12 апреля день космонавтики. Эволюция скафандра, советские и российские скафандры космонавтов. В. Б. МАЛКИН И. Н. ЧЕРНЯКОВ доктора медицинских наук

  

Вся библиотека >>>

Медицинские статьи >>>

 

 

Архивы. Периодические издания – журналы, брошюры, сборники статей

Журнал Здоровье


78/4

12 апреля – день космонавтики

Эволюция скафандра

 

 

 В. Б. МАЛКИН, И. Н. ЧЕРНЯКОВ

 доктора медицинских наук

 

 

Первый космонавт, Юрий Гагарин, за полтора часа облетев нашу планету, приземлился в степи под Саратовом. Невдалеке оказалась женщина, местная колхозница. Увидев «странного человека» (Гагарин был в скафандре ярко-оранжевого цвета), женщина испугалась.

Прошло всего несколько лет, и наши современники привыкли к спецодежде космонавтов. Этому во многом способствовал полет корабля «Восход-2», первый выход человека—космонавта А. А. Леонова в открытое космическое пространство. Миллионы людей на экранах телевизоров видели это историческое событие: одетый в скафандр космонавт плавно выплыл из шлюзовой камеры, осмотрел корабль, произвел киносъемку и благополучно вернулся в кабину. В дальнейшем и американские космонавты покидали герметическую кабину корабля—для работы в открытом космосе и на Луне. Разумеется, всякий раз они были защищены скафандрами.

Свою экипировку, о необходимости которой для завоевания больших высот говорил еще К. Э. Циолковский, космонавты позаимствовали из авиации. Практическое использование скафандра в полетах на самолетах с открытой кабиной началось в середине 30-х годов, а впервые его испытал (в барокамере «на высоте» 25 километров) известный английский физиолог Дж. Холден.

2 апреля 1937 года корреспондент газеты «Красная звезда» писал: «Войдя в одну из лабораторий института авиационной медицины имени академика Павлова, мы увидели необычную картину. Навстречу нам двигался человек в странной одежде. Его сопровождали конструктор-инженёр Чертовский и старший научный сотрудник Спасский. Это шли очередные испытания первого советского скафандра для высотных полетов «Ч—3» конструкции Чертовского. Летчик-орденоносец С. Коробов, находящийся в скафандре, приглушенным голосом отвечал на вопросы конструктора». Именно в этом скафандре 19 мая 1937 года С. Коробов после успешных испытаний в барокамере совершил первый полет на самолете.

Современный космический скафандр—аварийное средство спасения космонавта в кабине и средство для автономного существования и работы в открытом космосе.

Прежде всего он обеспечивает нормальное дыхание человеку. На высотах, где летают космические корабли, нет молекулярного кислорода, а атмосферное давление столь низко, что использование обычных дыхательных приборов невозможно. Дело в том. что давление кислорода в легких должно быть больше, чем в крови и тканях. Поэтому в случае аварийной разгерметизации кабины может возникнуть крайне тяжелая ситуация: кислород начнет выходить из тканей и крови через легкие. Это приведет к снижению его и без того небольших запасов в организме и быстро вызовет острое кислородное голодание. По этой же причине невозможно и работать в открытом космосе без скафандра.

 

Чтобы космонавт мог нормально жить и работать на больших высотах, необходимо поддерживать давление кислорода в легких в пределах 150—180 миллиметров ртутного столба. Следовательно, таким или несколько большим должно быть и давление этого газа в подшлемном пространстве скафандра.

Один из первых советских авиационных скафандров (1937 год).

Скафандр, в котором Юрий Гагарин совершил первый в истории Земли полет в космос.

В процессе жизнедеятельности постоянно образуется углекислота, выводимая легкими при дыхании. Накопление ее в гермошлеме скафандра в концентрации более 2—3 процентов оказывает токсическое действие на организм. Чтобы предупредить это явление, необходимо было предусмотреть вентиляцию воздуха в гермошлеме скафандра, соизмеряя объем вентиляции с продукцией углекислого газа, а она увеличивается с возрастанием мышечной работы космонавта. Поэтому в космическом скафандре были созданы автономные системы регенерации кислорода и поглощения углекислоты.

Не менее важно защитить космонавтов от вакуума. Пониженное барометрическое давление может само по себе обусловить тяжелое состояние—высотную декомпрессионную болезнь, напоминающую кессонную болезнь водолазов. В зоне пониженного барометрического давления растворенный в крови азот переходит в газообразное состояние; образующиеся свободные пузырьки газа закупоривают просвет сосудов и механически сдавливают ткани, нарушая их функции. А на больших высотах, когда давление атмосферы снижается до 47 миллиметров ртутного столба и ниже, жидкости незащищенного организма способны «закипать»—развивается так называемое высотное кипение.

Чтобы исключить возможность высотной декомпрессионной болезни, давление в скафандре должно достигать 300—400 миллиметров ртутного столба или 0,4—0,5 атмосферы, что соответствует высоте 7—5 километров. Но в связи с большим напряжением оболочек скафандра резко затрудняются и ограничиваются движения космонавта. Поэтому для лучшей подвижности в скафандре предусмотрены гибкие сочленения в виде «гармошки», «апельсиновых долек» или металлические герметизированные шарниры с подшипниками.

 

Еще одна важная проблема—поддержание нормального теплообмена организма. Известно, что в процессе жизнедеятельности непрерывно образуется тепло. Его величина в условиях относительного покоя составляет около 90 больших калорий в час, а при выполнении физической работы возрастает в 6—7 раз. Этого количества тепла было бы достаточно, чтобы вскипятить 5 литров воды. Отчасти оно передается менее нагретым предметам, с которыми соприкасается человек, частично рассеивается посредством радиации и испарения пота, но в основном теплоотдача происходит конвекционно—за счет нагревания постоянно движущегося у поверхности тела воздуха.

Так происходит в наземных условиях. Невесомость космического пространства исключает возможность конвекционного теплообмена. Следовательно, микроклимат в скафандре надо было создать искусственно. При этом ученые заботились в основном об отдаче излишков тепла, поскольку охлаждение и тем более переохлаждение в космосе маловероятно.

В первых космических скафандрах во время кратковременных полетов нормальный теплообмен обеспечивался вентиляцией: охлажденный и осушенный в системе жизнеобеспечения кабины воздух (или кислород) поступал в вентиляционную систему скафандра и удалял из него тепло и влагу.

В длительных космических полетах при интенсивных физических нагрузках и больших энерготратах космонавта такой способ терморегулирования неэффективен. Поэтому инженеры сконструировали водяное охлаждение: систему тонких, пришитых к белью эластичных пластмассовых трубок с циркулирующей охлажденной водой или другим хладоагентом с большей, чем у воздуха, теплоемкостью. В результате близкого контакта трубок с телом обеспечивается отвод тепла путем конвекции и радиации. Так решается проблема терморегулирования в современных космических скафандрах, впервые применённых экипажем «Салюта-6»—Ю. В. Романенко и Г. М. Гречко.

Об этой новинке, созданной советскими учеными и инжене-рами.стоит сказать немного подробнее. Металлическое туловище скафандра напоминает кирасу средневековых рыцарей, а рукава и штанины выполнены из мягкого материала. Они снабжены шнуровкой, и их можно удлинять или укорачивать по росту человека. Так же просторен и шлем со светофильтром, защищающим лицо от ультрафиолетового и инфракрасного излучения Солнца. Водяное охлаждение позволяет космонавту самому регулировать тепловой режим внутри скафандра. Входит космонавт в эту индивидуальную гермокабину через люк в спине скафандра. На его внутренней поверхности компактно размещены все необходимые узлы автономной системы жизнеобеспечения: кислородные баллоны, регуляторы давления, испарительно-регенерационные установки и т. д.

Новую спецодежду космонавтов одним из первых опробовал А. Леонов. По его мнению, она гораздо удобнее того мягкого скафандра, в котором космонавт выходил в открытый космос. «Новый скафандр,—отметил Леонов,—можно «надеть» за пару минут, причем самому, без помощи товарища. Условия работы в нем приятные, можно трудиться не десятки минут, а целую рабочую смену. У этого скафандра—большое будущее».

Подвижность космонавта в жестком скафандре мало зависит от величины внутреннего давления, и его можно будет увеличить до 0,5 атмосферы и более. При таком давлении полностью устраняется опасность декомпрессионных расстройств и появляется возможность использовать двухкомпонентную газовую среду вместо чистого, но пожароопасного кислорода. Кроме того, по мнению специалистов, температуру в жестком скафандре можно будет регулировать посредством наиболее экономичного в космосе способа—радиационного.

Есть все основания верить, что в недалеком будущем одетые в подобные скафандры люди будут осваивать новые планеты. Полеты советских космонавтов—верный залог таких свершений.

 

Следующая страница >>>