12 апреля день космонавтики. Эволюция скафандра, советские и российскиескафандры космонавтов. В. Б. МАЛКИН И. Н. ЧЕРНЯКОВ доктора медицинских наук

В. Б. МАЛКИН, И. Н. ЧЕРНЯКОВ
доктора медицинских наук

Первый космонавт, Юрий Гагарин, за полтора часа облетев нашу планету, приземлился в степи под Саратовом. Невдалеке оказалась женщина, местная колхозница. Увидев «странного человека» (Гагарин был в скафандре ярко-оранжевого цвета), женщина испугалась.
Прошло всего несколько лет, и наши современники привыкли к спецодежде космонавтов. Этому во многом способствовал полет корабля «Восход-2», первый выход человека—космонавта А. А. Леонова в открытое космическое пространство. Миллионы людей на экранах телевизоров видели это историческое событие: одетый в скафандр космонавт плавно выплыл из шлюзовой камеры, осмотрел корабль, произвел киносъемку и благополучно вернулся в кабину. В дальнейшем и американские космонавты покидали герметическую кабину корабля—для работы в открытом космосе и на Луне. Разумеется, всякий раз они были защищены скафандрами.
Свою экипировку, о необходимости которой для завоевания больших высот говорил еще К. Э. Циолковский, космонавты позаимствовали из авиации. Практическое использование скафандра в полетах на самолетах с открытой кабиной началось в середине 30-х годов, а впервые его испытал (в барокамере «на высоте» 25 километров) известный английский физиолог Дж. Холден.
2 апреля 1937 года корреспондент газеты «Красная звезда» писал: «Войдя в одну из лабораторий института авиационной медицины имени академика Павлова, мы увидели необычную картину. Навстречу нам двигался человек в странной одежде. Его сопровождали конструктор-инженёр Чертовский и старший научный сотрудник Спасский. Это шли очередные испытания первого советского скафандра для высотных полетов «Ч—3» конструкции Чертовского. Летчик-орденоносец С. Коробов, находящийся в скафандре, приглушенным голосом отвечал на вопросы конструктора». Именно в этом скафандре 19 мая 1937 года С. Коробов после успешных испытаний в барокамере совершил первый полет на самолете.
Современный космический скафандр—аварийное средство спасения космонавта в кабине и средство для автономного существования и работы в открытом космосе.
Прежде всего он обеспечивает нормальное дыхание человеку. На высотах, где летают космические корабли, нет молекулярного кислорода, а атмосферное давление столь низко, что использование обычных дыхательных приборов невозможно. Дело в том. что давление кислорода в легких должно быть больше, чем в крови и тканях. Поэтому в случае аварийной разгерметизации кабины может возникнуть крайне тяжелая ситуация: кислород начнет выходить из тканей и крови через легкие. Это приведет к снижению его и без того небольших запасов в организме и быстро вызовет острое кислородное голодание. По этой же причине невозможно и работать в открытом космосе без скафандра.

Чтобы космонавт мог нормально жить и работать на больших высотах, необходимо поддерживать давление кислорода в легких в пределах 150—180 миллиметров ртутного столба. Следовательно, таким или несколько большим должно быть и давление этого газа в подшлемном пространстве скафандра.
Один из первых советских авиационных скафандров (1937 год).
Скафандр, в котором Юрий Гагарин совершил первый в истории Земли полет в космос.
В процессе жизнедеятельности постоянно образуется углекислота, выводимая легкими при дыхании. Накопление ее в гермошлеме скафандра в концентрации более 2—3 процентов оказывает токсическое действие на организм. Чтобы предупредить это явление, необходимо было предусмотреть вентиляцию воздуха в гермошлеме скафандра, соизмеряя объем вентиляции с продукцией углекислого газа, а она увеличивается с возрастанием мышечной работы космонавта. Поэтому в космическом скафандре были созданы автономные системы регенерации кислорода и поглощения углекислоты.
Не менее важно защитить космонавтов от вакуума. Пониженное барометрическое давление может само по себе обусловить тяжелое состояние—высотную декомпрессионную болезнь, напоминающую кессонную болезнь водолазов. В зоне пониженного барометрического давления растворенный в крови азот переходит в газообразное состояние; образующиеся свободные пузырьки газа закупоривают просвет сосудов и механически сдавливают ткани, нарушая их функции. А на больших высотах, когда давление атмосферы снижается до 47 миллиметров ртутного столба и ниже, жидкости незащищенного организма способны «закипать»—развивается так называемое высотное кипение.
Чтобы исключить возможность высотной декомпрессионной болезни, давление в скафандре должно достигать 300—400 миллиметров ртутного столба или 0,4—0,5 атмосферы, что соответствует высоте 7—5 километров. Но в связи с большим напряжением оболочек скафандра резко затрудняются и ограничиваются движения космонавта. Поэтому для лучшей подвижности в скафандре предусмотрены гибкие сочленения в виде «гармошки», «апельсиновых долек» или металлические герметизированные шарниры с подшипниками.

Еще одна важная проблема—поддержание нормального теплообмена организма. Известно, что в процессе жизнедеятельности непрерывно образуется тепло. Его величина в условиях относительного покоя составляет около 90 больших калорий в час, а при выполнении физической работы возрастает в 6—7 раз. Этого количества тепла было бы достаточно, чтобы вскипятить 5 литров воды. Отчасти оно передается менее нагретым предметам, с которыми соприкасается человек, частично рассеивается посредством радиации и испарения пота, но в основном теплоотдача происходит конвекционно—за счет нагревания постоянно движущегося у поверхности тела воздуха.
Так происходит в наземных условиях. Невесомость космического пространства исключает возможность конвекционного теплообмена. Следовательно, микроклимат в скафандре надо было создать искусственно. При этом ученые заботились в основном об отдаче излишков тепла, поскольку охлаждение и тем более переохлаждение в космосе маловероятно.
В первых космических скафандрах во время кратковременных полетов нормальный теплообмен обеспечивался вентиляцией: охлажденный и осушенный в системе жизнеобеспечения кабины воздух (или кислород) поступал в вентиляционную систему скафандра и удалял из него тепло и влагу.
В длительных космических полетах при интенсивных физических нагрузках и больших энерготратах космонавта такой способ терморегулирования неэффективен. Поэтому инженеры сконструировали водяное охлаждение: систему тонких, пришитых к белью эластичных пластмассовых трубок с циркулирующей охлажденной водой или другим хладоагентом с большей, чем у воздуха, теплоемкостью. В результате близкого контакта трубок с телом обеспечивается отвод тепла путем конвекции и радиации. Так решается проблема терморегулирования в современных космических скафандрах, впервые применённых экипажем «Салюта-6»—Ю. В. Романенко и Г. М. Гречко.
Об этой новинке, созданной советскими учеными и инжене-рами.стоит сказать немного подробнее. Металлическое туловище скафандра напоминает кирасу средневековых рыцарей, а рукава и штанины выполнены из мягкого материала. Они снабжены шнуровкой, и их можно удлинять или укорачивать по росту человека. Так же просторен и шлем со светофильтром, защищающим лицо от ультрафиолетового и инфракрасного излучения Солнца. Водяное охлаждение позволяет космонавту самому регулировать тепловой режим внутри скафандра. Входит космонавт в эту индивидуальную гермокабину через люк в спине скафандра. На его внутренней поверхности компактно размещены все необходимые узлы автономной системы жизнеобеспечения: кислородные баллоны, регуляторы давления, испарительно-регенерационные установки и т. д.
Новую спецодежду космонавтов одним из первых опробовал А. Леонов. По его мнению, она гораздо удобнее того мягкого скафандра, в котором космонавт выходил в открытый космос. «Новый скафандр,—отметил Леонов,—можно «надеть» за пару минут, причем самому, без помощи товарища. Условия работы в нем приятные, можно трудиться не десятки минут, а целую рабочую смену. У этого скафандра—большое будущее».
Подвижность космонавта в жестком скафандре мало зависит от величины внутреннего давления, и его можно будет увеличить до 0,5 атмосферы и более. При таком давлении полностью устраняется опасность декомпрессионных расстройств и появляется возможность использовать двухкомпонентную газовую среду вместо чистого, но пожароопасного кислорода. Кроме того, по мнению специалистов, температуру в жестком скафандре можно будет регулировать посредством наиболее экономичного в космосе способа—радиационного.
Есть все основания верить, что в недалеком будущем одетые в подобные скафандры люди будут осваивать новые планеты. Полеты советских космонавтов—верный залог таких свершений.