Одежда лётчиков и космонавтов
Ещё древние греки знали, что при восхождении на высокие горы дышать труднее. Полёты на воздушных шарах в середине XIX в. подтвердили эту истину. Был сделан правильный вывод: для освоения больших высот нужен изолирующий костюм – гермокостюм. Первые лётчики жались к матушке-земле, редко поднимаясь выше 1,5–2 тыс. м. Положение круто изменилось после войны 1914–1918 гг.: авиаторы стали подниматься всё выше. На высоте 5–6 тыс. м уже нужны были кислородные маски, закрытая кабина и подогрев. Даже летом лётчики одевались в меховую одежду: штаны, куртки, унты и меховые перчатки.
М.Л.Галлай вспоминал: «На дворе стоит жара, температура в тени +30 °С. Лётчик, одевая амуницию, изнывал от жары, истекал потом перед высотным полётом. На высоте мёрз и повторно потел после посадки...»
Первые гермокостюмы появились в СССР в 30-е гг., но в единичных экземплярах. Производил их ЛИИ им. М.М.Громова (название дали позднее). Но лётчики не любили эти «доспехи» за их неуклюжесть и большой вес. Положение резко изменилось к 1950 г., когда стала осваиваться реактивная техника. В 1952 г. в г. Томилине (под Москвой) был открыт завод № 918 по изготовлению и разработке гермокостюмов. Было предложено много моделей, но только скафандр «Воркута» пошёл малой серией. Он был создан по заказу ВВС для истребителя-перехватчика ПВО СУ-9.
Почти одновременно поступил заказ от КБ С.П.Королёва на изготовление скафандра для космонавта. Техзадание предусматривало разработку гермокостюма, целиком замкнутого на систему жизнеобеспечения корабля. В 1960 г. – новое задание, на обычный защитный костюм, рассчитанный на катапультирование и приводнение космонавта. Первоначально считалось, что вероятность разгерметизации кабины космического корабля очень низка. Техническое задание было очень жёстким: скафандр должен обязательно спасти космонавта, даже при потере сознания, от удушья (прозрачное забрало должно закрыться, а скафандр загерметизироваться). Скафандры состоят из двух основных оболочек: внутренней герметичной и внешней силовой. Первые отечественные скафандры изготавливались из листовой резины методом склеивания. Резина была специальной, на основе высококачественного натурального каучука.
Для выхода в открытый космос и для высадки на Луну потребовались скафандры длительного пребывания. Они выполнены многослойными: внешняя защита (сверхвысокомодульное волокно); теплозащита (пять слоёв плёнки из терефталата с двусторонним напылением алюминия); внешняя силовая оболочка (капрон); основная и резервная гермооболочка (каучук); теплоотводящая оболочка (гидросистема с охлаждающей водой); внутренняя подкладка (тонкий капрон). По сути, такой скафандр в миниатюре копирует систему жизнеобеспечения космического корабля. Выдыхаемый космонавтом газ регенерируется, отбирается влага, воздух насыщается кислородом и охлаждается.
Проблемы обогрева скафандра в открытом космосе никогда не возникало, даже если космонавт работал в тени, где температура резко падала до 173 К. Скафандр выполнен как идеальный термос: под внешней защитной оболочкой проложено 5–6 слоёв специальной плёнки из терифталата, с обеих сторон которой напылена плёнка алюминия. В вакууме между слоями плёнки теплообмен возможен только за счёт излучения, которое отражается обратно алюминием. Впервые такая теплозащита была применена в скафандре «Беркут», в котором А.Леонов вышел в открытый космос. Однако под первые спасательные скафандры надевался теплозащитный вентилируемый костюм. В современных скафандрах «Сокол» его нет. На себя космонавт надевает хлопчатобумажное бельё с антибактериальной пропиткой, под ним расположен нагрудник с датчиками, которые передают информацию о состоянии здоровья космонавта.
После шести успешных полётов в космос решили скафандры не брать на борт «Восходов» и «Союзов», но гибель в 1971 г. Г.Добровольского, В.Волкова и В.Пацаева в результате разгерметизации кабины «Союза-11» указали на ошибочность такого решения.
Снова «заняли» скафандр у лётчиков. Для защиты космонавтов приспособили лёгкий скафандр «Сокол», разработанный для пилотов сверхзвукового бомбардировщика Т-4. Мешало кольцо, которым шлем космонавта крепился к скафандру. Дело в том, что «Восходы» и «Союзы» осуществляли «мягкую» посадку с экипажем внутри. Удар при приземлении был ощутимым. Космонавт сидел в энергопоглощающем кресле «Казбек», но кольцо при такой посадке гарантированно ломало бы шейные позвонки. Тогда затылочную часть «Сокола» сделали мягкой. И «Соколы» «полетели» – их было изготовлено более 280 штук. Даже китайский «тайкунавт» полетел в космос в копии «Сокола».
Шлем – важнейшая часть скафандра. Он вошёл в обиход на заре авиации, выполняя защитные функции. По мере достижения больших высот шлем обеспечил нормальное дыхание. Полетел он и в космос. Первый скафандр комплектовался несъёмным шлемом, а вот леоновские «Беркут» и «Ястреб» (в котором А.Елисеев и Е.Хрунов в 1969 г. переходили из корабля в корабль) имели уже съёмные шлемы. Причём присоединялись они специальным герморазъёмом с гермоподшипником, что позволяло космонавту поворачивать голову, но вместе со шлемом. Конструкция вышла тяжёлой и громоздкой. На современных скафандрах шлемы опять несъёмные.
Обязательный элемент шлема для выхода в космос – светофильтр. У Леонова был внутренний светофильтр самолётного типа, с тонким серебряным покрытием. При выходе в космос очень интенсивно нагревалась нижняя часть лица, а при взгляде в сторону Солнца блеск был нестерпимо ярким. Защитные свойства серебряного фильтра явно хромали. Все последующие скафандры стали комплектоваться светофильтрами с довольно толстым золотым покрытием, которые обеспечивали пропускание 3–4% светового потока. Разбить «остекление» шлема практически невозможно: оно сделано из поликарбоната лексана (из него делают остекление боевых вертолётов Ми-24, Ка-50, -52, -56, -60). Но и стоит «Орлан», как два боевых вертолёта! В КБ «Звезда» цену не называют, но предлагают ориентироваться на стоимость американского аналога – 12 млн долл.
Скафандр – плод долгого и упорного труда физиков, химиков и инженеров. Его планируют оснастить средствами передвижения в космосе. И тяжёлые скафандры будут всё больше походить на космические корабли. Радиационная защита, средства астронавигации и реактивные двигатели станут обязательным атрибутом этих костюмов.
Прыжок из космоса
Человек с первых шагов освоения воздушного океана стремился летать быстрее, дальше и выше. Здесь смешиваются и политические амбиции, и личные цели, и многое другое. Но, отбрасывая весь антураж, надо признать: все первопроходцы – герои.
1931 г. На стратостате собственной конструкции бельгийцы профессор А.Пикар и М.Кипфер достигли высоты 15 780 м.
1932 г. Пикар и Козине поднялись на высоту 16 370 м.
1933 г. Советские пилоты Г.Прокофьев, К.Годунов и Э.Бирн-баум покорили высоту 19 000 м. Спустя четыре месяца 22 000 м достигли П.Федосеенко, А.Васенко и И.Усыскин на стратостате «Осоавиахим-1», но погибли при спуске.
1935 г. Американские пилоты Стивен и Андерсон на «Эксплорере-2» поднялись на высоту 22 066 м.
Затраты и жертвы не были напрасными. Были отработаны герметичные кабины, кислородные маски и высотные скафандры. Всё это без особых изменений перешло в авиацию и космонавтику и даже позволило совершать прыжки с парашютом... из стратосферы. Такие прыжки очень опасны, риск гибели – 50%. При прыжке с парашютом у человека нет стабилизации: давление воздуха очень мало, сопротивление ничтожно. А если пилот в прыжке пошевелит рукой (кистью), ногой? Начинается неуправляемая раскрутка в трёх плоскостях, может погаснуть купол парашюта. И тем не менее...
1960 г. Полковник Дж.Киттинджер (США) прыгнул с парашютом с высоты 31 300 м. В момент раскрытия парашюта его пульс достиг 156 ударов в минуту.
1962 г. Майор Евгений Андреев и полковник Пётр Долгов прыгнули со стратостата «Волга» с высоты 25 000 м. Андреев приземлился успешно, а при ударе шлемом о стенку гондолы у Долгова произошла разгерметизация скафандра. Полковник погиб... Посмертно он был удостоен звания Героя Советского Союза.
2004 г. 48-летняя американка Шерил Стернс в апреле заявила: «В марте 2005 г. я постараюсь побить мировой рекорд по высотным прыжкам, который установил мой соотечественник Джозеф Киттинджер» (в 1960-м). Ш.Стернс – профессиональный пилот (командир экипажа «Боинга-757»), 21 (!) раз выигрывала чемпионат США по парашютному спорту. На её счету 15 600 прыжков. В 1995 г. она совершила за сутки 352 прыжка (на каждый – всего 4 мин)! Это достижение попало в Книгу рекордов Гиннесса. [Майкл Занг поднял планку рекорда до 500 прыжков за 22 ч. В указанное время входят и пять «технических пауз» (ведь надо было, к примеру, попить, ещё кое-что сделать). В среднем один прыжок занимал у Майкла 2 мин 56 с. На полёт с высоты 640 м уходило 58 с, смена парашюта занимала 28–30 с, новый подъём – 1 мин 8 с. http://www.nm.md/daily/article/2001/06/15/0905.html. – Ред.]
Шерил Стернс планирует прыгнуть с 40 000 м – это уже космос. Ей надо будет лететь 5,5 мин вниз головой и развить скорость 1100–1160 км/ч, т.е. быстрее звука на таких высотах. Скафандр будет нагреваться от трения о воздух от –120 до +120 °С. Как поведут себя при этом материалы? Американский челнок «Челленджер» разрушился из-за превышения температуры от расчётной всего на 14 °С! После торможения о плотные слои атмосферы сработает автоматика, раскроется купол. Скорость спуска в этот момент составит около 240 км/ч, а затем спуск на парашюте потребует ещё 5 мин. Мисс Шерил Стернс в отличной форме и считает, что рекорд ей по плечу.
Литература
Авиация и космонавтика, 1966–1967 гг.
Галлай М.Л. Испытано в небе. – М., 1977.
Энциклопедия «Авиация». – М., 1994.
Газета «Труд» от 15 марта и 14 апреля 2004 г.
В.А.Хамитов,
п. Октябрьский, Пермская обл.