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 kadar olan 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 şişmişti. 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 kıyafetlerinde 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-STEPS-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 tasarlanan kıyafetleri 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 aracından 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 yaptık.
Amerikalı uzmanların gelişmeleri
ABD'li tasarımcılar Mercury programını uygularken kendi önerilerini yaparken 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 üretti. 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. Ondan iki buçuk ay önce Alexei 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 birkaç saat boyunca geminin dışında kalmamıza izin verecek özel otonom uzay kıyafetlerine ihtiyacımız 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 ısı yalıtımlı bir kabuğa sahiptir. A7L versiyonu yangına dayanıklı bir seçenekti.
Ay uzay giysileri esnek kauçuk eklemlere 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 arındırıldı 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. İnsanlı uzay aracı "Shanzhou" fırlatıldığında, içindeki astronotların Rus modelini çok anımsatan ekipmanlarla giyinmesi ilginçtir.
Uzay yürüyüşleri için Sovyet tasarımcıları Orlan uzay giysisini yarattı. Bu, ay Krechet'ine benzer, özerk, 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.
Kelimenin tam anlamıyla eski Yunancadan "insan gemisi" veya "kayıkçı" olarak tercüme edilen uzay giysisi kelimesinin tanımıyla başlamalıyız. Bu kelimeyi bildiğimiz anlamda ilk kullanan, geliştirdiği kostümü tanımlamak için Fransız başrahip ve matematikçi La Chapelle oldu. Bahsedilen kıyafet bir dalgıç kıyafetinin benzeriydi ve askerlerin nehir boyunca rahatça geçmesi için tasarlanmıştı. Bir süre sonra pilotlar için havacılık uzay kıyafetleri yaratıldı; bunun amacı, kabinin basıncının düşmesi durumunda ve fırlatma sırasında pilotun kurtarılmasını sağlamaktı. Uzay çağının başlamasıyla birlikte yeni bir tür uzay giysisi oluşturuldu: Uzay giysisi.
İlk kozmonot (“SK-1”) Yuri Gagarin'in uzay giysisi tam olarak Vorkuta havacılık giysisi temel alınarak tasarlandı. "SK-1" iki katmandan oluşan yumuşak tipte bir uzay giysisiydi: termoplastik ve sızdırmaz kauçuk. Uzay giysisinin dış katmanı, daha rahat arama çalışması için turuncu bir örtüyle kaplandı. Ayrıca uzay giysisinin altına ısıya karşı koruyucu bir giysi giyildi. İkincisine, görevi elbiseyi havalandırmak ve bir kişi tarafından salınan nemi ve karbondioksiti uzaklaştırmak olan boru hatları bağlandı. Havalandırma, kabin içerisinde elbiseye bağlanan özel bir hortum kullanılarak gerçekleştirildi. Ayrıca, "SK-1" sözde bir sentezleme cihazına sahipti - değiştirilebilir emici pedlere sahip elastik külot gibi bir şey.
Böyle bir uzay giysisinin temel amacı, acil bir durumda astronotu çevrenin zararlı etkilerinden korumaktır. Bu nedenle basınçsızlaştırma sırasında havalandırma hortumu anında kesildi, kask vizörü indirildi ve silindirlerden hava ve oksijen temini başlatıldı. Geminin normal çalışması sırasında uzay giysisinin çalışma süresi yaklaşık 12 gündü. Yaşam destek sisteminin (LSS) basıncının düşmesi veya arızalanması durumunda – 5 saat.
Modern uzay giysisi
İki ana tip uzay giysisi vardır: sert ve yumuşak. Ve eğer birincisi, yaşam destek sisteminin etkileyici işlevselliğini ve ek koruyucu katmanları barındırabiliyorsa, ikincisi daha az hacimlidir ve astronotun manevra kabiliyetini önemli ölçüde artırır.
İlk insanlı uzay yürüyüşüne (Alexey Leonov) göre, uzay kıyafetleri üç türe daha ayrıldı: acil durumlarda kurtarma için, uzayda çalışmak için (otonom) ve evrensel.
Rus uzay giysisinin uzaya çıkmadan temel modeli Amerikan ACES'i Falcon'dur. İlk Sokol modeli 1973 yılında hizmete girdi ve kozmonotlar tarafından her Soyuz uçuşunda giyildi.
"Şahin"
Uzay giysisinin modern versiyonunun (SOKOL KV-2) tasarımı iki yapıştırılmış katman içerir: dışta bir güç katmanı ve içte kapalı bir katman. Boru hatları havalandırma için muhafazaya bağlanır. Oksijen besleme boru hattı yalnızca uzay giysisi kaskına bağlanır. Uzay giysisinin boyutları doğrudan insan vücudunun parametrelerine bağlıdır, ancak astronot için gereksinimleri vardır: yükseklik 161-182 cm, göğüs çevresi - 96-108 cm Genel olarak bu modelde ve uzay giysisinde önemli bir yenilik yoktu. uzay taşımacılığı sırasında astronotun güvenliğini sağlamak hedefiyle iyi başa çıkıyor.
"Orlan-MK"
Uzayda çalışmak için tasarlanmış Sovyet uzay giysisi. MK modeli 2009'dan beri ISS'de kullanılıyor. Bu uzay giysisi otonomdur ve bir astronotun uzayda yedi saat boyunca güvenli bir şekilde çalışmasını destekleyebilmektedir. Orlan-MK tasarımı, araç dışı aktivite (EVA) sırasında giysinin tüm sistemlerinin durumunu görmenizi ve sistemlerden herhangi birinin arızalanması durumunda önerilerde bulunmanızı sağlayan küçük bir bilgisayar içerir. Uzay giysisinin kaskı güneş ışığının zararlı etkilerini azaltmak için altın kaplamadır. Kaskın, elbisenin içindeki basınç değiştiğinde tıkanan kulakları üflemek için özel bir sisteme bile sahip olduğunu belirtmekte fayda var. Elbisenin arkasında bulunan sırt çantasında oksijen besleme mekanizması bulunmaktadır. "Orlan-MK"'nin ağırlığı 114 kg'dır. Gemi dışında çalışma süresi 7 saattir.
Böyle bir uzay giysisinin maliyeti ancak tahmin edilebilir: 500 bin dolardan 1,5 milyon dolara kadar.
"A7L"
Uzay giysisi geliştiricileri için gerçek testler, astronotların Ay'a iniş hazırlıklarının başlamasıyla başladı. Bu görevi gerçekleştirmek için A7L uzay giysisi geliştirildi. Kısaca bu uzay giysisinin tasarımından bahsedecek olursak, birçok özelliğe değinmek gerekiyor. “A7L” beş katmandan oluşuyordu ve ısı yalıtımına sahipti. İç basınç giysisi, yaşamı destekleyen sıvılar için çeşitli konektörlere sahipti; dayanıklı dış kabuk iki katmandan oluşuyordu: meteorlara karşı dayanıklı ve yangına dayanıklı. Kabuğun kendisi yukarıda belirtilen özellikleri sağlamak için 30 farklı malzemeden yapılmıştır. A7L'nin dikkate değer bir bileşeni, yaşam destek sisteminin ana bileşenlerini içeren, arkaya takılan bir sırt çantasıydı. Astronotun aşırı ısınmasını ve basınçlı kaskın buğulanmasını önlemek için, insan vücudunun ürettiği ısıyı aktaran suyun elbisenin içinde dolaşması dikkat çekicidir. Isıtılan su sırt çantasına girdi ve burada bir süblimasyon buzdolabı kullanılarak soğutuldu.
"DAÜ"
Araç Dışı Hareketlilik Birimi veya "EMU", Orlan-MK ile birlikte astronotlar tarafından uzay yürüyüşleri için kullanılan, araç dışı aktiviteye yönelik bir Amerikan kıyafetidir. Çoğunlukla Rus tasarımına benzeyen yarı sert bir elbisedir. Bazı farklılıklar şunları içerir:
- Kaska bir tüple bağlanan bir litre su kabı;
- –184 °C ila +149 °C arasındaki sıcaklıklara dayanabilen güçlendirilmiş gövde;
- Uzayda çalışma süresi – 8 saat;
- Elbisenin içindeki biraz daha düşük basınç 0,3 atm iken Orlan MK'de 0,4 atm vardır;
- Bir video kamera var;
- Yukarıdaki özelliklerin varlığı takım elbisenin yaklaşık 145 kg olan ağırlığını etkilemiştir.
Böyle bir uzay giysisinin maliyeti 12 milyon dolardır.
Geleceğin astronotları için kıyafetler
Biraz daha ileriye baktığımızda, Orlan-ISS uzay giysisinin 2016 yılında yeni bir modifikasyonunun faaliyete geçmesinden bahsedelim. Bu modelin temel özellikleri, astronotun o anda yaptığı işin karmaşıklığına bağlı olarak otomatik termoregülasyon ve uzay yürüyüşü gerçekleştirmek için uzay giysisinin hazırlanmasının otomasyonudur.
NASA ayrıca yeni uzay kıyafetleri de geliştiriyor. Bu prototiplerden biri zaten test ediliyor - “Z-1”. Z-1, Buzz Lightyear'ın Oyuncak Hikayesi filmindeki uzay giysisine çok benzese de işlevselliği bazı önemli yeniliklere sahiptir:
- Elbisenin arkasında evrensel bir bağlantı noktasının bulunması, ona hem sırt çantası şeklinde otonom bir yaşam destek sistemini hem de gemi tarafından sağlanan bir yaşam destek sistemini bağlamanıza olanak sağlayacaktır;
- Astronotun uzay giysisindeki hareketliliğinin artması, vücudun bazı kısımlarının katlandığı yerlerde yeni bir "ek parça" teknolojisi, giysinin yumuşak tasarımı ve nispeten düşük ağırlık - yaklaşık 73 kg nedeniyle elde edilir. EVA için monte edildiğinde. Z-1'deki astronotun hareket kabiliyeti o kadar yüksektir ki eğilip ayak parmaklarına ulaşmasını, dizinin üzerine oturmasını ve hatta "lotus" pozisyonuna benzer bir pozisyonda oturmasını sağlar.
Ancak Z-1 ile ilgili sorunlar zaten ilk aşamalarda ortaya çıktı - büyüklüğü astronotların bazı uzay gemilerinde bulunmasına izin vermiyor. Bu nedenle NASA, Z-1 ve daha önce duyurulan modifikasyon Z-2'ye ek olarak, özellikleri henüz açıklanmayan başka bir prototip üzerinde çalıştığını bildiriyor.
En ünlüsü “Biosuit” olan bu alanda yenilikçi, cesur tekliflerin de ortaya çıktığını belirtmek gerekir. Dünyanın en iyi üniversitelerinden birinde (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) Havacılık profesörü Deva Newman, 10 yıldan fazla bir süre böyle bir takım elbise konsepti üzerinde çalıştı. "Biosuit"in özel bir özelliği, vücutta dış basınç oluşturmak amacıyla elbisenin gazlarla doldurulması için boş alanın bulunmamasıdır. İkincisi, bir titanyum ve nikel alaşımının yanı sıra polimerler kullanılarak mekanik olarak üretilir. Yani uzay giysisinin kendisi kasılarak vücut üzerinde baskı yaratır. Segmentlere bölünmüş olan "Biosuit", uzay giysisinin bir yerde veya başka bir yerde delinmesinden "korkmaz", çünkü delinme alanı tüm giysinin basıncının düşmesine yol açmayacak ve kolayca kapatılabilir. Ayrıca bu teknoloji, uzay giysisinin ağırlığını önemli ölçüde azaltacak ve astronotların ağır bir giysiyle çalışmaktan kaynaklanan yaralanmalarını önleyecek. Hala geliştirme sürecinde kalan şey, ne yazık ki büyük olasılıkla bu teknoloji kullanılarak oluşturulmayacak olan bir kask. Bu nedenle, muhtemelen gelecekte "Biosuit" ve "EMU" uzay giysilerinin bir tür simbiyozunu göreceğiz.
Özetlemek gerekirse, teknolojinin hızlı gelişiminin uzay teknolojisinin, araç ve ekipmanlarının da aynı derecede hızlı gelişmesine yol açtığını belirtmek isterim. Uzay giysilerinin geliştirilmesindeki tek engelleyici faktör finansman olabilir, çünkü bu ekipmanın maliyeti milyonlarca dolar.
aslan 12 Nisan 2017'de yazıldıÇok 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.
Jet havacılığının gelişmesiyle birlikte yüksek irtifa uçuşlarında mürettebatın korunması ve kurtarılması sorunları ciddi şekilde ortaya çıktı. Basınç düştükçe insan vücudunun oksijeni absorbe etmesi giderek zorlaşır, sıradan bir insan 4-5 km'den fazla olmayan bir rakıma sorunsuzca ulaşabilir. 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 rakamına benzeyen şeritlerle 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 kıyafeti giymiş eğitimli bir pilot, yüksek bir rakımda, 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? Pratikte 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? 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 önleyicisi 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 yeni yapıldı. Görev son derece katı bir şekilde belirlenmişti: Uzay giysisi astronotu kurtarmak zorundaydı! Kimse bir insanın ilk uçuş sırasında nasıl davranacağını 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 levhanın alternatifi yok.
Apollo görevlerine katılan astronotların “Ay” uzay giysisi.
Dış kabuğu kumaştır. Amerikalılar bunun için naylon kullanıyor, biz yerli analog olan naylonu kullanıyoruz. Kauçuk kabuğu hasara karşı korur ve şeklini korur. Futbol topundan daha iyi bir benzetme bulmak zor: Deri dış kaplama, iç lastik keseyi futbolcuların kramponlarından koruyor ve topun geometrik boyutlarının değişmeden kalmasını sağlıyor.
Hiç kimse bir lastik torba içinde uzun süre geçiremez (kauçukla kaplanmış birleşik kol koruyucu kitinde ordunun zorunlu yürüyüş deneyimine sahip olanlar bunu özellikle iyi anlayacaktır). 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, tüm bir uzay aracının yaşam destek sistemini minyatür olarak kopyalar. Astronot, uzay giysisinin altında, tamamı soğutucu içeren plastik tüplerle delinmiş, özel ağ örgülü bir su soğutma giysisi giyiyor. Astronot sıcaklığın hızla -100C'ye düştüğü gölgede çalışsa bile çıkış kıyafetlerinde (uzay yürüyüşleri için tasarlanmış) 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'lı yılların 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. Kesin fiyatı belirtmiyorlar, ancak Amerikan analogunun maliyetine odaklanmayı öneriyorlar - 12 milyon dolar.
İlk yüksek irtifa uzay giysisi örnekleri (soldan sağa): uzay giysisi Ch-Z (SSCB, 30'ların ortası); Willie Post'un uzay giysisi (ABD, 30'ların ortası); uzay giysisi SK-TsAGI-8 (SSCB, 1940); uzay giysisi VSS-04 (SSCB, 1950).
İlk uzay giysisi. Nasıl olduklarını. Ah, ne kadar romantik bir tema, özellikle de insanın gözünü uzaya diktiği, harika uzak gezegenleri fethettiği o günlerde doğanlar için... ama bu uzun zaman önceydi, ne yazık ki, şimdi insanlık farklı bir yol izledi. hiçbir yere varmayan bir rota. (Ama bu başka bir konu.
Her birimiz televizyonda, filmlerde veya fotoğraflarda astronotların fırlatma sahasında uzay kıyafetleriyle - uzay kıyafetleriyle rokete nasıl yürüdüklerini görmüşüzdür. Ancak herkes muhtemelen basit bir soruyu doğru bir şekilde cevaplayamayacak: Bir astronotun neden uzay giysisine ihtiyacı var? İnsan hareketini kısıtlayan bu ekipman tam olarak ne işe yarıyor? Ve özellikle neden yaşam ve çalışma için gerekli tüm koşulların yaratıldığı bir uzay gemisinde?
Salyut-6 yörünge istasyonundan uzay yürüyüşleri için bir uzay giysisi.
İnsan vücudu, dünya atmosferi koşullarında hayata adapte edilmiştir ve onun dışında özel koruma araçları olmadan, kendisi için yapay bir yaşam alanı yaratılmadan var olamaz. Uçuş sırasında astronotu uzaydaki olumsuz faktörlerin etkilerinden korumanın ana yolu uzay aracının kendisi, basınçlı kabinidir. Ancak uçuş güvenliği gereklilikleri bazen kişisel koruyucu ekipman gerektirir. Örneğin, uçuş dönemlerinde kabinin basıncının düşmesi veya yerleşik yaşam destek sisteminin arızalanması olasılığını hesaba katmanız gerektiğinde. Gemiyi uzaya terk ederken, uzay giysisi bir kişi için tek koruma haline gelir.
Uzay giysileri (soldan sağa): Yu.A. Gagarin'in Vostok uzay aracındaki uçuşu sırasında kullanılan bir kurtarma giysisi (1961); A. A. Leonov tarafından Voskhod-2 uzay aracının (1965) uçuşu sırasında uzayda çalışmak için kullanılan bir uzay giysisi (ısıya karşı koruyucu kabuk olmadan gösterilmiştir); A. S. Eliseev ve E. V. Khrunov'un Soyuz-5 uzay aracından Soyuz-4 uzay aracına uzaydan geçiş sırasında kullandığı uzay giysisi (1969); Apollo programında (1969) Ay'da yürümek için kullanılan uzay giysisi.
Şimdi bu genel değerlendirmelerden uzay giysisi gibi koruyucu ekipmanlara olan ihtiyacı belirleyen spesifik faktörlere geçelim.
Salyut-6 yörünge istasyonundaki uçuş sırasında Yu.V. Romanenko, uzay yürüyüşü için uzay giysisini hazırlıyor. (Fotoğraf G. M. Grechko tarafından çekilmiştir).
Havasız uzaydaki adam
Barometrik basıncın Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça azaldığı bilinmektedir. Deniz seviyesinde normal basınç 760 mm Hg ise, 12 km yükseklikte zaten 5 kat, 50 km yükseklikte ise 1000 kat azalır. Yörüngesel uzay aracının uçuş yüksekliğinde basınç yaklaşık 10-6-10-8 mm Hg'dir. Sanat, yani Dünya'dakinden milyarlarca kat daha azdır.
Soyuz uzay aracındaki uçuşlar için kurtarma kıyafeti.
İnsan için hayati önem taşıyan oksijen, solunan havadan kendisi tarafından emilir ve aynı zamanda nefes alma işlemi sırasında karbondioksit vücuttan uzaklaştırılır. Bunu yapmak için, kişi dinlenirken bile ciğerlerine saatte 450 litreye kadar hava pompalar. Atmosferdeki oksijen içeriği hacimce %21'dir ve farklı yüksekliklerde neredeyse sabit kalır. Bu nedenle oksijen her zaman atmosferik basıncın yaklaşık beşte birini oluşturur; Dünya yüzeyinde bu 160 mm Hg'dir. Sanat. Milyonlarca yıllık evrim boyunca tüm karmaşık fizyolojik sistemlerimiz, tam da bu basınçta oksijeni absorbe etmeye adapte oldu.
İrtifa arttıkça toplam barometrik basınç azalır ve bununla birlikte oksijenin kısmi basıncı (belirli bir gaz veya buhar nedeniyle bir gaz karışımının toplam basıncının bir kısmı) azalır. "Oksijen açlığı" ortaya çıkar: Gerekli miktarda oksijeni elde etmek için kişi daha sık ve derin nefes almaya başlar ve bu durumda çok az oksijen varsa bilincini kaybeder. Vücudumuzun neredeyse hiç oksijen rezervi yoktur, bu nedenle bir kişi aylarca yemeksiz, susuz - 14 güne kadar, o zaman oksijensiz - maksimum birkaç dakika yaşayabilirse.
Oksijen açlığına ek olarak, kişinin düşük basınç koşullarında kalmasını zorlaştıran veya imkansız kılan başka faktörler de vardır. Yani özellikle atmosferik yani dış basıncın 7-8 km yüksekliğe tekabül eden seviyeye düşmesiyle vücut dokularında çözünen nitrojen gaz haline geçer. Ortaya çıkan gaz kabarcıkları, hayati organlara giden kan akışını bozabilir veya sinir uçlarına mekanik baskı uygulayarak ağrıya (dekompresyon bozuklukları) neden olabilir. Daha da yüksek rakımlarda vücut sıvılarının kaynaması meydana gelebilir. Dokularda bulunan su zaten yaklaşık 47 mm Hg basınçtadır. Sanat. (bu, 19,2 km yükseklikteki atmosfer basıncına karşılık gelir) 37 ° C'de, yani normal vücut sıcaklığında kaynar.
Oksijen açlığını önlemek için, solunan havaya oksijen eklenir, yüzdesi artırılır, böylece kısmi oksijen basıncı insanlara tanıdık bir değer - 160 mm Hg olur. Sanat. Bu amaçla özellikle havacılıkta maske veya basınçlı kaskla birlikte oksijen soluma ekipmanı kullanılır. Ancak, zaten toplam basıncın yalnızca 145 mm Hg olduğu 12 km yükseklikte. Art., saf oksijen bile gerekli kısmi basıncı oluşturamaz. Ve 16 km yükseklikte saf oksijen solunduğunda kişi 15 saniye içinde bilincini kaybeder.
Bütün bunlardan şu sonucu çıkarmamız gerekiyor: Yüksek irtifalardaki uçuşlar için, kişinin içinde bulunduğu ve nefes aldığı gazın toplam basıncını arttırmak, yani bir atmosferin etrafında bir ortam yaratmak gerekir. Belirli bir yükseklikte atmosfer basıncını aşan aşırı basınca sahip kişi. Bu, bir uzay giysisinin yardımıyla çözülebilecek ana görevlerden biridir. Uzay giysisinin hermetik kabuğu, kişiyi dış ortamdan izole eder ve uzay giysisinin içinde aşırı basınçlı yapay bir atmosfer ve gerekli gaz bileşimi oluşturulur.
Uzay giysisinin atmosferindeki aşırı basınç, gerekli kısmi oksijen basıncını elde etmek ve dekompresyon bozukluklarını önlemek için yeterli olmalıdır. Aynı zamanda uzay giysisinin hareket kabiliyetini arttırmak için bu baskıyı minimuma indirmeye çalışıyorlar. Pratik olarak modern uzay giysilerinde çalışma basıncı 180 ila 300 mmHg arasında değişmektedir. Sanat. Bir uzay giysisinin yapay ortamının mutlaka olağan dünya atmosferinin tüm özelliklerine sahip olması gerekmez: Bir kişi nispeten kısa bir süre için bir uzay giysisi içindeyse, o zaman insan vücudunun bilinen rezervlerine güvenilebilir, bu da ona izin verir. Normdan biraz farklı koşullara zarar vermeden dayanabilir.
Sorunlar, sorunlar...
Yüksek irtifa uçuşları için uzay kıyafetleri yaratma çalışmaları 40 yıldan fazla bir süre önce başladı ve ülkemiz bunlara ilk katılanlardan biri oldu. O zamandan bu yana, yüksek irtifa uzay giysileri, hareketsiz, güçlendirilmiş şişirilebilir bir giysiden, gelişmiş yaşam destek sistemlerine sahip karmaşık bir teknik cihaza kadar uzun bir yol kat etti. En son teknolojiyi, malzeme bilimini, kimyayı, elektronik ve teknolojinin diğer alanlarını kullanan cihazlar.
Modern uzay giysilerinin, özellikle de uzayda çalışmak üzere tasarlananların geliştirilmesi, bir dizi karmaşık bilimsel ve teknik sorunun çözülmesini gerektirir. Özellikle olası acil durumları dikkate alarak uzay giysisinde bir kişi için gerekli olan mikro iklimi (basınç, gaz bileşimi, nem, sıcaklık) oluşturmak gerekir. Astronot ve uzay giysisi ekipmanlarının derin vakum ve güneş ışınımının etkilerinden korunması gerekmektedir. İnsanın ürettiği ısının uzaklaştırılmasını sağlamak gerekir ve bunu uzay koşullarında yapmak o kadar kolay değildir. Son olarak kozmonotların hareketliliğini ve performanslarını sağlamak gerekiyor ki bu da elbette uzay giysilerindeki aşırı basınç nedeniyle zorlaşıyor. Uzay giysisi mühürlü, dayanıklı, hafif olmalı, küçük hacimli olmalı ve astronotun güvenliğini sağlamalıdır. Buna, örneğin, uzayın dış etkilerini modellemek için yöntemlerin geliştirilmesi ve yer testleri sırasında bir uzay aracından çıkma koşulları veya yaratılması gibi, tabiri caizse pek çok yardımcı "ihtiyaç" eklenmelidir. uzay koşullarına uygun malzemelerden yapılmıştır.
Uzay giysisinin önemli özellikleri giyme hızı ve kullanım kolaylığıdır. Ve yörünge istasyonlarındaki uzun süreli uçuşlar sırasında, program mürettebat değişikliklerini ve birkaç uzay yürüyüşünü öngörebildiğinde, uzay kıyafetlerine ek gereksinimler getirilmeye başlanır. Örneğin uzay giysisinin farklı boylardaki astronotlara göre “ayarlanabilir” olmasını isterim. Böylece, gerekirse uzay giysisi onarılabilir veya kendi parçalarıyla değiştirilebilir.
Güneşten nasıl saklanılır
Hesaplamalarda, uzay giysisi giymiş bir kişinin gemi dışında yaptığı çalışma, genellikle ortalama 300 W güç harcayan orta iş olarak değerlendiriliyor. Bu enerji maliyetleri vücudun aşağıdaki hayati göstergelerine karşılık gelir: oksijen tüketimi - yaklaşık 60 l/saat; karbondioksit emisyonları - 48 l/saat; nem salınımı - 50-300 g/saat (ortam sıcaklığına ve vücudu soğutma yöntemine bağlı olarak).
Uzay giysisinde gerekli iklim ve hijyen koşulları, uzay giysisinin ayrılmaz bir parçası olan ALS olarak kısaltılan otonom yaşam destek sistemi tarafından sağlanıyor. Uzay giysisinde belirtilen basıncı, gaz bileşimini, atık ürünlerin uzaklaştırılmasını ve gerekli nem ve sıcaklığın korunmasını sağlaması gereken kişi ASOZ'dur.
Termal dengeyi koruma görevi özellikle zordur. Bir kişinin düşük verimliliği nedeniyle - genellikle geliştirilen tüm gücün% 20'sini aşmaz, tüm bu ortalama 300 W pratik olarak ısıya dönüştürülür. Uzay giysisi giymiş bir astronot ile uzay arasında önemli bir ısı alışverişi yoktur: Uzayda hava yoktur, karasal koşullar altında vücudumuzdan ısıyı uzaklaştıran ısı ileten bir ortam yoktur. Sıfır yerçekimi koşullarında uzay giysisinin içinde de konveksiyon yoktur. Isı transferinin tek bir yolu vardır - termal radyasyon. Gemi dışındaki bir astronotun ya güneş ışığı alan bir bölgede (uzaydaki uzay giysisinin 1 m2 yüzeyi üzerinde, güneş ısısı 1200 kcal/saat'e düşer) ya da gölgede çalışabileceğini hesaba katmak gerekir. aşırı kozmik soğuk koşullarında. Bu nedenle, bir uzay giysisine giden veya uzay giysisinden çıkan ısı akışı keskin bir şekilde dalgalanabilir ve büyük boyutlara ulaşabilir. Bir kişiyi ve ekipmanı ısı akışındaki bu tür ani değişikliklerden korumak için, ana kabuk üzerine birkaç katmandan oluşan ekran-vakum ısı yalıtımı adı verilen bir giysi giyilir. bir çeşit çok katmanlı termos görevi gören uzay giysisi. Ek olarak, uzay giysisinin açık yüzeyleri için malzemelerin optik özellikleri (“siyahlık derecesi” - vücudun emisyonunu karakterize eden bir katsayı; güneş ışınlarının emme katsayısı) belirli bir şekilde seçilir ve özel boyalar da seçilir. onlar için yaratıldı. Malzemeler ve kaplamalar, dış radyasyonun neredeyse tamamen yansıtılacağı ve kendi iç termal radyasyonunun geciktirileceği şekilde seçilir. Bu problemin önemi aynı zamanda uzay giysisinin yumuşak kısımlarının elastik malzemeler gerektirmesi ve bunların her zaman büyük sıcaklık değişimlerine dayanamamasından kaynaklanmaktadır.
Uzayda, atmosferin dışında, güneş ışınımının bileşimi Dünya yüzeyinde alıştığımızdan önemli ölçüde farklıdır. Bu nedenle, kaskın şeffaf kısmına özel gereksinimler getirilmektedir: cam ve ışık filtreleri, gözleri ve yüzün cildini aşırı aktif ultraviyole ışınlardan, kızılötesi (termal) ışınlardan korumalı ve görünür kısmındaki güneş ışınımını zayıflatmalıdır. Farklı aydınlatma koşullarında iyi görünürlük sağlarken spektrum.
Uzay giysisindeki mikro iklim
Uzay giysilerindeki gaz ortamının gerekli parametrelerini korumanın en basit yolu, sürekli havalandırma, belirli bir bileşime sahip bir gaz karışımının sürekli olarak beslenmesi ve ardından çevreye salınmasıdır. Bu sistemde astronotun yaydığı ısıyı, nemi, karbondioksiti ve zararlı yabancı maddeleri gaz karışımının kendisi taşıyacaktır. "Açık tip" olarak adlandırılan böyle bir sistem genellikle yüksek irtifa uçaklarında kullanılır: burada çevredeki atmosferden alınan havayı havalandırma için kullanabilir ve ona yalnızca nefes almak için gerekli oksijeni ekleyebilirsiniz. Sistemin kendisi çok basit ve güvenilirdir. Ancak bir uzay giysisi için açık sistemler fazlasıyla israftır. Uzayda elbette hava yoktur ve bu nedenle havalandırma için gaz kaynaklarının silindirler halinde yanınıza alınması gerekir. Bu da ilave hacim ve ağırlık anlamına gelir ve en hafif deyimle hatırı sayılır bir miktardır.
Bununla birlikte, A. Leonov'un ilk uzay yürüyüşü sırasında ve ABD'deki Gemini programı kapsamında gemi dışında yapılan çalışmalar sırasında açık yaşam destek sistemleri kullanıldı - bu durumlarda, gemi dışındaki uzay giysisinde çalışmak için harcanan süre azdı ve toplam gaz tüketim oldukça kabul edilebilir düzeydeydi.
Modern uzay giysileri esas olarak gaz dolaşımının kapalı bir döngüde gerçekleştiği ve giysinin içindeki gaz ortamının tamamının yenilenmediği, yalnızca insan yaşamı boyunca değişen veya tüketilen bileşenlerin yenilendiği rejenerasyon tipi sistemler kullanır. Soğutma sıvısında geri kazanıldıktan sonra gaz karışımı oksijenle doldurulur ve tekrar nefes alma ve havalandırma için kullanılır.
Daha önce de belirtildiği gibi, bir uzay giysisinde bir mikro iklim oluştururken, geliştiriciler özellikle termal rejimle ilgileniyorlar. Uzay giysisi içindeki 70 kg ağırlığındaki bir kişinin, sadece 150 kcal/saat gibi nispeten küçük bir “ısı alışverişi yetersizliğinde” dahi, vücut sıcaklığının 1 saatte 2°C'den fazla artacağını söylemek yeterli olacaktır. Bu da performans kaybıyla ilişkilidir.
İnsan vücudundan otomatik soğutma sisteminin soğutma ünitesine ısı transferi hem gaz (hava) hem de sıvı kullanılarak gerçekleştirilebilmektedir. Hava soğutması ile ısı, esas olarak yoğun terleme yoluyla vücuttan uzaklaştırılır ve bu elbette ciddi bir dezavantajdır. Ayrıca bir astronotun yoğun çalışması sırasında ısıyı uzaklaştırmak için uzay giysisinden yaklaşık 700-1000 l/dk kadar çok büyük miktarda gazın geçmesi gerekir. Bu da birkaç yüz watt gücünde bir fan gerektirir, çok fazla elektrik gerektirir ve güçlü hava akışı astronot için pek hoş değildir.
Bir astronotun yoğun çalışması sırasında uzay giysisinde kabul edilebilir termal koşulları korumanın belki de tek olası yöntemi su soğutmadır. 300-500 kcal/saat ısıyı uzaklaştırmak için su soğutma giysisindeki su akışı genellikle 1,5-2 l/dakikadır, soğutma tüplerinin gerekli uzunluğu 100 metreye kadardır. Suyu pompalamak için birkaç watt motor gücüne sahip bir pompa yeterlidir. Su soğutmayla eşzamanlı olarak havalandırma da gereklidir - açığa çıkan nemi ve karbondioksiti uzaklaştırır, ancak elbette fan gücü saf hava soğutmasından çok daha azdır.
Uzay giysisi içinde hareket etmek kolay mı?
Farklı kıyafetler kişinin hareketlerini farklı şekillerde engeller. Sadece hafif bir gömlek giyiyorsanız kolunuzu kaldırmanın ne kadar kolay olduğunu ve kışlık bir paltoyla kolunuzu kaldırmanın ne kadar zor olduğunu karşılaştırın. Uzay giysisi vücut hareketlerine özel bir şekilde direnç gösterir. İç aşırı basıncın etkisi altındaki yumuşak kabuğu her zaman dönen bir cisim şeklini alma ve düzleşme eğilimindedir. Herhangi bir parçasını, örneğin bir kolu veya pantolon paçasını bükmek o kadar kolay değildir ve iç basınç ne kadar büyük olursa, bunu yapmak da o kadar zor olur. Vücudun hareketliliğini sağlamak için uzay giysisinde menteşeler kullanılır, ana eklemlerin bulunduğu bölgeye yerleştirilirler - omuz, dirsek, diz, ayak bileği, parmaklar vb. Menteşelerin tasarımı farklı olabilir: menteşenin dahil olduğu hareketlerin doğası. Ek olarak, hareket kabiliyetini arttırmak için, bazı eklemlerde (örneğin, omuz veya bilek eklemlerinde) sızdırmaz yataklar kullanılıyor, uzay giysisi kabuğunun kesimi iyileştiriliyor ve daha hafif ve daha esnek malzemeler geliştiriliyor.
İlk uzay giysilerinde çalışırken, nispeten düşük hareket kabiliyetleri nedeniyle astronotlar, sonuçta vücuttaki metabolik süreçlerin yoğunlaşmasına yol açan önemli miktarda ek çaba harcamak zorunda kaldı. Bu nedenle oksijen rezervlerinin kütlesini ve boyutlarını, kapalı sistemlerde ise karbondioksit emicileri ve soğutma sistemi ünitelerini artırmak gerekiyordu.
O zamandan bu yana kaydedilen ilerlemeye rağmen, uzay giysisi içindeki insan hareketliliği sorunu hâlâ temel sorunlardan biri olmaya devam ediyor.
Biraz tarih
Tüm uzay giysileri genellikle üç sınıfa ayrılır:
kurtarma kıyafetleri - kabinin basıncının düşürülmesi durumunda veya gaz ortamının parametrelerinin normdan önemli ölçüde sapması durumunda astronotları korumaya hizmet eder;
uzay aracının yüzeyi üzerinde veya yakınında çalışmak için uzay giysileri;
gök cisimlerinin yüzeyinde çalışmak için uzay giysileri.
Ayrıca evrensel uzay kıyafetleri de vardır; hem kurtarma kıyafeti olarak hem de uzay yürüyüşleri sırasında kullanılabilirler.
Vostok uzay aracındaki uçuşlar sırasında kullanılan ilk uzay kıyafetleri tamamen kurtarma ekipmanıydı ve çok amaçlıydı. Kabin basıncının azalması durumunda, alçalmanın son aşamasında fırlatma sırasında ve sonraki olası bir sıçrama sırasında astronotlara koruma sağlayabilirler. Bu arada, bu kadar çok yönlülük, bir uzay giysisini olası tüm uçuş koşullarına uyarlama arzusu, ilk uzay giysilerinin önemli karmaşıklığını ve hantallığını açıklıyor.Yu A. Gagarin'i uçuşa gönderirken ilk önce kalın giyindiğini hatırlıyorum. havalandırma sistemli ısıdan koruyucu giysiler ve ardından sadece uzay giysisinin kendisi giyildi.Astronotların suya girme ihtimaline karşı uzay giysisinin üzerine çeşitli cihazlar yerleştirildi ve cebe bir acil durum radyosu yerleştirildi.
Süresi birkaç günü geçmeyen uçuşlarda kozmonotlar uçuş boyunca uzay kıyafetleri giyiyordu. Bu, birçok ciddi ek gerekliliği beraberinde getirdi: Geminin tüm ekipmanlarıyla bir uzay giysisinde çalışmayı, yiyecek ve su almayı ve atık imha sistemini kullanmayı sağlamak gerekiyordu. Daha sonra, özellikle Soyuz uzay aracında uçarken, kozmonotlar yalnızca özellikle kritik durumlarda kurtarma kıyafetleri giymeye başladılar: yörüngeye fırlatılırken, gemileri yanaştırırken, yörüngeden Dünya'ya inerken ve ayrıca elbette uzaya giderken.
Tarihteki ilk uzay yürüyüşü, bilindiği gibi, 1965 yılında A. A. Leonov tarafından Voskhod-2 uzay aracıyla yapılan uçuş sırasında yapıldı. Bu pratik olarak bir kişinin uzayda çalışabileceğini kanıtladı. Sonraki yıllarda, Soyuz 5 uzay aracındaki Sovyet kozmonotları ve Gemini, Apollo ve Skylab yörünge istasyonlarından Amerikalı astronotlar tarafından birkaç daha uzun uzay yürüyüşü gerçekleştirildi.
Bir kurtarma giysisinin ana çalışma modlarının, uzayda çalışması amaçlanan bir uzay giysisinin çalışma modlarından önemli ölçüde farklı olduğu unutulmamalıdır. Kurtarma kıyafeti, kapalı bir kabin içinde, yani şişirilmemiş durumda çalışmaya mümkün olduğu kadar uygun olmalıdır - kurtarma kıyafeti yalnızca acil durumlarda otomatik olarak şişer. Ve uzaya gitmek için bir uzay giysisi, astronotun iç aşırı basınç altında sürekli çalışması için tasarlanmalıdır. Bir kurtarma kıyafeti, kural olarak, yerleşik bir yaşam destek sistemi ile birlikte çalışır, “çıkış” kıyafeti ise otonom bir yaşam destek sistemine sahip olmalı ve onunla organik olarak entegre edilmiş bir otomatik yaşam destek sistemine sahip olmalıdır.
Soyuz-Salyut kompleksi için uzay giysileri
Soyuz tipi uzay aracı ve Salyut-6 yörünge istasyonunun oluşturduğu uzay kompleksi için iki farklı tipte uzay giysisinin bulundurulması uygun görüldü. Her astronot için ayrı ayrı yapılan en hafif "yumuşak" uzay giysisi, kurtarma giysisi olarak kullanılıyor. Bu aslında yumuşak bir kaskla birleştirilmiş çok katmanlı, hermetik bir kıyafettir. Kaskın gözetleme camlı üst kısmı katlanır.
Uzay giysisinin ağırlığı 8-10 kg'ı geçmez, kabuk paketinin kalınlığı minimumdur, bu da onu yörüngeye yerleştirme ve iniş sırasında aşırı yüklenmelerin etkisini zayıflatan bireysel şok emici koltuk destekleriyle kullanmayı mümkün kılar. Uzay giysisinin ana yapısal elemanı, iç aşırı basıncın yarattığı yüklere dayanacak şekilde tasarlanmış harici güç kabuğudur. Güç kabuğu yüksek mukavemetli sentetik malzemeden yapılmıştır ve bir dizi menteşeyle donatılmıştır. Bu uzay giysisi öndeki yumuşak açıklıktan giyilir.
Kurtarma giysisindeki havalandırma, yerleşik yaşam destek sisteminde yeniden üretilen kabin havası ile gerçekleştirilir. Kabinin basıncı boşaltıldığında, uzay giysisi gerekli basınca kadar doldurulur, oksijen sağlanır ve karbondioksit, nem ve ısı, otonom bir yerleşik sistem kullanılarak uzaklaştırılır. Salyut-6 istasyonundan uzaya girmek için, yarı sert tip olarak adlandırılan, temelde yeni bir tasarıma sahip uzay giysileri kullanılıyor. Ana ayırt edici özelliği sert bir metal gövdedir - bir cuirass. Kask ve sırt çantası yaşam destek sistemiyle bütünleşiktir; uzay giysisinin pantolonunun kolları ve kabukları yumuşaktır. Bu uzay giysisi giyilmez; ona arkadan, zırhtaki bir kapaktan girilir. Uzay giysisinin arka kısmında aynı zamanda giriş kapısının hermetik kapağı görevi gören sıvı soğutma sistemi bulunmaktadır.Dünya uzay uçuşu pratiğinde ilk kez yarı sert bir uzay giysisi kullanılmaktadır. Aşağıdaki inkar edilemez avantajlara sahiptir:
Giyme kolaylığı ve hızı (veya daha doğrusu uzay giysisine "girme"): iş için hazırlanan bir uzay giysisini kelimenin tam anlamıyla 2-3 dakika içinde ve dışarıdan yardım almadan giyip çıkarabilirsiniz;
Kullanım kolaylığı ve yüksek güvenilirlik: Elbisenin, onu otomatik sıvı kontrol sisteminin bulunduğu sırt çantasına bağlayan harici pnömohidroiletişimi yoktur; kontroller uzay giysisinin sert gövdesi üzerine uygun bir şekilde yerleştirilmiştir (daha önce kullanılan yumuşak tip uzay giysileri, örneğin Apollo uzay aracının uzay giysisi, içinde otomatik sıvı sıvı bulunan ayrı bir sırt çantasına sahipti; bu sırt çantası, uzay giysisi ve doğal olarak ona bir dizi esnek boru hattı ve kabloyla bağlandı; gemiden ayrılırken kendilerini uzayın zor koşullarında da buluyorlar;
Yüksek sızdırmazlık: uzay giysisine giriş noktasının sızdırmazlığı güvenilir bir mekanik bağlantı kullanılarak gerçekleştirilir;
Aynı boyutta yarı sert bir uzay giysisi, prensip olarak, farklı yapıdaki astronotlar tarafından kullanılabilir: sert gövde sayesinde, gövde ile kabuk arasındaki artan boşluklar büyük bir rol oynamaz ve elastikin uzunluğu mermiler (kollar, bacaklar) her astronot tarafından boyuna göre ayarlanır; Uzayda çalışmaya yönelik yarı sert uzay giysileri Salyut-6'da sürekli olarak bulunuyor ve istasyona gelen herkes tarafından kullanılabiliyor.
Ayrıca, çalışma modundaki yarı sert uzay giysisinin boyutlarının, sırt çantası takılıyken şişirilmiş durumdaki karşılık gelen yumuşak uzay giysisinin boyutlarından daha küçük olduğuna da dikkat edilmelidir.
Aşırı basınç altında iyi hareket kabiliyeti sağlamak için elbise, sızdırmaz yataklar ve yumuşak menteşelerle donatılmıştır. Eldivenler çıkarılabilir ve her astronot için ayrı ayrı seçilir.
Uzay giysisinin otonom yaşam destek sistemi kapalı bir yenilenme tipindedir. İşlevsel olarak birbirine bağlı bir dizi sistemden oluşur. Aralarında:
oksijen rezervlerini depolamak için cihazlar ve elbisedeki basıncı düzenlemek ve korumak için ekipman içeren oksijen besleme sistemi;
uzay giysisinin gaz ortamını karbondioksitten ve zararlı yabancı maddelerden arındırmak için birimler içeren bir havalandırma ve gaz bileşimi düzenleme sistemi;
termal kontrol sistemi;
elektrikli ekipman sistemi, birimlerin çalışmasının kontrolü ve izlenmesi;
radyo iletişim sistemi.
Termal kontrol sistemi, bir su soğutma kıyafeti - örgü bir tulum ve içinden bir ısı eşanjöründe soğutulan suyun dolaştığı dokuma ince plastik borulara sahip bir başlık kullanıyor. Bu ısı giderme yöntemi, Voskhod-2 ve Soyuz-5 uzay aracının uzay giysilerinde havalandırma gazı kullanan ısı giderme yönteminin aksine, kozmonotun hemen hemen her fiziksel aktivite seviyesinde ve sırasında uzay giysisi içinde normal termal koşullar sağlar. tam bir “iş vardiyası”. Isı gidermenin yoğunluğu astronotun kendisi tarafından düzenlenir.
Elbise uzaya girmek için birçok kez yeniden kullanılabilir. Her çıkıştan sonra soğutma sıvısı soğutma sistemi devresinin tankını suyla yeniden doldurabilir, harcanan karbondioksit emme ünitesini değiştirebilir, üniteleri oksijen rezervleriyle yeniden doldurabilir veya değiştirebilirsiniz. Elbisenin ana yaşam destek sistemleri yedek birimler tarafından kopyalanmıştır.
Uzay giysisinin ünite ve ekipmanlarının uzayın derin vakumunda çalışabilirliği, hareketli eklemlerde uygun malzeme ve sürtünme çiftlerinin seçilmesi, özel yağlayıcıların kullanılması ve ayrıca gövde içine çok sayıda ünitenin montajı ile sağlanmaktadır. uzay giysisi.
Uzay giysisi birimlerine güç beslemesi, radyo iletişimi ve kozmonottan Dünya'ya telemetrik bilgilerin iletimi, uzay giysisi sistemlerini Salyut-6 istasyonuna bağlayan özel çok telli bir kablo olan elektrofaz adı verilen kullanılarak gerçekleştirilir. Uzayda çalışırken elbisenin içindeki atmosferdeki basınç Dünya'dakinden daha az ve elbisedeki oksijen içeriği daha yüksek. Bu nedenle, bir uzay giysisi ve yaşam destek sisteminin oluşturulması, özellikle malzeme seçimi, elektrikli ve radyo ekipmanı da dahil olmak üzere elemanların, aletlerin ve düzeneklerin tasarımının geliştirilmesi, artan yangın güvenliği gereklilikleri dikkate alınarak gerçekleştirildi.
Kozmonotların Salyut-6 yörünge istasyonundan uzaya çıkmaları için bir uzay giysisinin oluşturulması, birimlerin ve bir bütün olarak kompleksin büyük miktarda araştırma ve deneysel testini gerektirdi.
Son aşamada insansız uzay uçuşları sırasında test edilen diğer uzay teknolojisi türlerinden farklı olarak, uzay giysisinin testleri, test uzmanlarının zorunlu katılımıyla, tam ölçekli koşullara mümkün olduğunca yakın, zemin koşullarında gerçekleştirilir. Bu bağlamda, uzay giysilerinin, otomatik sıvıların, malzemelerin çalışma koşullarının modellenmesine ve bu kompleksin uçuş laboratuvarlarında, özel havuzlarda (ağırlıksızlık koşullarını simüle etmek için), termal basınç odalarında ve simülatörlerde test edilmesine yönelik yöntemler oluşturulmasına büyük önem verildi. .
Yeni tip bir uzay giysisinin geliştirilmesi ve bunun Salyut-6 yörünge istasyonunda başarılı bir şekilde kullanılması, uzay giysisi yapımında ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.
Testi yapan kişi, uzayda çalışmak üzere tasarlanmış yarı sert bir uzay giysisine girer; Otonom yaşam destek sistemi (ALS) ünitelerini örten perde geriye doğru katlanıyor.
Yarı sert bir uzay giysisinin görünümü (ısı yalıtımlı bir kabuk olmadan): 1 - uzay giysisinin yumuşak kısımları; 2 - pnömatik ve hidrolik iletişim için konektör; 3 - uzay giysisinin giriş kapağını kapatmak için tutamak; 4 - emniyet kordonu karabina; 5 - yedek oksijen beslemesini açmak için valf; 6 - ışık filtresi; 7 - sert gövde; 8 - sızdırmaz yatak; 9 - kontrol ve izleme paneli; 10 - uzay giysisindeki basınç modlarının regülatörü; 11 - uzay giysisindeki basınç göstergesi; 12 - eldiven; 13 - güç çerçevesi; 14 - fiş konnektörü.
Su soğutma takımının (A) dış görünümü ve içindeki su dağıtım şeması (B). 1, 2 - giriş ve çıkış hortumları; 3 - örgü tulumlar; 4 - soğutma tüpleri.
Açık tipteki tipik soğutucu akışkanların (su soğutması gösterilmemiştir), vakuma salınan (A), kısmi rejenerasyonlu (B) ve tam rejenerasyonlu (C) çalışma şemaları. 1 - oksijen besleme ünitesi; 2 - yenilenme blokları.
Rejenerasyon tipi bir uzay giysisi için bir soğutma sıvısının tipik blok diyagramı (soğutma sıvısı, uzay giysisi ile bütünleşik olarak kapalı bir mahfaza içinde bulunur): 1 - kontrol ve izleme paneli; 2 - uzay giysisinin ve sıvı soğutma sisteminin iç boşluğu; 3 - nem ayırıcı; 4 - ısı eşanjörü; 5 - karbondioksit ve diğer atık ürünleri emmek için blok; 6 - fan; 7 - su soğutma kıyafeti; 8 - pompa; 9 - su sıcaklığını düzenlemek için musluk; 10 - kapalı bir soğutma devresindeki su; 11 - su temini regülatörü; 12 - açık soğutma devresinin suyu (kapalı devrenin suyundan ısı alır); 13 - otomasyon ve kontrol üniteleri; 14 - acil durum oksijen kaynağı aktivasyon valfi; 15 - yedek oksijen beslemeli silindir; 16 - oksijen besleme regülatörü; 17 - uzay giysisindeki basınç modlarının regülatörü; 18 - ana oksijen kaynağı; 19 - emniyet valfi; 20 - pnömatik ve hidrolik iletişim için konektör; 21 - tıbbi sensörler; 22 - dahili telefon sistemi.
Bir uzay giysisi için otomatik sıvı yönetim sisteminin tipik blok şeması
Uzay giysilerinin bazı tasarım öğeleri, yumuşak kabuğun (A), uzay giysisinin yumuşak parçalarının menteşelerinin (B, C) ve sızdırmaz yatağın (D) yapısının varyantlarıdır. 1 - dış koruyucu kumaş; 2 - enranno-vakum yalıtım katmanları paketi; 3 - uzay giysisinin güç kabuğu; 4 - ana hermetik kabuk; 5 - yedek hermetik kabuk; 6 - astar; 7 - havalandırma sistemi tüpleri; 8 - havalandırma boşluğu; 9 - su soğutma kıyafeti; 10 - iç çamaşırı; 11 - güç bağı (bant, kordon, kablo); 12 - enine kat; 13 - enine kordon; 14 - yatağın dış bileziği; 15 - iç yarış; 16 - sızdırmazlık valfi; 17 - toplar.
“Bilim ve Yaşam” Sayı 6-1978. Profesör G. Ilyin, teknik bilimler adayları V. Ivanov, I. Pavlov.
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 tür 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 elbise 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 uzay süper 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 dünyada menteşeli 4-2 modeli tasarlayarak hareketlilik sorununu çözen ilk kişi oldu. 1936'dan beri, özel olarak oluşturulan Merkezi Aerohidrodinamik Enstitüsü, kasıtlı olarak kozmonot uzay kıyafetleri 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 dengeleme 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 rakamına benzeyen şeritlerle dolanmıştır.
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, içinde 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 kullanıyordu) ve maskesiz (kask, kapalı bir perdeyle uzay giysisinin geri kalanından ayrılmıştı ve sürekli oksijen kaynağı sağlayan büyük bir oksijen maskesine dönüşmüştü). nefes alma karışımı). Sonunda, daha fazla oksijen tüketimi gerektirmesine rağmen daha iyi ergonomi sağlayan maskesiz konsept kazandı. Uzay kaskları 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 püskürtülmeye başlandı ve bu da ışığın yalnızca %34'ünün geçmesini sağladı. 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.