Скафандр для астронавтів SpaceX розробив дизайнер костюмів супергероїв: що в ньому особливого

30 травня відбувся успішний запуск корабля Crew Dragon, Який доставив Боба Бенці і Дага Херлі до Міжнародної космічної станції. Чи не більша увага, ніж запуск, залучили костюми, які були на астронавтів. Нові скафандри SpaceX дійсно схожі скоріше на одяг героїв з голлівудських фільмів, ніж на звичні аварійно-рятувальні костюми, знайомі по фоторепортажів з Байконура. Чим відрізняються нові костюми, які матеріали в них використовуються і чи довелося SpaceX пожертвувати функціональністю на догоду ефектному зовнішньому вигляду - «Медуза» спробувала з'ясувати у фахівців по скафандростроенію, інженерів і істориків космосу.

Як і автомобілі, скафандри сильно відрізняються між собою. Найпотужніші і вражаючі - ті, що призначені для виходів у відкритий космос, наприклад «Орлан» та EMU, які сьогодні використовуються на МКС. Їх головне завдання - забезпечувати космонавтам захист від радіації і мікрометеоритів за межами станції. Це дуже важкі апарати, оболонка яких складається з безлічі шарів ( «Орлан», наприклад, важать близько 115 кілограм) - фактично це невеликі космічні кораблі, які здатні функціонувати в автономному режимі, тобто незалежно від решти устаткування МКС, багато годин. І хоча астронавти в них не ходять, а в основному працюють руками, це все одно вимагає чималих зусиль. До такого роду скафандрів близькі інші костюми для внекорабельной активності - наприклад, «Яструби», розроблені в 1960-і роки в Росії, і знамениті скафандри A7L, в яких учасники програми «Аполлон» гуляли по Місяцю.

Однак є й інший тип скафандрів, які космонавти надягають тільки під час зльоту і посадки - їх називають аварійно-рятувальними. Основне завдання таких костюмів - служити резервною копією систем життєзабезпечення космічного корабля, якщо ті виходять з ладу під час аварії, і стати захисним спорядженням, якщо пілот змушений катапультуватися з парашутом в атмосфері. До таких скафандрів відносяться СК1, який носив Юрій Гагарін під час першого польоту в космос, «гарбузове» LES, які використовувалися в рамках програми «Спейс Шаттл», і сучасні скафандри «Сокіл», які космонавти надягають для додаткової страховки і захисту під час зльоту і посадки корабля «Союз». До цього ж типу відносяться і костюми SpaceX.

Дизайн важливіше функціональності?

З часів Гагаріна в пристрої аварійно-рятувальних скафандрів помітним чином нічого не змінилося, однак новий костюм SpaceX, принаймні візуально, зовсім не схожий на своїх попередників. Чорно-білий, з прямими лініями, майже позбавлений дрібних деталей - при порівнянні з вітчизняними «Соколами» виникає яскравий контраст, але відмінності між ними, звичайно, існують не тільки з точки зору естетики, але і на технологічному рівні.

«Костюми SpaceX відрізняються в першу чергу способом входу - у них основна блискавка знаходиться між ніг. Крім того, рукавички там не знімні, як в "Соколі", по гермораз'ему, а на гермомолніі - хоча вони розстібаються просто »- розповідає Михайло сумнікі, заступник головного конструктора з космічного обладнання та спорядження науково-виробничого підприємства« Зірка ». Саме «Зірка» виготовляє головних конкурентів костюмів SpaceX - скафандри «Сокіл КВ 2», в яких космонавти літають з 1980 року на кораблях «Союз».

«Зв'язок [в скафандрах SpaceX] вбудована в шолом, що зрозуміло з відео. Життєзабезпечення підключається на правому стегні, і на цей роз'єм подається, як видно, вентиляція і кисневе забезпечення, - каже сумнікі. - Крім того, [відмінність полягає в тому, що] у "Соколов" на увазі на грудях знаходиться регулятор, який забезпечує підтримку тиску в скафандрі при подачі кисню в разі розгерметизації - у SpaceX це напевно теж якось реалізовано, просто було вибрано інше технічне рішення. Цей регулятор може бути як на борту, наприклад, в складі системи, так і замаскований в скафандрі - дизайнери дуже багато уваги приділили тому, щоб приховати допоміжні елементи, які несуть суто технічну функцію. Деталей дуже мало - на догоду, звичайно, саме футуристичному увазі ».

Над футуристичним виглядом скафандра трудився дизайнер Хосе Фернандес, який, перш ніж перейти в космонавтику, створював костюми для вигаданих супергероїв: Бетмена і Залізної людини. Причому важливо зауважити, що спочатку був придуманий саме зовнішній вигляд нових скафандрів, і тільки потім була реалізована їх «начинка». Сам Фернандес зізнавався пресі, що спочатку навіть не знав, чим займаються в SpaceX, і думав, що бере участь в конкурсі зі створення костюмів для фільму.

Кетлін Льюїс, куратор департаменту історії космосу в Національному музеї авіації і космонавтики в США, вважає, що такий підхід, безсумнівно, вплинув на результат: «Цей скафандр виглядає унікально в першу чергу через те, що акцент був зроблений на дизайн. Минулі аварійно-рятувальні скафандри створювалися на основі висотних компенсуючих костюмів для льотчиків, тому безліч елементів, призначених для кабіни літака, перекочували в космічний корабель. Новий скафандр був розроблений таким чином, щоб його зовнішній вигляд перш за все відповідав елементів дизайну капсули Dragon, і тільки потім вже був перетворений на справжній аварійно-рятувальний костюм ».

За темою: 'Я в таких по гриби ходжу': користувачів соцмереж потішили чоботи астронавтів SpaceX

Перший @NASA astronauts to fly aboard Crew Dragon don their SpaceX spacesuits pic.twitter.com/LQbRdF2WJd

- SpaceX (@SpaceX) Травень 30, 2020

Чи впорається костюм зі своїм основним завданням - порятунком в разі аварії?

Про реальні технічні характеристики скафандра відомо дуже мало - велика частина інформації просто засекречена. З офіційних джерел можна лише дізнатися, що скафандр створюється індивідуально під кожного астронавта і що у нього є єдина точка для підключення систем життєзабезпечення, 3D-друкований шолом і сенсорні рукавички. Також відомо, що костюм SpaceX має вогнетривкий зовнішній шар і вбудований захист слухових органів.

Підкреслена мінімалістичний і нетрадиційне рішення поставити зовнішній вигляд скафандра на одну планку з функціональністю очікувано викликали питання з боку деяких експертів. Микола Моісеєв, фахівець з скафандростроенію, засновник і головний інженер компанії Final Frontier Design, яка співпрацює з NASA і космічними агентствами інших країн, вважає, що підхід SpaceX суперечить функціональності: «У цього скафандра вхід з боку паху. У "Сокола" блискавці спереду, на грудях, і космонавти в нього заходять і виходять без будь-якої допомоги, у них на це йде пара хвилин. Що значить - розстебнути блискавку, яка йде через пах, від щиколотки до щиколотки і влізти в цей скафандр? Це означає, туди треба пролазити, користуючись руками, і намагатися самостійно потім засунути руки в рукава. Хтось повинен в цей час зовні костюм обсмикувати, підтягувати і натягувати на астронавта, і хтось йому повинен цю блискавку застебнути. І назад те ж саме: хтось повинен розстебнути і назад поцупити з нього цей скафандр. А що значить функціональність? Це легко надів і легко зняв без сторонньої допомоги ».

Інформації про костюмах SpaceX дуже мало, і про те, як в них вирішена та чи інша інженерне завдання, часто доводиться гадати. Незрозуміло, наприклад, як з нового скафандра виводиться повітря - Моїсеєв передбачає, що клапани виходу повітря вбудовані в шолом, а вентиляція в рукавах і ногах відсутня. У сучасних американських і російських скафандрах система вентиляції розгалужена, що не дозволяє накопичуватися поту, а якщо охолоджувати тільки голову, то, зауважує Моїсеєв, інші частини тіла все одно будуть потіти.

Як і у інших аварійно-рятувальних скафандрів, у костюма SpaceX дві оболонки: внутрішня і зовнішня, але і тут є істотні відмінності від традиційного підходу. «На цій зовнішньої тканинної оболонці немає жодного шарніра, за винятком складок на пальцях, і немає силової системи», - пояснює Моїсеєв.

«Силова система - це комплекс стрічок, потужних тросів, які витримують сотні кілограмів і утримують скафандр від виростання, - говорить Моїсеєв. - Якщо скафандр розростеться, то людина, звичайно, не помре. Але якщо рукав подовжиться, то кінчики пальців всередині перестануть торкатися кінчиків пальців рукавички, і ви вже не зможете ткнути ні в одну кнопку. Цей скафандр настільки простий, що якщо кабіна розгерметизується, він надуется, і астронавтам доведеться просто чекати, коли їх повернуть назад на Землю. Вони не зможуть більше нічого зробити ».

Crew Dragon's hatch is closed, securing @AstroBehnken та @Astro_Doug in spacecraft ahead of liftoff pic.twitter.com/8eNbxUIMDx

- SpaceX (@SpaceX) Травень 30, 2020

Моїсеєв сумнівається і в функціональності чобіт, які минулого тижня так широко обговорювалися користувачами в соціальних мережах: «[У Маска] ці чоботи є частиною силової системи. Чому їх залишають? Вони тримають форму під тиском, щоб скафандр не надто роздуло. Але в разі приводнення передбачено аварійне покидання корабля, коли треба чекати команду з маленькими надувними, умовно кажучи, плотів, і астронавт в цьому скафандрі і в цих чоботях потоне. Вони настільки вузькі, що їх не стягне, і кожен з них набере по відру води ».

Заступник конструктора «Зірки» Михайло сумнікі відноситься до технологічних рішень SpaceX трохи менше критично: «В аварійній ситуації, звичайно, це може обмежити рухливість, але під час перевірки герметичності космонавти SpaceX сидять статично, ніяких рухів руками не роблять. У нас, звичайно, до "Соколу" ще зі старих часів досить жорсткі вимоги саме до рухливості: наприклад, чому [в "Соколі"] регулятор [тиску] винесли на груди? Щоб космонавт міг дотягнутися до нього самостійно і в разі необхідності, коли йому потрібно кудись в дуже незручне місце дістатися, знизити тиск в скафандрі, тим самим збільшивши свою рухливість. У нас, звичайно, в "Союзі" потісніше набагато. Але корабель SpaceX спроектований по-іншому, і, мабуть, космонавтам не потрібно там робити якихось різких і складних рухів. Зараз [розробник корабля "Союз" компанія] "Енергія" теж проектує новий корабель, там місця вже побільше і концепція інша - відповідно, і до нового "Соколу" вимоги будуть інші ».

«Елемент дизайну присутній завжди»

Традиційно дизайнери скафандрів підходять досить консервативно до введення інновацій. Вони працюють над системами життєзабезпечення, тому намагаються не вносити радикальні зміни в уже налагоджений механізм. Відповідно, і підхід, як правило, використовується утилітарний - важливо, щоб скафандр був надійний і простий у використанні, естетика в такому випадку йде за залишковим принципом. Однак це не означає, що Ілон Маск був першим, хто в принципі задумався про те, як скафандри виглядають.

«Не можна сказати, що в минулому конструктори скафандрів не замислювалися щодо їх зовнішнього вигляду. Будь-яке обладнання включає елемент естетики. Справа в тому, що традиційно костюм успадковує свій зовнішній вигляд від попередніх поколінь. Іноді це проявляється зовні, як було у випадку Advanced Crew Escape Suit (ACES), які астронавти носили під час польотів на шаттлах, а іноді дизайнерські пережитки заховані усередині, як, наприклад, в "Соколах", які космонавти носять в капсулі "Союз" », - говорить Кетрін Льюїс, куратор департаменту історії космосу в Національному музеї авіації і космонавтики в США.

«Елемент дизайну в скафандрах присутній завжди. Навіть після створення функціонального костюма дизайнерам залишається місце для естетичного вибору. Один із прикладів, який приходить на розум, - скафандри [першої пілотованої програми США] "Меркурій", створені в ранні 1960-ті роки, - розповідає Кетрін Льюїс. - Вони були засновані на дизайні льотних костюмів Mark IV для льотчиків авіації військово-морських сил, які розробила компанія BF Goodrich. Спочатку костюми були зеленого кольору, що перегукувалася з деякими елементами літака. У той час і BF Goodrich, і компанія Девіда Кларка експериментували з відбиваючим покриттям для костюмів своїх пілотів. NASA прийняло рішення завдати відображає срібне покриття, яке ми бачимо сьогодні, на скафандри програми "Меркурій", хоча причини для його використання усередині космічного корабля були набагато менш значимими, ніж для льотної місії. Рішення зробити екіпаж "Меркурія-7" несхожим на попередні групи пілотів було [перш за все] естетичним ».

«Костюм SpaceX Dragon позиціонує екіпаж як нову групу дослідників і співвідносить їх з новим методом транспортування, який вони використовують. Висококонтрастний чорно-білий дизайн відповідає внутрішньому і зовнішньому дизайну капсули Dragon », - робить висновок Кетрін Льюїс.

За темою: Працює в SpaceX: яку роль зіграв українець в запуску пілотованої ракети Crew Dragon

3D-шолом і сенсорні рукавички

Відомо, що компанія Ілона Маска витратила на створення скафандра чотири роки. Вперше його прототип був публічно випробуваний на манекені Starman, який в 2018 році відправився у відкритий космос і тепер борознить його простори за кермом Tesla Roadster.

По ходу розробки костюм, звичайно, дещо змінився: якщо спочатку він був особливо вузьким, то до моменту випробувань став куди більше схожий на традиційні аварійно-рятувальні скафандри. Проте у фінальній версії все одно використовується відразу кілька незвичайних для такого роду спорядження рішень. Сенсорними рукавичками вже нікого не здивуєш, але, наприклад, надруковані на 3D-принтері пластикові шоломи за індивідуальним дизайном стали приводом для обговорень.

«У Росії [в космонавтиці] 3D-принтери використовуються в основному для створення прототипів, макетів, а потім все робиться на верстатах ЧПУ. В Америці ми вже з 2014 року друкуємо наші шоломи [відразу] на 3D-принтерах. Чому ми до цього прийшли? Тому що це в п'ять разів дешевше, ніж на верстаті ЧПУ, і набагато швидше, - розповідає Микола Моісеєв. - Новий шолом [SpaceX] теж надрукований на 3D-принтері, і, з одного боку, це перевага. Але він надрукований з пластика, а пластик - неміцний матеріал. Наші шоломи і шоломи "Сокола" робляться з металу. Міцність потрібна, щоб шолом не тріснув [при високому тиску]. Через це вони зробили його дуже товстим, оціночна товщина - 25 міліметрів, в той час як товщина деталей шоломів з металу - 1,5 міліметра ».

Конкуренти не стануть запозичувати конкретні рішення SpaceX, але нові скафандри вже змінили тренди «космічної моди»
Один з головних питань - як покажуть себе нові скафандри і чи вплинуть вони на дизайн майбутніх костюмів. Після польоту з Денкеном і Херлі відбувся сеанс зв'язку, під час якого вони поставили «п'ять зірок» скафандрів, сказавши, що перебувати в капсулі в них було комфортно.

«Як і багато, ми теж до самого останнього моменту скептично ставилися до скафандрів, дивлячись [тільки] на картинки. Але, подивившись репетицію пуску уважніше, ми побачили, що вони дійсно проводять перевірку герметичності, скафандр при цьому наповнюється тиском, роздувається, рукавичку з гермомолніямі застібають, тому у мене особисто після перегляду презентації склалося враження, що все-таки скафандр у них [зроблений] як треба », - коментує Михайло сумнікі з« Зірки ».

Однак більш серйозного обговорення функціональності варто чекати, коли астронавти повернуться на Землю. «Десь це нам дає урок, попереду ще осмислення цього уроку. Але на даний момент я не збираюся копіювати його [Ілона Маска] рішення », - говорить Моїсеєв.

«Як приклад можна згадати таку історію. Була космічна гонка, Радянський Союз і США стежили один за одним, і ось Радянський Союз розвалився - в Росію потрапив американський костюм, а в Америку потрапив скафандр "Орлан" для виходу у відкритий космос, - розповідає Моісеєв. - Вивчили їх і там і там. У Росії не скопіювали нічого з американського скафандра, взяли хіба що м'який бачок з плівки для води, який поміщається в район грудей. Так, і раніше шили підгузники самостійно, з багатьох шарів тканини, а потім [коли з'явилися сучасні доступні аналоги] просто стали купувати в аптеці памперси для дорослих. Американці теж вивчили радянський скафандр "Орлан" та скопіювали тільки кистьовий шарнір у рукавички. У них були проблеми зі своїм шарніром, тут вони побачили більш оригінальне рішення, яке працює краще. Тобто американці, вивчивши цілком скафандр, все-все-все деталі, скопіювали тільки один вузол. Ось реальний історичний приклад. Я бачу цей скафандр Ілона Маска, і бачать китайці, бачать інші американські фірми. Хтось із них захоче скопіювати такий же? Скоріше за все ні".

І тим не менше скафандр SpaceX став символом нового етапу в історії освоєння космосу - на що, ймовірно, і розраховувала компанія при його створенні. «Маск нам дійсно поставив абсолютно новий тренд: скафандр повинен виглядати круто. Хоча мені мої вчителі до цього говорили: "Микола, скафандр і так виглядає круто" », - робить висновок Моїсеєв.

Читайте також на ForumDaily:

'Сюр якийсь!': Рівень ізоляції людей на Землі налякав повернулися з МКС космонавтів

Старшокласник відкрив нову планету через три дні стажування в NASA

Як 10 років запускати супутник за $ 300 млн і не зробити цього: інструкція від України

Вперше у відкритий космос вийшли тільки жінки-астронавти: хто вони

Хочете більше важливих та цікавих новин про життя в США та імміграцію до Америки? - Підтримайте нас донатом! А ще підписуйтесь на нашу сторінку в Facebook. Вибирайте опцію «Пріоритет у показі» і читайте нас першими. Крім того, не забудьте оформити передплату на наш канал у Telegram  і в Instagram- там багато цікавого. І приєднуйтесь до тисяч читачів ForumDaily Нью-Йорк — там на вас чекає маса цікавої та позитивної інформації про життя в мегаполісі.