Astronot uzay kıyafetleri sadece yörüngede uçmak için uygun değildir. Bunlardan ilki yirminci yüzyılın başında ortaya çıktı. Bu, uzay uçuşlarına neredeyse yarım asırın kaldığı bir dönemdi. Ancak bilim adamları, koşulları bildiğimizden farklı olan dünya dışı alanların araştırılmasının kaçınılmaz olduğunu anladılar. Bu nedenle gelecekteki uçuşlar için bir kişiyi ölümcül dış ortamdan koruyabilecek astronot ekipmanları geliştirildi.
Uzay giysisi konsepti
Uzay uçuşları için ekipman nedir? Uzay giysisi bir tür teknoloji mucizesidir. İnsan vücudunun şeklini takip eden minyatür bir uzay istasyonudur.
Modern bir uzay giysisi tam bir astronotla donatılmıştır. Ancak cihazın karmaşıklığına rağmen içindeki her şey kompakt ve kullanışlıdır.
Yaratılış tarihi
"Uzay giysisi" kelimesinin Fransızca kökleri vardır. Bu kavram 1775 yılında matematikçi başrahip Jean Baptiste de Pas Chapelle tarafından tanıtıldı. Elbette 18. yüzyılın sonlarında kimse uzaya uçmayı hayal bile edemiyordu. Yunancadan tercüme edilen ve "kayıkçı" anlamına gelen "dalgıç kıyafeti" kelimesinin dalış ekipmanlarında kullanılmasına karar verildi.
Uzay çağının gelişiyle birlikte bu kavram Rus dilinde de kullanılmaya başlandı. Ancak burada biraz farklı bir anlam kazandı. Adam giderek daha yükseğe tırmanmaya başladı. Bu bakımdan özel ekipmanlara ihtiyaç vardı. Yani yedi kilometreye kadar yükseklikte bu, sıcak tutan giysiler ve oksijen maskesi anlamına geliyor. Basınç düşüşü nedeniyle on bin metreye yakın mesafeler, basınçlı bir kabin ve telafi edici elbise gerektirir. Aksi takdirde, basınçsızlaştırma sırasında pilotun akciğerleri oksijen emmeyi bırakacaktır. Peki ya daha da yükseğe çıkarsan? Bu durumda bir uzay giysisine ihtiyacınız olacak. Oldukça hava geçirmez olmalı. Bu durumda uzay giysisindeki iç basınç (genellikle atmosfer basıncının yüzde 40'ı dahilinde) pilotun hayatını kurtaracaktır.
1920'lerde İngiliz fizyolog John Holden'ın bir dizi makalesi yayınlandı. Yazar, baloncuların sağlığını ve yaşamını korumak için dalgıç kıyafetlerinin kullanılmasını önerdi. Yazar fikirlerini uygulamaya bile çalıştı. Benzer bir uzay giysisi yaptı ve onu, basıncın 25,6 km yüksekliğe karşılık gelecek şekilde ayarlandığı bir basınç odasında test etti. Ancak stratosfere çıkabilen balonlar yapmak ucuz bir zevk değil. Ve benzersiz kostümün tasarlandığı Amerikalı baloncu Mark Ridge ne yazık ki fon toplamadı. Bu nedenle Holden'ın uzay giysisi pratikte test edilmedi.
Ülkemizde Havacılık Tıbbı Enstitüsü çalışanı olan mühendis Evgeniy Chertovsky uzay giysileri üzerinde çalıştı. 1931'den 1940'a kadar dokuz yıl boyunca 7 model hermetik ekipman geliştirdi. Dünyadaki ilk Sovyet mühendisi hareketlilik sorununu çözdü. Gerçek şu ki, belli bir yüksekliğe yükseldiğinde elbise şişti. Bundan sonra pilot, bacağını veya kolunu bükmek için bile büyük çaba sarf etmek zorunda kaldı. Bu nedenle Ch-2 modeli menteşeli bir mühendis tarafından tasarlandı.
1936'da uzay ekipmanının yeni bir versiyonu ortaya çıktı. Bu, Rus kozmonotların kullandığı modern uzay giysilerinde bulunan hemen hemen tüm parçaları içeren Ch-3 modelidir. Özel ekipmanın bu versiyonunun testi 19 Mayıs 1937'de gerçekleşti. TB-3 ağır bombardıman uçağı uçak olarak kullanıldı.
1936'dan beri, Merkezi Aerohidrodinamik Enstitüsü'nün genç mühendisleri tarafından kozmonot uzay kıyafetleri geliştirilmeye başlandı. Bunu yapmak için Konstantin Tsiolkovsky ile birlikte yaratılan bilim kurgu filmi “Uzay Uçuşu”nun galasından ilham aldılar.
SK-STEPS-1 indeksine sahip ilk uzay giysisi sadece 1937 yılında genç mühendisler tarafından tasarlandı, üretildi ve test edildi. Bu ekipmanın dış görünüşü bile onun dünya dışı amacını gösteriyordu. İlk modelde alt ve üst parçaları birbirine bağlamak için bir kayış konektörü sağlanmıştır. Omuz eklemleri sayesinde önemli hareket kabiliyeti sağlandı. Bu elbisenin kabuğu iki katmanlıydı
Uzay giysisinin bir sonraki versiyonu, 6 saatlik sürekli çalışma için tasarlanmış otonom bir rejenerasyon sisteminin varlığıyla ayırt edildi. 1940 yılında, savaş öncesi son Sovyet uzay giysisi yaratıldı - SK-SHAGI-8. Bu ekipman I-153 savaş uçağında test edildi.
Özel üretim oluşturulması
Savaş sonrası yıllarda astronotlar için uzay kıyafetleri tasarlama girişimi Uçuş Araştırma Enstitüsü tarafından devralındı. Uzmanları, yeni hız ve yükseklikleri fetheden havacılık pilotları için tasarlanmış giysiler geliştirme görevini üstlendi. Ancak seri üretim için tek bir enstitünün yeterli olmadığı açıktı. Bu nedenle Ekim 1952'de mühendis Alexander Boyko özel bir atölye kurdu. Moskova yakınlarındaki Tomilino'da 918 numaralı fabrikada bulunuyordu. Bugün bu işletmeye NPP Zvezda adı veriliyor. Gagarin'in uzay giysisi bir kerede yaratılmıştı.
Uzaya uçuşlar
1950'lerin sonunda dünya dışı uzayın keşfedilmesinde yeni bir dönem başladı. Bu dönemde Sovyet tasarım mühendisleri ilk uzay aracı olan Vostok uzay aracını tasarlamaya başladılar. Ancak başlangıçta bu roket için astronot uzay kıyafetlerine ihtiyaç duyulmayacağı planlanmıştı. Pilotun, inişten önce iniş modülünden ayrılacak özel, kapalı bir kapta olması gerekiyordu. Ancak bu planın çok hantal olduğu ve ayrıca uzun testler gerektirdiği ortaya çıktı. Bu nedenle Ağustos 1960'ta Vostok'un iç düzeni yeniden tasarlandı.
Sergei Korolev'in bürosundan uzmanlar konteyneri bir fırlatma koltuğuyla değiştirdi. Bu bakımdan gelecekteki kozmonotların basınçsız kalma durumunda korunmaya ihtiyacı vardı. Uzay giysisi bu hale geldi. Ancak, yerleşik sistemlere kenetlenmesi için yeterli zaman yoktu. Bu bağlamda pilotun yaşam desteği için gerekli olan her şey doğrudan koltuğa yerleştirildi.
İlk kozmonot uzay kıyafetlerine SK-1 adı verildi. SU-9 önleyici avcı uçağının pilotları için tasarlanan Vorkuta yüksek irtifa kıyafetine dayanıyordu. Sadece kask tamamen yeniden inşa edildi. İçine özel bir sensör tarafından kontrol edilen bir mekanizma kuruldu. Elbisenin basıncı düştüğünde şeffaf vizör anında kapandı.
Astronotlara yönelik ekipmanlar bireysel ölçümlere göre yapıldı. İlk uçuş için en iyi eğitim seviyesini gösterenler için oluşturuldu. Bu, Yuri Gagarin, Alman Titov ve Grigory Nelyubov'un da dahil olduğu ilk üç.
Astronotların uzay giysisinden sonra uzayda olmaları ilginçtir. SK-1 markasının özel giysilerinden biri, Mart 1961'de Vostok uzay aracının iki insansız test lansmanı sırasında yörüngeye gönderildi. Deneysel melezlere ek olarak, gemide kukla bir "Ivan Ivanovich" de vardı, uzay giysisi giymiş. Bu yapay kişinin göğsüne kobay ve farelerin bulunduğu bir kafes yerleştirildi. Ve inişin sıradan tanıklarının "İvan İvanoviç" i bir uzaylıyla karıştırmaması için, uzay giysisinin vizörünün altına "Model" yazan bir tabela yerleştirildi.
Vostok uzay aracının beş insanlı uçuşunda SK-1 uzay giysileri kullanıldı. Ancak kadın astronotlar bu uçaklarda uçamıyordu. SK-2 modeli onlar için yaratıldı. İlk kez Vostok-6 uzay aracının uçuşu sırasında kullanıldı. Bu uzay giysisini kadın bedeninin yapısal özelliklerini dikkate alarak Valentina Tereshkova için hazırladık.
Amerikalı uzmanların gelişmeleri
ABD'li tasarımcılar Mercury programını uygularken kendi önerilerini sunarken Sovyet mühendislerinin yolunu izlediler. Böylece, ilk Amerikan uzay giysisi, gelecekte uzaydaki astronotların yörüngede daha uzun süre kalacağı gerçeğini hesaba kattı.
Tasarımcı Russell Colley, başlangıçta deniz havacılık pilotlarının uçuşları için tasarlanan özel bir Navy Mark kıyafeti yaptı. Diğer modellerin aksine bu uzay giysisi esnekti ve nispeten düşük bir ağırlığa sahipti. Bu seçeneği uzay programlarında kullanmak için tasarımda, öncelikle kask tasarımını etkileyen çeşitli değişiklikler yapıldı.
Amerikan uzay kıyafetleri güvenilirliğini kanıtladı. Yalnızca bir kez, Mercury 4 kapsülü yere sıçrayıp batmaya başladığında, elbise neredeyse astronot Virgil Grisson'u öldürüyordu. Pilot, uzun süre araçtaki yaşam destek sistemiyle bağlantısını kesemediği için zar zor dışarı çıkmayı başardı.
Otonom uzay giysilerinin oluşturulması
Uzay araştırmalarının hızlı temposu nedeniyle yeni özel kıyafetler tasarlamak gerekiyordu. Sonuçta ilk modeller yalnızca acil kurtarma amaçlıydı. Astronotlar, insanlı bir uzay aracının yaşam destek sistemine bağlı oldukları için bu tür ekipmanlarla uzaya gidemediler. Açık dünya dışı uzaya girmek için otonom bir uzay giysisi yapmak gerekiyordu. SSCB ve ABD'nin tasarımcıları bu görevi üstlendi.
Amerikalılar Gemini uzay programı için G3C, G4C ve G5C uzay kıyafetlerinde yeni modifikasyonlar yarattılar. İkincisi uzay yürüyüşleri için tasarlandı. Tüm Amerikan uzay kıyafetlerinin yerleşik yaşam destek sistemine bağlı olmasına rağmen, içlerinde yerleşik bir otonom cihaz vardı. Gerektiğinde kaynakları bir astronotun yarım saatlik yaşamını desteklemeye yetecektir.
3 Haziran 1965'te Amerikalı Edward White, G4C uzay giysisi giyerek uzaya çıktı. Ancak öncü değildi. İki buçuk ay önce Alexey Leonov, geminin yanındaki uzay aracını ziyaret etmişti. Bu tarihi uçuş için Sovyet mühendisleri Berkut uzay giysisini geliştirdiler. İkinci bir hermetik kabuğun varlığında SK-1'den farklıydı. Ayrıca elbisenin oksijen tüpleriyle donatılmış bir sırt çantası vardı ve kaskına bir ışık filtresi yerleştirilmişti.
Uzaydayken bir kişi, şok emici bir cihaz, elektrik kabloları, çelik bir kablo ve acil durum oksijen tedariki için bir hortum içeren yedi metrelik bir mandarla gemiye bağlandı. Dünya dışı uzaya tarihi çıkış 18 Mart 1965'te gerçekleşti. 23 dakika içinde bulundu. 41 saniye.
Ayın keşfi için uzay giysileri
İnsanoğlu dünyanın yörüngesine hakim olduktan sonra yoluna devam etti. Ve ilk hedefi aya uçmaktı. Ancak bunun için, kişinin birkaç saat boyunca geminin dışında kalmasına izin verecek özel otonom uzay kıyafetlerine ihtiyaç vardı. Ve Apollo programının geliştirilmesi sırasında Amerikalılar tarafından yaratıldılar. Bu kıyafetler astronota güneşin aşırı ısınmasına ve mikro meteoritlere karşı koruma sağlıyordu. Geliştirilen ay uzay kıyafetlerinin ilk versiyonuna A5L adı verildi. Ancak daha sonra geliştirildi. A6L'nin yeni modifikasyonu bir ısı yalıtım kabuğuna sahiptir. A7L versiyonu yangına dayanıklı bir seçenekti.
Ay uzay giysileri esnek kauçuk bağlantılara sahip tek parça, çok katmanlı giysilerdi. Manşetlerde ve yakada mühürlü eldivenler ve kask takmak için tasarlanmış metal halkalar vardı. Uzay kıyafetleri kasıktan boyuna dikilen dikey bir fermuarla sabitlendi.
Amerikalılar 21 Temmuz 1969'da Ay yüzeyine ayak bastı. Bu uçuş sırasında A7L uzay kıyafetleri kullanım alanı buldu.
Sovyet kozmonotları da Ay'a gitmeyi planlıyorlardı. Bu uçuş için Krechet uzay kıyafetleri yaratıldı. Arkasında özel bir kapısı olan elbisenin yarı sert bir versiyonuydu. Astronotun içine tırmanması ve böylece ekipmanı takması gerekiyordu. Kapı içeriden kapatılmıştı. Bu amaçla bir yan kol ve karmaşık bir kablo devresi sağlanmıştır. Elbisenin içinde yaşam destek sistemi de vardı. Ne yazık ki Sovyet kozmonotları Ay'ı ziyaret etmeyi hiçbir zaman başaramadı. Ancak bu tür uçuşlar için yaratılan uzay giysisi daha sonra başka modellerin geliştirilmesinde kullanıldı.
En yeni gemiler için ekipmanlar
1967'den itibaren Sovyetler Birliği Soyuz'u piyasaya sürmeye başladı. Bunlar, astronotların kendilerine harcadığı zamanın sürekli olarak artması için tasarlanmış araçlardı.
Soyuz uzay aracındaki uçuşlar için Yastreb uzay giysisi üretildi. Berkut'tan farkı yaşam destek sisteminin tasarımındaydı. Onun yardımıyla solunum karışımı uzay giysisinin içinde dolaştırıldı. Burada zararlı yabancı maddelerden ve karbondioksitten temizlendi ve ardından soğutuldu.
Yeni Sokol-K kurtarma kıyafeti, Eylül 1973'teki Soyuz-12 uçuşunda kullanıldı. Hatta Çin'deki satış temsilcileri bile bu koruyucu kıyafetlerin daha gelişmiş modellerini satın aldı. Shanzhou insanlı uzay aracı fırlatıldığında içindeki astronotların Rus modelini çok anımsatan ekipmanlar giymesi ilginçtir.
Uzay yürüyüşleri için Sovyet tasarımcıları Orlan uzay giysisini yarattı. Bu, aydaki "Krechet" e benzeyen otonom, yarı sert bir ekipmandır. Ayrıca arkadaki bir kapıdan takmanız gerekiyordu. Ancak Krechet'in aksine Orlan evrenseldi. Kolları ve pantolon paçaları istenilen yüksekliğe kolaylıkla ayarlanabiliyordu.
Orlan uzay kıyafetleriyle uçan yalnızca Rus kozmonotlar değildi. Çinliler bu ekipmana dayanarak “Feitian”larını yaptılar. Onlarla uzaya gittiler.
Geleceğin uzay kıyafetleri
Bugün NASA yeni uzay programları geliştiriyor. Bunlar arasında asteroitlere, Ay'a uçuşlar da var ve bu nedenle gelecekte bir çalışma kıyafeti ve kurtarma ekipmanının tüm olumlu niteliklerini birleştirmek zorunda kalacak olan uzay giysilerinde yeni modifikasyonların geliştirilmesi devam ediyor. Geliştiricilerin hangi seçeneği tercih edeceği henüz bilinmiyor.
Belki bir kişiyi tüm olumsuz dış etkenlerden koruyan ağır, sert bir uzay giysisi olabilir ya da belki modern teknolojiler, zarafeti gelecekteki kadın astronotlar tarafından takdir edilecek evrensel bir kabuk yaratmayı mümkün kılacaktır.
"Büyüdüğümde astronot olacağım" - bu cümle, dünyanın önde gelen ülkeleri arasındaki uzay yarışıyla başlayan ve çoğumuz için gerçekleşmemiş bir hayalle biten bütün bir dönemin simgesi haline geldi. Ancak Dünya gezegeninde düzenli olarak uzaya giden insanlar var. Ve bugün yörüngede her zaman sıfır yerçekiminde yüzen birinin olması bizim için sıradan hale geldiyse, bir zamanlar o kadar heyecan vericiydi ki milyonlarca insan gözlerini televizyonlarından ayırmadı, uzayı keşfetmeye yönelik ilk girişimleri nefesini tutarak izledi.
Ne yazık ki Dünya'yı keşfetmek için çok geç doğduk. Neyse ki diğer gezegenleri keşfetmeye başlayan ilk nesil biz olacağız. Bu yazıda, gezegenler arası tek bir uçuşun, zeki bir insanın uzaya tek bir çıkışının gerçekleşmeyeceği kıyafetlerden, geleceğin uzay kıyafetlerinden bahsedeceğiz.
Modern uzay giysileri
Dış uzay son derece düşmanca bir ortamdır. Kendinizi yanlışlıkla bir boşlukta bulursanız, kurtarılmanız pek olası değildir. 15 saniye içinde oksijen eksikliğinden dolayı bilincinizi kaybedeceksiniz. Basınç eksikliğinden dolayı kan kaynayacak ve sonra donacaktır. Doku ve organlar genişleyecek. Sıcaklıktaki keskin bir değişiklik, başlatılan şeyi tamamlayacaktır. Tüm bunlardan kurtulmayı başarsanız bile güneş rüzgarının sizi zararlı radyasyonla ödüllendirmeyeceği bir gerçek değil.
Astronotlar kendilerini tüm bu faktörlerden korumak için koruyucu giysiler - uzay kıyafetleri kullanırlar. Uzay gardırobunun tarihi oldukça ilginç, ancak son 30 yılda pek fazla önemli olay yaşanmadı. Özellikle ticari uçuşların artan hızı ve planlanan misyonlar göz önüne alındığında, yakın gelecekte bizi bekleyenler çok daha heyecan verici.
Bugün Rus kozmonotlar, 1970'lerde ve 1980'lerde geliştirilen Sokol KV-2 ve Orlan-MK uzay kıyafetlerini (uzay yürüyüşleri için) kullanıyor. 2014 yılında tasarımı küçük değişikliklere uğrayan Orlan-ISS'nin testleri planlanıyor - genel olarak uzay giysisi öncekiyle neredeyse aynı. Bugün ve her zaman üretimleri Akademisyen G.I. Severin'in adını taşıyan JSC NPP Zvezda tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu arada Çin, kozmonotlarını (veya daha kesin olmak gerekirse taikonotlarını) Sovyet kıyafetlerine göre yapılmış kıyafetlerle giydiriyor: sırasıyla 2003 ve 2008'de sunulan ve Shenzhou-5'te kullanılan aynı Sokol ve Feitian ve Shenzhou-5 misyonları 7". ABD, umut verici gelişmeleriyle saygıyı hak etse de, 1994 ve 1984'teki uzay giysilerine sadık kalıyor: ACES (Gelişmiş Mürettebat Kaçış Birimi) ve EMU (Araç Dışı Hareketlilik Birimi).
Amerikalılar anlaşılabilir. Finansman sorunları nedeniyle uzay programı ciddi şekilde kesildi. Belki bu olmasaydı çoktan Venüs'te olmuşlardı (böyle bir görev aslında planlanmıştı). Roscosmos'un başarılarına gelince, yukarıda bahsedilen Orlan-ISS testleri dışında başka bir şey söylenemez. Geleceğin uzay kıyafetleri Rusya'da yapılıyorsa yeraltında yapılıyor.
NASA, Ay'a dönmeyi planlıyor ve ay kumunda ayak izleri bırakacak yeni Armstrong'lar ve Aldrin'lerin bunlara ihtiyaç duyacağı için aktif olarak yeni uzay kıyafetleri geliştiriyor. Ancak Apollo 11 programından farklı olarak yeni kıyafetlerin astronotlara daha fazla yetenek sağlaması bekleniyor. Örneğin, Ay'da çalışmayı kolaylaştıracak serbest hareketin yanı sıra bant benzeri yapışkan ay tozundan korunma.
Ancak Avrupa Uzay Ajansı ve Roscosmos tarafından temsil edilen uluslararası ortaklar, birkaç yıl önce gerçekleştirilen 500 günlük bir deneyin kanıtladığı gibi, Mars'a insanlı bir uçuş planlıyor. Mars 500 programının bir parçası olarak, uluslararası bir mürettebatın (Ruslar dahil) altı üyesi, Mars'a uçuş simülasyonu yaparak 500 gün karantinada kaldı. Belki uçuş 2018'de de gerçekleşecek. Burada, bu kadar uzun bir uçuşun asıl sorununun, ne uzay giysilerinin ne de gemi gövdesinin koruyamadığı radyasyona maruz kalmak olduğunu bilmeye değer. Uçuş son derece elverişsiz olabilir.
Mars'a uçuş için Roscosmos'un ortaklarıyla birlikte özel bir uzay giysisi geliştirmesi gerekeceğini unutmayın. Mars 500 programının bir parçası olarak mürettebat üyeleri, Orlan-E (“deneysel” anlamına gelen) uzay giysisinin özel bir versiyonunu kullandı. Tasarımcılar şaka yollu olarak ona küçük kardeşleri diyorlar - diğer Orlan'larla neredeyse aynı, ancak dört kat daha hafif ve henüz Mars'ta uzay yürüyüşü için uygun değil. Ancak gelecekteki Mars davasının temelini oluşturacak.
Diğer bazı milyarder hayırseverler de Mars'a uçuş planlıyor - Bas Lansdorp (2011-2033 yılları arasında Mars'ı kolonileştirmek için tasarlanan MarsOne projesi) ve Elon Musk (SpaceX'in kurucusu).
Bir uzay giysisinin maliyeti ne kadar? NASA'nın kullandığı modelin tüm teçhizatı, yaşam desteği ve ekipmanlarıyla birlikte maliyeti 12 milyon dolar. NPP Zvezda uzay giysisinin maliyetinin reklamını yapmamayı tercih ediyor ancak yaklaşık 9 milyon dolardan bahsediyorlar.
Tasarım
Uzay kıyafetleri hangi malzemelerden yapılmıştır? DAÜ örneğine bakalım. İlk uzay giysileri tamamen yumuşak kumaşlardan yapılırken, modern versiyonları destek, hareket kabiliyeti ve konfor sağlayan yumuşak ve sert bileşenleri birleştirir (gerçi ikincisi hala tartışılabilir). Uzay giysisi malzemesi 13 katmandan oluşuyor: iki katman dahili soğutma, iki sıkıştırma katmanı, mikrometeoritlere karşı sekiz katman termal koruma ve bir dış katman. Bu katmanlar şu malzemeleri içerir: örme naylon, spandeks, üretan naylon, Dacron, neopren naylon, Mylar, Gore-tex, Kevlar (vücut zırhının yapıldığı) ve Nomex.
Tüm katmanlar dikişsiz bir kaplama oluşturacak şekilde birbirine dikilir ve birleştirilir. Ayrıca, her astronot için ayrı ayrı tasarlanan ilk uzay giysilerinin aksine, modern EMU'lar herkese uyacak farklı boyutlarda bileşenlere sahiptir.
EMU kıyafeti şu parçalardan oluşur: MAG (astronotun idrarını toplar), LCVG (uzayda yürüyüş sırasında aşırı ısıyı ortadan kaldırır), EEH (iletişim ve biyo-aletler sağlar), CCA (iletişim için mikrofon ve kulaklıklar), LTA ( alt takım elbise, pantolon, dizlikler, dizlikler ve botlar), HUT (elbisenin üst kısmı, çeşitli yapıları destekleyen sert bir fiberglas kabuk: kollar, gövde, kask, yaşam destek sırt çantası ve kontrol modülü), kolluklar, iki çift eldivenler (iç ve dış), kask, EVA (parlak güneş ışığından koruma), IDB (kıyafet içi sıvı torbası), PLSS (birincil yaşam destek sistemi: oksijen, enerji, karbondioksit temizleme, soğutma, su, radyo ve uyarı sistemi), SOP (yedek oksijen), DCM (modül PLSS kontrolü).
Kötü unutulmuş eski
2012 yılında NASA yeni bir tür uzay giysisi olan Z-1'i tanıttı. Buzz Lightyear'ın Oyuncak Hikayesi'ndeki uzay giysisinden ilham alan bu giysinin 2015 yılında üretime girmesi planlanıyor ve bir dizi harika özellik ve özelliklerle birlikte gelecek.
Öncelikle kabarcık şeklindeki kask, önceki seçeneklere göre çok geniş bir görüş alanı sağlıyor. Evet, bu standart bir "motosiklet kaskı" değil, ancak uzmanlara göre güvenlik en üst seviyede olacak. Elbisenin omuz kısımlarının yeni tasarımı, kol hareketlerinde daha fazla özgürlük sağlar. Uzay giysisinin arkasında astronotun giyinirken içinden geçebileceği bir kapak bulunmaktadır. Yani yolcuyu içine alan, astronotun her şeyi kendi başına giymesi değil, tıpkı bir ulaşım aracı gibi uzay giysisidir.
İkincisi ve çok önemli olan "ikincisi", Z-1 uzay giysisi hem uzay yürüyüşleri hem de gezegen yüzeyindeki hareketler için eşit derecede uygun olacaktır (ISS mürettebatının giydiği her şeyin aksine).
Üçüncüsü, son gelişmeler sayesinde, uzay giysisini bir kişinin soluduğu karbondioksiti emen lityum hidroksit bidonlarıyla bir kez daha yükleme ihtiyacı önemli ölçüde azaldı. Z-1, EMU'nun yerine harika bir alternatif olabilir ve eski kıyafeti emekliye ayırabilir.
Geçen yılın sonlarında, Z-1'in çok büyük olması nedeniyle NASA'nın yeni bir hafif uzay giysisini test ettiği bildirilmişti. Geri adım mı atacaksınız? Ve işte ikincisi: Yeni kostüm, 1960'larda geliştirilen turuncu ACES kostümünün değiştirilmiş bir versiyonu olacak. Elbise, örnek toplama ve analiz için asteroitleri yakalayacak Orion uzay aracının mürettebatı tarafından kullanılacak. Ne yazık ki uzay ajansı bu gizemli görevin üzerindeki gizlilik perdesini kaldırmadı, dolayısıyla hakkında pek bir şey bilinmiyor.
İki adım geri mi? İşte üçüncüsü: Orion mekiği aslında güncellenmiş bir Apollo modülü. Ve burada yapbozun tüm parçaları bir araya geliyor: Orion roket modülünün içinde EMU veya Z-1 tipi bir giysinin içinde dönemeyecek kadar az yer var. Ayrıca yeni kıyafet evrensel olacak ve hem içeride hem de dışarıda çalışacak şekilde tasarlanacak. NASA temsilcileri, yeni uzay giysisinin düşük üretim maliyeti ve yeni uzay giysisinde astronot için hazır yaşam destek sisteminin bulunması gibi avantajlarını özellikle vurguluyor. Ancak Z-1'in ve ardından yakın zamanda duyurulan Z-2'nin yine de başka görevlerde kullanılacağına dair güçlü bir umut var.
Güvenlik nedeniyle ACES kıyafetleri için turuncu renk seçildi. Hem denizin hem de uzayın en canlı renklerinden biridir. Kayıp bir astronotu bulup kurtarmak daha kolay olurdu.
"İkinci Cilt"
Uzayda uçuş sırasında astronotun omurgası yedi santimetre kadar uzar. Bu, elbette uzay ajanslarını endişelendiren korkunç sırt ağrısına yol açıyor. Özellikle Avrupa Uzay Ajansı için Alman mühendisler, çift yönlü elastik poliüretan elyaf kumaştan üretilen, vücuda sıkı oturan bir skinsuit geliştirdi. Elbise, normal basıncı simüle ederek vücudu omuzlardan ayaklara kadar sıkı bir şekilde sıkıştırır. Spandeksten yapılan elbisenin uçuş testinin 2015 yılında yapılması planlanıyor. Ancak bazı mühendisler geliştirmelerinde daha da ileri gittiler.
Son zamanlarda, dünyanın en iyi üniversitesi (QS'ye göre) - Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden bir araştırmacı Deva Newman, on yıldan fazla bir süredir üzerinde çalıştığı yeni bir uzay giysisini tanıttı. Buna Biosuit adı veriliyor ve birçok kişi bunun insanlığın uzay araştırmalarında devrim yaratabileceğine inanıyor.
Dar bir uzay giysisi astronotlara daha fazla hareket kabiliyeti sağlar ve yaralanmaları önler (astronotların “omuzlarında” - ağır uzay giysilerinden kaynaklanan yaralanmalar nedeniyle 25 operasyon). Newman'ın çalışmasıyla ilgili ana motivasyonu, belli bir boyun altındaki kadınların bu kadar küçük takım elbiseler üretmedikleri için EMU'ları kullanamamasıydı. Deva'nın kendisi için bu önemli bir gerçek çünkü kendisi uzun değil. Ama başka sebepler de var.
Birincisi, modern uzay giysilerinin ağırlığı yaklaşık 100 kilogramdır. Evet, sıfır yerçekiminde kullanılmak üzere tasarlandılar, ancak onları tamir etmeniz gerekiyor. İkincisi, uzayın kendisi boş değildir. Uzayda da gaz var ve iç ve dış basıncı dengelemek için elbise "şişirilerek" insan hareketlerini daha da karmaşık hale getiriyor. Biosuit, polimerlerden ve aktif malzemelerden (bir nikel ve titanyum alaşımı) yapılmış, sıkıca gerilmiş bir kumaştır, bu nedenle bağımsız olarak insan dokusuna baskı uygulayarak genişlemesini önler ve aynı zamanda elastik ve elastik kalır.
Ayrıca bu elbise bağımsız bölümlere ayrıldığından, bir parçası delinirse astronotun bir "sargı" uygulayacak zamanı olacaktır. Modern uzay giysileri bunu yapamaz: çatlak, çatlak anlamına gelir, giysinin tüm genişliği boyunca basınç kaybı meydana gelir. Bununla birlikte, Deva'nın kaskla ilgili hala bazı sorunları var, bu nedenle mucidin kendisi, ne derse desin, büyük olasılıkla EMU ve Biosuit'in bir simbiyozunu göreceğimizi itiraf ediyor. Uzlaşmacı bir çözüm, tabanı Biosuit'ten ve kaskı EMU'dan uzak tutmak olacaktır. Bu, astronota gerekli hareketliliği ve kaskın kanıtlanmış güvenliğini sağlayacaktır. Mars'a ilk uçuşlara kadar hâlâ zaman var ve yeni bir şeyler bulma fırsatı var.
Gidelim mi?
Uzay kıyafetlerinin doldurulmasına gelince, bilim insanları geleceğin astronotlarını yürüyen laboratuvarlara dönüştürmeyi ciddi anlamda planlıyor. Chicago'dan bilim adamı Patrick McGuire'dan oluşan ekip, uzay giysisi için bağımsız olarak (veya neredeyse bağımsız olarak, sinir ağlarına dayalı yapay zeka algoritmalarını kullanarak) manzaranın değerlendirilmesinden taşların mikroskobik yapısına kadar çeşitli analizler gerçekleştirebilen taşınabilir bir bilgisayar geliştiriyor. Bu akıllı uzay giysisi, Mars'a yapılacak görevler için hazırlanıyor ve İspanya'nın yarı kurak bölgelerinde başarıyla test ediliyor ve likenleri kaya üzerindeki plaklardan ayırt etmeyi başardı. Bazı Mars'ın vahşi koşullarında böyle bir asistan çok değerli olabilir.
Elbette modern gelişmeler sadece astronot kıyafetleriyle sınırlı değil. Uzay yolculuğu çağının açıldığı ilan edildi - kim bilir, belki siz de ilk uzay turistleri arasında olursunuz. Ocak ayında, Virgin Galactic ve Richard Branson'un bizzat yarattığı Space Ship Two uzay aracının üçüncü ve çok etkileyici test uçuşu başarıyla gerçekleşti. Görünüşe göre Virgin Galaxy, muhtemelen alçak Dünya yörüngesine ve belki de ötesine lüks bir gezi sunan ilk şirket olacak.
Uzay giysileri de senin ve benim için hazırlanıyor. Amerikan şirketi Final Frontier Design, uzay turistleri için 3G Space Suit'in hafif bir versiyonunu sundu. Rahat, hafif (yalnızca yedi kilogram - bu 100 kilogramlık bir EMU değil) ve ucuz uzay giysisi, şirketin prestijli Popular Science 2013 ödülünü kazanan önceki icadı olan özel uzay eldivenlerinin ihtişamının zirvesinde dört yıl içinde yaratıldı. Kulağa ne kadar havalı geldiğini dinleyin: "Eritilen üretan kaplı naylon katman, 13 seviyeli özel uyum, bel çevresinde karbon fiber halka, çıkarılabilir eldivenler, yerleşik iletişim jakı ve göğüs, kollar ve bacaklardaki soğutma devreleri. yolcuyu aşırı ısınmadan koruyun..."
Uzay gibi kokuyor gibi görünüyor. Omzunuza uygun bir takım elbise seçin ve ayın doğusunda, yani Dünyamızda kör edici bir topun yükselişini görmeye hazırlanın.
Antik Yunan'da iyi yüzücülere veya dalgıçlara "kıyafet" deniyordu. Ancak insan teknolojisi geliştikçe, korunmasız bir insan vücudunun hızlı ve her zaman kolay olmayan bir ölümle karşı karşıya kalacağı ortamlara nüfuz etmesine olanak tanıyan, insanı korumaya yönelik tüm araçlara bu denilmeye başlandı. Önce suyun altına, sonra havaya ve son zamanlarda da Dünya'nın ötesine.
Uzay giysisinin tarihi
Modern anlamda “uzay giysisi” kelimesi ilk kez 1775 yılında Fransız başrahip-matematikçi Jean Baptiste de la Chapelle tarafından kullanıldı. Askerlerin nehirleri geçmesine yardım etmesi gereken mantar giysisine bu adı vermişti. Fikir benimsendi ve 19. yüzyılın ortalarında dalgıçlar tüm büyük deniz filolarında düzenli bir birim haline geldi. 20. yüzyılın yirmili yıllarında İngiliz fizyolog John Holden, baloncuların sağlığını ve yaşamını korumak için dalgıç kıyafetlerinin kullanılmasını önerdi. Ayrıca bu türden ilk uzay giysisini tasarladı ve onu bir basınç odasında test ederek 25 km yükseklikte oluşan basınca eşdeğer basıncı simüle etti. Ancak stratosfere çıkacak bir balon yapmak için para toplamayı başaramadı ve kıyafet pratikte test edilmedi.
İkinci Dünya Savaşı'nın bitiminden sonra jet havacılığında hızlı bir ilerleme başladı ve insanlar giderek daha yükseğe tırmanmaya başladı. Ve yeni zirveleri fethetmek için bir uzay giysisine ihtiyaç vardı.
İlk projelerimiz ve yurt dışı projelerimiz
Bir uzay giysisinin oluşturulması, uzay projesinin teknolojik açıdan en karmaşık ve anahtar programlarından biridir. Ve bu alandaki ilerleme, iki süper uzay gücünün rekabeti sayesinde sağlandı.
Ülkemizde uzay giysileri üzerinde çalışan ilk kişi Havacılık Tıbbı Enstitüsü'nden Evgeny Chertovsky oldu. Kırklı yıllarda 7 tip kapalı ekipman geliştirdi ve menteşeli 4-2 modeli tasarlayarak hareketlilik sorununu dünyada ilk çözen kişi oldu. 1936'dan beri, özel olarak oluşturulan Merkezi Aerohidrodinamik Enstitüsü, kozmonot uzay kıyafetlerini kasıtlı olarak geliştirmeye başladı. Sonuç olarak model 4-3, modern uzay giysilerinde kullanılan hemen hemen tüm parçaları zaten içeriyordu. Savaş sonrası yıllarda Uçuş Araştırma Enstitüsü uzay kıyafetleri tasarlamaya başladı. Ve Ekim 1952'de, Moskova yakınlarındaki Tomilino'da mühendis Alexander Boyko, 918 numaralı fabrikada özel bir atölye kurdu (bugün Zvezda Araştırma ve Üretim İşletmesidir). Gagarin'in uzay giysisi orada yaratıldı. Ülkemizde pilotlar tarafından yeni ekipman testleri yapıldıysa, Amerikalılar stratosfer programı aracılığıyla uzay giysisinin kendi versiyonunu yaratmaya geldiler. Altmışlı yılların başlarında, uzayı test etmek için yüksek irtifalardan iniş için açık gondollarla donatılmış havacılık kıyafetlerini test etmek için birkaç stratosferik balon inşa edildi.
Programın ölümcül olduğu ortaya çıktı - altı stratonottan üçü öldü. Ancak sonuçta Excelsior projesi başarıyla sonuçlandı. 16 Ağustos 1960'ta Joseph Kittinger aynı anda birkaç rekor kırdı. Stratosferden düşüşü 4 dakika 36 saniye sürdü ve bu sırada pilot 25.816 metre uçarak yaklaşık 1000 km/saat hıza ulaştı.
Modern uzay giysisi nedir?
Modern bir uzay giysisi birçok önemli sorunu aynı anda çözmelidir. Basınç düştükçe insan vücudunun oksijeni absorbe etmesi giderek zorlaşır. Sorunsuz bir kişi 4-5 km'den fazla olmayan bir yükseklikte olabilir. Yüksek irtifalarda solunan havaya oksijen eklemek gerekir ve 7-8 km'den itibaren kişinin saf oksijen soluması gerekir. 12 km'nin üzerindeki bir yüksekliğe çıkıldığında akciğerler oksijeni absorbe etme yeteneğini kaybeder ve basınç dengelemesi gerekir.
Günümüzde iki tür basınç dengelemesi vardır: mekanik dengeleme ve kişinin etrafında aşırı basınç bulunan bir gaz ortamının oluşturulması. İlk seçenek yüksek irtifa telafi uçuş kıyafetleridir. Pilotun vücudu, içinden lastik bir kesenin yerleştirildiği sekiz rakamını andıran şeritlerle çevrelenmiştir.
Basınçsızlaştırma durumunda odaya basınçlı hava verilir, çapı artar ve pilotu dolaştıran halkanın çapı azalır. Ancak bir pilot basınçsız kabinde 20 dakikadan fazla kalamaz. İkinci yol ise uzay giysisidir. Esasen, aşırı basıncın oluşturulduğu kapalı bir torbadır. Bir kişinin uzay giysisinde geçirdiği süre neredeyse sınırsızdır, ancak hareket kabiliyeti önemli ölçüde sınırlıdır. Bir uzay giysisinin aşırı basınç manşonu aslında 0,4 atmosfer basınca sahip bir hava ışınıdır. Bu gibi durumlarda kolunuzu bükmek, şişmiş bir arabanın iç borusunu bükmeye benzer. Bu nedenle uzay giysisi kompozitten yapılmıştır ve en karmaşık teknolojilerden biri özel "yumuşak" menteşelerin üretilmesidir.
Elbise iki kabuktan oluşur: bir dahili mühürlü kabuk ve bir harici güç kabuğu. Birincisi, üretimi için yüksek kaliteli kauçuğun kullanıldığı kauçuk levhadan oluşur. Dış kabuk kumaştır (Amerikalılar naylon kullanıyor, biz yerli eşdeğeri naylon kullanıyoruz). Kauçuk kabuğu hasara karşı korur ve şeklini korur. Deri bir kaplamanın şişirilmiş lastik mesaneyi koruduğu futbol topunun yapısına çok benzer. Bir kişi uzun süre "lastik torbada" kalamaz, bu nedenle uzay giysisinin bir havalandırma sistemi vardır.
İlk uzay giysileri, tüplü dalış ekipmanı gibi kullanılmış havayı dışarı atarak havalandırma prensibine göre çalışıyordu. İlk SK-1 uzay giysileri, Leonov'un uzaya çıktığı “Berkut” uzay giysisi ve “Falcon” kurtarma uzay giysileri bu prensibe göre tasarlandı. Ancak uzayda uzun süreli kalışlara ve Amerikan ay programına uygun değillerdi. Bu amaçlar için yenilenme uzay kıyafetleri geliştirildi (Sovyet Orlan ve Krechet ve Amerikan A5L, A6L, A7L). İçlerinde solunan gaz yenilenir, içindeki nem uzaklaştırılır, hava tekrar oksijenle doyurulur ve soğutulur.
Uzay giysisinin altına özel ağ örgülü su soğutma giysisi giyilir. Dış giysinin ekran-vakum yalıtımı ise termos prensibiyle çalışır ve alüminyumla kaplanmış birkaç kat özel polietilen filmden oluşur. Sonuç olarak hem aşırı yüksek hem de aşırı soğuk sıcaklıkların etkisi nötralize edilir.
Kafana iyi bak
Kask, uzay giysisinin en karmaşık parçalarından biridir. “Havacılık çağında” iki tür kask vardı: maskeli (pilot oksijen maskesi kullandı) ve maskesiz (kask, uzay giysisinin geri kalanından kapalı bir perdeyle ayrıldı ve sürekli oksijen kaynağı sağlayan büyük bir oksijen maskesi haline geldi). nefes alma karışımı). Sonunda, daha fazla oksijen tüketimi gerektirmesine rağmen daha iyi ergonomi sağlayan maskesiz konsept kazandı. Uzay için kasklar tam da bu şekilde yapılmaya başlandı ve bunlar da çıkarılabilir ve çıkarılamaz olarak ikiye ayrıldı. İlk SK-1, çıkarılamayan bir kaskla donatılmıştı, ancak Leonov'un "Berkut" ve "Yastreb" kaskı çıkarılabilirdi. Dahası, astronotun başını çevirmesini mümkün kılan, hermetik yataklı özel bir hermetik konektörle bağlandılar. Ancak ilave hareketlilik hantal bir tasarıma yol açtı ve daha sonra terk edildi.
Uzay yürüyüşleri için kaskın zorunlu bir unsuru bir ışık filtresidir. İlk modellerde ince bir gümüş tabakasıyla kaplanmış uçak tipi filtreler kullanılıyordu. Ancak koruyucu özelliklerinin yetersiz olduğu ortaya çıktı ve daha sonra uzay giysilerinin ışık filtrelerine oldukça kalın bir saf altın tabakası püskürtülerek ışığın yalnızca %34'ünün geçmesi sağlandı. Kaskın "camını" kırmak neredeyse imkansızdır: ağır hizmet tipi Lexan polikarbonattan yapılmıştır. Sonuç olarak, bu mühendislik mucizesi inanılmaz derecede pahalıdır; modern bir Amerikan kaskının maliyeti yaklaşık 12 milyon dolardır; Rusça, çoğu zaman olduğu gibi, biraz daha ucuz.
Geleceğin uzay kıyafetleri
Hem SSCB'nin hem de ABD'nin uzay programlarının küresel askeri rekabetin büyük bir parçası olduğu bir sır değil. SSCB'nin çöküşü bu alandaki ilerlemeyi keskin bir şekilde yavaşlattı. Uzun bir süre ülkemizin uzaya ayıracak vakti yoktu ve ancak yakın zamanda en son Sovyet gelişmeleri halının altından çıkarıldı. Amerikan programının finansmanı da önemli ölçüde azaldı (Mars'a, Venüs'e, asteroitlere ve tekrar Ay'a yapılan geziler süresiz olarak ertelendi). Çin henüz orijinalmiş gibi davranmıyor ve taikonotlarına Sovyet kıyafetlerine göre yapılmış kostümler giydiriyor.
Şimdilik, spesifik, hedefe yönelik finansman projeleri olmadan, tasarımcılar Hollywood tarzı kostümler yaratırken eğleniyorlar. Amerika'nın gelecek vaat eden projesi Z-1, çizgi film karakterinin kıyafetine benzemesi nedeniyle "Buzz Lightyear'ın uzay giysisi" olarak adlandırıldı. Ve Roscosmos'un gelecek vaat eden buluşu hem RoboCop hem de Terminatör için mükemmel.
Modern uzay giysisi, bir astronotun uzayda günde 10 saate kadar vakit geçirebileceği küçük, otonom bir uzay aracıdır. Popular Mechanics'in editörleri, dünyanın en iyi uzay giysilerinin Rusya'da, Moskova yakınlarındaki Tomilin'de yapılmasından memnun.
Ay kıyafetinin katmanları
Gagarin uzay giysisi SK-1
Orlan uzay giysisinin test edilmesi
Uzay giysileri "Orlan" (solda) ve "Krechet"
Antenin Orlan-M uzay giysilerinde konuşlandırılması
Uzayda manevra kurulumuna sahip "Orlan-DMA"
Çok az kişi, Sovyetlerin Ay'a yaptığı sefer için yalnızca bir bileşenin tamamen hazırlandığını ve test edildiğini biliyor: Krechet ay uzay giysisi. Daha da az insan bunun nasıl çalıştığını biliyor. Tüm uzay giysilerinin üretildiği NPP Zvezda'nın havacılık ve uzay yaşam destek sistemleri tasarım departmanı başkanı Nikolai Dergunov, uzay giysileri hakkında her şeyi biliyor. Onunla konuştuktan sonra Popular Mechanics dergisi uzay giysileriyle ilgili bir şeyi netleştirdi.
Jet havacılığının gelişmesiyle birlikte yüksek irtifa uçuşlarında mürettebatı koruma ve kurtarma sorunları ciddi şekilde ortaya çıktı. Basınç düştükçe insan vücudunun oksijeni absorbe etmesi giderek zorlaşır; sıradan bir insan 4-5 km'den fazla olmayan bir rakımda sorunsuzca bulunabilir. Yüksek irtifalarda solunan havaya oksijen eklenmesi gerekir ve 7-8 km'den itibaren kişinin genellikle saf oksijen soluması gerekir. 12 km'nin üzerinde akciğerler oksijeni emme yeteneğini tamamen kaybeder; daha yüksek bir irtifaya çıkmak için basınç dengelemesi gerekir.
Günümüzde yalnızca iki tür basınç telafisi vardır: mekanik ve kişinin etrafında aşırı basınç bulunan bir gaz ortamının oluşturulması. Birinci tip çözümün tipik bir örneği, MiG-31 pilotları tarafından kullanılan VKK-6 gibi yüksek irtifa telafi uçuş kıyafetleridir. Kabinin basıncının düşürülmesi durumunda, böyle bir elbise basınç oluşturarak gövdeyi mekanik olarak sıkıştırır. Bu kostüm oldukça ustaca bir fikre dayanıyor. Pilotun vücudu sekiz rakamını andıran kurdelelerle dolaşmış durumda. Küçük deliğe lastik bir kese yerleştirilir. Basınçsızlaştırma durumunda, odaya basınçlı hava verilir, çapı artar, buna bağlı olarak pilotu dolaştıran halkanın çapı azalır. Bununla birlikte, bu basınç dengeleme yöntemi aşırıdır: Dengeleme giysisi giymiş eğitimli bir pilot, yüksek bir yükseklikte, basınçsız bir kabinde 20 dakikadan fazla kalamaz. Ve böyle bir elbiseyle tüm vücut üzerinde eşit bir baskı oluşturmak imkansızdır: Vücudun bazı bölgeleri aşırı sıkılır, bazıları ise hiç sıkıştırılmaz.
Başka bir şey, esasen içinde aşırı basıncın oluşturulduğu kapalı bir torba olan uzay giysisidir. Bir kişinin uzay giysisinde geçirdiği süre neredeyse sınırsızdır. Ancak pilotun veya astronotun hareket kabiliyetini sınırlama gibi dezavantajları da var. Uzay giysisi kılıfı nedir? Uygulamada bu, aşırı basıncın oluşturulduğu bir hava ışınıdır (uzay giysilerinde genellikle 0,4 atmosferlik bir basınç korunur, bu da 7 km yüksekliğe karşılık gelir). Şişirilmiş bir arabanın iç borusunu bükmeyi deneyin. Biraz zor mu? Bu nedenle, uzay giysisi üretiminde en iyi korunan sırlardan biri, özel "yumuşak" eklemler üretme teknolojisidir. Ama önce ilk şeyler.
"Vorkuta"
Savaştan önce Leningrad Enstitüsü'nde üretilen ilk uzay giysileri adını aldı. Gromov, araştırma amacıyla yaratıldı ve esas olarak stratosferik balonlarda deneysel uçuşlar için kullanıldı. Savaştan sonra uzay giysilerine olan ilgi yeniden arttı ve 1952'de Moskova yakınlarındaki Tomilin'de bu tür sistemlerin üretimi ve geliştirilmesi için özel bir işletme açıldı - şimdi NPP Zvezda olan 918 No'lu Fabrika. 50'li yıllarda şirket bir dizi deneysel uzay giysisi geliştirdi, ancak bunlardan yalnızca biri Su-9 önleyici için yaratılan Vorkuta küçük bir seri halinde üretildi.
Vorkuta'nın piyasaya sürülmesiyle neredeyse eş zamanlı olarak şirkete, ilk kozmonot için bir uzay giysisi ve kurtarma sistemi geliştirme görevi verildi. Başlangıçta Korolev Tasarım Bürosu, Zvezda'ya tamamen geminin yaşam destek sistemine bağlı bir uzay giysisinin geliştirilmesi için teknik bir görev verdi. Ancak Gagarin'in uçuşundan bir yıl önce, astronotu yalnızca fırlatma ve sıçrama sırasında kurtarmak için tasarlanmış geleneksel bir koruyucu giysi için yeni bir görev alındı. Uzay giysilerinin muhalifleri, geminin basınçsız hale gelme olasılığının son derece düşük olduğunu düşünüyordu. Altı ay sonra Korolev fikrini tekrar değiştirdi - bu sefer uzay kıyafetleri lehine. Hazır havacılık uzay kıyafetleri esas alındı. Geminin yerleşik sistemine yanaşmak için zaman kalmamıştı, bu nedenle kozmonotun fırlatma koltuğuna yerleştirilen uzay giysisinin yaşam destek sisteminin otonom bir versiyonu benimsendi. İlk uzay giysisi SK-1'in kabuğu büyük ölçüde Vorkuta'dan ödünç alındı, ancak kask tamamen yeniydi. Görev son derece katı bir şekilde belirlenmişti: Uzay giysisi astronotu kurtarmak zorundaydı! Bir kişinin ilk uçuş sırasında nasıl davranacağını kimse bilmiyordu, bu nedenle yaşam destek sistemi, astronotu bilincini kaybetse bile kurtaracak şekilde inşa edildi - birçok işlev otomatikleştirildi. Örneğin kaskın içine bir basınç sensörü tarafından kontrol edilen özel bir mekanizma yerleştirildi. Ve eğer gemiye keskin bir şekilde düşerse, özel bir mekanizma şeffaf vizörü anında çarparak uzay giysisini tamamen kapattı.
Katman katman
Uzay giysileri iki ana kabuktan oluşur: kapalı bir iç kabuk ve harici bir güç kabuğu. İlk Sovyet uzay giysilerinde iç kabuk, basit bir yapıştırma yöntemi kullanılarak kauçuk levhadan yapılmıştır. Ancak kauçuk özeldi; üretiminde yüksek kaliteli doğal kauçuk kullanıldı. Sokol kurtarma giysileriyle başlayarak, yalıtılmış kabuk kauçuk-kumaş haline geldi, ancak uzay yürüyüşleri için tasarlanan uzay giysilerinde henüz kauçuk tabakanın alternatifi yok.
Dış kabuğu kumaştır. Amerikalılar bunun için naylon kullanıyor, biz yerli analog olan naylonu kullanıyoruz. Kauçuk kabuğu hasara karşı korur ve şeklini korur. Bir futbol topundan daha iyi bir benzetme düşünmek zordur: Deri dış kaplama, iç lastik iç lastiği futbolcuların botlarından korur ve topun geometrik boyutlarının değişmeden kalmasını sağlar.
Hiç kimse lastik bir çanta içinde uzun süre geçiremez (kauçuklaştırılmış kombine silah koruyucu kitinde zorunlu yürüyüşlerde askeri deneyime sahip olanlar bunu özellikle iyi anlayacaklardır). Bu nedenle, her uzay giysisinin bir havalandırma sistemi olması gerekir: bazı kanallar aracılığıyla iklimlendirilmiş hava tüm vücuda verilir, diğerleri aracılığıyla emilir.
Yaşam destek sisteminin çalışma yöntemine göre uzay giysileri havalandırma ve rejenerasyon olmak üzere iki türe ayrılır. Tasarımı daha basit olan ilkinde, modern tüplü dalış ekipmanına benzer şekilde kullanılmış hava dışarı atılır. İlk SK-1 uzay giysileri, Leonov'un uzay yürüyüşü kıyafeti "Berkut" ve hafif kurtarma kıyafetleri "Falcon" bu prensibe göre tasarlandı.
Termos
Uzayda ve Ay yüzeyinde uzun süre kalmak için uzun vadeli yenilenme kıyafetleri gerekliydi - "Orlan" ve "Krechet". İçlerinde solunan gaz yenilenir, içindeki nem uzaklaştırılır, hava oksijenle doyurulur ve soğutulur. Aslında böyle bir uzay giysisi minyatür olarak tüm bir uzay aracının yaşam destek sistemini kopyalıyor. Astronot, uzay giysisinin altında, tamamı soğutucu içeren plastik tüplerle delinmiş, özel ağ örgülü bir su soğutma giysisi giyiyor. Astronot, sıcaklığın hızla -1000C'ye düştüğü gölgede çalışsa bile, (uzay yürüyüşleri için tasarlanan) çıkış kıyafetlerindeki ısınma sorunları asla ortaya çıkmadı. Gerçek şu ki, dış tulumlar ideal olarak ısıya karşı koruyucu giysi görevi görüyor. Bu amaçla ilk kez termos prensibiyle çalışan ekran-vakum izolasyonu kullanıldı. Tulumun dış koruyucu kabuğunun altında, her iki tarafına da alüminyum püskürtülmüş, özel bir polietilen teriftalattan yapılmış beş ila altı kat özel bir film vardır. Vakumda, film katmanları arasındaki ısı alışverişi yalnızca ayna alüminyum yüzeyi tarafından geri yansıtılan radyasyon nedeniyle mümkündür. Böyle bir uzay giysisindeki vakumda dış ısı transferi o kadar küçüktür ki sıfıra eşit kabul edilir ve hesaplamada yalnızca iç ısı transferi dikkate alınır. Leonov'un uzaya çıktığı Berkut'ta ilk kez ekran-vakum termal koruması kullanıldı. Ancak vakumda çalışmayan ilk kurtarma kıyafetlerinin altına, havalandırma hatlarının döşendiği sıcak kapitone malzemeden yapılmış bir TVK (termal koruyucu havalandırmalı elbise) giydiler. Modern Falcon kurtarma kıyafetlerinde durum böyle değil.
Tüm bunlara ek olarak, astronotlar, altında son unsurun bulunduğu özel bir antibakteriyel emprenye ile pamuklu iç çamaşırı giyerler - ona bağlı telemetrik sensörlere sahip özel bir önlük, astronotun vücudunun durumu hakkında bilgi iletir.
Şahinler
Uzay giysileri her zaman gemilerde bulunmuyordu. Vostoks'un altı başarılı uçuşundan sonra, bunlar işe yaramaz kargo olarak kabul edildi ve diğer tüm gemiler (Voskhod ve Soyuz) standart uzay kıyafetleri olmadan uçacak şekilde tasarlandı. Uzay yürüyüşleri için yalnızca harici uzay giysilerinin kullanılması tavsiye edildi. Ancak Dobrovolsky, Volkov ve Patsayev'in 1971'de Soyuz-11 kabininin basıncının düşmesi sonucu ölmesi bizi kanıtlanmış bir çözüme dönmeye zorladı. Ancak eski uzay kıyafetleri yeni gemiye sığmadı. Başlangıçta T-4 süpersonik stratejik bombardıman uçağı için geliştirilen “Falcon” hafif giysisini acilen alan ihtiyaçlarına uyacak şekilde uyarlamaya başladılar.
Görev kolay değildi. Vostok'un inişi sırasında kozmonot fırlatılırsa Voskhod ve Soyuz, mürettebat içerideyken yumuşak bir iniş gerçekleştirdi. Sadece nispeten yumuşaktı; iniş sırasındaki etki fark edilebilirdi. Şok, aynı Zvezda tarafından geliştirilen Kazbek enerji emici sandalye tarafından emildi. “Kazbek”, içinde tek bir boşluk kalmayacak şekilde yatan her kozmonot için ayrı ayrı kalıplandı. Dolayısıyla uzay giysisi kaskının takıldığı halka, çarpma anında astronotun boyun omurunu mutlaka kıracaktır. "Falcon" da orijinal bir çözüm bulundu - uzay giysisinin arkasını örtmeyen, yumuşak yapılmış bir sektör kaskı. Falcon'dan bir dizi acil durum sistemi ve ısıya karşı koruyucu katman da kaldırıldı, çünkü Soyuz'dan ayrılırken bir su sıçraması durumunda kozmonotların özel kıyafetler giymesi gerekiyordu. Uzay giysisinin yaşam destek sistemi de büyük ölçüde basitleştirildi ve yalnızca iki saatlik çalışma için tasarlandı. Sonuç olarak "Falcon" en çok satanlar listesine girdi: 1973'ten bu yana 280'den fazlası üretildi. 90'ların başında Çin'e iki Falcon satıldı ve ilk Çinli kozmonot, Rus uzay giysisinin tam bir kopyasıyla uzayı fethetmek için uçtu. Doğru, lisanssız. Ancak hiç kimse Çinlilere uzay giysisi satmadı, dolayısıyla henüz uzaya çıkmayı planlamıyorlar bile.
Zırhlılar
Dış uzay kıyafetlerinin tasarımını kolaylaştırmak ve hareketliliğini arttırmak için, derin deniz dalış kıyafetlerini anımsatan tamamen metalden yapılmış sert uzay kıyafetleri yaratma olasılığını inceleyen bir yön (öncelikle ABD'de) vardı. Ancak fikir yalnızca SSCB'de kısmi uygulama buldu. Sovyet uzay giysileri "Krechet" ve "Orlan" birleşik bir kabuk aldı - sert bir gövde ve yumuşak bacaklar ve kollar. Tasarımcıların cuirass olarak adlandırdığı gövdenin kendisi, AMG tipi alüminyum alaşımının ayrı elemanlarından kaynaklanmıştır. Bu birleşik planın son derece başarılı olduğu ortaya çıktı ve şimdi Amerikalılar tarafından kopyalanıyor. Ve zorunluluktan ortaya çıktı.
Amerikan ay uzay giysisi klasik tasarıma göre yapıldı. Tüm yaşam destek sistemi astronotun sırtındaki sızdıran sırt çantasında bulunuyordu. Sovyet tasarımcıları da bu şemayı tek bir "ama" için olmasa da takip etmiş olabilirler. Sovyet N-1 ay roketinin gücü, iki Amerikan kozmonotunun aksine Ay'a yalnızca bir kozmonotun gönderilmesini mümkün kılıyordu ve klasik bir uzay giysisini tek başına giymek mümkün değildi. Bu nedenle içeriye giriş için arka tarafında bir kapı bulunan sert bir zırh fikri ortaya atıldı. Özel bir kablo sistemi ve yan kol, kapağı arkanızdan güvenli bir şekilde kapatmanızı mümkün kıldı. Tüm yaşam destek sistemi menteşeli bir kapının içine yerleştirilmişti ve Amerikalılar gibi boşlukta değil, normal bir atmosferde çalışıyordu, bu da tasarımı basitleştiriyordu. Doğru, kaskın ilk modellerde olduğu gibi dönerek değil, gövdeyle yekpare yapılması gerekiyordu. Görünüm çok daha geniş bir cam alanla telafi edildi. Uzay giysilerindeki kasklar o kadar ilginç ki ayrı bir bölümü hak ediyorlar.
Herkesin kafasına kask tak
Kask, uzay giysisinin en önemli parçasıdır. “Havacılık” döneminde bile uzay kıyafetleri maskeli ve maskesiz olmak üzere iki türe ayrılıyordu. İlkinde pilot, nefes almak için hava karışımının sağlandığı bir oksijen maskesi kullandı. İkincisinde kask, uzay giysisinin geri kalanından bir tür yaka, mühürlü bir boyun perdesi ile ayrılıyordu. Bu kask, sürekli bir solunum karışımı sağlayan büyük bir oksijen maskesi rolünü oynadı. Sonuç olarak, nefes almak için daha fazla oksijen tüketimi gerektirmesine rağmen daha iyi ergonomi sağlayan maskesiz konsept kazandı. Bu tür kasklar uzaya göç etti.
Uzay kaskları da çıkarılabilir ve çıkarılamaz olmak üzere iki türe ayrıldı. İlk SK-1, çıkarılamayan bir kaskla donatılmıştı, ancak Leonov'un "Berkut" ve "Yastreb" (Eliseev ve Khrunov'un 1969'da gemiden gemiye taşındığı) çıkarılabilir kaskları vardı. Dahası, astronotun başını çevirmesini mümkün kılan, hermetik yataklı özel bir hermetik konektörle bağlandılar. Döndürme mekanizması oldukça ilginçti. Haber filmi görüntüleri astronotların kumaş ve ince deriden yapılmış kulaklıklarını açıkça gösteriyor. İletişim sistemleriyle donatılmıştır - kulaklıklar ve mikrofonlar. Böylece kulaklığın dışbükey kulaklıkları sert kasktaki özel oluklara oturuyor ve başınızı çevirdiğinizde kask da bir tankın kulesi gibi başınızla birlikte dönmeye başlıyor. Tasarım oldukça hantaldı ve daha sonra terk edildi. Modern uzay giysilerinde kasklar çıkarılamaz.
Uzay yürüyüşleri için kaskın zorunlu bir unsuru bir ışık filtresidir. Leonov'un ince bir gümüş tabakasıyla kaplanmış, uçak tipi küçük bir dahili filtresi vardı. Leonov, uzaya giderken yüzünün alt kısmında çok yoğun bir ısınma hissetti ve Güneş'e baktığında gümüş filtrenin koruyucu özelliklerinin yetersiz olduğu ortaya çıktı - ışık göz kamaştırıcı derecede parlaktı. Bu deneyime dayanarak, sonraki tüm uzay kıyafetleri, ışık iletiminin yalnızca %34'ünü sağlayan, oldukça kalın bir saf altın tabakasıyla püskürtülmüş tam harici ışık filtreleriyle donatılmaya başlandı. En büyük cam alanı Orlan'dadır. Üstelik en yeni modellerde görünürlüğü artırmak için üstte özel bir pencere bile var. Kaskın "camını" kırmak neredeyse imkansızdır: örneğin savaş helikopterlerinin zırhlı kabinlerinin camlanmasında da kullanılan ağır hizmet tipi Lexan polikarbonattan yapılmıştır. Ancak Orlan'ın maliyeti iki savaş helikopteri kadardır. Zvezda'nın kesin fiyatı açıklanmadı, ancak Amerikan analogunun maliyetine odaklanmayı öneriyorlar - 12 milyon dolar.
0
Şu anda Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya'da uzay uçuşu için kullanılan uzay kıyafetleri, son 40 yılda birçok ülke tarafından geliştirilen oldukça karmaşık ekipman parçalarıdır. Her ne kadar bu elbiseler uzun yıllar süren araştırmaların ve sürekli iyileştirmelerin sonucu olsa da, arkasındaki prensip oldukça basittir. İnsan vücudunun etrafında hareketli, şişirilebilir bir kapsül oluşturulmasından oluşur. Bu kapsül, kişiyi çevreden izole eder, vücudu etrafında sabit atmosferik basınç oluşturur ve korur ve normal nefes alma ve ısı değişimi, yiyecek ve sıvı alımı, doğal ihtiyaçların karşılanması için koşullar sağlarken, aynı zamanda hareket etmesine ve faydalı işler yapmasına olanak tanır. Uzay giysisinin temel amacı, herhangi bir basınçlı kabinin amacına benzer ve atanan görevlere ve uzay uçuşunun koşullarına ve ayrıca diğer tüm yaşam destek sistemlerinin genel tasarımına bağlı olarak çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. uçağın bileşenleri. Günümüzde astronotikte kullanılan uzay kıyafetleri, ana uzay aracı ne olursa olsun, kişinin uzay boşluğunda, Ay yüzeyinde güvenli bir şekilde çalışabilmesini ve uzay aracının ani basınç kaybı durumunda hayatta kalabilmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Kabin, bilinen bir konfor seviyesini korurken, faydalı işler yapma yeteneği de korunmalıdır. Bu bölümde uzay giysisi sistemleri açıklanmakta, bu tür sistemlerin karşılaması gereken fizyolojik ve performans gereksinimleri ayrıntılarıyla anlatılmakta ve en umut verici uzay giysilerinde kullanılan teknik gelişmeler anlatılmaktadır.
İnsanları yüksek basınçtan korumak için güçlendirilmiş uzay giysileri ilk kez 1838'de Taylor'ın su altı operasyonları için mafsallı, güçlendirilmiş bir uzay giysisi icat etmesiyle önerildi. Görünüşe göre Jules Verne, yüksek irtifalardaki düşük basınca karşı korunmak için şişirilebilir uzay giysisinin kullanılmasını öneren ilk kişiydi. 1872'de Ay'ın etrafında bir uçuş sırasında geminin dışında kalmak için bir uzay giysisinin çalışmasını anlattı. 1875 civarında Rus kimyager Dmitri Ivanovich Mendeleev, stratosferik balon uçuşları sırasında insanları korumak için basınçlı bir gondol önerdi. Şişirilebilir yazlık giysilerin patentleri 1910'da Fransa'da ve 1918'de Amerika Birleşik Devletleri'nde verilmiş olsa da, karbondioksit emilimi olan koruyucu bir giysi tasarlayan ve bunu düşük basınç odasında test eden ilk kişiler İngiliz D. Holden ve G. Davis oldu. . 1933 yılında Amerikalı havacı Mark Ridge'in talebi üzerine fizyolog Holden ve dalgıç kıyafeti uzmanı Davis, stratosfere yükselmek için tasarlanmış bir uzay giysisi tasarlayıp ürettiler.
Pirinç. 1. Patlayıcı dekompresyon sırasında uzay giysisi sisteminin özellikleri (110 ms'de 5490 m yükseklikten 22.875 m yüksekliğe kadar)
1 - uzay giysisindeki mutlak basınç;
2 - uzay giysisindeki denge basıncı seviyesi 195 mm Hg. Sanat. (10.065 m yüksekliğe karşılık gelir), 3000 ms'de ulaşılır;
3 - basınç odasındaki basınç seviyesi 27,9 mm Hg. Sanat. (ile
110 ms'de ulaşılan 22.570 m yüksekliğe karşılık gelir;
4 - basınç odasındaki mutlak basınç
Pirinç. 2. Uzay giysisindeki basınç kontrol sisteminin şeması
1- aneroid,
2- aneroidli kap,
3 - 122 kg/cm2 basınç altında 375 cm3 oksijen kaynağı,
4-Geminin oksijen sisteminden, basınç 122 kg/
/cm2,
5-redüktör, basıncı 122 kg/cm2'den 122 kg/cm2'ye düşürür
3,4 kg/cm2
6-redüktör, basıncı 122 kg/cm2'den 122 kg/cm2'ye düşürür
4,76 kg/cm2,
7- Uzay giysisine bağlı konteyner,
8- uzay giysisindeki basıncı düzenlemek için bölme,
9 - regülatörün çıkışı,
10- bahar,
11- havalandırma hava girişi,
12- havalandırma hava çıkışı,
13-uzay giysisi,
14-diyafram,
15 - akış valfi düzenleme bölmesi,
16-sarf kapasitesi,
17 akışlı (döner) valf,
Basınç tahliyesi için 18 delik,
19 delikli
Ridge elbiseyi giydi ve onu düşük basınçlı odalarda defalarca test etti. Son testte 30 dakika içinde. 17 mm Hg basınca sahip bir odadaydı. 25,6 km yüksekliğe karşılık gelen Art., herhangi bir acı verici olay hissetmedi. Bunlar, şişirilebilir uzay giysisi giyen bir kişinin, çok yüksek irtifayı simüle ederek düşük barometrik basınca başarıyla dayandığı dünyadaki ilk testlerdi. Ne yazık ki uzay giysisi kullanılarak planlanan sıcak hava balonu uçuşu hiçbir zaman gerçekleşmedi.
Yüksek hızlı uçuşa olan ilgi nedeniyle, 1930'ların başında uzay giysisi geliştirmek için daha fazla çaba gösterildi.
1934'te ABD ve SSCB, 1935'te Almanya ve İspanya ve 1936'da İtalya, yüksek irtifa uzay giysisi prototipinin geliştirilmesine dahil oldu.
Ağustos 1934'te Amerikan V. Post, Winnie May uçağıyla Akron, Ohio yakınlarında yüksek irtifa uzay giysisiyle ilk uçuşu yaptı.
Post'un giydiği uzay giysisi daha önce bir basınç odasında 35 dakika boyunca 7015 m yüksekliğe karşılık gelen bir basınca kadar test edilmişti. Elbisenin yakasında, elbisenin giyildiği (yarık bel yerine) büyük bir delik vardı. İki katmanlıydı: iç kauçuk kabuk, uzay giysisini dolduran gazın basıncını koruyacak şekilde tasarlandı ve dış kumaş kabuk, uzay giysisinin istenen şeklini koruyacak şekilde tasarlandı. Bu davada Post, Ağustos 1935'te yüksek irtifa kıyafeti test programıyla ilgisi olmayan bir uçak kazasında ölene kadar en az 10 uçuş yaptı. Post'un çabaları, yüksek irtifalı uçaklarda uzay giysilerinin kullanılma olasılığını ve nefes almak ve giysiyi basınçlandırmak için sıvı oksijen kullanma olasılığını açıkça gösterdi.
1936'da SSCB Havacılık Tıbbı Enstitüsü'nde V. A. Spassky, tasarımcıların stratosferik ekipman oluştururken kullanılabilecek tıbbi kriterleri belirlemek için araştırmaya başladı. Aynı zamanda, mühendisler E.E. Chertovsky ve A.I. Boyko'nun önderliğinde çeşitli uzay giysisi modelleri geliştirildi ve laboratuvar ve uçuş testlerinden geçti.
İkinci Dünya Savaşı'ndan önce Amerika Birleşik Devletleri'nde uzay giysileri üzerine çok az araştırma vardı. Bu zamana kadar ABD Hava Kuvvetleri ve Donanması, pleksiglas top kaskı ve elbisenin ana gövdesine takılan çıkarılabilir kol ve bacak bölümleri için geliştirme programlarına başlamıştı.
50'li yıllarda askeri havacılık, uçakların irtifa özelliklerine daha fazla önem vermeye başladı. Hiperbarik odalarda uçuş simülasyonu, uzay giysisi giyen pilotlara mevcut dünya irtifa rekorlarının üstesinden gelme konusunda güven verdi.
Pirinç. 3. Stratosferik balonun fırlatılmasından önce açık bir gondolda yalnızca yüksek irtifa uzay kıyafetleriyle korunan Aeronotlar M. Ross ve V. Praser
1958 yılında ABD Deniz Kuvvetleri'nin hafif basınçlı kıyafetiyle 42.395 m yüksekliğe kadar 72 saatlik simüle uçuş, Flint'in 1959'da F-4 (Phantom) jetiyle (30.060 m) rekor kıran uçuşunun yolunu açtı.
Bu arada ABD Hava Kuvvetleri, ırgat prensibini kullanarak yüksek irtifa telafi edici giysiler yaratmak için çok başarılı bir şekilde çalışıyordu. Bunlar gözenekli kumaştan yapılmış giysilerdi ve bir uzay giysisinin gerektirdiği soğutma cihazına ihtiyaç duymuyordu. O zamanlar bu tür kıyafetler askeri havacılıkta yaygın olarak kullanılıyordu.
Donanma kıyafeti, küçük değişikliklerle ABD'nin ilk uzay giysisi oldu ve Mercury uçuşunda kullanıldı. Bu elbise öncelikle Donanma Uçuş Ekipman Laboratuvarı'nın (Philadelphia, Pensilvanya) ve birkaç sivil yüklenicinin yardımıyla geliştirildi.
1949 yılında bu laboratuvarın üyeleri, birleşik kompanzasyonlu solunum regülatörünün geliştirilmesiyle uzay giysisi bilimine önemli bir katkıda bulundular. Bu regülatör, elbiseyi şişiren gazdan tamamen ayrı bir solunum sisteminin ve valf gerektirmeyen basitleştirilmiş bir solunum maskesinin kullanılmasına olanak sağladı. Takım elbise, giymeyi ve çıkarmayı kolaylaştırmak için bir dizi açıklık oluşturmayı mümkün kılan fermuarlarla donatılmıştı. Sızıntı sorunu büyük ölçüde vulkanizasyon yöntemi kullanılarak çözüldü. Yapının hareketliliği, sızdırmaz döner yataklar ve yivli bağlantıların montajı ile sağlanmıştır. Fievel Şirketi tarafından uzay giysisine basınç uygulamak için otomatik bir cihazın geliştirilmesi, ilk kez etkili deneylerin yapılmasını mümkün kıldı.
Pirinç. 4. Mart 1965'te Alexei Leonov tarafından gerçekleştirilen, uzay giysisi içindeki ilk uzay yürüyüşü.
Pirinç. 5. Astronot Edward White, G-IV-C tipi uzay giysisiyle uzayda, Haziran 1965.
Yüksek irtifa uzay giysisi giymiş bir kişi çok düşük basınçlara sahip basınç odalarında. Otomatik basınçlandırma, giysinin çok yüksek irtifalarda ve patlayıcı dekompresyon koşullarında sağladığı koruma derecesinin değerlendirilmesini mümkün kıldı.
Şek. Şekil 1'de Deniz Uçuş Ekipmanları Laboratuarında patlayıcı dekompresyonun insanlar üzerindeki etkileri üzerine yapılan bir çalışmanın sonuçları gösterilmektedir. Bu çalışmalarda, uygun denekler, 5490 m yüksekliğe karşılık gelen bir basınçtan, 110 ms gibi kısa bir süre için 22.875 m yüksekliğe karşılık gelen bir basınca kadar basınçsızlaştırıldı. Yaşam için güvenli koşulların sağlanması için elbisedeki basıncın kademeli olarak azaltıldığı unutulmamalıdır. Şek. Şekil 2, ilk başarılı Donanma uzay giysisi tasarımlarından birine ait basınç kontrol sisteminin diyagramını göstermektedir.
Donanmanın yüksek irtifa basınç kıyafeti, Mayıs 1961'de Malkelom Ross ve Victor Praser'in Stratolab stratosferik balonunun iki koltuklu açık gondolunda 34.169 m'lik rekor bir yüksekliğe çıktıklarında teste tabi tutuldu (Şekil 3). USS Antietum'dan yükselen bu stratosferik balon, şimdiye kadar insanlı uçuşta kullanılan en büyük balondu.
Stratosfer balonu 2 saat 36 dakika sonra maksimum yüksekliğe ulaştı. kalkıştan sonra. 9 saatlik uçuşun yüksek irtifa bölümünde, istenen miktarda doğrudan güneş ışığını almak üzere manuel olarak açılabilen yan panjurların özel bir düzenlemesi ile motor bölmesinin bir dereceye kadar termal kontrolü sağlandı. Yüksek irtifa tulumları 7930 m irtifada çalışmaya başlayarak, maksimum irtifada 2 saat olmak üzere uçuş boyunca balonculara gerekli korumayı sağladı. Uçuş, vücudun yüksek irtifalarda bireysel olarak korunması için yüksek irtifa uzay kıyafetlerinin uzun süreli kullanımının güvenilirliğini gösterdi.
Yukarıda belirtildiği gibi ABD uzay programında kullanılan yüksek irtifa kıyafetleri askeri yüksek irtifa kıyafetlerini temel alıyordu.
1959'da Donanma MK IV uzay giysisi Mercury Projesi'nde kullanıldı. Gemini uzay giysileri, X-15 prototip uçağı için geliştirilen Hava Kuvvetleri uzay giysisine dayanıyordu. Apollo uzay kıyafetleri Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi için özel olarak tasarlandı.
1965 yılına gelindiğinde yüksek irtifa uzay giysisi teknolojisi, insanların uzaya çıkmasına olanak sağlayacak bir duruma ulaştı. Bu yıl Sovyet kozmonot Alexei Leonov uzay boşluğuna çıkan ilk kişi oldu; özel olarak tasarlanmış bir uzay giysisi giyiyordu. Gemi dışındaki faaliyeti 10 dakika sürdü. Bu, Mart 1965'te Voskhod-2 uzay aracının uçuşu sırasında gerçekleşti (Şekil 4). Uzay giysisi giyerek uzaya çıkan ilk ABD'li astronot Edward White'dı. Bu, aynı yılın Haziran ayında Gemini 4 uzay aracının uçuşu sırasında gerçekleşti. White'ın uzaydaki faaliyeti (Şekil 5) 21 dakika sürdü. Astronot White, manuel bir manevra ünitesinin yardımıyla (aşağıda tartışılacaktır) doğrusal hareketler ve dönüşler yapabiliyordu. Aynı zamanda yönelimini ve hareketleri üzerindeki kontrolünü asla kaybetmedi. Uzay giysisinin hareket kabiliyeti, görevi gemi dışında gerçekleştirmek için yeterliydi. Astronotların ilk uzay yürüyüşlerinin sonuçları, uzay giysisi boşluğunun daha fazla soğutulması gerektiğini gösterdi. Aynı zamanda ve daha da önemlisi, gemi dışı faaliyetlerin sıradan ve güvenli hale gelebileceğini gösterdiler.
MEVCUT UZAY GİYSİLERİ VE TAŞINABİLİR YAŞAM DESTEK SİSTEMLERİNİN TASARIM GEREKSİNİMLERİ VE ÖZELLİKLERİ
UZAY GİYSİLERİ İÇİN GENEL GEREKLİLİKLER
Uzay giysisi kullanma yöntemlerine göre ikincisi iki sınıfa ayrılabilir:
1. Astronotların bir uzay aracının veya uzay istasyonunun yüzeyinde veya bunlardan belirli bir mesafede çeşitli çalışmalar yapmasına olanak tanıyan, uzaydaki faaliyetlere yönelik uzay kıyafetleri.
2. Gök cisimlerinin yüzeyinde gemi dışı faaliyetler için uzay kıyafetleri. Bu tür, astronotların Ay yüzeyinde yürürken ve çalışırken giydiği uzay kıyafetlerini içerir.
V. Smith, önümüzdeki 5, 10, 15 yıl boyunca uzay giysisi yapımına yönelik beklentileri belirleyen aşağıdaki dört faktör grubunu belirtiyor:
1) Uçuş programıyla ilgili,
2) araç sistemi ile,
3) uzay giysisi kullanımıyla,
4) insan-makine etkileşimi ile.
İlk faktör grubu Şekil 2'de gösterilmektedir. ABD ileri uçuş programının ana uzay operasyonlarını, bu uçuşların çoğunda öngörülebilecek ana aşamaları ve bu uçuşları desteklemek için geliştirilen uzay giysilerinin karşılaması gereken performans özelliklerini listeleyen Şekil 6. Genel olarak konuşursak, bu performans gereklilikleri astronotun bu görevlerde kendisinden istenecek belirli görevleri yerine getirme yeteneği ile ilgilidir.
Şek. Şekil 7a, sistem tarafından belirlenen faktörlerin sistem türünü, belirli alt sistemleri - uzay giysisi türlerini, alt sistemlerin tasarım çözümlerini ve tasarım kısıtlamalarını içerdiğini göstermektedir. Alt sistemlere yönelik tasarım çözümleri grubu, uzay giysilerinin özelliklerini içerir: "Yumuşak" bir uzay giysisi, neredeyse tamamen esnek malzemelerden yapılmış bir uzay giysisi alt sistemidir; “yarı sert” bir uzay giysisi, yaklaşık olarak eşit oranlarda alınan esnek ve esnek olmayan malzemelerden yapılmıştır; "Sert" bir uzay giysisi çoğu parçada esnek olmayan malzemeler kullanır. Bazı tasarımcıların “yarı-rijit” terimi yerine “hibrit” terimini kullandıklarını da belirtmek gerekir.
Sistemle ilgili faktörler, yani güç, ağırlık, hacim vb., yaşam destek sistemlerinin gerekliliklerini uzay aracının diğer elemanlarının gereklilikleri ile entegre etmesi gereken mühendis için önemli hususlardır.
Şekil 2'de gösterildiği gibi çalışma faktörleri. Şekil 7, b, temel olarak uzay giysilerinin kullanılacağı fiziksel koşullarla ilgilidir. Bu durum, elbiselerin her uygulamasında dikkate alınması gereken tedarik, bakım ve genel kullanımın yanı sıra fiziksel etkilerle ilgili soruları da gündeme getiriyor. Bu aynı zamanda bu koşullarda çalışırken ortaya çıkabilecek psikolojik faktörlerin de dikkate alınmasını içerir. Tasarımcı, bu faktörlerin sistem rezervlerinin tüketiminin artmasına yol açabileceğini dikkate almalıdır.
Şek. Şekil 8 “insan-makine” faktörlerini sunmaktadır.
Pirinç. 6. Uzay giysisi sistemleri tasarlanırken dikkate alınan uçuş özellikleri
Pirinç. 8. Uzay giysisi sistemleri tasarlanırken dikkate alınan insan-makine faktörleri
İnsan ve makine arasındaki koordinasyonun derecesi görevlerin performansını etkilediğinden, bunlar giysinin kullanımı ve insan-makine sisteminin görev tanımıyla ilgilidir.
Yukarıda açıklanan gereksinimler öncelikle uzay giysisinin işlevsel özellikleriyle ilgilidir. Ancak, dikkate alınması gereken ve nihai elbise tasarımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilecek başka önemli gereksinimler de vardır. Her şeyden önce faydalı bir iş yapabilmek için uzay giysisinin hareket kabiliyeti gereklidir. Takım elbise tasarımının bu önemli unsuru son bölümde daha detaylı olarak ele alınmaktadır. Başka bir gereklilik de bununla ilgilidir - uzay giysisinin kabul edilebilir boyutları. Üçüncü gereklilik ise yangına dayanıklılıktır. Bazı durumlarda elbise oksijenle zenginleştirilmiş gazla havalandırılabilir. Elbise aynı zamanda atmosferinde yüksek kısmi oksijen basıncına sahip olabilecek bir uzay aracının içinde de kullanılabilir. İnsanlı uzay uçuşu programıyla bağlantılı olarak çok sayıda metalik olmayan, ateşe dayanıklı kumaş geliştirildi. Tabloda Şekil 1'de bu kumaşların yanma hızları, fiziksel özellikleri ve gaz üretimi gösterilmektedir. Ek bir gereklilik, uzay giysisini giyme ve çıkarma kolaylığıdır. Son olarak, uzay giysisi yapmak için seçilen malzemelerde dayanıklılık ve dayanıklılık en önemli niteliklerdir. Malzeme yalnızca olası tüm basınç farklılıklarına tamamen dayanmamalı, aynı zamanda astronot yürürken, diz çökerken sürtünmemeli ve kazara düştüğünde yırtılmamalıdır; Aynı zamanda kıyafet, astronotun hem uzay aracının içinde hem de Ay'ın yüzeyi gibi dış yüzeylerde yararlı çalışmalar yapmasına ve deneyler yapmasına olanak sağlamalıdır.
SIRT PAKETLERİ İÇİN GENEL GEREKLİLİKLER
Uzay giysisi giyen bir astronotun temel tedarik kaynağı, astronotun sırtına takabileceği taşınabilir yaşam destek sistemidir. Bu kurulum, kişiye nefes alması için oksijen sağlar, uzay giysisindeki basıncı düzenler, karbondioksiti, kokuları, bazı gaz izlerini ve aşırı nemi gidererek devridaim edilen gazı işler, aşırı ısıyı gidererek sistemin sıcaklığını düzenler, arıza sinyali sağlar, sesli uyarı sağlar. telemetri yoluyla temel parametrelerin iletişimi ve iletimi. Isı giderme sistemi, yalnızca astronotun metabolizması sırasında üretilen ve taşınabilir yaşam destek sisteminin bileşenleri tarafından salınan ısı için değil, aynı zamanda ısı yalıtımı yoluyla ay veya gezegen ortamından sağlanan (veya boşaltılan) ısı için de tasarlanmalıdır.
FİZYOLOJİK VE ÇALIŞMA PARAMETRELERİ
Tabloda Şekil 2, mevcut ve gelecekteki yaşam destek sistemlerinin fizyolojik ve operasyonel parametrelerini özetlemektedir. 1940 yılında V. A. Spassky'nin uzay aracı bölmelerinde hava rejenerasyonu için ekipman için tasarım önerileri verdiğini ve bunların çoğunun günümüz sistemleri için geliştirilen önerilere çok yakın olduğunu belirtmek ilginçtir.
SOLUNUM GAZ KARIŞIMLARI, HAVALANDIRMA VE TERMAL KONTROL
Uzay giysisindeki atmosferin ana parametreleri (barometrik basınç, gaz bileşimi, sıcaklık, nem ve havalandırma oranı), bir kişinin fizyolojik ihtiyaçlarına (istenen aktivite düzeyinde) ve bu gereksinimleri karşılama teknik yeteneğine göre seçilmelidir. .
Bir astronot için fizyolojik olarak önemli olan, uzay giysisinin boşluğundaki basınçtır ve bu, uzay aracının veya istasyonun bölmesindekiyle aynı olmalıdır.
Ancak böyle bir atmosfere sahip bir uzay giysisinin yaratılması, özellikle de atmosferin bileşiminin Dünya'ya benzer olması,
teknik olarak zordur, bunun temel nedeni, duvarlar arasında büyük bir basınç farkı olan uzay giysisi giymiş bir kişinin hareket kabiliyetinin keskin bir şekilde sınırlı olmasıdır.
Astronotun uzay giysisi içinde daha fazla hareket edebilmesini sağlamak, onu daha hafif hale getirmek, sızıntıları azaltmak ve diğer bazı teknik nedenlerden dolayı, uzay giysisi boşluğunda fizyolojik olarak kabul edilebilir minimum basıncın korunması (çevresel koşullar dikkate alınarak) arzu edilir. basınç).
Yakın zamana kadar, yukarıdaki faktörler mühendisleri ve fizyologları planlanan uçuşun özel koşulları ve görevleri için uzlaşmacı bir çözüm aramaya itiyordu. Son gelişmeler neredeyse hiçbir taviz vermeden mobiliteyi artırma olasılığının önünü açtı. Bu gelişmeler aşağıda tartışılmaktadır.
Gerçek uçuş koşullarına ve vücuttan nitrojenin desatürasyon olasılığına bağlı olarak, bir astronotun içinde uzun süre kalması için tasarlanan uzay giysisindeki basınç genellikle 200 ila 300 mm Hg aralığında seçilir. Sanat.
Aşırı durumlarda, elbisenin içindeki basınç, verilen işi gerçekleştirmek için yeterli oksijen kaynağının muhafaza edilebileceği bir seviyeye düşürülebilir.
Elbette seçilen herhangi bir basınç rejimi için astronotun alveol havasında gerekli kısmi oksijen basıncını sağlamak için oksijenle zenginleştirilmiş bir gaz karışımına ihtiyacı vardır.
Bir gaz karışımındaki optimum oksijen yüzdesini belirlemek için, oksijen cihazlarındaki oksijen içeriğini kontrol etmek için kullanılan, biraz değiştirilmiş bir formül kullanabilirsiniz.
burada P sp mm Hg cinsinden uzay giysisindeki mutlak basınçtır. Art., Co 2, - yüzde olarak oksijen içeriği.
Bu formülü uzay giysisindeki basıncın 300 mm Hg olduğu duruma uygularsak. Art., nefes almak için gaz karışımının en az% 60 oksijen içermesi ve uzay giysisindeki 200 mm Hg basınçta olması gerektiği ortaya çıktı. Sanat. neredeyse saf oksijen sağlanmalıdır. Uygulamada, Apollo ve Skylab uçuşlarında 194 mm Hg nominal basınçta saf oksijen (tek gazlı atmosfer) kullanıldı. Sanat.
Bir kişinin soluduğu karbondioksit, uzay giysisinin atmosferinden zorunlu havalandırma yoluyla uzaklaştırılır. Bunun için gereken havalandırma hacmi, astronotun yaydığı karbondioksit miktarına, uzay giysisinin atmosferindeki içeriğine ve dışarıdan veya rejenerasyon kartuşundan gelen gaz karışımındaki konsantrasyonuna (çığır açan konsantrasyon) bağlıdır. Bu hacim, ilk kez V. A. Spassky tarafından uzay giysilerindeki havalandırmayı hesaplamak için kullanılan klasik Pettenkofer formülü kullanılarak yaklaşık olarak belirlenebilir. Kolaylık sağlamak için formül biraz değiştirildi,
burada V havalandırma hızıdır (l/dak cinsinden); q, astronotun soluduğu karbondioksit miktarıdır (l/dak cinsinden); Bir uzay giysisinin atmosferinde önceden izin verilen kısmi karbondioksit basıncı (mm Hg cinsinden); P rer, rejenerasyon kartuşundan gelen gaz karışımındaki karbondioksitin kısmi basıncıdır (mmHg cinsinden).
Havalandırma hacmini hesaplarken, S. A. Gozulov ve L. G. Golovkin ve D. M. Ivanov ve A. M. Khromushkin, ortalama beklenen karbondioksit salınımına ve izin verilen kısmi basınca (7 ila 8 mm Hg arası) odaklanmayı önerir. Solunan gaz karışımındaki bu tür bir karbondioksit içeriği, böyle bir atmosfere birkaç gün boyunca uzun süre maruz kaldıktan sonra bile insan vücudunun işlevsel durumunda gözle görülür tepkilere yol açmaz.
Havalandırma, ortalama karbondioksit emisyon seviyesi dikkate alınarak hesaplanır ve bir astronotun yoğun fiziksel çalışması sırasında karbondioksit konsantrasyonunun önerilen değeri 2 kat aşabileceği varsayılır. Bu durumda, kısmi karbondioksit basıncı V. A. Spassky tarafından belirtilen sınır değere, yani 15 mm Hg'ye yaklaşabilir. Sanat.
Apollo uzay giysisi sırt çantası sisteminin karbondioksit açısından tasarım özellikleri şu şekildeydi: 1) ilk 2,5 saat boyunca kısmi karbondioksit basıncı seviyesi 7,6 mmHg'yi geçmemelidir. Art., 2) sonraki yarım saat - 10 mm Hg. Sanat. ve 3) geri kalan zamanda - 15 mm Hg. Sanat. Ay yüzeyindeki Apollo görevi sırasında karbondioksitin gerçek kısmi basınç seviyeleri yaklaşık 2 mm Hg daha düşüktü. Sanat. az. 414 mmHg basınca sahip geliştirilen araç dışı uzay giysisi için. Sanat. kısmi karbondioksit basıncı 7,6 mmHg'yi geçmemelidir. Sanat. (burun boşluğunun yakınında) 3304 cm3/saniyelik bir havalandırma hızında ve 302 kcal/saatlik sabit bir metabolizma hızında. Metabolik hız, kask solunum sistemlerinin tasarımında kritik bir unsurdur. Uzay giysisindeki artan kısmi karbondioksit basıncı, kısa bir süre için meydana gelirse, olumsuz sonuçlara yol açmaz, ancak vücudun fizyolojik sistemleri üzerinde artan bir yüke neden olur.
Sıcaklık ve nem, uzay giysisi içindeki gaz ortamının standardizasyona en az uygun olan parametreleri arasındadır. Bu durum uzay giysilerindeki ısı kontrol sisteminin özel koşullarıyla açıklanabilir. Bu aynı zamanda insan vücudunun değişen ısı alışverişi koşullarına ve astronotun uzay giysisi içinde çeşitli operasyonlar gerçekleştirirken açığa çıkardığı ısı ve nem miktarlarındaki önemli dalgalanmalara uyum sağlama konusundaki büyük yeteneğiyle de açıklanabilir. Ağır fiziksel iş yaparken kişinin ısı salınımı dinlenme halindeki ısı salınımından 5-6 kat daha fazladır (sırasıyla 450-500 kcal/saat ve 80-90 kcal/saat). Aynı karşılaştırmalı koşullar altında (600-800 g/saat'e karşı 40-50 g/saat) insan vücudunun nem salımıyla ilgili olarak daha da büyük bir fark gözlemlenir.
Çeşitli ısı salınım koşullarında normal ısı transfer koşullarını sağlamak için uzay giysisindeki termal ve nem kontrol sistemlerinin geniş bir yelpazeye sahip olması gerekir.
İnsanın termal konfor gereksinimlerindeki önemli farklılıklar ve insanın ısı ve nem seviyelerini izleyebilen otomatik kontrol cihazlarının karmaşıklığı göz önüne alındığında, bir uzay giysisindeki nemin kontrolü ve aşırı ısının uzaklaştırılması tercihen manuel olarak gerçekleştirilir. Bu, astronotun uzay giysisinde bireysel ihtiyaçlarını ve belirli bir dönemdeki fiziksel aktivite derecesini karşılayan koşulları yaratmasına olanak tanır.
Savaş pilotları ve sivil uçakların çoğu uzay giysisinde kullanılan, ısı transferini düzenlemenin ve nemi gidermenin geleneksel yöntemi, uzay giysilerinin boşluğuna kurutulmuş hava (nem içeriği 5-8 g//m3'ten fazla olmayan) üflemektir. ), önemli bir sıcaklığa (10 ila 80° C) kadar soğutulur veya ısıtılır. Bu yöntemin yeteneklerinin yaklaşık bir değerlendirmesi, uzay giysilerinin kabul edilebilir akış hızlarında (300 l/dak'ya kadar) havalandırılması için, havalandırma havası kullanımının 200 kcal/saat'e kadar ısıyı ve 200-100 kcal/saat'e kadar ısıyı ortadan kaldıracağını göstermektedir. Uzay giysisinden saatte 270 g su buharı çıkıyor.
Kapalı bir alanda çalışan astronotların yüksek düzeyde enerji tüketimi ve uzay giysisi ile dış ortam arasındaki ısı alışverişinde önemli bir azalma göz önüne alındığında, uzay giysisinin havalandırılmasına ek olarak daha etkili diğer yöntemlerin de kullanılması gerekmektedir. ısı regülasyonu kullanılmalıdır. Bu yöntemler, astronot tarafından üretilen tüm ısı ve nemin yanı sıra, uzay giysisinin kendi sistemlerinin ve cihazlarının çalışması sonucunda üretilen ısının da giderilmesini sağlamalıdır.
Bu amaçlar için temas veya radyasyonla soğutma yöntemleri kullanılırsa astronot, sıcaklık ve nemde hesaplanması ve standartlaştırılması zor olan belirli dalgalanmalar yaşayabilir. Ayrıca bazı çalışmalarda verilen uzay giysisi havalandırma derecesi (50 l/dk), sıcaklık (+10 ila +15°C arası) ve nem (%20 ila %85 arası) değerleri dikkate alınmadan oluşturulmuştur. Astronotların ısı ve nem salımındaki bireysel farklılıkları hesaba katarsak, bu değerleri bir uzay giysisi için normal kabul etmek pervasızca olurdu.
Amerikan sistemlerinde gemi dışında uzun süreli çalışmalarda iki tip soğutma kullanılmaktadır. Araç dışı operasyonlar sırasında 2832 cm3/sn (gerçek) hızında havalandırma, astronotun vücut yüzeyinden nemin buharlaşması nedeniyle bir miktar soğutma sağlar. Temel olarak soğutma, sıvı soğutmalı giysilerin (LCG) iletim yoluyla kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Bu tür giysiler, giysinin oldukça rahat olması için katmanları arasında polivinil tüplerin bulunduğu naylon şifondan oluşur. Isı iletkenliği nedeniyle soğutma sağlamak için tüpleri vücuda sıkıca bastıran bir spandeks tabakası sağlanır. Bu soğutma yöntemi, astronotun 5 saat boyunca 75 kcal/saatlik harici ısı akışıyla 300 kcal/saat'e kadar metabolik ısı yüklerine dayanmasına olanak tanır.
Sovyet bilim adamları, kozmonotların gemi dışındaki faaliyetleri sırasında uzay giysilerinden ısıyı uzaklaştırmak için çeşitli yöntemler tanımlıyor.
1. Uzay giysisi içinde, radyasyon, buharlaşma veya süblimleşme ısı eşanjörlerinde veya soğuğun kaynağının sıvı oksijen olduğu ısı eşanjörlerinde dolaşan gaz karışımının soğutulması.
2. Uzay giysisinin içinde veya kollarında bulunan özel panellerde suyun buharlaşması nedeniyle ısının uzaklaştırılması.
3. Özel bir soğutma sisteminin borularında dolaşan soğutucuyu kullanarak ısının uzaklaştırılması, ardından dolaşan sıvının ısı eşanjörlerinde soğutulması. Bu tip bir su soğutma sistemi, bir uzay giysisinden saatte 400-500 kcal'e kadar ısıyı uzaklaştırabilir. Uzay giysisinin girişindeki su sıcaklığı 10-12 °C arasında olmalı, su akışı 1,5-2 lt/dk olmalıdır. Isı giderme yöntemleri birleştirilebilir ve bir yöntem diğeriyle de desteklenebilir. Otonom uzay giysilerinin kullanımıyla ilgili termal yönetim sorunu, uzay giysisinin dışını kaplayan, giysi ile çevre arasındaki ısı radyasyonu alışverişini azaltacak özenle seçilmiş özelliklere sahip bir malzeme seçilerek veya ekran-vakum kullanılarak çözülebilir. ısı yalıtımı. Bu amaçla alüminize film kullanılması önerilmektedir.
METABOLİK GEREKSİNİMLERİN ÖLÇÜLMESİ
Uzay giysisi giymiş bir astronotun maksimum performansını sağlamak, çeşitli koşullar altında erkek giysisi sisteminin biyomekaniğinin araştırılmasını gerektirir. E. Roth, çeşitli çalışma durumlarında insan performans özelliklerine ve enerji tüketimine ilişkin biyomekanik hesaplamalar sundu. Bu veriler, elbise içinde yapılan işin toplam metabolik maliyetine uygun bir uzay giysisinin hesaplanmasında faydalıdır. Ancak ay ortamının özellikleri nedeniyle doğrudan tahmin yapılamaz.
dünya ortamının özelliklerinden çok farklıdır.
Ay yüzeyine inmeden önce ortaya çıkan en önemli sorunlardan biri astronotun enerji harcama düzeyinin tahmin edilmesiydi. Enerji harcama düzeyi, sırt çantası cihazının sağlayabileceği tedarik süresi ve astronotun konfor derecesi ile ilgili önemli bir parametredir. Bir kişi daha çok çalıştığında daha fazla metabolik ısı üretir, daha fazla oksijen kullanır ve daha fazla karbondioksit ve su buharı açığa çıkarır. Tüm bunların astronotun giydiği sırt çantası sisteminin tasarımı ve kullanımı üzerinde güçlü bir etkisi var. Daha önce de belirtildiği gibi, yer çekimi koşulları altında belirli problemler için enerji seviyeleri belirlenebilir, ancak bu oranların ay çekimi koşulları altında daha yüksek mi yoksa daha düşük mü olacağı bilinmiyordu. Ay'da kişinin ağırlığının azalması, uzay giysisi, sırt çantası yaşam destek sistemi vb. Görünüşe göre metabolizma hızında bir azalmaya yol açmalıdır. Ancak ağırlığın azalması, yürürken çekiş gücünün azalması anlamına gelebilir. Ve bu, ay toprağının özellikleri ve astronot ile ekipman arasındaki olası dengesizlik ile birleştiğinde metabolizmanın artmasına yol açabilir.
Ay uçuşları sırasında gerçek enerji harcaması seviyesini belirlemek için önemli çalışmalar yapıldı. Bu bilgi, gelecekteki uzay uçuşlarına yönelik yaşam destek sistemi bileşenlerinin planlanması ve geliştirilmesi açısından büyük değer taşıyor. Tabloda Tablo 3, Apollo uzay aracındaki astronotların ay yüzeyindeki operasyonlar sırasında ortalama enerji tüketimini göstermektedir. Enerji harcamasının düzeyi telemetri kullanılarak üç şekilde belirlendi: ısı dengesi, oksijen tüketimi ve nabız hızı ölçülerek. Ay yüzeyindeki aktiviteler sırasında su soğutmalı giysilere giren ve çıkan su sıcaklıkları karşılaştırılarak termal denge belirlendi, oksijen tüketimi doğrudan taşınabilir bir yaşam destek sisteminde ölçüldü ve ay yüzeyindeki aktiviteler sırasında kalp atış hızı kalibrasyonla karşılaştırıldı. Uçuştan önce Dünya'da bisiklet ergometresinden elde edilen enerji tüketimi eğrisi.
Tablo 3. Ay'da gemi dışı aktivitenin süresi ve ortalama enerji seviyesi
Isı dengesini belirleme yöntemi. Bu yöntem (Şekil 9), kapalı devre sıvı soğutma sistemi tarafından uzaklaştırılan toplam ısının ve oksijen havalandırma döngüsü tarafından uzaklaştırılan gizli ısının hesaplanmasını içerir. Bu ısının toplam miktarı, metabolik ısının, uzay giysisine giren ısı akışının ve kişinin biriktirdiği ısının toplamına eşittir. Havalandırma devresi tarafından uzaklaştırılan duyulur ısı ihmal edilebilir düzeyde kabul edilir ve dikkate alınmaz.
Temel ısı dengesi denklemleri:
burada Q, ısının transferi, birikmesi veya salınımıdır, kcal/saat; t - kütle akışı, kg/saat (uçuş öncesi testlerde belirlenmiştir); C - özgül ısı kapasitesi, kcal/kg * °C; AT - sıvı soğutmalı giysilerdeki sıcaklık farkı (telemetri ile belirlenir); Ah - entalpi artışı, cal/kg; TL - ısı transfer devresi; HAVALANDIRMA - havalandırma devresi; MET - metabolik; ST - birikmiş; H L - ısı kaçağı; O 2 - kuru oksijen.
Havalandırma akışı tarafından taşınan gizli buharlaşma ısısı, havalandırma gazının entalpisindeki değişimin gerçek kuru oksijen akışıyla çarpılmasıyla hesaplanır. Giriş ve çıkış çiğlenme noktaları biliniyorsa, elbisedeki basınca eşit bir basınçtaki oksijen için psikrometrik çizelgelerden entalpi belirlenebilir. Taşınabilir bir yaşam destek sisteminden çıkmak için çiğlenme noktası, süblimatörden çıkan gazın sıcaklığına eşittir. Taşınabilir sistemin girişindeki çiğlenme noktası, uçuş öncesi test verilerine göre belirlenir. Daha sonra, havalandırma devresindeki akış hızı, uzay giysisindeki akış-basınç eğrileri kullanılarak fan basıncından belirlenir. Kuru oksijen tüketimi, su buharı tüketiminin toplam havalandırma gazı tüketiminden çıkarılmasıyla bulunur.
Apollo 12 seferinin komutanının ilk çıkış sırasında bu yöntemle hesaplanan enerji harcaması düzeyi 229 ila 265 kcal/saat arasında çıktı. Yöntem, taşınabilir bir yaşam destek sisteminin girişinde sabit çiğlenme noktası varsayımını gerektirir ve soğutucu akışı, havalandırma akış hızları, sıvı soğutmalı giysiler arasındaki sıcaklık farkları ve ısı ölçümündeki yanlışlıklar gibi başka birçok hata kaynağına sahiptir. sızıntı.
Oksijen tüketimini belirleme yöntemi. Oksijen tüketimi yalnızca hıza bağlıdır
1- kozmonot,
2- vücuttan ısı radyasyonu,
3- Vücuttaki ısı rezervi,
4- Kasktan ısı akışı,
6- içme suyu,
7- ısı transfer devresi,
8- ısı transfer devresinden gelen ısı,
9 - havalandırma devresi,
10 - havalandırma devresinden gelen ısı,
11- elektrikli ekipmanlar,
12- Elektrikli cihazlardan gelen ısı,
13- lityum hidroksit,
14- lityum hidroksitten ısı,
15- süblimatör,
16- Sublimatörden gelen ısı,
17- içme suyuna kadar ılık
metabolizma. Bu nedenle bu yöntem, elbisenin metabolizma hızının ve telemetri verilerinden yapılabilecek sızıntının en doğrudan ölçümünü temsil eder. Oksijen tüketimi ile metabolizma hızı arasındaki ilişki uzun zamandır bilinmektedir. Bu ilişkiyi ifade eden temel denklem şu şekildedir:
burada Q met metabolik yüktür, kcal; mо 2 - oksijenin kütle akışı, kg; RQ, salınan karbondioksit hacminin tüketilen oksijen hacmine oranını ifade eden solunum bölümüdür.
Taşınabilir bir yaşam destek sistemi tarafından sağlanan oksijen kütlesi, oksijen ile ideal bir gaz arasındaki farkı hesaba katan bir sıkıştırılabilirlik katsayısı kullanılarak silindirdeki basınç düşüşünden (telemetri verileri) hesaplanır. Tüketilen oksijenin kütlesi, taşınabilir yaşam destek sistemi tarafından üretilen oksijenin kütlesinden elbiseden kaçan oksijenin çıkarılmasıyla bulunur. Solunum katsayısı değeri yer testi verilerinden alınmıştır.
Bu yöntem kullanılarak Apollo 12 seferi komutanının ilk çıkış sırasındaki enerji harcama düzeyinin 211 kcal/saat olduğu tespit edildi. Bu yöntemdeki hatanın kaynağı elbise sızıntılarının belirsizliği, oksijen basıncı okumalarının yanlışlığı ve solunum katsayısı RQ'nun keyfi seçimidir.
HAREKETLİLİK
B.Post'un zamanından bu yana şişirilebilir uzay giysileri yaratmanın temel sorunlarından biri hareketlilik olmuştur. Elbise baskı altında olduğunda esnekliğini kaybeder ve astronotun hareketlerini engeller. Bu nedenle tasarımcılar elbisedeki minimum basıncı, yaşam desteği ve dekompresyon gibi fizyolojik gereksinimlerle birleştirmeye çalışıyorlar.
Şişirilebilir bir uzay giysisinin hareket kabiliyeti gereksinimi teknik olarak karşılanması en zor olanıdır. İskeletin eklemleri iki tür harekete izin verir: dönme ve bükülme.
Tablo 4. Temel vücut hareketlerinin sınıflandırılması ve mekanizasyonu
(teknik bağlantılara karşılık gelir: manşonlu ve bilyeli mafsallı mil). Bilyeli eklemin (omuz veya kalça eklemleri) izin verdiği karmaşık hareketler, yukarıda belirtilen iki basit harekete ayrılabilir. Sert bir elbisenin teknik başarısı, minimum sürtünmeyle ve elbisenin hacminde minimum değişiklikle vücudun eklemleri gibi hareket edebilen eklemlerin tasarımıyla belirlenir. Eklemlerdeki ve eklemlerdeki hareketlerin doğası tabloda sunulmaktadır. 4.
Dirsek ve diz eklemlerinin hareketlilik sorunu, bir uzay giysisinde, eklem esnediğinde uzunluğu değişmeyen, nötr çizgi boyunca yer alan güçlü uzunlamasına iplere sahip turuncu dilimler şeklindeki bölümler kullanılarak çözülebilir. Uzay giysisinin omuz ve kalça eklemlerinin bağlantıları çoğunlukla, silindirler veya kılavuz çubuklar boyunca kayan ek çubuklarla donatılmış oluklu metal levhalardan yapılır. Elin hareketliliği, hafif rotasyonlu, hava geçirmez şekilde kapatılmış eklemler ile sağlanır. Omuz eklemi kolların dikey düzlemde serbestçe hareket etmesini sağlar. Dirsek eklemi kolun uzunlamasına eksen boyunca hareket etmesini sağlar.
Uzay giysisi eldivenleri aşağıdaki şekillerde el becerisi ve rahatlık sağlar: parmaklar yarı kavisli olacak ve turuncu yaprak eklemlerine sahip olacak şekilde kesilirler. İki tür kask vardır - uzaysal veya dönen. Uzaysal (üç boyutlu) kasklarda kafanın içlerinde serbestçe hareket etmesi mümkündür. Astronot başını çevirdiğinde dönen kasklar da döner. Kaskın uzay giysisinin yakasıyla birleştiği yerde dönüş sırasında sızdırmazlık sağlanır.
GÖRÜNÜRLÜK VE GÖZ KORUMASI
Uzun süreli uzay uçuşu, bir kişinin görünür ve görünmez radyasyonun yoğunluğunun değiştiği, kontrast seviyelerinin de değiştiği ve ışık saçılma etkilerine dayalı görsel sinyallerin tamamen farklı olduğu çok benzersiz çevre koşullarında çalışmasını gerektirir.
Uzay giysisi tasarımcıları için en kritik zorluklardan biri, gerekli görüş korumasını sağlayan bir görüş cihazı yaratmaktır.
Tabloda Tablo 5, uzay giysisi kaskı için bir görüş cihazı tasarlarken dikkate alınması gereken bazı önemli faktörleri listelemektedir.
Tablo 5. Görüntüleme cihazının tasarım kararlarını etkileyen fizyolojik faktörler
Apollo uzay giysisinin aydaki versiyonu için geliştirilen görüntüleme cihazı, Tabloda listelenen faktörler dikkate alınarak tasarlandı. 5. Bu ikili cihazın dış görüntüleme camı kızılötesi radyasyonu oldukça yansıtır (genel şeffaflık yaklaşık %18). Bu özellik, ince bir altın tabakasının (katman kalınlığı 375 A) vakumda biriktirilmesiyle sağlanmıştır. Astronotun kendi görüntüsünün bazı görsel bozulmalara neden olabilecek geri yansımasının ortadan kaldırılması sorunu, girişim kaplaması yardımıyla çözüldü. Yaptığı çalışma sırasında geri yansımanın sadece %8-9 oranında olduğu tespit edildi.
İç cam astronotu ultraviyole ışınlardan korur. Mehtaplı gece koşullarında çalışmak için gerekli olan yüksek şeffaflık ile karakterize edilir. Cam, kızılötesi ışınları yansıtır ve bu, astronotun kafasından gelen ısı radyasyonunun, görüntüleme penceresinin iç yüzeyinde yoğunlaşmasını ve nemin donmasını önlemek için kullanılmasını mümkün kılar. SSCB'de tasarlanan bir uzay giysisinin ışık filtresi, güneş ışığının yoğunluğunu %3-15'e düşürüyor; Güneş ışınımının dalga boyu 0,35 mikrondan küçük olan ve özellikle biyolojik açıdan zararlı olan kısmı camdan geçmez ve spektrumun kızılötesi bölgesi için şeffaflık %5-10 ile sınırlıdır.
UZAY GİYSİ VE TAŞINABİLİR YAŞAM DESTEK SİSTEMLERİ
Tabloda Tablo 6, ABD uzay giysilerinin işlevsel ve tasarım özelliklerine ilişkin verileri ve tabloyu göstermektedir. 7 - Çıkış elbiselerinin sistemleri ve astronotların gemi dışındaki faaliyetleri hakkında. Sovyet uzay araştırma programında kullanılan uzay giysileri* iki türe ayrılır. Vostok ve Voskhod-2 uzay giysilerinin sistemleri açık devre havalandırmayla öne çıkıyor. Şek. Şekil 10, Vostok uzay aracında kullanılan uzay giysisi sisteminin diyagramını göstermektedir.
Kozmonot, Voskhod-2 uzay giysisiyle sırtında tank taşıyarak uzaya çıktı. saf oksijen ile.
SSCB'de uzay araştırmalarında kullanılan ikinci tip uzay giysisi rejeneratif tiptedir. Soyuz programında böyle bir uzay giysisi kullanıldı. Şek. Şekil 11'de bu tür uzay giysileri için yaşam destek sisteminin blok diyagramı gösterilmektedir.
Uzay giysilerinin ana unsurları kabuk, çıkarılabilir eldivenler, basınçlı kask ve otonom veya yerleşik yaşam destek sistemidir. Kabuk, dayanıklı kumaştan ve bir kablo ve bağcık sisteminden oluşan bir güç katmanından oluşur. Bu kabuk, uzay giysisi için güç yaratır, şeklini korur, aşırı basınca karşı koyar ve ayrıca boyutları ayarlama yeteneği sağlar. Güç katmanının altına hermetik bir katman yerleştirilir. Isı yalıtımı düşük ısı iletkenliğine sahip elastik bir tabaka ile sağlanır. Bu katmanın iç yüzeyinde, uzay giysisinin çeşitli bölgelerine gaz karışımının verildiği bir havalandırma sistemi bulunmaktadır. Bunlar: Farklı modellerdeki uzay giysisinin katmanları tek veya kombine olabilir.
Geminin dışında kalmaya yönelik ilk Amerikan uzay giysisi G-IV-C adı altında bilinmektedir (Şekil 12). Bu elbisenin en dış katmanı ısıya dayanıklı naylon malzemeden yapılmıştır. Bir sonraki güç katmanı, hareketlilik sağlamak ve elbisedeki basınca dayanmak için özel olarak tasarlanmış örgü malzemeden yapılmıştır. Sızdırmazlık katmanı neopren kaplı naylondan yapılmıştır. Termal radyasyona ve mikro-radyasyona karşı koruma için
Tablo 7. Uzayda gemi dışı faaliyetlerin sonuçları
Pirinç. 10. Vostok sınıfı bir gemideki uzay giysisinin yaşam destek sistemi
1- ana fan,
2-yedek fan,
3- ekonomizör,
4- hava silindirleri,
5 - oksijen tüpü,
6,7 - şarj armatürleri,
8- akış hızını düzenleyen dişli kutusu,
9- oksijen cihazı,
10- oksijen tüpü redüktörü,
11- konnektör,
12 oksijen tüpü,
13- basınç regülatörleri,
14-havalandırma hortumu
Sızdırmazlık katmanı neopren kaplı naylondan yapılmıştır. Termal radyasyona ve mikro meteoritlere karşı koruma sağlamak için uzay giysisi alüminize edilmiş bir malzeme katmanına sahiptir.
Kask, iç vizörü darbelerden korumak ve Dünya atmosferi dışındaki artan ultraviyole radyasyon seviyelerine karşı ek göz koruması sağlamak için tasarlanmış katlanır bir vizörle donatılmıştır.
Uzay giysisine, uzay aracının oksijen sistemine bağlanan 7,6 m uzunluğunda bağlı bir hortum ve ardından uzay giysisine bağlanan küçük bir kutu aracılığıyla oksijen sağlandı. Bu kutu, basınç miktarını ve havalandırma akışını kontrol eden küçük bir cihazı barındırıyordu. Şek. Şekil 13 bu elbisenin yaşam destek sistemini göstermektedir.
Gemini uzay giysisinde ve Mercury uzay giysisinde idrar ve dışkı toplanması, toplama torbaları kullanılarak gerçekleştirildi.
1- hayran,
2- karbondioksit emilim bloğu,
3- Termoregülasyon ve nem ayırma ünitesi,
4- ana oksijen tüpü,
5- Oksijen ekipman üniteleri,
6- Uzay giysisi ve sistemdeki mutlak basınç sensörü,
7 - uzay giysisine giren havanın sıcaklık sensörü,
8- karbondioksit içerik sensörü,
9 - uzay giysisine,
10 - Gemi kontrol cihazları ve telemetri sistemine,
11 - buhar giderme,
12-uzay giysisinden
Kauçuk kaplı bir torbaya bağlanan elastik bir lateks rezervuar, idrar toplayıcı görevi görüyordu. Dışkı koleksiyonu, dairesel yapışkan astarlı plastik bir torbadır.
Tüm insanlı uzay uçuşlarında astronotların tıbbi izlemeleri telemetri cihazları kullanılarak gerçek zamanlı olarak gerçekleştirildi.
Ölçülen parametreler yumuşak biyosensörlü çıkartmalar kullanılarak elde edildi. Bu şekilde bir elektrokardiyogram elde etmek, solunum hızını ölçmek ve vücut veya uzay giysisi sıcaklığı ile karbondioksit seviyeleri dahil olmak üzere ek fizyolojik bilgiler elde etmek mümkün oldu. Biyosensörlü yumuşak çıkartmaların tasarımı Şekil 1'de gösterilmektedir. 14. Ay'ın keşfi sırasında, iç giysilerin sıvı soğutması, taşınabilir yaşam destek sistemi (sırt çantasında) ve acil durum oksijen sistemi, kaskın ay görüntüleme camı ve özel hareketli kapalı pakete dahil olan diğer cihazlar -board Apollo ünitesi kullanıldı.
1- iç çamaşırı,
2- Konforlu koşullar yaratmak için havalandırma katmanı,
3- hermetik kabuk,
4- güç kabuğu (bağlantı ağı),
5-tampon katmanı,
6- Alüminyum kaplamalı termal katman,
7 keçeli ped,
8- dış katman
Pirinç. 13. Çıkış kıyafeti için Gemini 4 yaşam destek sistemi1-valf,
2- basınç regülatörü,
3- kapatma vanası,
4- oksijen tüpü,
5 akışlı elbise regülatörü ve basınç tahliye vanası,
6- manometre,
7- manuel oksijen acil durum valfi,
8- Besleme kanalı için akış sınırlayıcı,
9- Besleme kanalı bağlantısı,
10- Biyotelemetri ve iletişim,
11- mandar,
12-paraşütle bağlantı,
13- kontrol vanası,
14 bağlantılı düzenek 25 fit (7,62 m) uzunluğunda,
15 - akış sınırlayıcı,
16-U şeklinde bağlantı parçaları,
17-hızlı çıkarma bağlantısı,
18 kabinli basınç geri kazanım vanası
(DAÜ). Şek. Şekil 15, Apollo programı kapsamında ay yüzeyindeki faaliyetlere yönelik ekipmanları göstermektedir. Fotoğrafta görülebileceği gibi, araç dışındaki uzay giysisi, üzerine ısı radyasyonuna ve meteorlara karşı koruma sağlamak için giyilen ana Apollo uzay giysisinden oluşuyordu. Ana giysi, bir naylon iç katmandan, neopren kauçukla kaplanmış bir naylon hermetik kabuktan ve güç kabuğunun bir naylon muhafaza katmanından oluşuyordu. İç kısımdaki dış katmanlar Nomex malzemeden ve Teflon kaplı iki kat Beta kumaştan yapılmıştır. Oksijen bağlantıları, iletişim ve biyomedikal sensör kabloları, giysinin gövdesindeki konektörlere bağlandı. Bu dişlinin altına sıvı soğutmalı iç giysi giyilirdi. İçinden soğutma suyunun dolaştığı plastik tüplerden oluşan bir ağ ile naylon-elastan örgü malzemeden yapılmıştır.
Ay yüzeyindeki faaliyetler sırasında yaşam desteği, sırt çantasıyla taşınabilir yaşam destek sistemi kullanılarak gerçekleştirildi. Bu sistem astronota oksijen sağlıyor ve iç giysiye soğutma suyu sağlıyordu (Şekil 16). Aynı zamanda iletişim ve telemetri ekipmanlarını, güç kaynaklarını vb. de içeriyordu. Sistem, karbondioksiti havalandırma akışından uzaklaştırdı ve telemetri aracılığıyla bilgilerin iletilmesini sağladı. Paketin üst kısmında (bkz. Şekil 15), acil bir durumda en az 40 dakika boyunca oksijen gazı sağlamak üzere tasarlanmış ek bir oksijen besleme sistemi vardı.
Taşınabilir yaşam destek sistemi şu şekilde çalıştı. İç giysinin soğutma tüplerinde dolaşan su, metabolik ısıyı alıp ısı iletkenliği sayesinde soğutma sağlıyordu. Bu su daha sonra süblimatöre geçti ve orada soğutuldu. Oksijenli havalandırma sistemi oksijen sağladı, karbondioksiti ve diğer gazları uzaklaştırdı ve nemi kontrol etti. Aktif karbon kartuşu kullanılarak pakete giren oksijendeki kirletici maddeler uzaklaştırıldı. Karbondioksit kimyasal olarak bağlıydı
Pirinç. 14. Biyosensörlü çıkartmalar (Gemini programı
Pirinç. 15. Ay yüzeyine çıkma ekipmanı (Apollo programı)
lityum hidroksit. Gaz akışındaki aşırı nem, fitilli su ayırıcı tarafından tutuldu. Gaz akışı bir ısı eşanjöründe (süblimatör) soğutuldu. Oksijen besleme sistemi, ana besleme sisteminin arızalanması durumunda oksijen sağlayabilen veya sırt çantası havalandırma sisteminin tamamen arızalanması durumunda akış devresini açabilen bağımsız bir açık devre cihazıydı.
Araç dışı uzay giysisindeki atıkların uzaklaştırılması kolostomi torbası ve idrar toplama ve aktarma cihazı kullanılarak gerçekleştirildi (Şekil 17). Kolostomi torbası, kalça bölgesinde emici bir astar tabakası ve ön kısmında cinsel organlar için bir açıklık bulunan elastik külottan oluşuyordu. Bu sistem, astronotun uzay giysisi giydiği ve uzay giysisinin basınç altında olduğu durumlarda kasıtsız dışkılama yapılmasına olanak sağlıyordu. Alt sistem dışkıyı toplayarak kıyafetlere bulaşmasını engelledi. Dışkıdaki nem, astar tabakası tarafından emildi ve uzay giysisinin atmosferine buharlaştırıldı, ardından havalandırma sistemi aracılığıyla buradan uzaklaştırıldı. Dışkı toplama sisteminin kapasitesi yaklaşık 1000 cm3 katı maddeydi. Şu ana kadar dışkı toplama sistemi astronotlar tarafından Ay'a yapılacak görevlerde kullanılmamıştı. Elbisenin idrar toplama ve aktarma cihazı, fırlatma sırasında, araç dışı faaliyetlerde veya uzay aracının yerleşik atık imha sisteminin kullanılamadığı beklenmedik durumlarda sıvı atıkların toplanmasını ve geçici olarak depolanmasını sağladı. Bu sistem 950 cm3'e kadar sıvıyı 30 cm3/sn'ye varan hızlarda toplayabilmektedir.
1-fermuar,
2- uydurma,
3- karayolu,
4 tüplü,
5- dozimetre
Pirinç. 17. Dışkı toplamaya (a) ve idrarı toplamaya ve boşaltmaya (b) yönelik cihazlarPirinç. 18. Ay uzay giysisi camı1- yan cam,
2- merkezi cam,
3- vizör,
4- Güneşten korunma cihazı,
5- koruyucu cihaz,
6-kaplama,
7-toka
Pirinç. 19. Apollo uzay giysisi ile Ay yüzeyine giderken kullanılacak bir torba su
Bu sistemin çalışması için herhangi bir manuel ayarlamaya gerek yoktu. Kapaklı çek valf, toplama torbasından geri akışı önledi. Toplanan idrar, basınçlandırma veya basıncın düşürülmesi sırasında elbisenin kabuğundan komuta bölmesinin veya ay modülünün yerleşik idrar kaplarına dökülebilir. İdrar toplama cihazı iç giysinin üzerine veya altına yerleştirildi; uzay giysisindeki idrar nipeline bir hortumla bağlandı.
Ay uzay giysisindeki kask camı (LEVA), Gemini ekipmanında olduğu gibi iki katıydı. Gözlükler, kaskın üzerine tutturulmuş polikarbonat bir kabuk üzerindeki menteşelere monte edildi. Cam, astronota mikrometeorit darbelerinden ve termal, ultraviyole ve kızılötesi radyasyondan koruma sağladı.
İç yüz camı karanlıkta veya gölgede çalışmak için kullanıldı ve görünür ışık bölgesindeki yüksek şeffaflığıyla öne çıktı. Bu cam, ultraviyole radyasyona karşı koruma sağlayan polikarbonattan yapılmıştır. Dış cam, iç yüzeyini ince bir altın tabakasıyla kaplayarak astronotu ay yüzeyinden yansıyan kızılötesi ışınlardan korudu. Apollo 12 uçuşundan itibaren kask çerçevesinin orta kısmındaki camın üstüne bir güneşlik eklendi. Şek. Şekil 18, bir ay uzay giysisinin camını göstermektedir.
Apollo 12'den bu yana yapılan bir diğer değişiklik, elbisenin boyun halkalarına takılan 1080 cc'lik içme suyu torbasının eklenmesiydi (Şek. 19). Astronot, ucu ağza yakın olan 3,2 mm çapındaki bir tüp aracılığıyla çantadan 15,3 ila 20,3 cm3 hacminde bir yudum su alabiliyordu. Torba, ay modülünün taşınabilir su deposundan alınan suyla dolduruldu.
UZAY GİYSİLERİNDE YENİ TEKNOLOJİ
Şu anda uzay giysileri ve sistemlerinin kullanımında yeni sorunların çözülmesi ve keşfedilen eksikliklerin giderilmesi için büyük çaba sarf edilmektedir. Bu çabalar sonucunda giysinin hareket kabiliyeti arttırılmıştır (Res. 20). Gelişmiş araç dışı uzay giysilerinin tüm bağlantı noktalarında elde edilen torktaki azalma ve bağlantı ömründeki artış (dönme hareketi sayısı) büyük bir teknik başarıyı temsil etmektedir. Bu, basınca karşı hacmi değiştirmek için hiçbir iş yapılmayan sabit hacimli eklemler kullanılarak başarıldı.
1- “Merkür”,
2- "İkizler"
3- "Apollo-Skylab",
4- yeni uzay giysileri
* Artan hareketlilik, tüm düzlemlerde artan hareket derecesi artı eklemlerdeki sürtünme momentlerinin azalması artı çok konumlu eklemlerin stabilitesi olarak tanımlanır
** Uzay kıyafetleri yörüngelerde ve ay yüzeyinde gemi dışında çalışmak üzere tasarlanmıştır
Karşılaştırma için, ilk Gemini uzay giysilerinin bağlantı noktalarında (sabit bir hacmi korumayan) bir bağlantı ağı kullanıldığı ve ilk Apollo uzay giysilerindeki bağlantı noktalarının da sabit bir hacmi korumayan oluklu bağlantı noktaları olduğu belirtilebilir. .
Sabit hacimli eklemlere sahip sert uzay giysisine örnek olarak RX-1 model uzay giysisi verilebilir (Şekil 21). Çalışma durumunda uzay giysisi, sabit bir hacmin korunmasını sağladığı için neredeyse her şekli korur. Aynı zamanda hemen hemen her vücut hareketini minimum enerji harcamasıyla gerçekleştirmenize olanak tanır. Sabit hacimli bir uzay giysisinin temel prensibi, dönen oluklu bağlantıların kullanılmasıdır.
Dönen oluklu bağlantı, uzunlamasına hareket sınırlayıcıyla donatılmış sert halkalar kullanır; Bu sayede eklemin dokusu maksimum hareket aralığını korurken eklemin hacmini koruyarak kolayca katlanır ve açılır.
Oluklu bağlantıdaki metal halkalar birbirine oturur. Bu halkaların arasına kauçuk kumaştan yapılmış bir manşon sabitlenir ve hava geçirmez bir kabuk görevi görür. Halkalar, aralarındaki kumaş kıvrım veya akordeon şeklinde döşenecek şekilde yerleştirilir. Bu durumda maksimum yük, tüm halkaları birbirine bağlayan hareketli çelik kablolar tarafından kolayca emilebilen saf gerilimdir. İlk ve son halkalar uzay giysisi yapısının sert kısımlarına kaynaklanmıştır. Bağlantı yeri büküldüğünde kumaş halkalar arasında katlanır veya düzleşir; bu durumda eklemin bir tarafındaki hacim artışı, diğer taraftaki aynı hacim azalmasıyla telafi edilir.
Böylece hacimdeki toplam değişim sıfır olur ve bunun için hiçbir çaba harcanmaz. Bu nedenle, eklemi bükmek için gereken tork yalnızca kumaşın ve kabloların iç sürtünmesiyle belirlenir.
NASA'nın Ames Araştırma Merkezi başka bir sert giysi olan AX'i geliştirdi. Yumuşak eldivenler hariç, elbisenin tamamı sert malzemelerden yapılmıştır ve düşük sürtünme torkları ve düşük sızıntı ile olağanüstü el becerisine sahiptir. Bu kadar büyük hareket kabiliyeti sağlayan bu uzay giysisinin geliştirme programının bir özelliği de “semaver borusu” şeklindeki bağlantı noktalarının kullanılmasıydı (Şek. 22).
"Sert, sert uzay giysilerinin" katlanmasıyla ilgili dezavantajların üstesinden gelmek için NASA, "hibrit" bir uzay giysisi geliştirmeyi üstlendi. Böyle bir uzay giysisi sert malzemeden yapılmıştır, ancak kumaş alanları daha yumuşaktır (Şekil 23).
Bu kombinasyon, sert ve yumuşak uzay giysilerinin avantajlarını birleştirir. Bu uzay kıyafetlerinde omuz ve kalça eklemlerinde “semaver borusu” tipi eklemler, dirsek, diz, ayak bileği eklemleri ve bel bölgesinde ise şekilli körük kıvrımları kullanılmıştır. Uzay giysisini katlarken eklemlerin kumaşı çöker.
Giymeyi kolaylaştırmak için elbisenin bel kısmında tek bir konnektör bulunur. Böyle bir uzay giysisindeki sürtünme momentleri mevcut tasarımların neredeyse yarısı kadardır. Üstelik “boyutsuz” olduğu da ortaya çıkıyor. Bu uzay giysisi aynı zamanda yeni geliştirilmiş beş yataklı bir omuz eklemine de sahiptir. Genel olarak elbise, ısı yalıtımı ve gök taşı önleyici korumanın yanı sıra, 37,46 cm yüksekliğinde, 71,1 cm uzunluğunda ve 66 cm genişliğinde bir paket halinde katlanabilir.
Bu giysinin hibrit tasarımı, geliştirilmiş sabit hacimli eklemlerle birleştiğinde mükemmel hareket kabiliyeti özellikleri sağlar. Omuz ekleminde dört bölümlü bölüm ve beş sızdırmaz yatak bulunmaktadır. Segmentlerin açıları, ibrenin herhangi bir düzlemde sınırlama olmadan ve önceden programlamaya gerek kalmadan hareket ettirilebilmesini sağlayacak şekilde seçilmiştir. Dirsek eklemi, sabit hacimli tek eksenli katlanmış bir eklem kullanır. Kalıcı eklem iki eliptik katlanmış bölümden oluşur; Tek eksenli bağlantılar, bükülme düzlemleri birbirine 90° açı yapacak şekilde tasarlanmıştır. Belde yanal bükülmeye yaklaşık ±20° aralığında izin verilir. Belin öne doğru bükülmesine 65° aralığında izin verilir; önceki uzay giysilerinde bu aralık önemli ölçüde daha küçüktü.
Pirinç. 22. Uzay giysisi tipi AX-1
Pirinç. 23. Araç dışı faaliyetler için en yeni uzay giysisi (hibrit)
Pirinç. 24. Sabit hacimli eklemi olmayan uzay giysilerinde (1) ve sabit hacimli eklemi olan hibrit uzay giysisinde (2) bel bükülmesi için gereken momentler; elbisedeki basınç 191 mm Hg'dir. Sanat.
Pirinç. 25. Daha fazla hareket kabiliyeti sağlayan uzay giysisi eldivenleri
Şek. Şekil 24, değişken hacimli eklemlere sahip mevcut uzay giysileri ve bükülme aralığı 100° veya daha fazlasına kadar genişleyen geliştirilmiş hibrit uzay giysisi için belde çeşitli derecelerde bükülme için gereken momentleri gösterir.
414 mmHg basınç için tasarlanmış bir uzay giysisi. 4880 m yüksekliğe karşılık gelen Art., araç dışı faaliyetler için böyle bir uzay giysisinin geliştirilmesinde, hibrit bir uzay giysisi oluşturma teknolojisi kullanılacaktır.
Bu uzay giysisini kullanırken, dekompresyon bozukluklarını önleyen oksijenin ön solunmasını önleyebilirsiniz. Apollo seferlerindeki astronotlar, uzay aracının atmosferine girmeden önce, 252-264 mm Hg basınçta saf oksijenden oluşuyordu. Art., yaklaşık üç saat boyunca saf oksijeni solumak zorunda kaldı. Bu önlemle ABD uzay programında herhangi bir dekompresyon olayı gözlemlenmedi.
Bununla birlikte, 414 mm Hg'lik bir basınç için bir uzay giysisinin geliştirilmesi durumunda. Sanat. 760 mm Hg'lik bir basınçtan hareket ederken başarılı olacaktır. Sanat. Bir uzay aracında uzay giysisindeki basınç böyle bir prosedüre olan ihtiyacı azaltacaktır.
Bu programın uygulanma sürecinde bugüne kadar elbise içindeki 258 ila 363 mm Hg basınç aralığında çalışabilen uzay giysisi bağlantı sistemleri oluşturulmuştur. Sanat. Bu yüksek basınçlı sistemler, sabit hacimli bağlantı tekniklerine dayanmaktadır ve prensip olarak 414 mmHg basınçlı elbisenin performans, güvenilirlik ve patlama kuvveti gereksinimlerini karşılayan işlemler kullanır. Sanat.
Geliştirilmiş eldivenler. Uzaydaki işin hacmi ve karmaşıklığı arttıkça, uzay giysilerinin parmak ve bilek eklemlerinin hareketliliğine yönelik gereksinimler de artıyor. Gelecekte uzay araçları daha çeşitli ve daha karmaşık hale gelecektir, bu nedenle uzay giysisi eldivenleri yapma teknolojisinin geliştirilmesi gerekmektedir.
Şek. Şekil 25, daha iyi kavrama sağlamak için sabit hacimli artikülasyon ilkesini kullanan geliştirilmiş bir eldiveni göstermektedir. Ayrıca eldivenlerin parmaklarının yapımında kullanılan kumaşların kombinasyonu dokunsal özelliklerini geliştiriyor.
UÇ DIŞI AKTİVİTELER
Uzay aletleri. Örneğin ay yüzeyini keşfederken uzayda iş yapmak için gerekli olan çeşitli alet türleri Şekil 2'de görülebilir. 26.
Araştırmalar şunu gösteriyor: 1) elektrikli aletler kompakt olmalıdır; 2) kullanılan aletin türü ne olursa olsun, aleti bir kişinin yakınında tutacak bir tür sistem geliştirmek gerekir
araç dışındaki aktiviteler sırasında ve 3) eğer bir kişi bağlıysa, geri tepmeyen aletlerin geleneksel aletlere göre özel bir avantajı yoktur.
Araç dışı faaliyetler için hareketli platform. Araç dışı faaliyetler için bir çalışma platformu tasarımının geliştirilmesi (Şekil 27), manevra kabiliyeti yüksek bir açık tabanlı tramvayın bir astronotun uzaydaki görevlerini yerine getirmesine yardımcı olabileceğini göstermiştir.
1- kepçe,
2- 20 torbaya istifleme,
3- 20 mm lensli film kamerası,
4- çekiç,
5- Taşınabilir yaşam destek sistemi,
6 - pilotun sırt çantası,
7- Numune alma tüplerinin kapaklarının düzenlenmesi,
8 - komutanın sırt çantası,
9 adet değiştirilebilir numune alma tüpü ve temizleme çubuğu,
10 - numune toplamak için çanta,
11 işaretleyici kalem,
12'li ışıklı kalem,
13 - dış ortamdan numunelerin toplanması için özel kap,
500 mm lensli 14 kamera,
15- kol saati - kronograf,
16- notlar için manşet,
17- pense,
18- not kağıtları için cep
Platform itiş cihazı astronotu iş yerine götürecek. Manipülatörler, demirleme sırasında astronota yardımcı olacak ve demirleme sonrasında kolların veya "dış kolların" bir uzantısı olarak görev yapacak. Platform çalışma platformuna ankrajlarla bağlanır.
Teleoperatörler. İnsanın mekansal yeteneklerini genişletmek, insanlara zararlı bir ortama nüfuz etmek, ayrıca enerji ve güç yeteneklerini arttırmak için teleoperatörler kullanılabilir. Bu cihazlar çeşitli şekillerde olabilir. Şek. Şekil 28 sert bir alanın omuzunu ve kolunu göstermektedir. biyoelektrik manipülatör (teleoperatör) ile gemi dışında çalışmak üzere tasarlanmış bir NASA uzay giysisi. Burada uzay giysisi içindeki astronotun el hareketleri ile çalışma platformunda yer alan mekanik icracı arasında kontrollü bire bir bağlantı bulunmaktadır.
Teleoperatörlerin geniş işlev yelpazesi arasında uydu kurulumu, onarımı, bakımı, acil durum cihazlarının inşası ve kullanımı yer almaktadır.
AÇIK ALANDA MANEVRA İÇİN CİHAZLAR
Otonom manuel manevra ünitesi. Şek. Şekil 29, astronot Edward White'ın Gemini 4 görevinde kullandığı cihazı göstermektedir. Bu sistem, kontrollü itme kuvveti oluşturmak için gerekli valfler ve nozüllerle birlikte kendi yüksek basınçlı soğuk gaz kaynağını içerir. Astronot ilerlemek için tetiğin ön kısmına basar. Durmak veya geri gitmek için tetiğin arkasına basmanız gerekir. Bu sistem, astronotun çok daha az enerji tüketimiyle uzay aracı dışında hareketler gerçekleştirmesini mümkün kılıyor.
Astronot araçları. Bu program kapsamındaki uçuşlarda deneysel olarak test edilen Skylab programı için daha karmaşık manevra cihazları oluşturuldu. Buna kozmonot araştırma taşıma aracı ve ayakla kontrol edilen manevra aracı da dahildir. Manevra kabiliyetine sahip araştırma taşıma aracı (Şekil 30) dört modda kullanılabilir:
Pirinç. 27. Araç dışı faaliyetler için çalışma platformu
Pirinç. 28. Kameraman
Pirinç. 29. Otonom manuel manevra ünitesi
a - diyagram, b - genel görünüm;
2- kapatma vanası,
3-boru,
4- birleştirme,
5 - basınç regülatörü,
6 klanlı itme başlığı,
7 - manuel kontrol ünitesi,
8 - çekme nozulu,
9- meme valfini çekin. 10 - itme nozulu,
11-silindirler,
12 pimli
Pirinç. 30. Taşıma kurulumunun yöneticisi astronota
Doğrusal hareketi sağlamak, mekansal konumun jiroskopik stabilizasyonu ve dönme hareketinin jiroskopik kontrolü için manuel manevra ünitesi. Cihaz, otonom şarj edilebilir alt sistemlerle manevra yaparken altı derecelik serbestlik sağlıyor ve uçuş sırasında sistem performansını, insan hareketlerini ve ip hareketini ölçmek için çok çeşitli cihazlarla donatılıyor. Ayak kumandası taşıma aparatı (Şekil 31), yaklaşık olarak gövdenin dikey ekseni yönünde çalışan ayak kumanda kollarını, dengesiz konum motorlarını ve yer değiştirme motorlarını kullanır. Astronot bu cihazın üzerinde bisikletin üzerinde oturur gibi oturuyor. Çerçeveye takılan motorlar, yaklaşık 0,03 m/sn2 hareket ederken hızlanma sağlar ve uzaysal konum değiştiğinde yaklaşık 4 derece/sn2'lik nominal hızlanma sağlar.
Özeti indir: Sunucumuzdan dosya indirme erişiminiz yok.