NASA тестирует новый облегченный и универсальный космический скафандр

Иногда нужно сделать шаг назад, чтобы была возможность продвинуться вперед. Аэрокосмическое агентство NASA проводит тестовые испытания нового облегченного космического скафандра, находящегося в разработке, который будет использоваться командой космического корабля «Орион». Тесты новых костюмов проходят в Лаборатории нейтральной плавучести NBL, неподалеку от Космического центра имени Линдона Джонсона, что в Хьстоне, Техас. Что интересно, новый костюм является модифицированной версией напоминающего тыкву оранжевого костюма, который носили члены команды космических шаттлов во время взлета и посадки еще в 1960-х годах.

Программа «Орион» стала для NASA настоящим испытанием в вопросах подходящего в ее рамках гардероба для астронавтов. Когда аэрокосмическое агентство начало подготовку к разработке нового космического скафандра 21 века, в головах ученых и инженеров все еще оставалась память о свернутой в 2010 году космической программы «Созвездие» (Constellation). По первоначальному плану было решено создать похожий на броню жесткий скафандр или нечто среднее, сочетающее элементы жесткой конструкции и космический скафандр Extravehicular Mobility Unit (EMU), использующийся членами Международной космической станции при работе вне космического корабля, то есть в открытом космосе.

Жесткие и полужесткие костюмы, вроде прототипа Z-1, оказались слишком громоздкими и сложными. Конечно, это не проблема, если речь идет о работе на космической станции или другом крупном космическом корабле вроде шаттла или того же «Созвездия». Однако, когда программа «Созвездие» была свернута, для того чтобы дать дорогу для развития программы «Орион», ученым пришлось поставить крест на жестких и громоздких скафандрах и начать разработку более компактных. Орион» ведь по сути является обновленным командным модулем «Аполлон», который в свою очередь явно не может похвастаться наличием огромного свободного пространства для передвижения внутри. Здесь нет места для специализированных скафандров для работы в открытом космосе, которые были разработаны с таким запасом, что позволят выдержать прямой удар лазерной пушки.

Новые скафандры ACES проверяются внутри макета модуля «Орион»

Это вызвало некоторые проблемы, ведь NASA хочет использовать «Орион» для пилотируемой миссии по сбору образцов различных материалов с астероидов и последующей их отправки на орбиту Земли. Это означает, что команде «Ориона» необходимы совершенно иные и более свободные скафандры для работы в открытом космосе.

Решение этой задачи аэрокосмическое агентство решило найти в истории прошлых космических программ. И вместо использования двух разных костюмов (одного, который будет использоваться при запуске и посадке космического корабля, а другого — для работы в условиях открытого космоса) NASA решила создать универсальный многофункциональный космический скафандр, который члены экипажа «Орион» смогли бы носить и внутри и снаружи корабля. Именно поэтому агентство решило вернуться ко времени миссии «Союз — Аполлон» 1975 года.

Новый костюм возвращает нас во времена эволюционного развития скафандра, в котором Эдвард Уайт совершил свое историческое нахождение в космосе, пристегнутым к космическому кораблю специальным фалом в течение 22 минут в рамках миссии «Джемини-4» в 1965 году. Когда США начали свою космическую программу, первым скафандром, в котором работали члены миссии «Меркурий», оказался модифицированный Navy Mark IV серебряного цвета, предназначавшийся в то время для полетов в пределах земной атмосферы. Для миссий «Джемини» был разработан новый костюм, являвшийся модернизированной версией костюма, который носили пилоты стратегического сверхзвукового разведчика ВВС США SR-71 Blackbird, предназначенного для использования на сверхзвуковых скоростях.

Дизайн нового костюма позаимствован у скафандра Эдварда Уайта, использовавшийся в рамках миссии «Джемини-4» в 1965 году (изображение: NASA)

Оба эти костюма были разработаны в основном для защиты человека при ситуации неожиданной потери давления внутри летательного аппарата. Так как большинство времени астронавты проводят в сидячем положении, несомненно, того же самого потребует чрезвычайная ситуация, скафандры несколько ограничивают мобильные возможности человека.

Задача по улучшению космических скафандров появилась тогда, когда астронавты «Джемини» начали совершать выходы в открытый космос. Для этих целей был необходим модифицированный и более гибкий костюм, который позволял бы людям без особых проблем и усилий выходить в открытый космос и не выглядеть при этом как живой надувной шар.

Когда пришло время миссий «Аполлон», дизайнерам пришлось придумать такой костюм, который позволял бы человеку ходить даже в условиях низкой гравитации. Они подошли для лунных миссий, работы на Skylab, шаттлах и МКС. Костюмы стали более сложными, содержать жесткие компоненты, добавившие мобильности, и разработаны таким образом, что позволяют «пролезать в любую дырку».

В рамках теста костюм проверяют на свободность при перемещении через узкие отверстия (изображение: NASA)

И имитируют ситуацию свободного падения

Новый скафандр, который астронавты будут использовать в рамках миссии «Орион», носит название Advanced Crew Escape System или сокращенно ACES. Как и в случае скафандра для миссий «Джемени», новый костюм является по сути высокотехнологичной модернизированной версией костюма для пилотов SR-71 Blackbird. Единственным, сразу заметным невооруженным глазом отличием является, пожалуй, оранжевый цвет скафандра. Скафандры такого цвета использовали члены экипажа шаттлов начиная с 1994 года. Нынешняя задача нового скафандра заключается в защите астронавта при чрезвычайной ситуации, поддержке его жизненных функций на ограниченный период времени, а также в наличии возможности использования вместе с ним спасательного оборудования: парашютов, плавающих средств, радиостанции и набора для выживания.

Астронавт Гордон Купер в скафандре для миссии «Меркурий» (изображение: NASA)

Базз Олдрин в скафандре на Луне. Миссия «Аполлон-11»

Скафандр EMU, использующийся на МКС

Прототип жесткого скафандра

Со слов NASA, основные преимущества ACES перед нынешними скафандрами заключаются в 30-летней истории научных разработок, которые за ним стоят, в его низкой стоимости производства, а также в наличии уже готовой системы поддержки астронавта и обновленном дизайне. Разработка нового скафандра еще не завершена, а в дальнейшем он будет модифицирован для возможности работы в условиях вакуума в течение продолжительного периода времени. Обновленная модель внешне будет выглядеть точно так же, как выглядит текущий вариант ACES, за исключением цвета — обновленная модель станет белой, а не оранжевой.

Основные модификации будут направлены на повышение удобности при работе в скафандре, а не просто ограничиваться его защитными функциями. Для работы на «Орионе» скафандрам на спину добавят рюкзаки системы жизнеобеспечения, которые позволят людям работать в космосе в течение нескольких часов, а не минут. Кроме того, улучшения требуют локтевые, кистевые и другие стыковочные части — им добавят больше гибкости. Сложность заключается в том, как все это провернуть и при этом не снизить качество защитных функций скафандра в случае чрезвычайных ситуаций.

Скафандр ACES

Скафандр ACES с установленными системой жизнеобеспечения (на верхнем фото) и парашютом (на нижнем фото)

«Внешний вид остался практически таким, каким он был раньше. Обычный человек, скорее всего, даже не сможет найти сразу несколько отличий. Но внутренняя система костюма модифицирована таким образом, чтобы позволить без каких-либо проблем работать внутри «Ориона», — говорит Дастин Гомерт из Космического центра имени Линдона Джонсона, глава отдела разработок систем выживания при экстренных ситуациях.

Тесты скафандра ACES внутри макета корабля «Орион»

Скафандр ACES с системой жизнеобеспечения и парашютом

Подводные тесты, а также тесты с использованием узких проемов и внутри полноразмерного макета капсулы «Орион» позволяют определить пригодность костюма к возможности его использовать и на борту космического аппарата, и в условиях открытого космоса. Задачи весьма сложные, потому что требуется создание одновременно прочного защитного скафандра, наделенного передовыми технологиями жизнеобеспечения, и в то же время — удобного и мобильного костюма, который позволит астронавтам без труда использовать его во время взлета и посадки корабля, а также во время работы. Кроме того, подобные тесты позволяют инженерам усовершенствовать системы страховочных установок, предназначенных для перемещения астронавтов снаружи космического аппарата до астероида и обратно.