Сравниваем скафандр "Орлан-МКС" и SpaceX

Чтобы легче было понять эти скафандры, интересно разобраться, какими они вообще бывают. Речь идёт про "выходные" скафандры, то есть предназначенные для работы в открытом космосе. Так вот, если, к примеру, взять такие скафандры NASA, то, начиная от сделанных для программы "Аполлон" и заканчивая современными для МКС, они весьма многосоставные: низ надевается отдельно, верх отдельно, шлем, ботинки, перчатки — всё по очереди. Соответственно, получается очень много мест соединений, а для работы в открытом космосе соединения должны быть максимально герметичны.

А для советской лунной программы скафандр сделали принципиально другой: его не надеваешь на себя, как одежду, а в него заходишь, как в дом родной. Через дверь. Он представляет собой единую конструкцию.

Советский лунный скафандр назывался "Кречет", и хоть нашу лунную программу закрыли, но эта потрясающая конструкция не только не забыта, а по сей день используется. Современные "выходные" скафандры "Орлан-МКС" — наследники "Кречета". Принцип точно такой же: это дом, в котором можно жить в открытом космосе. Полностью автономно можно жить около семи часов, а если с заменой всего, что заканчивается, то гарантированно часов двадцать. В Центре подготовки космонавтов на экскурсии рассказывали, что космонавты перед тренировкой с "Орланом" иногда восклицают: "По матрёшкам!"

Интересно, что само слово "скафандр" — это соединение греческих слов "скаф" ("судно", "лодка") и "андрос" ("человек"). То есть смысл в том, что это не просто костюм, а целый персональный космический корабль. "Орланы" как нельзя лучше подходят под это определение.

Так вот, все системы жизнеобеспечения в "Орлане" находятся на "двери", то есть за спиной, и за счёт них скафандр на земле весит около 110 килограммов. Кстати, насовский — тоже 113. Что же там за спиной: запасы кислорода, система подачи его в скафандр, система очистки воздуха в скафандре от выдыхаемого углекислого газа, теплообменник, влагосборник, разнообразное электрооборудование для контроля работы систем, радиосвязь. А для управления всем этим на скафандре целый ассортимент всевозможных клапанов и тумблеров, притом ещё с заглушками от случайного нажатия.

Что ещё жизненно важно — какие условия внутри. И один из главных вопросов: какое обеспечивается давление. Скажем, в "выходных" скафандрах для астронавтов Space Shuttle давление было сделано около 222 миллиметров ртутного столба против нормальных для нас с вами 750–760. То есть четверть нормы. При этом 170 миллиметров ртутного столба — это обозначенный медиками самый необходимый минимум для "выходного" скафандра. Меньше никак нельзя, потому что будет так называемая декомпрессионная болезнь. А чтобы понять, что это такое, надо вспоминать первый в истории выход в открытый космос.

Когда в 1965 году полетели Алексей Леонов и Павел Беляев, никто на земле доподлинно не знал, что вообще собой представляет открытый космос. Соответственно, не совсем было понятно, на что, собственно говоря, рассчитывать, конструируя скафандр. Как знать, чего не знаешь? Поэтому давление в скафандре Леонова "Беркут" сделали не намного ниже нормального атмосферного — 600 миллиметров ртутного столба. И, когда оказалось, что в открытом космосе давления вообще никакого нет, скафандр раздуло. Что делать? Как опытнейший боевой лётчик, который выходил из самых разных нештатных ситуаций, он немедленно всё оценил и принял решение самостоятельно: надо сбрасывать давление в скафандре, поворачивать соответствующий регулятор. Вот мы и подходим к декомпрессионной болезни.

В этой ситуации особенно опасен азот, из которого наш воздух состоит почти на 80%. Если у человека в крови азот, а ему внезапно взять и резко сбросить давление окружающей среды, азот мгновенно станет выходить из крови, кровь закипит, человек умрёт. Но Леонов в тот незабываемый момент рассчитал, что вот уже часа два как дышит чистым кислородом. Значит, азот должен был уже весь из крови выветриться. Это был большой риск, но Леонов понял, что на земле после всех обсуждений примут только такое единственно возможное решение, а вот есть ли время на переговоры, неизвестно. И он повернул на своём скафандре "Беркут" регулятор давления, и всё обошлось.

Отсюда и становится понятно, почему в "Орлан" космонавту подаётся чистый кислород. И почему давление внутри — 300 миллиметров ртутного столба. То есть это некий компромисс между Сциллой декомпрессионной болезни и Харибдой полного отсутствия давления за бортом.

Вот теперь мы уже более или менее готовы посмотреть на новенький, сверкающий солнцезащитным покрытием на шлеме (медь, оксид олова и индия) "выходной" скафандр от SpaceX. EVA suit, как говорят у них. EVA — это extra vehicular activity, "внекорабельная деятельность".

Что хочется первым делом сказать: так же, как и "Орлан", и так же, как и спейсиксовский скафандр для внутреннего пользования, это единое целое. Только в него заходишь не "в дверь", как у нас, а через молнии на корпусе. А "двери" и вообще какого-либо увесистого "рюкзака" за спиной нет как нет, ибо в SpaceX решили его вообще не нагружать встроенными системами жизнеобеспечения, а подавать всё это жизнеобеспечение через фал, то есть, грубо говоря, через кабель, который подсоединяется к скафандру на ноге. Через него идёт и кислород, и электричество, и связь — вся жизнь. Как пуповина, соединяющая дитя земли с материнским кораблём.

Герой России космонавт Михаил Корниенко, который дважды выходил в открытый космос, прокомментировал Life.ru, что такая система может быть оправданна только для работы за пределами небольшого объекта вроде космического транспортного корабля, но для Международной космической станции это не подходит абсолютно.

— Может быть, сама по себе идея и неплохая, но этот кабель будет в значительной степени сковывать движения космонавта за бортом. Представьте, мы передвигаемся по всей длине российского сегмента станции. Это метров сорок. И этот кабель, он что, тянуться будет? А если космонавт на другую сторону пошёл? Кабель обмотается вокруг модуля, — объяснил космонавт.

Для дыхания через фал в "выходной" костюм SpaceX тоже подаётся чистый кислород, в отличие от их внутрикорабельного скафандра — туда поступает кислород-азотная смесь, которую можно регулировать. Давление в "выходном" — около 260 миллиметров ртутного столба, то есть немного поменьше, чем в "Орлане". Оно регулируется автоматически. Михаил Борисович отметил, что в американской астронавтике в целом стремятся сделать в скафандре давление как можно ниже.

— За счёт более низкого давления они делают скафандр более мягким. Но это влечёт за собой целую ночёвку в кислородной среде, чтобы не было декомпрессионных расстройств. Они ночуют в эйрлоке с кислородом, то есть десатурацию делают. Это та ещё "радость". У нас за счёт более высокого давления жёсткость выше, но нам достаточно часа десатурации перед выходом, — подчёркивает Михаил Корниенко.

На "пуповине" скафандра SpaceX есть регулятор температуры и кислорода. В "Орлане" терморегуляция идёт за счёт надетого на космонавта костюма водяного охлаждения: по нему циркулирует вода, которую при необходимости можно охлаждать либо, наоборот, нагревать.

— Если просто кислород в скафандр идёт и охлаждение происходит за счёт потока воздуха, то это, как в "Соколе" у нас (во внутрикорабельном скафандре для полётов на "Союзах". — Прим. Life.ru), охлаждение вентиляцией, но мне не кажется это хорошим решением. Но я подчеркну, я не знаю, как именно они сделали, — говорит Михаил Корниенко.

"Орлан" выполнен как универсальный на рост от 165 до 190 сантиметров, рукава и штанины, соответственно, регулируются. У SpaceX скафандр создаётся строго индивидуально под определённого астронавта. Судя по всему, и "выходной" тоже. Ткани у обоих скафандров термостойкие, синтетические, герметичность обеспечена у "Орлана" полиуретановым покрытием, у скафандра SpaceX — полиэтиленовым. Кстати, полимеры ещё и от радиации неплохо защищают.

Теперь попытаемся разобраться со степенью подвижности: в "Орлане" можно свободно поворачивать голову влево-вправо, а также поднимать наверх. Естественно, можно поднимать и сгибать руки. В области суставов — кольцевые шарниры. Ясно, что усилия для движений требуются немалые.

— Вообще, было бы здорово, если бы подвижность в суставах, в сочленениях, где подшипники, была увеличена, потому что в "Орлане" порой достаточно тяжело работать именно из-за работы этих подшипников, плечевых в основном. Иногда вплоть до растяжений связок. Скафандр жёсткий, внутри давление, снаружи вакуум. И каждое движение в нём даётся с трудом, — объясняет космонавт.

В SpaceX на подвижность обратили особое внимание, они постарались сделать максимально комфортные места соединений.

Очевидно, без тяжкого груза самостоятельного обеспечения жизни человека скафандр становится гораздо легче. Массу конкретно SpaceX не пишет, но надо так понимать, что не больше килограммов пятидесяти, потому что жизнеобеспечение — это половина веса "выходного" скафандра или даже больше. Надо сказать, внутрикорабельный у SpaceX вообще 10 килограммов весит. А этот "выходной" не выглядит по сравнению с ним каким-то очень громоздким.

Подробностей о его внутреннем содержании нет. А очень любопытно, есть ли в нём, к примеру, устройство для питья. В "Орлане" есть, это наполненный водой пластиковый пакет со специальной трубочкой.

— Это хорошая штука. Работать приходится подолгу, это семь – восемь часов тяжелейшей работы, как в спортзале. Расход энергии очень большой, — рассказал космонавт Михаил Корниенко.

Впрочем, свою обновку SpaceX пока что планирует опробовать в сравнительно недолгом выходе: в рамках миссии Polaris Dawn четверо астронавтов полетят в корабле Crew Dragon на пять суток, без стыковки со станцией, выходить в открытый космос будут прямо из корабля, и у них будет два часа на всё про всё вместе с разгерметизацией корабля и обратным нагнетанием воздуха после возвращения.

Каждый экземпляр "Орлана-МКС" рассчитан на 20 выходов в открытый космос. Сколько раз можно использовать новый EVA suit, не уточняется. В любом случае это практика покажет. Стоит добавить, что в "Орланах" разных модификаций с 2001 по 2015 год в открытый космос вышло 96 космонавтов. Значит, к настоящему моменту уже около 150.