst i USA) som studerte muligheten for å lage stive romdrakter i helmetall som minner om dyphavsdykkerdrakter. Imidlertid fant ideen delvis implementering bare i USSR. De sovjetiske romdraktene "Krechet" og "Orlan" fikk et kombinert skall - en hard kropp og myke ben og armer. Selve kroppen, som designere kaller en cuirass, er sveiset av individuelle elementer av en aluminiumslegering av AMG-typen. Dette kombinerte opplegget viste seg å være ekstremt vellykket og blir nå kopiert av amerikanerne. Og det oppsto av nødvendighet.

Den amerikanske måne-romdrakten ble laget i henhold til det klassiske designet. Hele livsstøttesystemet var plassert i en lekk ryggsekk på astronautens rygg. Sovjetiske designere kan også ha fulgt denne ordningen, hvis ikke for ett "men". Kraften til den sovjetiske N-1 måneraketten gjorde det mulig å levere kun én kosmonaut til Månen, i motsetning til to amerikanske, og det var ikke mulig å ta på seg en klassisk romdrakt alene. Det er derfor ideen om en stiv kurass med en dør på baksiden for inngang inne ble fremmet. Et spesielt kabelsystem og en sidespak gjorde det mulig å lukke lokket sikkert bak deg. Hele livsstøttesystemet var plassert i en hengslet dør og fungerte ikke i et vakuum, som amerikanerne, men i en normal atmosfære, noe som forenklet designet. Riktignok måtte hjelmen gjøres ikke roterende, som i tidlige modeller, men monolittisk med kroppen. Utsikten ble kompensert av et mye større glassareal. Hjelmene i selve romdraktene er så interessante at de fortjener et eget kapittel.

Hjelm alles hode

Hjelmen er den viktigste delen av romdrakten. Selv i "luftfartsperioden" ble romdrakter delt inn i to typer - maskerte og maskeløse. I den første brukte piloten en oksygenmaske som en luftblanding ble tilført gjennom for å puste. I den andre ble hjelmen adskilt fra resten av romdrakten med en slags krage, en forseglet nakkegardin. Denne hjelmen spilte rollen som en stor oksygenmaske med en kontinuerlig tilførsel av pusteblanding. Som et resultat vant det maskeløse konseptet, noe som ga bedre ergonomi, selv om det krevde mer oksygenforbruk for å puste. Slike hjelmer vandret ut i verdensrommet.

Romhjelmer ble også delt inn i to typer - avtagbare og ikke-avtakbare. Den første SK-1 var utstyrt med en ikke-avtakbar hjelm, men Leonovs "Berkut" og "Yastreb" (der Eliseev og Khrunov flyttet fra skip til skip i 1969) hadde avtakbare hjelmer. Dessuten var de forbundet med en spesiell hermetisk kobling med et hermetisk lager, som gjorde det mulig for astronauten å snu hodet. Vendemekanismen var ganske interessant. Nyhetsfilmene viser tydelig astronautenes headset, som er laget av stoff og tynt skinn. De er utstyrt med kommunikasjonssystemer - hodetelefoner og mikrofoner. Så de konvekse hodetelefonene til hodesettet passer inn i spesielle riller i den harde hjelmen, og når du snudde hodet, begynte hjelmen å rotere sammen med hodet ditt, som tårnet på en tank. Designet var ganske tungvint og ble senere forlatt. På moderne romdrakter er hjelmene ikke avtagbare.

Et obligatorisk element i en hjelm for romvandring er et lysfilter. Leonov hadde et lite internt filter av flytypen, belagt med et tynt lag sølv. Da han gikk ut i verdensrommet, følte Leonov en veldig intens oppvarming av den nedre delen av ansiktet, og når han så mot solen, viste de beskyttende egenskapene til sølvfilteret seg å være utilstrekkelige - lyset var blendende sterkt. Basert på denne erfaringen begynte alle påfølgende romdrakter å bli utstyrt med fulle eksterne lysfiltre sputteret med et ganske tykt lag av rent gull, og ga bare 34 % av lystransmisjonen. Det største glassområdet er i Orlan. Dessuten har de nyeste modellene til og med et spesielt vindu på toppen for å forbedre sikten. Det er nesten umulig å knuse "glasset" til hjelmen: den er laget av kraftig Lexan-polykarbonat, som også brukes for eksempel til innglassing av pansrede kabiner til kamphelikoptre. Imidlertid koster Orlan så mye som to kamphelikoptre. Den nøyaktige prisen på Zvezda er ikke kunngjort, men de foreslår å fokusere på kostnadene for den amerikanske analogen - 12 millioner dollar.

0

Romdraktene som for tiden brukes til romfart i USA og Russland er svært komplekse utstyrsdeler som har blitt utviklet i løpet av de siste 40 årene av mange land. Selv om disse draktene er et resultat av mange års forskning og kontinuerlig forbedring, er prinsippet bak dem ganske enkelt. Den består av å lage en bevegelig oppblåsbar kapsel rundt menneskekroppen. Denne kapselen isolerer en person fra miljøet, skaper og opprettholder konstant atmosfærisk trykk rundt kroppen og gir betingelser for normal pust og varmeveksling, for å ta mat og væske, for å utføre naturlige behov, samtidig som den lar ham bevege seg og utføre nyttig arbeid. Hovedformålet med en romdrakt er lik formålet med enhver trykkkabin, og det kan oppnås på forskjellige måter avhengig av de tildelte oppgavene og betingelsene for romflukt, samt den generelle utformingen av alle andre livstøttesystemer og komponenter i flyet. Romdraktene som for tiden brukes i astronautikk er designet for å tillate en person å jobbe trygt i vakuumet i det ytre rom, på månens overflate, uavhengig av hovedromfartøyet, og for å overleve i tilfelle en plutselig trykkavlastning av romfartøyet hytte, samtidig som et kjent komfortnivå og evnen til å utføre nyttig arbeid opprettholdes. Dette kapittelet beskriver romdraktsystemer, beskriver fysiologiske krav og ytelseskrav som slike systemer må tilfredsstille, og beskriver de tekniske forbedringene som brukes i de mest lovende romdraktene.

Forsterkede romdrakter for å beskytte mennesker mot høyt trykk ble først foreslått i 1838, da Taylor oppfant en leddforsterket romdrakt for undervannsoperasjoner. Jules Verne var tilsynelatende den første som foreslo bruk av en oppblåsbar romdrakt for å beskytte mot lavt trykk i store høyder. I 1872 beskrev han driften av en romdrakt for å oppholde seg utenfor skipet under en flytur rundt månen. Rundt 1875 foreslo den russiske kjemikeren Dmitri Ivanovich Mendeleev en trykkgondol for å beskytte mennesker under stratosfæriske ballongflyvninger. Selv om det ble utstedt patenter for oppblåsbare sommerdresser i Frankrike i 1910 og i USA i 1918, var engelskmennene D. Holden og G. Davis de første som designet en beskyttelsesdrakt med karbondioksidabsorpsjon og testet den i et lavtrykkskammer. . I 1933, som svar på en forespørsel fra den amerikanske luftfarten Mark Ridge, designet og produserte fysiolog Holden og dykkerdraktspesialist Davis en romdrakt designet for oppstigning i stratosfæren.

Ris. 1. Karakteristikker ved romdraktsystemet under eksplosiv dekompresjon (fra en høyde på 5490 m til en høyde på 22 875 m på 110 ms)

1 - absolutt trykk i romdrakten;

2 - nivå av likevektstrykk i romdrakten 195 mm Hg. Kunst. (tilsvarer en høyde på 10 065 m), nådd på 3000 ms;

3 - trykknivå i trykkkammeret 27,9 mm Hg. Kunst. (med

tilsvarer en høyde på 22 570 m), nådd på 110 ms;

4 - absolutt trykk i trykkkammeret

Ris. 2. Diagram over trykkkontrollsystemet i romdrakten

1- aneroid,

2-beholder med aneroid,

3 - oksygentilførsel 375 cm 3 under trykk 122 kg/cm 2,

4- fra skipets oksygensystem, trykk 122 kg/

/cm 2,

5-redusering, reduserer trykk fra 122 kg/cm 2 til

3,4 kg/cm 2

6-redusering, reduserer trykk fra 122 kg/cm 2 til

4,76 kg/cm 2,

7- container koblet til romdrakten,

8-rom for regulering av trykk i romdrakten,

9 - uttak av regulatoren,

10- våren,

11- ventilasjonsluftinntak,

12- ventilasjonsluftuttak,

13- romdrakt,

14-membran,

15 - strømningsventilreguleringsrom,

16-forbrukskapasitet,

17-strøms (roterende) ventil,

18-hull for trykkavlastning,

19-hull

Ridge tok på seg drakten og testet den gjentatte ganger i lavtrykkskamre. I den siste testen han innen 30 min. var i et kammer med et trykk på 17 mm Hg. Art., som tilsvarer en høyde på 25,6 km, og følte ingen smertefulle fenomener. Dette var verdens første tester der en person som hadde på seg en oppblåsbar romdrakt, klarte å tåle lavt barometertrykk, og simulerte svært stor høyde. Dessverre fant aldri den planlagte luftballongflyvningen med romdrakten sted.

På grunn av interesse for høyhastighetsflyging ble det gjort ytterligere anstrengelser for å utvikle en romdrakt tidlig på 1930-tallet.

USA og USSR i 1934, Tyskland og Spania i 1935, og Italia i 1936 var involvert i utviklingen av en prototype av romdrakter i stor høyde.

I august 1934 foretok amerikanske V. Post den første flyturen i en romdrakt i stor høyde nær Akron, Ohio, i hans Winnie May-fly.

Romdrakten som Post hadde på seg ble tidligere testet i et trykkkammer til et trykk tilsvarende en høyde på 7015 m i 35 minutter. Drakten hadde et stort hull i kragen, som drakten ble tatt på (i stedet for delt midje). Det var to-lags: det indre gummiskallet var designet for å opprettholde trykket til gassen som fylte romdrakten, og det ytre stoffskallet ble designet for å opprettholde ønsket form på romdrakten. I denne drakten foretok Post minst 10 flyreiser til han døde i august 1935 i en flyulykke som ikke var relatert til drakttestingprogrammet i høy høyde. Posts innsats viste tydelig muligheten for å bruke romdrakter i fly i stor høyde og muligheten for å bruke flytende oksygen for å puste og for å sette drakten under trykk.

I 1936, ved Institutt for luftfartsmedisin i USSR, begynte V. A. Spassky forskning for å bestemme medisinske kriterier som kunne brukes av designere når de lager stratosfærisk utstyr. Samtidig, under ledelse av ingeniørene E.E. Chertovsky og A.I. Boyko, ble flere modeller av romdrakter utviklet og bestått laboratorie- og flytester.

Det var lite forskningsarbeid på romdrakter i USA før andre verdenskrig. På dette tidspunktet hadde det amerikanske luftvåpenet og marinen begynt utviklingsprogrammer for plexiglasskulehjelmen og avtakbare arm- og benseksjoner som var festet til draktens hoveddel.

På 50-tallet begynte militær luftfart å gi økt oppmerksomhet til flyets høydeegenskaper. Simulering av flygninger i hyperbariske kamre ga piloter iført romdrakter tillit til evnen til å overvinne eksisterende høyderekorder i verden.

Ris. 3. Aeronautene M. Ross og V. Praser, kun beskyttet av romdrakter i stor høyde, i en åpen gondol, før oppskytingen av stratosfærisk ballong

72 timers simulert flyging til en høyde på 42 395 m i en lett trykkdrakt fra den amerikanske marinen i 1958 banet vei for Flints rekordstore flyging i 1959 på et F-4 (Phantom) jetfly (30 060 m).

I mellomtiden jobbet det amerikanske luftvåpenet med stor suksess for å lage kompenserende drakter for høye høyder ved å bruke kapstanprinsippet. Dette var klær laget av porøst stoff og krevde ikke den kjøleanordningen som en romdrakt krevde. På den tiden ble slike drakter mye brukt i militær luftfart.

Navy-drakten, med mindre modifikasjoner, ble den første amerikanske romdrakten og ble brukt på Mercury-flyvningen. Denne drakten ble først og fremst utviklet med bistand fra Naval Flight Equipment Laboratory (Philadelphia, Pennsylvania) og flere sivile entreprenører.

I 1949 ga medlemmer av dette laboratoriet et viktig bidrag til vitenskapen om romdrakter med utviklingen av en kombinert kompensert pusteregulator. Denne regulatoren tillot bruken av et åndedrettssystem helt atskilt fra gassen som blåste opp drakten, og en forenklet pustemaske som ikke krevde ventiler. Dressen var utstyrt med glidelåser, som gjorde det mulig å lage en rekke åpninger i den for å gjøre på- og avkledning lettere. Lekkasjeproblemet ble i stor grad løst ved bruk av vulkaniseringsmetoden. Mobiliteten til strukturen ble sikret ved installasjon av forseglede roterende lagre og rillede ledd. Utviklingen av Fievel Company av en automatisk enhet for trykksetting av en romdrakt gjorde det for første gang mulig å utføre effektive eksperimenter

Ris. 4. Den første romvandringen i romdrakt, utført av Alexei Leonov i mars 1965.

Ris. 5. Astronaut Edward White i verdensrommet i romdrakt av typen G-IV-C, juni 1965.

med en person i en romdrakt i stor høyde i trykkkamre ved svært lavt trykk. Automatisk trykksetting gjorde det mulig å evaluere graden av beskyttelse som drakten gir i svært høye høyder og under forhold med eksplosiv dekompresjon.

I fig. Figur 1 viser resultatene av en studie om effekten av eksplosiv dekompresjon på mennesker utført ved Naval Flight Equipment Laboratory. I disse studiene ble egnede forsøkspersoner dekomprimert fra et trykk tilsvarende en høyde på 5490 m til et trykk tilsvarende en høyde på 22.875 m i en kort periode på 110 ms. Det skal bemerkes at trykket i drakten ble gradvis redusert for å sikre trygge forhold for livet. I fig. Figur 2 viser et diagram over trykkkontrollsystemet for en av de første vellykkede marinens romdraktmodeller.

Sjøforsvarets høyhøydetrykkdrakt ble satt på prøve i mai 1961, da Malkelom Ross og Victor Praser steg opp til en rekordhøyde på 34 169 m i den to-seters åpne gondolen til Stratolab stratosfærisk ballong (fig. 3). Denne stratosfæriske ballongen, som steg fra USS Antietum, var den største som noen gang er brukt til bemannet flyvning.

Stratosfæreballongen nådde sin maksimale høyde etter 2 timer og 36 minutter. etter takeoff. Under den høye delen av den 9-timers flyturen ble en viss grad av termisk kontroll av nacellen gitt av et spesielt arrangement av sidelameller, som kunne åpnes manuelt for å slippe inn ønsket mengde direkte sollys. Høyhøydedraktene begynte å operere i en høyde av 7930 m og ga ballongfarerne nødvendig beskyttelse under hele flyturen, inkludert 2 timer i maksimal høyde. Flyturen demonstrerte påliteligheten til langvarig bruk av romdrakter i stor høyde for individuell beskyttelse av kroppen i store høyder.

Som nevnt ovenfor, var høydedraktene som ble brukt i det amerikanske romfartsprogrammet basert på den militære høyhøydedrakten.

I 1959 ble Navy MK IV romdrakt brukt i Project Mercury. Gemini-romdraktene var basert på Air Force-romdrakten utviklet for X-15-prototypeflyet. Apollo-romdraktene ble spesielt designet for National Aeronautics and Space Administration.

I 1965 hadde romdraktteknologi i stor høyde nådd en tilstand som tillot folk å gå ut i verdensrommet. I år var den sovjetiske kosmonauten Alexei Leonov den første som våget seg inn i rommets vakuum; han hadde på seg en spesialdesignet romdrakt. Aktiviteten hans utenfor skipet varte i 10 minutter. Dette skjedde i mars 1965 under flygingen til romfartøyet Voskhod-2 (fig. 4). Den første amerikanske astronauten som gikk ut i verdensrommet iført romdrakt var Edward White. Dette skjedde i juni samme år under flyturen til Gemini 4-romfartøyet. Whites aktivitet i verdensrommet (fig. 5) varte i 21 minutter. Ved hjelp av en manuell manøvreringsenhet (som vil bli diskutert nedenfor), kunne astronaut White gjøre lineære bevegelser og svinger. Samtidig mistet han aldri orientering eller kontroll over bevegelsene sine. Romdraktens mobilitet var tilstrekkelig til å utføre oppdraget utenfor skipet. Resultatene av de første romvandringene av astronauter viste behovet for større avkjøling av romdraktens hulrom. Samtidig, og enda viktigere, viste de at aktiviteter utenfor skipet kan bli vanlig og trygg.

DESIGNKRAV OG FUNKSJONER TIL EKSISTERENDE ROMDRAKT OG BÆRBARE LIFE SUPPORT-SYSTEMER

GENERELLE KRAV TIL ROMDRAKT

I henhold til metodene for å bruke romdrakter, kan sistnevnte deles inn i to klasser:

1. Romdrakter for aktiviteter i verdensrommet, som lar astronauter utføre ulike arbeid på overflaten av et romfartøy eller romstasjon eller i en viss avstand fra dem.

2. Romdrakter for aktiviteter utenfor bord på overflaten av himmellegemer. Denne typen inkluderer romdrakter som astronauter hadde på seg når de gikk og jobbet på månens overflate.

V. Smith siterer følgende fire grupper av faktorer som bestemmer utsiktene for romdraktkonstruksjon de neste 5, 10, 15 årene:

1) relatert til flyprogrammet,

2) med kjøretøysystem,

3) med bruk av romdrakt,

4) med menneske-maskin interaksjon.

Den første gruppen av faktorer er vist i fig. 6, som viser de viktigste romoperasjonene til det amerikanske avanserte flyprogrammet, hovedstadiene som kan tenkes på de fleste av disse flyvningene, og de resulterende ytelsesegenskapene som romdraktene utviklet for å støtte disse flyvningene må tilfredsstille. Generelt sett er disse ytelseskravene knyttet til astronautens evne til å utføre de spesifikke oppgavene som vil kreves av ham på disse oppdragene.

I fig. 7a viser at faktorer som bestemmes av systemet inkluderer type system, spesifikke delsystemer - typer romdrakt, designløsninger for delsystemer og designbegrensninger. Gruppen av designløsninger av undersystemer inkluderer funksjonene til romdrakter: en "myk" romdrakt er et undersystem av en romdrakt laget nesten utelukkende av fleksible materialer; en "halvstiv" romdrakt er laget av fleksible og lite fleksible materialer, tatt i omtrent like proporsjoner; En "stiv" romdrakt bruker ufleksible materialer til de fleste deler. Det skal bemerkes at noen designere bruker begrepet "hybrid" i stedet for begrepet "semi-rigid".

Systemrelaterte faktorer, dvs. kraft, vekt, volum, etc., er de viktigste hensynene for ingeniøren som må integrere kravene til livsstøttesystemer med kravene til andre elementer i romfartøyet.

Driftsfaktorer som vist i fig. 7, b, er grunnleggende knyttet til de fysiske forholdene romdrakter vil bli brukt under. Dette reiser spørsmål om forsyning, vedlikehold og generell bruk, samt fysiske påvirkninger som må tas i betraktning ved hver påføring av draktene. Dette inkluderer også hensyn til psykologiske faktorer som kan oppstå ved arbeid under disse forholdene. Prosjekterende må ta hensyn til at disse faktorene kan føre til økt forbruk av systemreserver.

I fig. 8 presenterer "menneske-maskin"-faktorene.

Ris. 6. Flyfunksjoner tatt i betraktning ved utforming av romdraktsystemer

Ris. 8. Menneske-maskin faktorer tatt i betraktning ved utforming av romdraktsystemer

De forholder seg til bruken av drakten og definisjonen av oppgaver i menneske-maskin-systemet, siden graden av koordinering mellom mann og maskin påvirker utførelsen av oppgaver.

Kravene beskrevet ovenfor relaterer seg først og fremst til romdraktens funksjonelle egenskaper. Det er imidlertid andre viktige krav som må vurderes og som kan ha betydelig innvirkning på den endelige draktdesignen. Først av alt, for å utføre nyttig arbeid, er mobiliteten til romdrakten nødvendig. Dette viktige elementet i draktdesignet diskuteres mer detaljert i den siste delen. Et annet krav er knyttet til dette - de akseptable dimensjonene til romdrakten. Det tredje kravet er brannmotstand. I noen tilfeller kan drakten være ventilert med oksygenanriket gass. Drakten kan også brukes inne i et romfartøy, som kan ha et høyt partialtrykk av oksygen i atmosfæren. Tallrike ikke-metalliske brannsikre stoffer har blitt utviklet i forbindelse med menneskelig romfart-programmet. I tabellen 1 viser brennhastighetene til disse stoffene sammen med deres fysiske egenskaper og gassproduksjon. Et tilleggskrav er at det er enkelt å ta på og av romdrakten. Til slutt, for materialene som er valgt for å lage en romdrakt, er styrke og holdbarhet de viktigste egenskapene. Materialet må ikke bare motstå alle mulige trykkforskjeller fullt ut, men skal heller ikke gnis når astronauten går, når han kneler, og ikke rives hvis det faller ned ved et uhell; samtidig må drakten tillate astronauten å utføre nyttig arbeid og utføre eksperimenter både inne i romfartøyet og på en ytre overflate, for eksempel på Månens overflate.

GENERELLE KRAV TIL RYGGSEKK

Hovedkilden til forsyninger for en astronaut som har på seg en romdrakt er et bærbart livstøttesystem som astronauten kan ha på ryggen. Denne installasjonen forsyner en person med oksygen for å puste, regulerer trykket i romdrakten, behandler resirkulert gass ved å fjerne karbondioksid, lukt, noen gassspor og overflødig fuktighet, regulerer temperaturen i systemet ved å fjerne overflødig varme, gir feilsignalering, stemme kommunikasjon og overføring av grunnleggende parametere via telemetri. Varmefjerningssystemet må være utformet ikke bare for varmen som genereres under astronautens metabolisme og frigjøres av komponentene i det bærbare livstøttesystemet, men også for varmen som tilføres (eller slippes ut) fra måne- eller planetmiljøet gjennom termisk isolasjon.

FYSIOLOGISKE OG DRIFTSPARAMETRE

I tabellen 2 oppsummerer de fysiologiske og operasjonelle parametrene til eksisterende og fremtidige livsstøttesystemer. Det er interessant å merke seg at tilbake i 1940 ga V. A. Spassky designanbefalinger for utstyr for luftregenerering i romfartøyrom, hvorav mange er svært nær anbefalingene utviklet for dagens systemer.

PUSTEGASSBLANDINGER, VENTILASJON OG TERMISK KONTROLL

Hovedparametrene for atmosfæren i en romdrakt (barometertrykk, gasssammensetning, temperatur, fuktighet og ventilasjonshastighet) må velges basert på de fysiologiske behovene til en person (ved ønsket aktivitetsnivå) og den tekniske evnen til å tilfredsstille disse kravene .

Fysiologisk viktig for en astronaut er trykket i hulrommet til romdrakten, som skal være det samme som i rommet til romfartøyet eller stasjonen.

Men opprettelsen av en romdrakt med en slik atmosfære, spesielt med en atmosfære som i sammensetning ligner jordens,

teknisk vanskelig, hovedsakelig på grunn av at mobiliteten til en person kledd i romdrakt med stor trykkforskjell over veggene er sterkt begrenset.

For å sikre større mobilitet for en astronaut i en romdrakt, for å gjøre den lettere, for å redusere lekkasjer, og av en rekke andre tekniske årsaker, er det ønskelig å opprettholde et minimum fysiologisk akseptabelt trykk i romdraktens hulrom (som tar hensyn til miljøet trykk).

Inntil nylig har de ovennevnte faktorene fått ingeniører og fysiologer til å søke en kompromissløsning for de spesielle forholdene og oppgavene til den planlagte flyturen. Den siste utviklingen har åpnet for muligheten for å øke mobiliteten nesten uten kompromisser. Denne utviklingen diskuteres nedenfor.

Avhengig av de faktiske flyforholdene og muligheten for nitrogendemetning fra kroppen, velges vanligvis trykket i en romdrakt designet for at en astronaut skal oppholde seg i den i lang tid i området fra 200 til 300 mm Hg. Kunst.

I ekstreme tilfeller kan trykket i drakten reduseres til et nivå der tilstrekkelig oksygentilførsel fortsatt kan opprettholdes for å utføre det gitte arbeidet.

Selvfølgelig, for ethvert valgt trykkregime, trenger astronauten en gassblanding beriket med oksygen for å gi det nødvendige partialtrykket av oksygen i alveolærluften.

For å bestemme den optimale prosentandelen av oksygen i en gassblanding, kan du bruke en litt modifisert formel, som brukes til å kontrollere oksygeninnholdet i oksygenapparater.

hvor P sp er det absolutte trykket i romdrakten i mmHg. Art., Co 2, - oksygeninnhold i prosent.

Hvis vi bruker denne formelen på tilfellet når trykket i romdrakten er 300 mm Hg. Art., viser det seg at gassblandingen for pust må inneholde minst 60% oksygen, og ved et trykk i romdrakten på 200 mm Hg. Kunst. nesten rent oksygen må tilføres. I praksis brukte Apollo- og Skylab-flyvningene rent oksygen (engassatmosfære) ved et nominelt trykk på 194 mm Hg. Kunst.

Karbondioksid pustet ut av en person fjernes fra atmosfæren til romdrakten ved tvungen ventilasjon. Ventilasjonsvolumet som kreves for dette avhenger av mengden karbondioksid som slippes ut av astronauten, innholdet i romdraktens atmosfære og konsentrasjonen i gassblandingen som kommer utenfra eller fra regenereringspatronen (gjennombruddskonsentrasjon). Dette volumet kan tilnærmet bestemmes ved å bruke den klassiske Pettenkofer-formelen, som først ble brukt av V. A. Spassky for å beregne ventilasjon i romdrakter. For enkelhets skyld har formelen blitt litt endret,

hvor V er ventilasjonshastigheten (i l/min); q er mengden karbondioksid som pustes ut av astronauten (i l/min); P re - tillatt partialtrykk av karbondioksid i atmosfæren til en romdrakt (i mm Hg); P rer er partialtrykket av karbondioksid i gassblandingen som kommer fra regenereringspatronen (i mmHg).

Ved beregning av ventilasjonsvolumet anbefaler S. A. Gozulov og L. G. Golovkin og D. M. Ivanov og A. M. Khromushkin å fokusere på den gjennomsnittlige forventede frigjøringen av karbondioksid og dets tillatte partialtrykk (fra 7 til 8 mm Hg. ). Et slikt innhold av karbondioksid i den inhalerte gassblandingen fører ikke til merkbare reaksjoner i den funksjonelle tilstanden til menneskekroppen, selv etter langvarig eksponering for en slik atmosfære i flere dager.

Ventilasjon beregnes under hensyntagen til det gjennomsnittlige nivået av karbondioksidutslipp, og det antas at konsentrasjonen av karbondioksid under intenst fysisk arbeid av en astronaut kan overstige den anbefalte verdien med 2 ganger. I dette tilfellet kan partialtrykket av karbondioksid nærme seg grenseverdien angitt av V. A. Spassky, dvs. 15 mm Hg. Kunst.

Designegenskapene til Apollo romdrakt-ryggsekksystemet med hensyn til karbondioksid var som følger: 1) I de første 2,5 timene bør nivået av partialtrykk av karbondioksid ikke overstige 7,6 mmHg. Art., 2) den neste halvtimen - 10 mm Hg. Kunst. og 3) resten av tiden - 15 mm Hg. Kunst. Faktiske partialtrykknivåer av karbondioksid under Apollo-oppdraget på månens overflate var omtrent 2 mm Hg lavere. Kunst. mindre. For den utviklede off-board romdrakten med et trykk på 414 mmHg. Kunst. partialtrykket av karbondioksid bør ikke overstige 7,6 mmHg. Kunst. (nær nesehulen) ved en ventilasjonshastighet på 3304 cm 3 /sek og en jevn metabolsk hastighet på 302 kcal/time. Metabolic rate er et kritisk element i utformingen av hjelmpustesystemer. Et økt partialtrykk av karbondioksid i en romdrakt, hvis det oppstår i kort tid, fører ikke til negative konsekvenser, selv om det forårsaker en økt belastning på kroppens fysiologiske systemer.

Temperatur og fuktighet er blant parametrene for gassmiljøet inne i en romdrakt som er minst mottagelig for standardisering. Dette kan forklares med de spesielle forholdene til det termiske kontrollsystemet i romdrakter. Dette kan også forklares med den store evnen menneskekroppen har til å tilpasse seg skiftende forhold for varmeveksling og betydelige svingninger i mengden varme og fuktighet som frigjøres av astronauten når han utfører ulike operasjoner i en romdrakt. Ved tungt fysisk arbeid er en persons varmeavgivelse 5-6 ganger høyere enn varmeavgivelsen i hvile (henholdsvis 450-500 kcal/time mot 80-90 kcal/time). En enda større forskjell observeres i forhold til frigjøring av fuktighet fra menneskekroppen under samme forhold (600-800 g/time mot 40-50 g/time).

For å sikre normale varmeoverføringsforhold under ulike varmeavgivelsesforhold, er det nødvendig at termo- og fuktighetskontrollsystemene i romdrakten har et bredt spekter.

Gitt de betydelige forskjellene i menneskelige krav til termisk komfort og kompleksiteten til automatiske kontrollenheter som kan overvåke menneskelig varme og fuktighetsnivåer, utføres kontroll av fuktighet og overflødig varmefjerning i en romdrakt fortrinnsvis manuelt. Dette gjør at astronauten kan skape forhold i romdrakten som møter hans individuelle behov og graden av fysisk aktivitet i en gitt periode.

Den tradisjonelle metoden for å regulere varmeoverføring og fjerne fuktighet, som brukes i de fleste romdrakter for piloter av kampfly og sivile fly, er å blåse gjennom hulrommet i romdraktene med tørket luft (fuktighetsinnhold ikke mer enn 5-8 g//m3 ), avkjølt eller oppvarmet til en betydelig temperatur (fra 10 til 80°C). En omtrentlig vurdering av egenskapene til denne metoden viser at for ventilasjon av romdrakter ved akseptable strømningshastigheter (opptil 300 l/min), vil bruk av ventilasjonsluft fjerne opptil 200 kcal/time med varme og opptil 200- 270 g/time med vanndamp fra romdrakten.

Gitt det høye energiforbruket til astronauter som utfører arbeid i et trangt rom og en betydelig reduksjon i varmevekslingen mellom romdrakten og det ytre miljøet, er det nødvendig at det, i tillegg til ventilasjon av romdrakten, andre, mer effektive metoder varmeregulering bør brukes. Disse metodene skal sikre fjerning av all varme og all fuktighet som genereres av astronauten, samt varme som genereres som følge av driften av de enkelte systemene og enhetene til selve romdrakten.

Hvis kontakt- eller strålingskjølingsmetoder brukes til disse formålene, kan astronauten oppleve visse svingninger i temperatur og fuktighet, som er vanskelige å beregne og standardisere. I tillegg ble verdiene for graden av romdraktventilasjon (50 l/min), temperatur (fra +10 til +15 °C) og fuktighet (fra 20 til 85%) gitt i noen studier etablert uten å ta hensyn til ta hensyn til individuelle variasjoner i astronauter som frigjør varme og fuktighet, og det ville være hensynsløst å akseptere disse verdiene som normalt for en romdrakt.

I amerikanske systemer brukes to typer kjøling ved langvarig drift utenfor skipet. Under operasjoner utenfor bord gir ventilasjon med en hastighet på 2832 cm 3 /sek (faktisk) noe avkjøling på grunn av fordampning av fuktighet fra overflaten av astronautens kropp. I utgangspunktet oppnås avkjøling ved bruk av væskekjølte klær (LCG) ved ledning. Slike klær består av nylon chiffon, mellom lagene som det er polyvinylrør plassert slik at klærne er ganske komfortable. For å gi kjøling på grunn av termisk ledningsevne, er det gitt et spandex-lag, som presser rørene tett mot kroppen. Denne kjølemetoden lar astronauten tåle metabolske varmebelastninger på opptil 300 kcal/time med en ekstern varmetilstrømning på 75 kcal/time i 5 timer.

Sovjetiske forskere beskriver flere metoder for å fjerne varme fra romdrakter under kosmonauters aktiviteter utenfor bord.

1. Avkjøling av gassblandingen som sirkulerer i romdrakten, i strålings-, fordampnings- eller sublimasjonsvarmevekslere eller i varmevekslere hvor kuldekilden er flytende oksygen.

2. Varmefjerning på grunn av fordampning av vann i spesialpaneler plassert i romdrakten eller i ermene.

3. Fjerning av varme ved hjelp av kjølemiddel som sirkulerer gjennom rørene til et spesielt kjølesystem, etterfulgt av avkjøling av den sirkulerende væsken i varmevekslere. Et vannkjølesystem av denne typen kan fjerne opptil 400-500 kcal/time med varme fra en romdrakt. Vanntemperaturen ved inngangen til romdrakten skal være innenfor 10-12 ° C, vannstrømmen skal være 1,5-2 l/min. Varmefjerningsmetoder kan kombineres, og en metode kan også suppleres med en annen. Det termiske styringsproblemet knyttet til bruk av autonome romdrakter kan løses enten ved å velge et materiale som dekker utsiden av romdrakten med nøye utvalgte egenskaper for å redusere utvekslingen av varmestråling mellom drakten og omgivelsene, eller ved å bruke skjermvakuum termisk isolasjon. Det foreslås å bruke aluminisert film til dette formålet.

MÅLING AV METABOLISKE KRAV

Å sikre maksimal ytelse for en astronaut kledd i romdrakt krever forskning på biomekanikken til mann-drakt-systemet under ulike forhold. E. Roth presenterte biomekaniske beregninger av menneskelige ytelsesegenskaper og energiforbruk i ulike arbeidssituasjoner. Disse dataene er nyttige for å beregne en romdrakt som er tilstrekkelig til den totale metabolske kostnaden for arbeidet som utføres i drakten. Imidlertid kan direkte ekstrapolering ikke gjøres, siden egenskapene til månemiljøet

svært forskjellig fra egenskapene til jordens miljø.

Et av de viktigste problemene som oppsto før landingen på månens overflate var å forutsi nivået på energiforbruket til astronauten. Nivået på energiforbruket er en viktig parameter knyttet til varigheten av forsyningen som ryggsekkenheten kan gi og graden av komfort for astronauten. Når du jobber hardere, genererer en person mer metabolsk varme, bruker mer oksygen og frigjør mer karbondioksid og vanndamp. Alt dette har en sterk innvirkning på utformingen og bruken av ryggsekksystemet som bæres av astronauten. Energinivåer, som allerede indikert, kan bestemmes for gitte problemer under forhold med terrestrisk tyngdekraft, men det var ukjent om disse proporsjonene ville være høyere eller lavere under forhold med månens tyngdekraft. Den reduserte vekten til personen selv, romdrakten, ryggsekkens livsstøttesystem, etc. på Månen, ser det ut til, skulle føre til en reduksjon i stoffskiftet. Imidlertid kan redusert vekt bety redusert trekkraft når du går. Og dette, kombinert med månejordens egenskaper og en mulig ubalanse mellom astronauten og utstyret, kan føre til økt metabolisme.

Betydelig arbeid for å bestemme det faktiske nivået på energiforbruket ble utført under selve måneflyvningene. Denne informasjonen er av stor verdi for planlegging og utvikling av livsstøttesystemkomponenter for fremtidige romflyvninger. I tabellen Tabell 3 viser gjennomsnittlig energiforbruk til astronauter på Apollo-romfartøyet under operasjoner på månens overflate. Nivået på energiforbruket ble bestemt ved hjelp av telemetri på tre måter: ved å måle varmebalanse, oksygenforbruk og pulsfrekvens. Termisk balanse ble bestemt ved å sammenligne vanntemperaturene som kom inn i og forlater de vannkjølte klærne under aktiviteter på månens overflate, oksygenforbruket ble målt direkte i et bærbart livstøttesystem, og hjertefrekvensen under aktiviteter på måneoverflaten ble sammenlignet med kalibreringen kurve for energiforbruk oppnådd på jorden på et sykkelergometer før flyturen.

Tabell 3. Tidspunkt for aktivitet utenfor bord på Månen og gjennomsnittlig energinivå

Metode for å bestemme varmebalansen. Denne metoden (figur 9) innebærer å beregne den totale varmen som fjernes av det lukkede væskekjølesystemet og den latente varmen som fjernes av oksygenventilasjonssløyfen. Den totale mengden av denne varmen er lik summen av metabolsk varme, varmestrøm inn i romdrakten og varme akkumulert av personen. Den fornuftige varmen som fjernes av ventilasjonskretsen anses som ubetydelig og tas ikke i betraktning.

Grunnleggende varmebalanseligninger:

der Q er overføring, akkumulering eller frigjøring av varme, kcal/time; t - massestrøm, kg/time (bestemt i tester før fly); C - spesifikk varmekapasitet, kcal/kg * °C; AT - temperaturforskjell på klær med væskekjøling (bestemt av telemetri); Ah - entalpiøkning, kal/kg; TL - varmeoverføringskrets; VENT - ventilasjonskrets; MET - metabolsk; ST - akkumulert; H L - varmelekkasje; O 2 - tørt oksygen.

Den latente fordampningsvarmen som føres bort av ventilasjonsstrømmen beregnes ved å multiplisere endringen i entalpien til ventilasjonsgassen med den faktiske strømmen av tørt oksygen. Entalpi kan bestemmes fra psykrometriske diagrammer for oksygen ved et trykk lik trykket i drakten hvis duggpunktene for innløp og utløp er kjent. Duggpunktet for å forlate et bærbart livstøttesystem er lik temperaturen på gassen som forlater sublimatoren. Duggpunktet ved inngangen til det bærbare systemet bestemmes basert på testdata før flyging. Deretter bestemmes strømningshastigheten i ventilasjonskretsen fra viftetrykket ved å bruke strømnings-mot-trykk-kurvene i romdrakten. Tørroksygenforbruket finner man ved å trekke vanndampforbruket fra det totale ventilasjonsgassforbruket.

Nivået på energiforbruket beregnet ved hjelp av denne metoden for sjefen for Apollo 12-ekspedisjonen under den første avkjøringen viste seg å være fra 229 til 265 kcal/time. Metoden krever antakelse om stabilt duggpunkt ved innløpet til et bærbart livstøttesystem og har flere andre feilkilder, for eksempel unøyaktigheter i måling av kjølevæskestrøm, ventilasjonsstrømningshastigheter, temperaturforskjeller over væskekjølte klær og varme lekkasje.

Metode for å bestemme oksygenforbruk. Oksygenforbruket avhenger kun av hastigheten

Ris. 9. Opplegg for beregning av varmebalanse

1- kosmonaut,

2- varmestråling fra kroppen,

3- varmereserve i kroppen,

4- varmestrøm gjennom hjelmen,

6- drikkevann,

7 - varmeoverføringskrets,

8- varme fra varmeoverføringskretsen,

9 - ventilasjonskrets,

10 - varme fra ventilasjonskretsen,

11- elektrisk utstyr,

12- varme fra elektrisk utstyr,

13- litiumhydroksid,

14- varme fra litiumhydroksid,

15- sublimator,

16- varme fra sublimatoren,

17- varmt til drikkevann

metabolisme. Derfor representerer denne metoden den mest direkte målingen av stoffskifte og lekkasje som kan gjøres fra telemetridata. Sammenhengen mellom oksygenforbruk og stoffskifte har vært kjent i lang tid. Den grunnleggende ligningen som uttrykker dette forholdet har formen

hvor Q met er metabolsk belastning, kcal; mо 2 - massestrøm av oksygen, kg; RQ er respirasjonskvotienten, som uttrykker forholdet mellom volumet karbondioksid frigjort og volumet oksygen som forbrukes.

Massen av oksygen som tilføres av et bærbart livstøttesystem, beregnes ut fra trykkfallet i sylinderen (telemetridata) ved å bruke en kompressibilitetskoeffisient som tar hensyn til forskjellen mellom oksygen og en ideell gass. Massen av oksygen som forbrukes finnes ved å trekke oksygenlekkasjen fra romdrakten fra oksygenmassen som produseres av det bærbare livstøttesystemet. Verdien av respiratorisk koeffisient er hentet fra bakketestdata.

Ved å bruke denne metoden ble det fastslått at nivået på energiforbruket til sjefen for Apollo 12-ekspedisjonen under den første utgangen var 211 kcal/time. Feilkilden i denne metoden er usikkerheten om draktlekkasjer, unøyaktigheten av oksygentrykkavlesningene og det vilkårlige valget av respirasjonskoeffisienten RQ.

MOBILITET

Et av hovedproblemene med å lage oppblåsbare romdrakter siden B. Posts tid har vært mobiliteten deres. Når drakten er under press, mister den fleksibiliteten og hindrer astronautens bevegelser. Av denne grunn prøver designere å kombinere minimumstrykket i drakten med de fysiologiske kravene til livsstøtte og dekompresjon.

Mobilitetskravet for en oppblåsbar romdrakt er det vanskeligste å tilfredsstille teknisk sett. Skjelettets ledd tillater to typer bevegelser: rotasjon og fleksjon.

Tabell 4. Klassifisering og mekanisering av grunnleggende kroppsbevegelser

(tilsvarer tekniske koblinger: aksel med foring og kuleledd). De komplekse bevegelsene som tillates av kuleledd (skulder- eller hofteledd) kan deles ned i de to enkle bevegelsene som er angitt ovenfor. Den tekniske suksessen til en hard drakt bestemmes av utformingen av leddene, som kan bevege seg som leddene på kroppen med minimal friksjon og minimal endring i volum av drakten. Arten av bevegelser i ledd og artikulasjoner er presentert i tabell. 4.

Problemet med mobilitet i albue- og kneledd kan løses ved å bruke seksjoner i form av appelsinskiver i en romdrakt med sterke langsgående strenger plassert langs nøytrallinjen, hvis lengde ikke endres når leddet bøyes. Skjøtene i skulder- og hofteleddene til romdrakten er oftest laget av korrugerte metallplater, som er utstyrt med ekstra stenger som glir langs ruller eller styrestenger. Håndens bevegelighet sikres av hermetisk forseglede ledd med lett rotasjon. Skulderleddet tillater fri bevegelse av armene i vertikalplanet. Albueleddet tillater bevegelse av armen langs lengdeaksen.

Romdrakthansker gir fingerferdighet og komfort på følgende måter: de er kuttet slik at fingrene er halvbuede og har oransje-bladledd. Det er to typer hjelmer - romlig eller roterende. I romlige (tredimensjonale) hjelmer er fri bevegelse av hodet inni dem mulig. Roterende hjelmer roterer når astronauten snur hodet. Forsegling under rotasjon er sikret ved krysset mellom hjelmen og kragen på romdrakten.

SYNLIGHET OG ØYEVERN

Langvarig romfart krever at en person opererer under svært unike miljøforhold der intensiteten av synlig og usynlig stråling varierer, kontrastnivåer også endres, og visuelle signaler basert på lysspredningseffekter er helt forskjellige.

En av de mest kritiske utfordringene for romdraktdesignere er å lage en synsenhet som gir den nødvendige synsbeskyttelsen.

I tabellen Tabell 5 viser noen av de viktigste faktorene som må tas i betraktning når du designer en synsenhet for en romdrakthjelm.

Tabell 5. Fysiologiske faktorer som påvirker designbeslutninger for visningsenheten

Betraktningsenheten utviklet for måneversjonen av Apollo-romdrakten ble designet med hensyn til faktorene som er oppført i tabellen. 5. Det ytre visningsglasset til denne doble enheten er svært reflekterende for infrarød stråling (total gjennomsiktighet ca. 18%). Denne egenskapen ble sikret ved avsetning i vakuum av et tynt lag gull (lagtykkelse 375 A). Problemet med å eliminere bakrefleksjonen av bildet av astronauten selv, som kan forårsake noen visuelle forvrengninger, ble løst ved hjelp av et interferensbelegg. Under studien hans ble det funnet at bakrefleksjonen bare er 8-9%.

Innvendige glass beskytter astronauten mot ultrafiolette stråler. Den er preget av høy gjennomsiktighet som er nødvendig for arbeid under månelyse nattforhold. Glasset reflekterer infrarøde stråler, noe som gjør det mulig å bruke varmestrålingen fra astronautens hode til å forhindre kondens og frysing av fuktighet på innsiden av visningsvinduet. Lysfilteret til en romdrakt designet i USSR reduserer intensiteten av sollys til 3-15%; en del av solstråling med en bølgelengde på mindre enn 0,35 mikron, som er spesielt skadelig biologisk, passerer ikke gjennom glasset, og gjennomsiktigheten for det infrarøde området av spekteret er begrenset til 5-10 %

ROMDRAKT OG BÆRBARE LIVSSTØTTESYSTEMER

I tabellen Tabell 6 viser data om funksjons- og designtrekkene til amerikanske romdrakter, og Tabell. 7 - om systemene for utgangsdrakter og om aktivitetene til astronauter utenfor skipet. Romdrakter* brukt i det sovjetiske romutforskningsprogrammet er delt inn i to typer. Romdraktsystemene Vostok og Voskhod-2 utmerker seg ved åpen kretsventilasjon. I fig. Figur 10 viser et diagram over romdraktsystemet som ble brukt på romfartøyet Vostok.

I romdrakten Voskhod-2 dro kosmonauten ut i verdensrommet, med en tank på ryggen. med rent oksygen.

Den andre typen romdrakt som brukes i romforskning i USSR er den regenerative typen. En slik romdrakt ble brukt i Soyuz-programmet. I fig. Figur 11 viser et blokkskjema over livsstøttesystemet for slike romdrakter.

Hovedelementene i romdrakter er skallet, avtakbare hansker, en trykkhjelm og et autonomt eller ombord livstøttesystem. Skallet består av et kraftlag bestående av slitesterkt stoff og et system av kabler og snøring. Dette skallet skaper styrke for romdrakten, beholder formen, motvirker overtrykk, og gir også muligheten til å justere størrelser. Et hermetisk lag legges under kraftlaget. Termisk isolasjon er gitt av et elastisk lag med lav varmeledningsevne. På den indre overflaten av dette laget er det et ventilasjonssystem gjennom hvilket en gassblanding tilføres ulike områder av romdrakten. Disse: lagene til en romdrakt, i forskjellige modeller, kan være enkeltstående eller kombinert.

Den første amerikanske romdrakten for opphold utenfor skipet er kjent under betegnelsen G-IV-C (fig. 12). Det ytterste laget av denne drakten var laget av varmebestandig nylonmateriale. Det neste kraftlaget er laget av mesh-materiale, spesielt designet for å gi mobilitet og for å tåle trykk i drakten. Tetningssjiktet er laget av nylon belagt med neopren. For beskyttelse mot termisk stråling og mikro-

Tabell 7. Resultater av off-board aktiviteter i verdensrommet

Ris. 10. Livsstøttesystem av en romdrakt på et skip av Vostok-klassen

1- hovedvifte,

2- reservevifte,

3- economizer,

4- luftsylindere,

5 - oksygenflaske,

6,7 - ladearmaturer,

8- girkasse for regulering av strømningshastighet,

9- oksygenenhet,

10- oksygen sylinder reduksjon,

11-kontakt,

12 oksygen sylinder,

13- trykkregulatorer,

14-ventilasjonsslange

Tetningssjiktet er laget av nylon belagt med neopren. For å beskytte mot termisk stråling og mikrometeoritter har romdrakten et lag av aluminisert materiale.

Hjelmen er utstyrt med et sammenleggbart visir designet for å beskytte det indre visiret mot støt og for å gi ekstra øyebeskyttelse mot økte nivåer av ultrafiolett stråling utenfor jordens atmosfære.

Oksygen ble tilført romdrakten gjennom en 7,6 m lang bundet slange koblet til oksygensystemet til romfartøyet, og deretter gjennom en liten boks festet til romdrakten. Denne boksen inneholdt en liten enhet som kontrollerte mengden trykk og ventilasjonsstrøm. I fig. Figur 13 viser livsstøttesystemet for denne drakten.

Innsamlingen av urin og avføring i Gemini-romdrakten, samt i Mercury-romdrakten, ble utført ved hjelp av oppsamlingsposer.

Ris. 11. Blokkdiagram over hovedenhetene til det autonome livsstøttesystemet til romdrakten på romfartøyet Soyuz

1- vifte,

2- karbondioksidabsorpsjonsblokk,

3- termoregulering og fuktseparasjonsenhet,

4- hoved oksygenflaske,

5- oksygenutstyrsenheter,

6- absolutt trykksensor i romdrakten og i systemet,

7 - temperatursensor for luften som kommer inn i romdrakten,

8- karbondioksidinnholdssensor,

9 - til romdrakten,

10 - for å sende kontrollenheter og telemetrisystem,

11 - dampfjerning,

12- fra romdrakten

Et elastisk lateksreservoar festet til en gummiert pose fungerte som en urinsamler. Krakksamlingen er en plastpose med sirkulært selvklebende fôr.

I alle bemannede romflyvninger ble medisinsk overvåking av astronauter utført i sanntid ved hjelp av telemetrienheter.

De målte parametrene ble oppnådd ved bruk av klistremerker med myke biosensorer. På denne måten var det mulig å få et elektrokardiogram, måle respirasjonsfrekvens og få ytterligere fysiologisk informasjon, inkludert kropps- eller romdrakttemperatur og karbondioksidnivåer. Utformingen av myke klistremerker med biosensorer er vist i fig. 14. Under utforskningen av månen, sammen med væskekjøling av indre klær, et bærbart livstøttesystem (i ryggsekken) og et nødoksygensystem, månens visningsglass av hjelmen og andre enheter inkludert i den spesielle flyttbare av -board Apollo-enhet ble brukt.

Ris. 12. Romdrakt av Gemini-prosjektet for romvandring

1- undertøy,

2- ventilasjonslag for å skape komfortable forhold,

3- hermetisk skall,

4- kraftskall (koblingsnett),

5-bufferlag,

6- termisk lag med aluminiumsbelegg,

7-filt pute,

8- ytre lag

Ris. 13. Gemini 4 livstøttesystem for utgangsdress

1- ventil,

2- trykkregulator,

3- stengeventil,

4- oksygenflaske,

5-strøms draktregulator og trykkavlastningsventil,

6- trykkmåler,

7- manuell oksygen nødventil,

8- strømningsbegrenser for tilførselskanalen,

9-tilførselskanalbeslag,

10- biotelemetri og kommunikasjon,

11- fall,

12- forbindelse med fallskjerm,

13- kontrollventil,

14-tråder 25 fot (7,62 m) lang,

15 - strømningsbegrenser,

16-U-formede beslag,

17- hurtigkobling,

18- kabin trykkgjenvinningsventil

(ØMU). I fig. Figur 15 viser utstyr for aktiviteter på måneoverflaten under Apollo-programmet. Som man kan se på fotografiet, besto romdrakten utenfor Apollo-romdrakten, over hvilken klær ble båret for å beskytte mot varmestråling og meteoritter. Hovedromdrakten besto av et indre lag av nylon, et hermetisk nylonskall belagt med neoprengummi og et nylonbegrensende lag av kraftskallet. De ytre lagene på innsiden var laget av Nomex-materiale og to lag Beta-stoff belagt med Teflon. Oksygenforbindelser, kommunikasjon og biomedisinske sensorledninger ble festet til koblinger på draktens torso. Væskekjølte innerklær ble brukt under dette utstyret. Den var laget av nylon-spandex strikket materiale med et nettverk av plastrør som kjølevann sirkulerte gjennom.

Livsstøtte under aktiviteter på månens overflate ble utført ved hjelp av et bærbart livstøttesystem med ryggsekk. Dette systemet forsynte astronauten med oksygen og tilførte kjølevann til innertøyet (fig. 16). Det inkluderte også kommunikasjons- og telemetriutstyr, strømforsyninger osv. Systemet fjernet karbondioksid fra ventilasjonsstrømmen og sørget for overføring av informasjon via telemetri. På toppen av pakken (se fig. 15) var det et ekstra oksygentilførselssystem, som var designet for å tilføre oksygengass i en nødsituasjon i minst 40 minutter.

Det bærbare livsstøttesystemet fungerte som følger. Vann som sirkulerte gjennom kjølerørene i de indre klærne tok bort metabolsk varme og ga kjøling gjennom termisk ledningsevne. Dette vannet passerte deretter inn i sublimatoren og avkjølte der. Et oksygenventilasjonssystem leverte oksygen, fjernet karbondioksid og andre gasser, og kontrollerte fuktigheten. Forurensninger ble fjernet fra oksygenet da det kom inn i pakken ved hjelp av en aktivert karbonpatron. Karbondioksid var kjemisk bundet til

Ris. 14. Klistremerker med biosensorer (Gemini-program

Ris. 15. Utstyr for å gå til månens overflate (Apollo-programmet)

litiumhydroksid. Overflødig fuktighet i gasstrømmen ble holdt tilbake av en vekevannseparator. Gassstrømmen ble avkjølt i en varmeveksler (sublimator). Oksygentilførselssystemet var en uavhengig åpen kretsanordning som enten kunne levere oksygen ved svikt i hovedforsyningssystemet, eller åpne strømningskretsen ved fullstendig svikt i sekkventilasjonssystemet.

Fjerning av avfall i romdrakten utenfor bord ble utført ved bruk av en kolostomipose og urinoppsamlings- og overføringsanordning (fig. 17). Kolostomiposen besto av elastiske truser med et absorberende fôrlag i setepartiet og åpning for kjønnsorganene i fremre del. Dette systemet tillot utilsiktet avføring mens astronauten hadde på seg en romdrakt og sistnevnte var under press. Undersystemet samlet avføring og hindret det i å komme på klærne. Fuktighet fra avføringen ble absorbert av fôrlaget og fordampet inn i atmosfæren til romdrakten, hvorfra den deretter ble fjernet gjennom ventilasjonssystemet. Kapasiteten til fekaloppsamlingssystemet var ca. 1000 cm 3 fast stoff. Inntil nå har ikke avføringssystemet blitt brukt av astronauter under oppdrag til månen. Draktens urinoppsamlings- og overføringsenhet sørget for innsamling og mellomlagring av flytende avfall under oppskyting, aktiviteter utenfor bord, eller i uventede tilfeller når romfartøyets avfallshåndteringssystem ombord ikke kunne brukes. Dette systemet kunne samle opp til 950 cm 3 væske med en hastighet på opptil 30 cm 3 /sek.

Ris. 16. Væskekjølt undertøy

1- glidelås,

2- passende,

3- motorvei,

4-rør,

5- dosimeter

Ris. 17. Innretninger for oppsamling av avføring (a) og oppsamling og drenering av urin (b)Ris. 18. Måneromdraktglass

1-side glass,

2- sentralt glass,

3- visir,

4- solbeskyttelsesanordning,

5- beskyttelsesanordning,

6-belegg,

7-lås

Ris. 19. En pose vann til bruk når du skal til overflaten av Månen i Apollo-romdrakten

Ingen manuelle justeringer var nødvendig for at dette systemet skulle fungere. En tilbakeslagsventil med klaff hindret tilbakestrømning fra oppsamlingsposen. Den oppsamlede urinen kunne helles gjennom draktskallet inn i urinbeholderne om bord i kommandorommet eller månemodulen under trykksetting eller dekompresjon. Urinoppsamlingsanordningen ble plassert over eller under de indre klærne; den var koblet med en slange til urinnippelen på romdrakten.

Hjelmglasset (LEVA) i måneromdrakten, som i Gemini-utstyret, var dobbelt. Brillene var montert på hengsler på et polykarbonatskall festet til hjelmen. Glasset ga beskyttelse for astronauten fra mikrometeorittstøt og fra termisk, ultrafiolett og infrarød stråling.

Det indre ansiktsglasset ble brukt til å arbeide i mørket eller i skyggen og kjennetegnet seg ved høy gjennomsiktighet i det synlige lysområdet. Dette glasset er laget av polykarbonat, som gir beskyttelse mot ultrafiolett stråling. Det ytre glasset beskyttet astronauten mot infrarøde stråler reflektert av månens overflate ved å belegge dens indre overflate med et tynt lag gull. Fra og med Apollo 12-flyvningen ble det lagt til en solskjerm på glasset på toppen i den midtre delen av hjelmkanten. I fig. Figur 18 viser glasset til en måneromdrakt.

En annen modifikasjon siden Apollo 12 var tillegget av en 1080 cc drikkevannspose, som er festet inne i draktens halsringer (fig. 19). Astronauten kunne ta en slurk vann med et volum på 15,3 til 20,3 cm 3 fra posen gjennom et rør med en diameter på 3,2 mm, hvis ende var plassert nær munnen. Posen ble fylt med vann fra den bærbare vanntanken til månemodulen.

NY TEKNOLOGI AV ROMDRAKT

For tiden gjøres det store anstrengelser for å løse nye problemer og eliminere mangler oppdaget i bruken av romdrakter og deres systemer. Som et resultat av disse anstrengelsene har draktens mobilitet blitt økt (fig. 20). Reduksjonen i dreiemoment og økning i leddlevetid (antall rotasjonsbevegelser) oppnådd i alle ledd i avanserte romdrakter utenfor bord representerer en stor teknisk prestasjon. Dette ble oppnådd ved å bruke konstantvolumskjøter der det ikke jobbes med å endre volum mot trykk.

Ris. 20. Mobilitet av ulike romdrakter

1- "Mercury",

2- "Tvillingene"

3- "Apollo-Skylab",

4- nye romdrakter

* Økt mobilitet er definert som økte bevegelsesgrader i alle plan pluss reduserte friksjonsmomenter i leddene pluss stabilitet i flerposisjonsledd

** Romdrakter er designet for arbeid utenfor bord i baner og månens overflate

Ris. 21. Romdrakt type RX-1

Til sammenligning kan det bemerkes at leddene til de første Gemini-romdraktene brukte et forbindelsesnett (som ikke opprettholdt et konstant volum), og leddene i de første Apollo-romdraktene var formede korrugerte ledd, som heller ikke holdt et konstant volum .

Et eksempel på en stiv romdrakt som har ledd med konstant volum er romdrakten RX-1 (fig. 21). I fungerende tilstand beholder romdrakten nesten hvilken som helst form, siden den sikrer opprettholdelse av et konstant volum. Samtidig lar den deg utføre nesten alle kroppsbevegelser med minimalt energiforbruk. Grunnprinsippet for en romdrakt med konstant volum er bruken av roterende korrugerte ledd.

Det roterende korrugerte leddet bruker stive ringer utstyrt med en langsgående bevegelsesbegrenser; Takket være dette foldes og utfoldes stoffet i leddet lett, og opprettholder volumet av leddet samtidig som det opprettholdes et maksimalt bevegelsesområde.

Metallringene i korrugerte ledd passer inn i hverandre. En hylse laget av gummiert stoff er festet mellom disse ringene og fungerer som et lufttett skall. Ringene er plassert på en slik måte at stoffet mellom dem legges i form av folder eller et trekkspill. I dette tilfellet er den maksimale belastningen ren spenning, som lett kan absorberes av de bevegelige stålkablene som forbinder alle ringene. Den første og siste ringen er sveiset til de stive delene av romdraktstrukturen. Når skjøten er bøyd, bretter eller retter stoffet seg mellom ringene; i dette tilfellet kompenseres volumøkningen på den ene siden av leddet av den samme volumreduksjonen på den andre siden.

Dermed er den totale endringen i volum null og det brukes ingen innsats på det. Derfor er dreiemomentet som kreves for å bøye skjøten, kun bestemt av den indre friksjonen til stoffet og kablene

NASAs Ames Research Center har utviklet en annen hard drakt, AXE. Med unntak av de myke hanskene er hele dressen laget av stive materialer og har eksepsjonell fingerferdighet med lavt friksjonsmoment og lav lekkasje. Et trekk ved utviklingsprogrammet for denne romdrakten, som ga så stor mobilitet, var bruken av ledd i form av et «samovarrør» (fig. 22).

For å overvinne ulempene forbundet med å brette «stive, stive romdrakter», har NASA påtatt seg utviklingen av en «hybrid» romdrakt. En slik romdrakt er konstruert av hardt materiale, men med områder av mykere stoff (fig. 23).

Denne kombinasjonen kombinerer fordelene med harde og myke romdrakter. I disse romdraktene brukes leddene av typen "samovar pipe" i skulder- og hofteleddene, og formede belgfolder brukes i albue-, kne-, ankelledd og midjeområdet. Ved bretting av romdrakten kollapser stoffet i leddene.

For å gjøre den lettere å ta på, har dressen en enkelt kobling i midjen. Friksjonsmomentene i en slik romdrakt er nesten halvparten så store som i eksisterende design. I tillegg viser det seg å være "dimensjonsløst". Denne romdrakten har også et nyutviklet fembærende skulderledd. Generelt kan drakten, sammen med termisk isolasjon og anti-meteorittbeskyttelse, brettes sammen til en pakke med dimensjoner på 37,46 cm i høyden, 71,1 cm i lengden og 66 cm i bredden.

Hybriddesignen til denne drakten, kombinert med forbedrede ledd med konstant volum, gir utmerkede mobilitetsegenskaper. Skulderleddet har fire segmentseksjoner og fem forseglede lagre. Vinklene på segmentene er valgt slik at det er mulig å bevege hånden i et hvilket som helst plan uten begrensning og uten forutgående programmering. Albueleddet bruker et uniaksialt foldet ledd med konstant volum. Den permanente artikulasjonen består av to elliptiske foldede seksjoner; enakse skjøter er utformet slik at bøyeplanene er plassert i en vinkel på 90° i forhold til hverandre. Sidebøying i midjen er tillatt innenfor et område på omtrent ±20°. Bøy fremover i midjen er tillatt innenfor et område på 65°; i tidligere romdrakter var denne rekkevidden betydelig mindre.

Ris. 22. Romdrakt type AX-1

Ris. 23. Den nyeste romdrakten (hybrid) for aktiviteter utenfor bord

Ris. 24. Momenter som kreves for midjebøyning i romdrakter med ledd med variabelt volum (1) og i hybridromdrakt med ledd med konstant volum (2); trykket i drakten er 191 mm Hg. Kunst.

Ris. 25. Romdrakthansker som gir større bevegelighet

I fig. 24 angir momentene som kreves for ulike grader av bøyning i midjen for eksisterende romdrakter med ledd med variabelt volum og for den utviklede hybridromdrakten, hvis bøyeområde utvides til 100° eller mer.

En romdrakt designet for et trykk på 414 mm Hg. Art., tilsvarende en høyde på 4880 m. I utviklingen av en slik romdrakt for aktiviteter utenfor bord, vil teknologien for å lage en hybrid romdrakt bli brukt.

Når du bruker denne romdrakten, kan du unngå å prepuste oksygen, noe som forhindrer dekompresjonsforstyrrelser. Astronautene fra Apollo-ekspedisjonene, før de beveget seg inn i atmosfæren til romfartøyet, bestående av rent oksygen ved et trykk på 252-264 mm Hg. Art., måtte inhalere rent oksygen i omtrent tre timer. Med denne forholdsregelen har ingen dekompresjonshendelser blitt observert i det amerikanske romfartsprogrammet.

Men hvis utviklingen av en romdrakt for et trykk på 414 mm Hg. Kunst. vil være vellykket når du beveger deg fra et trykk på 760 mm Hg. Kunst. i et romfartøy vil trykket i romdrakten redusere behovet for en slik prosedyre.

I prosessen med å implementere dette programmet har det til dags dato blitt laget romdraktleddsystemer som kan operere i trykkområdet i drakten fra 258 til 363 mm Hg. Kunst. Disse høytrykkssystemene er basert på skjøteteknikker med konstant volum og benytter prosesser som i prinsippet oppfyller kravene til ytelse, pålitelighet og sprengkraft for en 414 mmHg trykkdrakt. Kunst.

Forbedrede hansker. Ettersom volumet og kompleksiteten av arbeid i det ytre rom øker, øker kravene til bevegeligheten til finger- og håndleddsleddene til romdrakter. Rominstrumenter vil bli mer mangfoldige og mer komplekse i fremtiden, så det er nødvendig å forbedre teknologien for å lage romdrakthansker.

I fig. Figur 25 viser en forbedret hanske som bruker konstant volum artikulasjonsprinsippet for å gi bedre grep. I tillegg forbedrer kombinasjonen av stoffer som brukes til å lage fingrene på hanskene deres taktile egenskaper.

AKTIVITETER UTENBORD

Rominstrumenter. De ulike typene instrumenter som kreves for å utføre arbeid i rommet, for eksempel når man utforsker måneoverflaten, kan sees i fig. 26.

Forskning viser at: 1) elektroverktøy bør være kompakt; 2) det er nødvendig å utvikle et slags system for å holde verktøyet nær en person, uavhengig av hvilken type verktøy som brukes

under aktiviteter utenfor bord, og 3) hvis en person er tjoret, har ikke-rekylverktøy ingen spesiell fordel i forhold til konvensjonelle verktøy.

Flyttbar plattform for aktiviteter utenfor bord. Utviklingen av en arbeidsplattformdesign for aktiviteter utenfor bord (fig. 27) har vist at en manøvrerbar tralle med åpen base kan hjelpe en astronaut med å utføre oppgavene sine i rommet.

Ris. 26. Verktøy for arbeid i verdensrommet

1 - scoop,

2-stabling for 20 poser,

3- filmkamera med 20 mm objektiv,

4- hammer,

5- bærbart livsstøttesystem,

6 - pilotens ryggsekk,

7- arrangement for korker på prøvetakingsrør,

8 - kommandantens ryggsekk,

9 utskiftbare prøverør og rensestav,

10 - pose for innsamling av prøver,

11 markeringsblyant,

12-blyant med lys,

13 - spesiell beholder for innsamling av prøver av det ytre miljø,

14-kamera med 500 mm objektiv,

15-hånds klokke - kronograf,

16- mansjett for notater,

17-tang,

18- lomme for sedler

Plattformfremdriftsenheten vil ta astronauten til arbeidsstedet. Manipulatorene vil hjelpe astronauten under fortøyning og vil tjene som en forlengelse av armene eller "ytre armer" etter fortøyning. Plattformen er festet til arbeidsplattformen med ankre.

Teleoperatører. For å utvide romlige menneskelige evner, for å trenge inn i et miljø som er skadelig for mennesker, samt for å øke hans energi- og kraftevner, kan teleoperatorer brukes. Disse enhetene kan ha ulike former. I fig. 28 viser skulderen og armen til en hard plass. en NASA-romdrakt designet for arbeid utenfor bord med en bioelektrisk manipulator (teleoperator). Her er det en kontrollert en-til-en forbindelse mellom bevegelsene til astronautens hånd i romdrakten og den mekaniske utøveren plassert på arbeidsplattformen.

Det brede spekteret av funksjoner til teleoperatører inkluderer satellittinstallasjon, reparasjon, vedlikehold, konstruksjon og bruk av nødutstyr.

ENHETER FOR MANØVRERING I ÅPENT ROM

Autonom manuell rangeringsenhet. I fig. Figur 29 viser enheten som ble brukt av astronauten Edward White på Gemini 4-oppdraget. Dette systemet inneholder sin egen høytrykks kaldgasskilde med nødvendige ventiler og dyser for å skape kontrollert skyvekraft. For å bevege seg fremover, trykker astronauten på fronten av avtrekkeren. For å stoppe eller gå bakover, må du trykke på baksiden av avtrekkeren. Dette systemet gjør det mulig å utføre bevegelser utenfor romfartøyet med betydelig mindre energiforbruk for astronauten.

Astronautkjøretøyer. Mer komplekse manøvreringsenheter er laget for Skylab-programmet, som er eksperimentelt testet i flyvninger under dette programmet. Dette inkluderer kosmonautforskningstransportkjøretøyet og det fotkontrollerte manøvreringskjøretøyet. Det manøvrerbare forskningstransportkjøretøyet (fig. 30) kan brukes i fire moduser: som

Ris. 27. Arbeidsplattform for aktiviteter utenfor bord

Ris. 28. Kameramann

Ris. 29. Autonom manuell skifteenhet

a - diagram, b - generell oversikt;

2- stengeventil,

3-rør,

4- kobling,

5 - trykkregulator,

6-klans skyvedyse,

7 - manuell kontrollenhet,

8 - trekkedyse,

9- trekk dyseventil. 10 - skyvedyse,

11 sylindre,

12 pins

Ris. 30. Til astronauten lederen av transportinstallasjonen

manuell skifteenhet, for å sikre lineær bevegelse, for gyroskopisk stabilisering av romlig posisjon og for gyroskopisk kontroll av rotasjonsbevegelse. Enheten gir seks frihetsgrader ved manøvrering med autonome oppladbare delsystemer og er utstyrt med en lang rekke instrumenter for måling av systemytelse under flyging, menneskelige bevegelser og tjorbevegelse. Fotkontroll-transportapparatet (fig. 31) bruker fotkontrollspaker, ubalanserte motorer og forskyvningsmotorer som opererer omtrent i retning av kroppens vertikale akse. Astronauten sitter på denne enheten som på en sykkel. Motorer festet til rammen gir akselerasjoner ved bevegelse ca. 0,03 m/sek 2 og nominelle akselerasjoner ved endring av romlig posisjon på ca. 4 grader/sek 2.

Last ned abstrakt: Du har ikke tilgang til å laste ned filer fra vår server.