Высокая космическая мода: марсианский скафандр
В феврале администрация Барака Обамы приняла радикальное решение о сворачивании стратегической программы NASA по освоению Луны. Политики посчитали, что с этим вполне способны справиться частные компании. Новыми целями США в космосе были названы Марс и астероиды. Понятно, что рвануть туда в ближайшее десятилетие американцам не удастся — для такого путешествия пока еще не созданы технологии. Но когда это произойдет, астронавтам придется не просто совершать экскурсии по марсианским достопримечательностям, а вкалывать в поте лица. Лунные прогулки Apollo в сравнении с новыми миссиями покажутся астронавтам детской забавой. Строительство и интенсивная геологоразведка на раннем этапе освоения Марса потребуют в буквальном смысле слова тяжелого ручного труда. Даже если NASA будет использовать на космических каторжных работах роботов-андроидов вроде Robonaut2, прорабы с человеческим лицом на Красной планете все равно понадобятся. И встречать первопроходцев Марс будет по одежке.
Винтаж не в тренде
Самый дорогой костюм в истории человечества — это космический скафандр. $20млн за штуку — не шутка. По сути он представляет собой индивидуальный космический корабль со всеми системами и оборудованием и почти так же сложен. А все потому, что человек — царь природы — совершенно беззащитное существо. Мы можем нормально существовать только при комнатной температуре, перепады атмосферного давления заставляют нас глотать таблетки, а малейший дефицит кислорода в окружающем воздухе приводит к обмороку. Что уж говорить о сверхжестких условиях открытого космоса или других планет.
В настоящее время существует два типа защитной космической одежды — домашняя и выходная. Во время переходных фаз полетов — взлета, посадки и маневрирования — астронавты щеголяют в герметичных спасательных скафандрах ACES (Advanced Crew Escape Suit), сделанных из нескольких слоев ткани и оснащенных гермошлемом, системой жидкостного охлаждения, набором средств для выживания, аварийной кислородной системой и парашютом. Для нижних слоев используют материалы на основе хлопка, для внешних — нейлоны различной фактуры с неопреновой и уретановой пропиткой. Примерно такие же комбинезоны, но попроще и из номекса носят пилоты сверхзвуковых истребителей.
На выход приходится одеваться посерьезнее. Для работы в открытом космосе применяется комплекс EMU (Extravehicular Mobility Unit), создающий вокруг человека тонкую, но очень надежную оболочку жизни. Жесткий EMU спасает от микрометеоритов, солнечной радиации, охлаждения, перегрева, а также обеспечивает стабильное внутреннее давление, вентиляцию и связь. В нем можно выполнять простейшие движения, но о сложной двигательной активности говорить не приходится. Вспомните хотя бы, как передвигались по Луне астронавты Apollo. О каком лунном или марсианском строительстве может идти речь, если для одетого, как капуста, астронавта было огромной проблемой подобрать выпавший из неуклюжих перчаток молоток! Надеть 140-килограммовый EMU в одиночку невозможно — процедура облачения и проверки бортовых систем занимает около трех часов.
Очевидно, что для новых миссий такой неуклюжий тулупчик не годится. В NASA считают эту проблему не менее важной, чем, например, разработка ракеты-носителя. Цена вопроса — полмиллиарда долларов. Официальный космический кутюрье Америки — Терри Хилл, руководитель проекта по разработке скафандра Constellation из Космического центра имени Джонсона.
Придворный кутюрье
Несмотря на смертельный приговор, вынесенный лунной программе, работы по скафандру Constellation Space Suit System (CSSS) будут завершены. NASA поставила перед группой Хилла очень жесткие задачи, главные из которых — модульность и универсальность скафандра, автономное обеспечение нормальной жизнедеятельности человека в открытом космосе при высоких физических нагрузках в течение 150 часов, возможность индивидуального переодевания и повышенная мобильность.
Гардероб астронавтов будущего, по задумке NASA, будет состоять из единственного комплекта одежды с кучей дополнительных аксессуаров. Предполагается создать две конфигурации скафандра — легкую и экстремальную. В марте 2009 года разработка легкой конфигурации скафандра для переходных фаз полета и аварийных работ в открытом космосе была поручена технологической компании Oceaneering из Хьюстона, специализирующейся на изготовлении защитной амуниции для глубоководных работ.
Жесткость традиционного скафандра – это важнейшее условие безопасности: случайное повреждение внешней оболочки и потеря давления могут привести к мгновенной смерти астронавта. Давление на поверхности Марса составляет 0.6 кПа или менее 1% от земного (100 кПа), а внутри скафандра оно должно быть, по мнению Дэйвы Ньюмэн, около 30 кПа. Это позволяет человеку работать вне базовой станции более 8 часов без отрицательных последствий для здоровья. Кроме того, при такой разнице давлений при возвращении домой астронавтам не потребуется декомпрессия. К примеру, сейчас после любого выхода из МКС в открытый космос астронавт ждет 4 часа, пока давления в помещении станции и внутри скафандра сравняются. Только после этого можно разгерметизировать шлем.
В скафандре Constellation будет применен традиционный барометрический способ поддержания давления — внутрь нижнего слоя закачают газовую смесь, а для обеспечения подвижности в зонах локтевого, плечевого и коленного суставов установят жесткие пластиковые вставки. Нормальную температуру тела астронавта будет поддерживать многослойная экранно-вакуумная теплоизоляция, впервые примененная еще в середине 1960-х на советском скафандре «Беркут». Фактически астронавт будет заключен в своеобразный герметичный термос с минимальной теплопроводностью. Но если в «Беркуте» конструкторы использовали тяжелую металлизированную ткань, то для CSSS специалисты David Clark намерены разработать особые типы легкого дышащего нейлона с регулируемой односторонней проницаемостью. Астронавтам не чуждо ничто человеческое, в том числе — нормальное пищеварение. Для утилизации продуктов жизнедеятельности CSSS оснастят компактной ассенизационной системой.