Скафандр «Орлан-МКС»

Новая коллекция одежды от НПП «Звезда»

 
Последняя модификация скафандра для выходов в открытый космос – «Орлан-МКС» – прошла все лётные испытания и готова отправиться на орбитальную станцию, чтобы заменить скафандры предыдущего поколения.
 
 

Статья журнала ВКС, №2 (87) октябрь 2016

За пределами станции плюс 120 градусов на солнечной стороне, минус 120 – в тени. У экипажа – жёсткая циклограмма, план расписан по минутам. «На работу у нас запланировано шесть с половиной часов, думаю, что справимся раньше, потому что в тени нам планируют отдых, но мы в тени привыкли работать, у нас прекрасные фонари-прожекторы на шлеме», – обещает с борта МКС Павел Виноградов.
 
Павел Виноградов, космонавт, совершивший семь выходов в открытый космос, Герой РФ
Павел Виноградов, космонавт, совершивший семь выходов в открытый космос, Герой РФ
 
Космонавты тренируются в гидролаборатории и в специальном самолёте, выполняя полёты в невесомости. Все будущие операции в космосе отрабатываются многократно. На борту Ил-76 МДК ощущается вся тяжесть скафандра. Во время короткой невесомости космонавты учатся «входить» в скафандр. За 20 секунд надо забраться в космическую кирасу, а потом отработать детали будущего выхода.
 
Вспоминая свои тренировки в гидролаборатории (специальный бассейн ЦПК имени Ю. А. Гагарина), Павел Виноградов говорит о разнице от ощущений в скафандре на воде и в космосе: 
 
– Скафандр в воде – это такой маленький батискаф. Остекление скафандра при взаимодействии с водой создаёт эффект линзы, пространство искажается. Внутри очень комфортно, единственное – не можешь рукой нос почесать. Однако для этого есть специальное устройство.
Скафандр «Беркут», в котором более 50 лет назад первым шагнул за борт космического корабля Алексей Леонов, был разработан на научно‑производственном предприятии «Звезда». За полвека «выходной» костюм космонавта претерпел множество изменений.
 
Рассказывает Сергей Поздняков, генеральный директор и генеральный конструктор НПП «Звезда»: 
 
– Мы выпускаем новые разработки, но основы нашей деятельности, безусловно, заложил ещё Гай Ильич Северин. При нём состоялся первый выход – выход Леонова, и это была первая программа «Звезды». При нём был создан скафандр постоянного орбитального базирования. Первые «Орланы» долгое время находились на орбитальной станции, и члены каждого экипажа могли их подгонять под себя. Новые скафандры тоже можно использовать, не спуская для обслуживания на землю. Космонавты умеют самостоятельно менять расходные элементы. Американцы сейчас только пытаются выпустить такой скафандр.
 
Наш размерчик
 
Сейчас на орбитальной станции в постоянной готовности находятся три скафандра «Орлан‑МК». Ими уже воспользовались более десяти космонавтов, и для каждого скафандр подгонялся индивидуально.
 
– Существует целая система подгонки скафандра, – говорит космонавт Павел Виноградов. – От неё зависит 90 процентов успеха работы на внешней поверхности станции. Если скафандр неправильно подогнан, ты не сможешь работать. Бывают тонкие, мелкие операции, требующие манипуляций одними пальцами.
 
Виноградову приходилось выходить в космическое пространство и в «Орлане», и в американском скафандре:
 
– Работать сложно и в том, и в другом. Но «Орланы» проще в подготовке. Это проверяется по тому, может ли космонавт одеться сам или ему требуется помощь. Кстати, мы на станции специально тренировались: каждый помогал коллеге одеваться, перед этим надев свой скафандр. Эта непростая задача – необходимость. Технология американского скафандра предполагает, что рядом всегда должен быть человек, который помогает, контролирует. В наш скафандр каждый входит сам: «клац» – и ранец закрыт, не нужно ничьё участие. Каждый проверяется сам. В этом изюминка «Орлана». Внутренний объём американского и российского скафандра – тоже несравнимые вещи. В «Орлане» спокойно двигаешься, нигде не жмёт. Американская конструкция более плотная, скафандр туго облегает, он намного компактнее. У американцев другая система шлема. У нас обзор поменьше, но это дело привычки.
 
У новой модификации «Орлана» шарниры стали совершеннее. Наш скафандр всегда был лучше американского в части удобства и свободы для рук и ног. У американцев подвижности меньше, зато рукав мягче. Перчатки астронавты подбирают индивидуально, существуют два или три типа размеров – набор отдельно лежит на станции.
 
А у «Орлана» перчатки унифицированные. Сейчас американские и российские разработчики совместно трудятся над созданием скафандра, который взял бы всё самое лучшее от «Орлана» и от EMU (Extravehicular Mobility Unit). Думаю, может получиться оптимальный вариант.
 
За пределами МКС – внекорабельная деятельность космонавта Павла Виноградова
За пределами МКС – внекорабельная деятельность космонавта Павла Виноградова
 
Маленький космический корабль
 
До настоящего времени все работы по российской программе МКС в открытом космосе проводились в модифицированном варианте скафандра типа
«Орлан». Первый выход в открытый космос в скафандрах этого семейства был осуществлён в 1977 году на орбитальной станции «Салют-6» космонавтами Георгием Гречко и Юрием Романенко.
 
Старые и новые скафандры для ВКД внешне мало чем отличаются, но космонавты чувствуют разницу. По их словам, современный «Орлан» – нечто среднее между костюмом и домом. В такой оболочке космонавт может находиться в открытом космосе свыше 10 часов. Это маленький космический корабль, который имеет свою систему теплозащиты, теплообеспечения, связи, передачи телеметрической информации. Там есть даже запас питьевой воды и «чесалка» для носа.
 
Внутри под кирасой – мягкий сетчатый костюм водяного охлаждения. Его пронизывают вшитые в материю тоненькие трубочки, по которым циркулирует холодная вода с большим содержанием серебра, благодаря которому вода долго не портится. Эта конструкция отводит тепло, чтобы не допустить перегрева космонавта.
 
Алюминиевая кираса с мягкими оболочками рук и ног позволяет осуществить вход в скафандр менее чем за 5 минут.
 
Российский «Орлан» легче американского скафандра на 35 кг.
Модернизированный, компьютеризированный, синтетический 
 
Шестое поколение скафандров «Орлан» – «Орлан‑МКС» – доставят на станцию уже в конце 2016 года. Аббревиатура «МКС» в данном случае расшифровывается как «модернизированный, компьютеризированный, синтетический».
 
Космонавт перемещается по внешней поверхности станции
За пределами станции работают, как правило, два космонавта. Они выходят в открытый космос в российских скафандрах «Орлан». Огромный «Орлан» в невесомости как пушинка. Однако работать в нём не так просто. Очень важно, чтобы он был правильно подогнан по размеру. Можно сделать штанины длиннее или подобрать рукава, за счёт этого будет корректироваться объём скафандра. Главное – подобрать перчатки. В безвоздушном пространстве на протяжении долгого времени вот такими прорезиненными пальцами придётся выполнять очень мелкие операции.
 
 
 
В задачи космонавтов в открытом космосе входят: техническое обслуживание станции, прокладка кабелей и поручней для передвижения. Они заменят антенну и заберут блок эксперимента «Обстановка», чтобы отправить его на Землю для изучения. Кроме того, экипажу предстоит операция по очистке иллюминаторов от космической пыли. «За время полёта на иллюминаторах образовалась плёнка, она чем-то похожа на коллоидную взвесь, типа масляной плёнки, и должна легко сняться с иллюминаторов», – поясняет Михаил Корниенко.
«Модернизированный»: оснащённый системой автоматического терморегулирования.
 
При интенсивной работе космонавт выделяет до 800 Вт тепла. Этого достаточно, чтобы зажечь восемь ламп накаливания и даже вскипятить воду.
Иногда работа за бортом идёт так напряжённо, что о необходимости регулировки температуры могут забыть даже очень опытные космонавты и вспомнить только тогда, когда пот уже заливает лицо или пальцы рук и ног коченеют.
 
В «Орлане‑МКС» требуемый микроклимат поддерживается автоматически. Система сама определит, в каком режиме трудится человек, чтобы не допустить перегрева или охлаждения. При необходимости параметры её настройки можно изменить до выхода и во время работы: ручная настройка предусмотрена на случай сбоя автоматики.
 
Для испытания системы терморегулирования в «Звезду» приезжал Фёдор Юрчихин. В одном из выходов в открытый космос у него замёрзли ноги, поэтому он понимает важность комфортного пребывания в скафандре, как никто другой. Испытания проходили на велотренажёре. Космонавт в скафандре крутил педали в течение 40 минут, а система оценивала его энергозатраты и подстраивалась под них. Юрчихин затем поделился впечатлениями:
 
– Система работает эффективно: с помощью электромагнитных клапанов и блока управления она выставляет наиболее комфортную температуру, определённую на основе нашего большого опыта работы в космосе. Американцы пошли иным путём: они просто устраняли замечания астронавтов, не разрабатывая новой системы. Если астронавт жаловался на то, что мёрзнут руки или ноги, – вводили в скафандр обогрев перчаток или стелек. В российском скафандре теплозащита пассивная, её сделали сразу, и она не требует введения новых элементов. Зато внутри скафандра появился костюм водяного охлаждения и автоматическая терморегулировка. Включил – и забыл.
 
«Компьютеризированный»: скафандр оснащён встроенным компьютером и новым дисплеем.
 
Встроенный компьютер контролирует работу всех важнейших систем скафандра. Перед выходом в космос или за пределами станции автоматика сразу сообщит даже о небольших отклонениях и даст рекомендации космонавту, что нужно делать в той или иной ситуации.
 
Как отмечают космонавты, прежде, во время нахождения на солнечной стороне станции, изображение на дисплеях «растворялось» на бледном экране. В «Орлане‑МКС» на пульте управления установлен новый дисплей, размером примерно с ладонь. Он передаёт изображение гораздо ярче. Качество картинки выше, чем на iPhone, и возможностей у дисплея гораздо больше. 
 
«Синтетический»: надёжная защита из современных материалов.
 
В скафандре космонавт шагает в открытый  космос, не опасаясь ни вакуума, ни перегрева на солнечной стороне орбиты, где температура достигает плюс 120 градусов, ни жуткого холода до 120 градусов мороза на теневой стороне.
 
Чтобы обеспечить такую защиту, новый «Орлан‑МКС», как и его предшественники, состоит из нескольких оболочек. Снаружи предусмотрена дополнительная, в том числе микрометеоритная защита из нескольких слоёв экранно‑вакуумной теплоизоляции.
 
Основа скафандра – жёсткий корпус из алюминиевого сплава, или кираса, называемая так по аналогии со средневековыми доспехами. Единое целое с кирасой составляет гермошлем, а к жёсткому корпусу крепятся мягкие рукава и штанины.
 
В «Орлане‑МКС» используются новые материалы. Например, резиновые гермооболочки заменены на полиуретановые. В результате новую экипировку можно будет гарантированно эксплуатировать не четыре года, как старые модификации, а шесть‑семь, причём количество выходов в космос увеличивается с 15 до 20. Ведь полиуретановые материалы гораздо долговечнее, изоносоустойчивее резины, которая быстро стареет и грубеет.
 
Российский экипаж МКС – космонавты Роман Романенко и Павел Виноградов
Российский экипаж МКС – космонавты Роман Романенко и Павел Виноградов
 
Сегодня Международная космическая станция настолько велика, что космонавт, работающий на её поверхности в открытом космосе, может в какой-то момент потерять ориентацию. Конечно, ориентироваться космонавты учатся постоянно, даже придумывают свои «фишки» и подсказки, чтобы найти верный путь. Космонавт Павел Виноградов по своему опыту знает, что за пределами станции очень легко потеряться:
 
– Поэтому все основные маршруты у нас разрисованы, каждый элемент, которым пользуемся, пронумерован. Эта наша космическая «картография» – целая система. Станция всегда подсвечена на всех выходах. 
 
Работы бывает так много, что станцию порой приходится исходить вдоль и поперёк. Наикратчайший путь к входному люку или к другой рабочей площадке покажет новый прибор, который установят на скафандрах уже следующего поколения. Автоматика будет выводить на дисплей подробную схему местоположения космонавта на внешней стороне МКС.

Выходя в открытый космос, космонавты фиксируют себя специальными карабинами. Без фиксации легко стать искусственным спутником земли. Для каждого объекта и инструмента в космосе используется крепление.

Выходя в открытый космос, космонавты фиксируют себя специальными карабинами. Без фиксации легко стать искусственным спутником Земли. Для каждого объекта и инструмента в космосе используется крепление

«Орланы» на Луне?
 
Благодаря удачной конструкции у «Орланов‑МКС» большое будущее, и не только на Международной космической станции. На базе «Орланов‑МКС» нетрудно разработать лунные скафандры.
 
Как считают специалисты НПП «Звезда», значительной доработки потребуют только оболочки ног: необходимо будет сделать штанины и ботинки, удобные для ходьбы. 
 
– Я думаю, что за достаточно короткий период мы могли бы сделать лунный скафандр, – комментирует Сергей Поздняков. – Надо будет доработать модель для ходьбы, придумать защиту от пыли, чтобы не проносить её на корабль, и желательно облегчить всю конструкцию. Когда будет поставлена соответствующая задача, мы сможем быстро её решить.
 
 
Устройство модифицированного скафандра
 
Масса скафандра 110 кг
 
Системы скафандра рассчитаны на автономную работу до 10 часов
 
В скафандре есть специальное устройство – «чесалка» для носа, она же вальсальва – устройство для продувки ушей
 
В систему шлема встроены светодиодные лампы для работы в тени
 
В скафандрах могут работать космонавты ростом от 165 до 190 см
 
Рабочее давление – 40 ГПа
 
Срок службы скафандра в новой модификации увеличен до 7 лет – до 15 выходов в открытый космос
 
Планируемое начало эксплуатации – 2017 год
 
Жидкокристаллический дисплей внутри шлема, на него автоматически выдаются все данные по состоянию систем скафандра
 
Пульт управления
Пульт управления
 
Ранец с системой жизнеобеспечения и компьютером
Ранец с системой жизнеобеспечения и компьютером
 
Манометр
Манометр
 
Пневмогидравлический пульт управления
Пневмогидравлический пульт управления
 
Новые синтетические оболочки
Новые синтетические оболочки
 
Объединенный разъем коммуникаций
Объединённый разъём коммуникаций
 
Мягкая штанина
Мягкая штанина

 

Фото (в открытом космосе): Павел Виноградов, Александр Мисуркин.
Автор фото скафандров «Орлан-МКС»: Константин Колодяжный