Лунный скафандр полужесткого типа «Кречет-94»
1-й – скафандр мягкого типа «Орел», разработанный на основе скафандра для выхода в открытый космос «Ястреб», применявшегося при переходе с корабля «Союз-5» в «Союз-4»;
2-й – скафандр полужесткого типа, получивший название «Кречет» (Кречет-94).
В СК «Кречет» впервые в истории мировой космонавтики использовалась конструкция полужесткого типа, которая до этого была реализована только в экспериментальных скафандрах «ВКД» (см. короткий (1:33) видеообзор скафандра «ВКД»).
В основу СК входила кираса из алюминиевых сплавов с интегрированным несъемным шлемом. Рукава крепились к кирасе и имели плечевые, локтевые и кистевые подшипники, обеспечивающие хорошую подвижность.
Снизу к кирасе крепились штанины. «Мягкие» элементы СК имели силовую капроновую и двойную герметичную оболочку. Сверху одевался защитный «костюм» с дополнительной радиационной и теплозащитой.
Вход в скафандр осуществлялся через расположенный на спине входной люк. В дверце расположилась система жизнеобеспечения «Каспий». Такое решение не только существенно облегчало вход в СК и его покидание, но исключало наличие систем коммуникаций, проходящих от ранца СОЖ к скафандру, в условиях вакуума при воздействии агрессивных факторов открытого космоса.
Алюминиевая кираса служила своеобразной силовой основой и давала больше возможностей для удобного расположения органов управления СК и вспомогательного оборудования (см. короткий (2:00) видеообзор скафандра «Кречет-94»).
СК «Кречет» предполагал применение костюма водяного охлаждения и вентиляцию. В рабочем режиме внутреннее пространство скафандра заполнялось чистым кислородом, а рабочий режим избыточного давления составлял 0,4 кг/см², что в условиях вакуума составляет порядка 320 мм рт.ст. или эквивалент высоте в 7 километров.
Так как требование к продолжительности автономной работы было увеличено до 10 часов, в скафандре реализованы решения по установке устройства для питья и мочесборника.
Отличительной чертой лунного скафандра «Кречет» был нагрудный пульт, выполненный в виде раскрывающегося планшета.
Силы на разработку Скафандра «Кречет-94» не были потрачены зря. В соответствии с программой «Луна-3», на Луну должны были отправиться два человека. Командир корабля оставался на орбите в лунном орбитальном корабле, а второй космонавт осуществлял посадку на Луну.
Естественно, что и требования к двум скафандрам должны были быть разными: первый – для работы на поверхности Луны с длительной автономной работой, второй – в условиях невесомости и более коротким сроком автономной работы.
Как было сказано выше, лунный вариант получил название «Кречет», а орбитальный СК для командира корабля получил название «Орлан». Из «Орлана» убрали дополнительное (ненужное во время внекорабельной деятельности) оборудование (голеностопные шарниры, дополнительную рацию, усиленный слой радиационной защиты и т.п.).
Полет советских космонавтов на Луну так и не состоялся. Но скафандр «Орлан» стал основным и единственным отечественным СК для выхода в открытый космос, который зарекомендовал себя с наилучшей стороны.
Со временем он прошел ряд модернизаций. Были значительно улучшены эргономические и технические характеристики, увеличена длительность автономной работы, проведено много прикладных исследований.
В случае необходимости, создать новую модификацию СК «Кречет 20ХХ» вполне реально в сжатые сроки. Тем не менее облик будущего лунного скафандра будет зависеть от возлагаемых на него задач, так как дискуссия о применении универсального скафандра типа СК «Орел» остается открытой…
Источник
Кречет (скафандр)
«Кречет» — советский полужёсткий космический скафандр разрабатывавшийся для экспедиции на Луну.
Содержание
История создания
В рамках советской лунной программы понадобилось создать скафандр, позволяющий достаточно длительное время работать непосредственно на Луне. Он имел название «Кречет» и стал прообразом скафандров «Орлан», которые используются сегодня российскими космонавтами для работы в открытом космосе.
По ряду причин полёт советского человека на Луну не состоялся, но скафандр для лунной экспедиции коллективом НПП «Звезда» был разработан. Для лунной экспедиции впервые в практике скафандростроения было решено создать скафандр полужёсткого типа с встроенной в крышку входного люка системой жизнеобеспечения, которая позволяла обеспечить более выгодный уровень безопасности космонавта на Луне.
Советская лунная программа предполагала пребывание на Луне одного космонавта (по сравнению с двумя в программе США) и 5-ти километровый переход на резервный корабль в случае невозможности осуществить взлёт с Луны на основном корабле. Поэтому разработчики должны были предполагать возможность такого перехода в условиях лунной гравитации (1/6 земной).
Характеристики
«Кречет», также как и его сегодняшний аналог скафандр «Орлан» представлял собой очень сложное устройство. Он не надевался на человека, а наоборот, человек входил в скафандр — для этого в задней части данной конструкции предусмотрен люк. В нём была система специальных растяжек и фиксаторов, которые были необходимы для обеспечения невредимости человека во время манёвров, поскольку при малой массе всего лунного корабля смещение центра тяжести всего аппарата из-за неловкого движения человека могло повлечь за собой весьма большие неприятности.
Для НПП «Звезда» это был уже третий тип скафандра, который создавался в стенах предприятия, однако предназначенный для исторической цели — высадки человека на Луне. Необходимые предупреждающие исследования позволили сформулировать обязательный набор возможностей для этого устройства, из-за сложности оно было настоящим инженерным сооружением — самостоятельным космическим модулем для одного человека. В скафандре исследователь Луны должен был сохранить такие двигательные и рабочие способности, которые на 3емле считаются элементарными. Например, перемещаться по лунной поверхности с учётом того, что «прогулки» могут совершаться на разном рельефе; иметь возможность встать на ноги в случае падения, осуществлять контакт с лунным грунтом, температура которого колеблется в очень широких пределах (в тени и на солнце от −130 ° С до +160 ° С); работать с приборами, собирать образцы лунных пород и осуществлять примитивное бурение. У космонавтов должна была быть возможность подкрепиться специальной жидкой пищей, а также выводить из скафандра мочу. Словом, вся система жизнеобеспечения рассчитывалась на более тяжёлые условия работы, чем те, что существовали во время орбитальных выходов исследователей.
В результате проектно-конструкторские усилия увенчались экспериментальным скафандром СКВ. После утверждения программы советской лунной экспедиции пришлось выбирать между двумя вариантами. Первый из них имел комбинезон «мягкого» типа со съёмным ранцем, разработкой которого руководил известный конструктор С. Уманский. Другой, созданный под руководством А. Стоклицкого, имел так называемый «полужёсткий» комбинезон, а вместо ранцевой — встроенную систему жизнеобеспечения. Победила та версия, базой для которой послужил сам скафандр СКВ.
«Победитель» отличался от всех соперников не только внутренней «начинкой» из разных систем, он даже внешне был необычным. Относительно него отпала необходимость использовать словосочетание «надеть скафандр». Более правильно выражение — «войти в скафандр». «Кречет» был подобен домику, в который космонавт входил через дверцу — люк на спине. В «двери» размещалась система жизнеобеспечения. Спереди — на торсовой части кирасы — располагался вмонтированный иллюминатор выпуклой формы, тонированный зеркальным золотом той густоты, которая делала его полностью непроницаемым. Кроме того, спереди на кирасах находились рычажки управления системой скафандра и фланцы для крепления нижней мягкой части скафандра и присоединения рукавов.
Также на поясе существовал так называемый «обруч», предназначением которого было помочь космонавту подняться, если он упадёт. Поскольку во время экспедиции комплекса Н1-Л3 на Луне пребывал только 1 космонавт, то соответственно помощи ему ждать было неоткуда. Поэтому «обруч» позволял ему самостоятельно перевернуться на живот и подняться.
Разработка и испытания
До 1969 года полный цикл испытаний прошли два варианта скафандров для лунной экспедиции: «Кречет» — для выхода на другую планету и «Орлан» — для орбитальной работы. Системы «Кречета» обеспечивали рекордно автономное пребывание человека на Луне — до 10 часов, в течение которых исследователь мог совершать работы с большими физическими нагрузками. Для терморегуляции использовали костюм водяного охлаждения. Было создано 2 контура: контур циркуляции и регенерации воздушной среды внутри скафандра, а также запас кислорода для компенсации утечек и контур водяного охлаждения.
Наряду с созданием полужёсткого «лунного» скафандра был создан оригинальный стенд, достоверно имитировавший лунные условия и физически была продемонстрирована возможность совершения 5-ти километрового лунного перехода космонавта в скафандре, причём физическая нагрузка при этом не превышала допустимых пределов. Опыт создания лунного скафандра не пропал даром, он лёг в основу разработки скафандра для обслуживания орбитальных станций.
Для испытания скафандра был построен полномасштабный макет лунного корабля, на котором проводились разные пробы и тренировки экипажа. Для того, чтобы имитировать лунную гравитацию, которая в 6 раз меньше земной, была построена специальная наклонная башня. Человек ходил по её внешней стене, составляя с вертикалью угол приблизительно 30 градусов. При этом земное тяготение «тянуло» вниз и забирало большую часть веса (чтоб не упасть, человек в «Кречете» перед этими операциями подвешивался на трос), а на упор ногами оставалась лишь шестая часть веса, что и обеспечивало «лунные условия». Поскольку скафандр получился достаточно большим, пришлось заново разрабатывать и люк. По этой же причине размещение приборов и агрегатов лунной кабины также согласовывалось с местом расположения человека (опять-таки для сохранения центра масс).
«Кречет» имел собственные системы радиосвязи, телеметрии, устройство обеспечения питьевой водой и удаления жидких отходов. Однако, к большому сожалению всех участников советской лунной программы, она была закрыта, несмотря на полную готовность скафандров к экспедиции. Если в лунной гонке победили американцы, то в области развития космических станций безусловным лидером считался Советский Союз. И тут весьма пригодился опыт создания полужёсткого скафандра.
Наследие лунного скафандра
Когда в 1969-м начались работы по первой орбитальной станции, одной из важнейших выявилась проблема длительного использования и хранения скафандра на борту без возвращения на Землю. полужёсткий тип скафандра наиболее приспособлен для внекорабельной деятельности, связанной с обеспечением эксплуатации долгосрочной орбитальной станции. Полужёсткие скафандры с встроенными автономными системами обеспечения жизнедеятельности оптимальны для многоразовой и длительной работы в открытом космосе.
В дальнейшем было выполнено несколько модификаций типа скафандра «Орлан». Все они обладают рядом преимуществ, что обеспечивает их успешное использование при длительных космических полётах. К ним можно отнести быстрое самостоятельное надевание-снятие, использование одного типоразмера скафандра для космонавтов с разными антропометрическими данными, возможность обслуживания на орбите без возвращения на Землю, простоту замены сменных и вышедших из строя элементов. Самым сложным стало длительное сохранение воды, циркулирующей в гидросистеме, которая обеспечивала нужный тепловой баланс в открытом космосе. Наконец, трудности были устранены с помощью технологий ионизации воды серебром и новейших неметаллических материалов, из которых изготовлялись патрубки, разъёмы и другие элементы гидросистемы.
Любые космические устройства, созданные по специальным, часто уникальным, технологиям с использованием редких конструкционных материалов, неимоверно дороги. Хотя, как правило, доступными для общества становятся лишь общие показатели затрат на тот или иной проект. Что же касается стоимости комплектующих, конкретных систем или агрегатов, то по этому поводу их создатели обычно хранят молчание. Поэтому цену, в которую обходится приобретение, например, одного «Орлан-М», назвать нельзя. Есть, правда, сведения об аналогичной американской продукции. Так, современный скафандр астронавтов НАСА, близкий по характеристикам к «Орлану-М», стоит 12-15 млн долларов.
Источник
Два советских скафандра для Луны-две альтернативы
Знаменитый шаг Нила Армстронга стал не только по настоящему великим шагом для всего человечества, но и поставил жирную точку на лунной гонке с советским союзом, из которой США вышли безоговорочными победителями.
Тем не менее, в советском союзе кипела бурная и во много результативная работа по подготовке к высадке на Луну. Для этой цели разрабатывалось сразу два принципиально разных скафандров мягкого и полужесткого типа.
В основе полужесткого скафандра лежала алюминиевая кираса, объединенная с гермошлемом, в то время, как штанины и рукава изготавливались из мягких материалов, но в местах сгиба имели металлические шарниры.
Мягкий скафандр был лишен металлической кирасы, скафандры такого типа на тот момент считались «классическими», а их изготовление было доведено до совершенства не только в СССР, но и США.
Скафандр мягкого типа «Орел».
СК «Орел» разрабатывался по классической для того времени схеме мягких скафандров со съемным наспинным ранцем, в котором располагалась система жизнеобеспечения, получившая название «Байкал».
У скафандра имелась теплозащитная оболочка, съемный гермошлем, вентилирующий костюм, а чуть позже и костюм водяного охлаждения.
Оболочка скафандра состояла из двух слоев: внешнего силового из капрона и внутреннего герметичного из прорезиненной ткани.
В области живота и груди имелся распах, через который одевался скафандр. Далее распах герметизировался, и прикрывался внешней оболочкой при помощи шнуровки. Подвижность в суставах обеспечивалась подшипниками
В результате конструкторских работ, СК «Орел» приобрел свой законченный вид и стал полноценной облегченной альтернативой полужесткому СК «Кречет». Вес СК «Орел» составлял 26кг, а ранца с системой жизнеобеспечения 60кг.
Скафандр мягкого типа «Орел» стал достойным изделием со всеми плюсами и недостатками мягкой конструкции.
У СК «Орел» были как свои сторонники, так и противники, это было похоже на спор фанатов зимней резины с шипами и без нее.
Не смотря на то, что «Орел» был компактней и легче, при избыточном давлении он все же раздувался, приобретая одутловатые формы. На нем сложно было устанавливать необходимые органы управления, а система жизнеобеспечения находилась в отдельном ранце и соединялась с СК внешними коммуникациями.
Скафандр мягкого типа было сложней одевать, герметизировать и регулировать под рост человека.
На фоне всего этого, полужесткая конструкция СК выглядела куда более привлекательной.
Не смотря на то, что в итоге в качестве основного лунного скафандра был выбран «Кречет-94», дело «Орла» живо и по сей день: накопленные разработки в дальнейшем использовались при создании авиационных скафандров и спасательного скафандра «Сокол», который в модификации «Сокол-КВ2» используется в настоящее время на пилотируемых кораблях «Союз».
Скафандр полужесткого типа «Кречет-94»
В СК «Кречет» впервые использовалась конструкция полужесткого типа, которая до этого была реализована только в экспериментальных скафандрах, которые честно говоря выглядят страшновато, особенно на ч/б фотографиях.
Не смотря на это, СК «Кречет-94» получился очень изящным и стильным.
В основу СК входила кираса из алюминиевого сплава, с интегрированным несъемным шлемом. Рукава крепились к кирасе и имели плечевые, локтевые и кистевые подшипники, обеспечивающие хорошую подвижность.
С низу, к кирасе крепились штанины, «мягкие» элементы СК имели силовую капроновую и двойную герметичную оболочку. Сверху одевался защитный «костюм».
Вход в скафандр осуществлялся через расположенный на спине входной люк, имеющий массивную дверь. В двери расположилась система жизнеобеспечения «Каспий». Такое решение существенно облегчала вход в СК и его покидание.
Алюминиевая кираса давала больше возможностей для удобного расположения органов управления СК.
СК «Кречет» предполагал применение костюма водяного охлаждения и вентиляцию. В рабочем режиме, внутреннее пространство скафандра заполнялось чистым кислородом, а рабочий режим избыточного давления составлял 0,4кг/см2 что в условиях вакуума составляет порядка 320мм.рт.ст. или эквивалент высоте в 7 километров.
Т.к. требования к продолжительности автономной работе было увеличено до, а не «более» 10 часов, в скафандре реализованы решения по установке устройства для питья и мочесборника.
Отличительной чертой лунного скафандра, был нагрудный пульт, выполненный в виде раскрывающегося планшета.
Силы, потраченные при разработке Скафандра «Кречет-94» не прошли зря.
В соответствии с программой «Луна-3», на Луну должны были отправиться два человека. Командир корабля оставался на орбите в лунном орбитальном корабле, второй космонавт осуществлял посадку на Луну.
Естественно, что и требования к двум скафандрам должны были быть разными: первый для работы на поверхности Луне с длительной автономной работой, второй в условиях невесомости и более коротким сроком автономной работы.
Как было сказано выше, лунный вариант получил название «Кречет», а орбитальный «Орлан», из которого «выкинули все лишнее». По сути, только название поменяли: «кузов» один, а комплектации на любой вкус.
Полет советских космонавтов на Луну так и не состоялся, но скафандр «Орлан» стал основным и единственным отечественным СК для выхода в открытый космос и зарекомендовал себя с наилучшей стороны.
Со временем он прошел ряд модернизаций, были значительно улучшены эргономические и технические характеристики, увеличена длительность автономной работы, проведено много прикладных исследований.
В случае необходимости, можно создать новую модификацию СК «Кречет 20ХХ», но для этого должна быть политическая воля нашего государства.
*При написании статьи использованы материалы (техническая информация и некоторые фотографии) из книги «Космические Скафандры России» И.П. Абрамов, М.Н. Дудник, В.И. Сверщек, Г.И. Северин, А.И. Скуг, А.Ю. Стоклицкий и экспонаты музея АО «НПП «Зввезда»
Источник