Нет скафандра, нет и путешествий
Дата публикации: 22 октября 2018 года в 22:59.
Категория: Экономика.
Верне сказать не просто скафандр, а целый комплект космических костюмов для разных нужд: отдельный на случай аварии, для выходов в космос и, конечно, отдельный — для работы на будущей марсианской базе. Но если новые тяжелые ракеты уже готовятся к запускам, то скафандров для других планет у человечества нет даже в перспективе.
Начнем со взлета и орбитальной стыковки с разгонным блоком. Во время таких операций космонавтам требуется страховка на случай разгерметизации кабины — аварийно-спасательный скафандр (АСС). Он не рассчитан на по-настоящему длительное ношение и должен лишь обеспечить временную безопасность. Такой скафандр легко надевается и снимается, сочетается с амортизационным креслом и подгоняется под индивидуальные габариты каждого космонавта. Сегодня людей на МКС доставляют российские корабли «Союз», на которых используются 10-килограммовые АСС «Сокол», созданные в НПП «Звезда».
Первое поколение их появилось еще в 1973 году, и, несмотря на многочисленные модификации, основа «Соколов» остается прежней: снаружи силовая оболочка из прочного лавсана, внутри герметичный воздухонепроницаемый слой из тщательно прорезиненных капрона и трикотажа. Встроенная система вентиляции обеспечивает охлаждение, а в случае разгерметизации в шлем подается чистый кислород. На всех знакомых нам предстартовых фотографиях космонавты одеты именно в «Соколы», а небольшие чемоданчики у них в руках — это внешний вентилятор-кондиционер: когда они заберутся в космический корабль, они подключат скафандры к его системе жизнеобеспечения.
Американский аналог «Соколов» — аварийно-спасательные ACES (Advanced Crew Escape Suit), выделяющиеся броским оранжевым цветом. В целом они весьма похожи на советско-российские варианты, разве что дополнены средствами безопасности на случай посадки на воду — теплозащитой, привязной парашютной подвеской и плавательным устройством, так что масса ACES составляет уже 18 кг. Теоретически, модифицированные версии «Соколов» и ACES можно использовать и при будущем полете на Марс. Но на этом все только начинается.
Наброски и эскизы. Работы над созданием скафандров для колонизации Луны и Марса ведутся уже давно, однако дальше прототипов и чертежей дело пока не сдвинулось.
Выходные костюмы
Полет к соседней планете будет долгим, и случиться может всякое, поэтому без скафандра для внекорабельной деятельности (ВКД) космонавтам просто не обойтись. Это уже гораздо более сложная и дорогостоящая конструкция, рассчитанная на полуавтономную многочасовую работу в открытом космосе. В таком снаряжении используются сложные системы терморегуляции, подачи кислорода и воды, связи с материнским кораблем, защиты от микрометеоритов и солнечной радиации. Этот скафандр — маленький космический корабль, рассчитанный на одного. Их не надевают, в них входят — уже в шлюзовой камере, — используя расположенный на спине люк.
Ничуть не проще и работа в нем. Возможность движения в скафандре для ВКД обеспечивается при помощи хитроумных шарнирных механизмов, но все равно даже согнуть руку в нем затруднительно из-за избыточного внутреннего давления, а по возвращении космонавты вынуждены пережидать в шлюзе, пока давление не вернется к безопасному уровню, не грозящему развитием декомпрессионной болезни. Наконец, после каждого выхода такой скафандр требуется установить на сушку и заменить расходные элементы. Неудивительно, что новый российский «Орлан-МКС» для ВКД весит уже около 114 кг. В нем можно выполнить полтора десятка выходов длительностью от семи до девяти часов.
На подготовку и обслуживание скафандров для ВКД уходит почти столько же времени, сколько и на само использование, а стоимость, скажем, новых американских Extravehicular Mobility Unit (EMU) достигает 250 млн долл. Обслуживание парка скафандров для ВКД на орбите и на Земле обходится NASA в 80 млн долл. в год. Но если уж мы собрались на Марс и построили носитель сверхтяжелого класса, на новые «Орланы» деньги найдутся. Главная проблема — со скафандрами, подходящими для работы на поверхности другой планеты: таких систем пока что не существует в принципе.
Нечего надеть
«Марсианские» и «лунные» скафандры людям придется носить подолгу и ежедневно и, что немаловажно, ремонтировать без отправки на Землю. Они должны обеспечивать терморегуляцию и вентиляцию, позволять перекусить и утолить жажду, не переодеваясь, а главное — позволять выполнять активные движения и тяжелую физическую работу. Скафандр, подходящий для колонизации Марса, должен стать «второй одеждой» колонистов.
Однако аварийно-спасательные для этого недостаточно сложны, а «Орланы» и EMU чересчур громоздки: можно вспомнить, как астронавты на Луне едва могли нагнуться, чтоб поднять что-нибудь с поверхности. Потребность в новинке существует — тем не менее ни у российского НПП «Звезда», ни у ведущих американских производителей Hamilton Sundstrand и ILC Dover таких решений нет.
«Еще при подлете экипаж надевает марсианские скафандры и садится уже в них. Экипаж должен быть готов к немедленному выходу на поверхность: посадка на другую планету, пожалуй, самый критичный участок полета, и стоит быть готовыми ко всему».
По словам бывшего разработчика НПП «Звезда», а сегодня ведущего конструктора стартапа Final Frontier Design Николая Моисеева, проблема в том, что никто не знает, когда же состоится долгожданный полет. Несмотря на массу громких заявлений, конкретных планов на этот счет нет ни в США, ни в России, Европе или Китае. Разработка полноценного межпланетного скафандра оценивается в сумму порядка 250 млн долл., и вряд ли кто-то согласится выделить такие большие деньги, не имея даже четкого технического задания от организаторов будущей экспедиции.
Некоторое время назад в США действовала программа создания скафандров для лунных экспедиций Constellation Space Suit System (CSS), которые должны были обеспечивать работу продолжительностью до 150 ч. Однако после завершения полетов и выхода шаттлов «на пенсию» финансирование CSS стало постепенно урезаться, пока проект не закрыли окончательно. С 2015 года, когда разработчики обещали показать уже готовые CSS, никаких новостей о нем не слышно.
Новый аварийно-спасательный скафандр FFD Stratos весом всего 8 кг универсален: он может регулироваться по росту в пределах 33 см (против 2−4 см у «Сокола» и ACES).
Высокая мода
В последние годы разработчики NASA сосредоточились на модификации старых, проверенных скафандров ACES до более продвинутой версии MACES (Modified ACES). Возможно, мы увидим MACES вскоре после того, как появятся известия о завершении работ над тяжелыми ракетами SLS. Тем временем в сторону «марсианских» скафандров поглядывают и частные разработчики. Boeing и SpaceX уже представили свои концепции и пообещали испытать их в собственных космических капсулах Starliner и Dragon 2, создание которых уже близится к завершению.
Прототип Boeing BlueПредполагается, что именно эти скафандры будут использоваться при полетах на будущем пилотируемом корабле CST-100 Starliner.
Их облик весьма характерен — серьезный синий от Boeing и футуристический белый от Илона Маска, но, по замечанию Николая Моисеева, и тот и другой являются лишь модифицированными версиями все тех же аварийно-спасательных скафандров. От этих проектов до «марсианских» или хотя бы до ВКД-скафандров еще годы разработок и испытаний.
Особенно показательна судьба проекта профессора Массачусетского технологического института (MIT) Давы Ньюман. «Обгоняющий время» и «суперсовременный» скафандр Bio Suite поднял большую шумиху в СМИ, но ни одного прототипа разработчики так и не показали. «То, что мы видим на фотографиях, лишь оболочка, не имеющая никаких внутренних систем, — подчеркивает Николай Моисеев. — Это скорее красивый костюм космонавта, который идеально облегает фигуру; использовать его в космосе просто нельзя».
Прототип BioSuitПрофессор Ньюман использовала футуристичные, но не подходящие для космоса перчатки и ботинки от комплекта мотоциклетной защиты, а вместо шлема — малофункциональный стеклянный колпак без системы вентиляции.
Получается, что «марсианского» скафандра нет прежде всего потому, что по‑настоящему на Марс никто так и не собирается. По крайней мере государственные космические организации пока даже не рассматривают всерьез эту перспективу. Для текущих же задач на околоземной орбите всех вполне устраивают и старые добрые системы: они весьма дороги и сложны, но отвечают всем требованиям и запросам космонавтов.
Прототип SpaceXЭффектные снимки скафандра для будущих экипажей пилотируемого корабля Dragon 2 были показаны в сентябре 2017 года. Можно не сомневаться, что после завершения разработки и сертификации его внешний вид изменится: минимализм и требования безопасности не всегда уживаются вместе.
Источник: журнал «Популярная механика» (№9, Сентябрь 2018)