Для экипажей орбитальных комплексов предусмотрены сложные задачи как внутри, так и за его бортом. Во время выходов в открытый космос они производят установку новых элементов конструкций, таких как солнечные батареи, монтажные фермы и механизмы, научную аппаратуру, различные датчики и приборы. Экипажи производят осмотр внешней поверхности, снимают и возвращают отработавшие системы и т. п.
Без экипажей невозможно проведение многих экспериментов, изменение программ для многих экспериментальных технологических процессов на борту. Никакой автомат не может сравниться с уникальными способностями человеческих анализаторов, обнаруживающих и распознающих объекты на подстилающей (земной) поверхности, что важно для исследования природных ресурсов и экологического мониторинга. Это трудно переоценить в условиях быстроменяющейся обстановки и при возникновении нештатных ситуаций, когда необходимо быстро принимать решение по имеющейся неполной информации.
Наиболее сложной частью подготовки в группах и в составе экипажа оказываются тренировки на комплексных тренажерах космического корабля и модулях орбитальной станции. Перед тем как оказаться в тренажере, космонавты проходят теоретические занятия, практическую работу с системами космического аппарата, работают под руководством инструктора с бортовой документацией, готовятся к возникновению различных нештатных ситуаций. Только потом экипаж начинает привыкать к комплексному тренажеру, нарабатывать стереотип поведения в космическом аппарате, уверенные навыки и реакции. И наконец, экипаж накапливает летно-космическое умение, начинает видеть «образ» полета, может находить оптимальные решения в непредвиденных ситуациях.
Не приходится забывать и о физической подготовке. Ее объем значительно увеличивается. Тренеры заботливо подводят космонавта к пику физической формы ко дню старта.
Важной частью экипажной подготовки является освоение штатного индивидуального снаряжения космонавта (скафандры, ложемент).
Скафандры и ложемент
Скафандр — это сложное техническое устройство, которое поддерживает, а иногда и спасает жизнь в космическом полете. Скафандры бывают спасательные и выходные.
Спасательный скафандр предназначен для защиты космонавта во время старта и возвращения на Землю. Он используется также во время наиболее ответственных операций в космосе, таких как стыковка. В России используют скафандр, называемый «Сокол».
В первых полетах космонавты постоянно находились в скафандрах. Но когда длительность полетов достигла нескольких дней, космонавты стали отмечать, что столь длительное время находиться в скафандре трудно. Потом было несколько полетов без скафандров, и однажды космонавты погибли из-за разгерметизации. Тогда скафандры стали обязательны, но использовались только на самых ответственных участках полета: старт и выведение корабля на орбиту, стыковка с другим кораблем или орбитальной станцией, а также спуск. С тех пор скафандры постоянно улучшались. Они стали удобнее, прочнее, надежнее.
Спасательный скафандр надевают перед стартом.
Читатель не раз видел по телевизору: космонавты в скафандрах докладывают о готовности к полету и идут к ракете. Шагать в них не очень удобно, потому что предназначены они не для прогулок, а для того, чтобы лежать в специальных креслах (ложементах), подогнув ноги. Но идти в нем придется недолго — только от автобуса до ракеты. В руках у каждого космонавта небольшой ящик, шлангом присоединенный к скафандру. Это переносная вентиляционная установка. В нем есть вентилятор, с помощью которого скафандр проветривается. Зимой воздух можно подогреть, а летом охладить с помощью тающего льда, который предварительно закладывают в установку.
Спасательный скафандр не должен мешать космонавту управлять космическим кораблем. Он мягкий, двухслойный (наружная оболочка очень прочная, а внутренняя обеспечивает герметичность, поскольку сделана из прорезиненного материала). Все застежки — «молнии», шлем — с откидной прозрачной передней частью, а под затылком — мягкая подушечка. На штанинах, впереди, под коленями — карманы, в которые можно положить снятые перчатки скафандра.
На опасных участках полета — при взлете и на спуске — шлем должен быть плотно закрыт, перчатки надеты. Только после выхода на орбиту при нормальном давлении воздуха в кабине космонавтам разрешается снять перчатки и открыть шлем, что позволяет свободно работать.
Спасательные скафандры индивидуальны. Предварительно с космонавта снимается до шестидесяти мерок. Измеряют много неожиданного, что у земных портных не принято, — например положение седьмого шейного позвонка. «Сокол» весит около семи килограммов и выдерживает трехкратное увеличение давления внутри скафандра при наддуве. Срок его годности — четыре года. Стоимость — несколько десятков тысяч долларов США.
На Земле скафандр космонавту помогут надеть, а в космосе ему придется делать это самому. Поэтому космонавта надо научить надевать и снимать скафандр в безопорном пространстве. Делается это в летающей лаборатории при полетах на невесомость. Был случай, когда американский астронавт не прошел такую тренировку и не смог самостоятельно надеть «Сокол» на орбите.
Народная примета: если космонавту делают спасательный скафандр — скоро ему в командировку на орбиту.
Чтобы помочь космонавту безопасно перенести перегрузки при старте в космос, а потом и встречу с родной планетой, используют амортизационное кресло. Оно состоит из ложемента, амортизатора, грузов для балансировки кресла, привязных ремней, кабелей для ведения радиосвязи и передачи медицинских данных о состоянии космонавта. А держит все это металлический каркас. Кресло имеет два положения: при одном амортизатор взведен, то есть готов к работе, второе положение — невзведенное, амортизатор заблокирован. Невзведенное положение кресла предназначено для длительных перегрузок при выведении космического корабля на орбиту. В этом положении космонавту удобно работать с пультом управления кораблем. Взведенное положение необходимо, чтобы помочь космонавту перенести короткие ударные нагрузки при приземлении. Как это происходит, мы еще расскажем. Общая конструкция кресла универсальна, за исключением одного элемента — ложемента.
Что такое ложемент? Обычно в чемоданчике для инструментов — отвертка, стамеска, молоток, напильник — каждый лежит в своем углублении точно по форме инструмента и перепутать их места не получится — в чужое гнездо инструмент не ляжет, а из своего не выпадет. Такое ложе — углубление, имеющее форму уложенного в него предмета, — называется ложементом.
Изготовляют ложемент и для космонавта. Он нужен для равномерного распределения нагрузок по поверхности тела, для того, чтобы обезопасить его при ударе о землю во время приземления. А для этого ложемент должен быть сделан точно по фигуре космонавта. То есть ложемент индивидуален — для каждого космонавта свой, и поменяться ими нельзя.
Изготавливается он по очень простой технологии. Сначала человека одевают в нижнее белье — майку с длинными рукавами и кальсоны — и помещают его в жидкий гипс. Когда гипс затвердевает, он делается твердым словно камень. После того как гипс застынет, человека из него вынимают, остается форма его тела от затылка до ягодиц. В этой гипсовой форме отливают металлическую «ванночку», в которой потом этот космонавт в скафандре будет лежать на спине в космическом корабле. Вот эта «ванночка» и есть ложемент космонавта. Он снабжен прочными ремнями, которыми космонавт накрепко затягивает себя, чтобы перегрузка не сместила и не повредила его тело. Поскольку ложемент сделан точно по фигуре космонавта, а ремнями он крепко притянут к креслу, тело в нем не двигается при встрясках и ударе спускаемого аппарата о землю. Это оберегает человека от ушибов и переломов костей.
Вторая народная примета: если космонавту отлили ложемент, скоро ему в полет.
После того как изготовят спасательный скафандр, космонавт надевает его и размещается в своем индивидуальном ложементе. Ему предстоит неподвижно отсидеть в надутом скафандре в той позе (ноги поджаты к подбородку), которую он займет в космическом корабле, 125 минут. Оболочка скафандра наполняется воздухом под давлением и становится жесткой, как металл. Два часа неподвижно в твердом скафандре пролежать очень трудно. Ноги затекают, необходимо шевелить пальцами ног и, насколько это возможно, напрягать и расслаблять мышцы. Это помогает восстанавливать кровообращение. Был случай, когда один потенциальный космический турист отказался от полета, испытав только часть этой проверки.
Потом, если будут замечания по скафандру и ложементу, производится их более точная подгонка. Следующий этап отсидки — в вакуумной камере. Космонавт должен в реальных условиях убедиться, что его индивидуальный спасательный скафандр надежен.
Все наши космические скафандры созданы на подмосковном предприятии «Звезда». Оно ведет свою историю с 1952 года и занималось сначала скафандрами для летчиков. Потом на предприятии стали делать лучшие в мире катапульты, спасающие жизнь пилотов при авариях. Долгое время главным конструктором и генеральным директором предприятия был выдающийся ученый Гай Ильич Северин. На все скафандры, выпускаемые «Звездой», пришивается эмблема предприятия. Ее можно увидеть по телевизору, когда показывают космонавтов, отправляющихся в космический полет.
Выходной скафандр — не для парадных выходов, а для внекорабельной деятельности (ВнеКД) в открытом космическом пространстве. Он состоит из жесткого алюминиевого корпуса, мягких рукавов и штанин. Поверх надевается защитная оболочка с многослойной теплоизоляцией. Интересно, что в эту оболочку вставлена так называемая радиоткань, которая выполняет роль антенны для связи космонавтов с Землей и друг с другом.
Корпус специалисты называют «кираса». Совсем как в рыцарских доспехах. Кираса — это металлические латы или панцирь, выгнутый по форме груди и спины. (От слова «кираса» происходит название всадника в тяжелой кавалерии — «кирасир».) Сзади в кирасе имеется прямоугольный вырез для входа в скафандр и выхода из него. На корпусе снаружи также помещаются пульт управления, шлем-каска и страховочный фал, сделанный из двух прочнейших капроновых лент. Длина его — один метр, имеет он два карабина, которыми космонавт пристегивает себя к наружным поручням, когда передвигается к нужному месту станции при выходе в открытый космос.
Шлем сделан из того же материала, что и кираса, и составляет с ней единое целое. Обзор космонавту обеспечивает удобный иллюминатор из двух стекол с расстоянием между ними восемь миллиметров да еще и с дополнительным защитным стеклом. От вредного излучения Солнца глаза оберегает подвижный светофильтр. В верхней части шлема сделан дополнительный иллюминатор, чтобы космонавт мог видеть, что делается над головой. К шлему также прикреплены два фонарика, помогающие работать в темноте.
Штанины и рукава скафандра многослойные. Внешний слой, который воспринимает нагрузки от внутреннего избыточного давления, называют силовым. Он сделан из замечательно прочного и легкого материала — лавсана. (Между прочим, лавсан был изобретен полвека назад в нашей стране и расшифровывается как Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук; именно там его создали.) Внутренний слой для надежности сделан двойным — из резины и прорезиненной ткани.
Перчатки скафандра тоже многослойные, а специальные резиновые колпачки на них повышают чувствительность пальцев космонавта во время работы. А вот подошвы ботинок, наоборот, твердые, с двойными кожаными слоями, потому что с помощью ботинок космонавт закрепляет себя на рабочем месте в открытом космосе.
Снаружи на рукавах с помощью эластичной ленты крепятся наручные часы и нарукавные зеркала, благодаря которым космонавт может видеть наружную переднюю часть скафандра.