Скафандр космонавта. Часть 1

Чем дольше я живу и больше читаю всевозможных материалов в интернете, тем все чаще меня посещают мысли, что я вовсе и не живу, а смотрю кем-то снятый фильм о моей жизни. Почему, спросите? Да просто все больше читаю статей о том, что все, что нам внушали с начала 60-х годов о полетах в космос, это было не в реале, а снято на земле. Не так давно я завершил серию цитируемых заметок в том, что американцы не были на Луне, а все телевизионные репортажи - умело сделанные на Земле.

И вот мне попалась заметка Артема Войтенкова о том, что и выход в открытый космос нашего космонавта Алексея Леонова тоже фикция, не был он там, все постановка. Поэтому он так и защищал американцев, говоря о том, что они были на Луне.  Почему под вопросом выход в открытый космос Леонова? Да потому, что не было у нас в те годы скафандра. И этому посвящена статья, которую я цитирую, не изменяя ни одной фразы.
***
Любое изделие, от которого зависит жизнь человека, перед применением долго испытывают в реальных условиях.
Новые модели автомобилей наматывают сотни тысяч километров, новые модели самолётов налётывают тысячи часов, новые железнодорожные вагоны долго гоняют на испытаниях - прежде чем техника будет допущена к перевозке людей. Даже космические корабли поначалу пускают без человека - для проверки.
Но имеется критически важное устройство, которое вообще не испытывалось в реальных условиях. Хотя от него зависела не только жизнь человека, но и престиж государства. Мы говорим о космическом скафандре «Беркут», в котором советский гражданин впервые вышел в космическое пространство

Без сомнений, что скафандр испытывался на Земле. Однако, создаваемые условия были лишь приближены к тому, что скафандру предстоит перенести на орбите. Для того, чтобы убедиться в надёжности скафандра, нужно было провести его космические испытания.
Потому что скафандр - это средство выживания человеческого тела в среде, вообще не предназначенной для живых организмов. Где нет воздуха и давления атмосферы. Температура в тени -270 градусов, на солнечной стороне +120. В таких условиях гражданин должен не только выжить, но и двигаться.
Никакие земные испытания не заменят реальных условий космоса. При ошибках в конструкции, либо изготовлении скафандра - на орбите будет покойник. Поэтому перед первым выходом скафандр было необходимо испытать. Примерно так:
Посылается космический корабль с космонавтом, скафандром и надувным шлюзом. На орбите космонавт выпихивает скафандр в шлюз, закрывает люк корабля. Затем открывает шлюз и скафандр выталкивается в космос. Дальше испытательный скафандр болтается рядом с кораблём, прикидываясь Леоновым.
Внутри скафандра помещён манекен с подогревом в 36 градусов и различные датчики - давления, температуры, радиации. Пусть скафандр побудет в космосе хотя бы пару часов. Что даст возможность понять, насколько он упускает воздух, насколько хорошо поддерживает температуру, и другие параметры.
Если испытания скафандра пройдут успешно - можно запускать человека.

Однако, таких испытаний проведено не было. Советский Союз послал человека в смертельно опасную вылазку на непроверенном оборудовании. А если бы что-то произошло? Сложное дело, первый раз, много неизвестного и не опробованного. Особенно у сложного технического изделия в смертельно опасной среде.
Если бы Леонов бы помер на легендарном выходе человека в космос? Была бы замечательная картинка убийственного космоса и безжалостного Советского Союза, на глазах у всего мира, посылающего людей на гибель. Получить вместо космического триумфа труп на орбите - перспектива вполне реальная.

Но выход в космос прошёл успешно. За жизнь Леонова не было никаких опасений. Звездонавт не мог погибнуть даже в неиспытанном скафандре. Потому что выход в космос с корабля «Восход» - это подделка. Снятая на Земле. В космос Леонов не летал вообще. Вообще-то летал, как другие космонавты, без выхода в открытый космос.
В дальнейшем вы в этом убедитесь.

Для выхода Леонова в "космос" был сделан скафандр «Беркут». Это реквизит для спектакля. Облачившись в такой скафандр, человек с высокой долей вероятности - погибнет на орбите. Почему?
Посмотрим на шлем скафандра. А именно, на стекло. Оно сделано так, чтобы убить космонавта.
Стекло на шлеме открывается. Для дыхания воздухом окружающей среды, для избежания запотевания и нос почесать.

Стекло шлема скафандра «Беркут» накладывается сверху на передний вырез и прижимается защёлками. Это смерть в космосе. Потому что внутри скафандра закачан воздух давлением в 0,4 земной атмосферы. А снаружи давления нет. Воздух из скафандра будет стремиться приподнять стекло и выйти наружу.
Когда между объёмами с разным давлением нужна дверь, её по возможности делают открывающейся в сторону отсека с высоким давлением. Смысл прост - высокое давление дополнительно прижимает дверь помимо замков. Поэтому в транспортных самолётах двери открываются вовнутрь.
Более правдоподобный шлем для реального выхода в космос имеют скафандры «Сокол» и «Орлан». Стекло в них закрывается, торцом входя в паз. Внутреннее давление прижимает стекло к ободу.
Делать стекло, накладывающеся на вырез шлема - это заведомое создание угрозы жизни для космонавта.
Закрывалось оно лёгким прижатием к шлему. Прижал фиксатор и полез в безвоздушное пространство. Запросто.

Смертельная резинка
Второй слабой деталью, которая убьёт космонавта в скафандре «Беркут», является уплотнительная резинка между стеклом и шлемом.
В реальном космосе резинка будет испытывать давление изнутри скафандра. И огромную разницу температур. Внутри скафандра +36, снаружи -270. Перепад в триста градусов. При нагревании тела увеличиваются в объёме, при охлаждении уменьшаются. Представьте, как деформирует эту резинку. Вы уверены, что она не растрескается, не сползёт, не порвётся?

Переключатель светофильтра
Для защиты зрения космонавта от яркого Солнца, лучи которого не фильтруются атмосферой - требуется светофильтр. Проще говоря, тёмные очки.
На скафандрах, в которых реально выходили в космос - светофильтр надвигается сверху стекла шлема. В скафандре «» светофильтр находится внутри шлема - как у лётчиков.
Для опускания светофильтра нужно повернуть рычаг на левой стороне шлема.
Это механический переключатель. В шлеме имеется отверстие, через которое проходит шток или рычаг. Сделать полностью герметичным отверстие между областями с разным давлением, где находится вращающийся механизм - не удавалось никому и никогда. Масло подтекает из двигателя, вода просачивается через сальники вала гребного винта.
Воздух легче и обладает гораздо меньшей вязкостью, чем масло и вода. Он будет выходить через малейшие щёлочки.

Высотный шлем
На брехлонавте Леонове надет шлём лётчика высотной авиации. А не космический.

Вы скажете, что на высотах лётчики тоже испытывают разницу в давлении. И в пассажирских самолётах двери открываются наружу. И что космонавт вполне мог использовать достижения высотной авиации.

Не мог. Потому что лётчик и космонавт находятся в разных условиях. Высотный лётчик обычно сидит в герметичной и подогреваемой кабине. Которая является первым барьером, предохраняющим тело человека от внешней среды. Высотный костюм и шлем служит второй ступенью защиты.
Шлем высотного лётчика не испытывает такую огромную разницу в давлении и температуре, которой подвергается шлем космического скафандра.

Изменения условий
И самое главное различие между лётчиком и космонавтом в том, что лётчик меняет условия постепенно. Самолёт не способен моментально подняться на максимальную для авиации высоту в 20 км. Если произойдёт разгерметизация кабины или шлема, отключение обогрева, или другие угрозы жизни - лётчик прекратит подъём. Он снизит высоту.

Двери в пассажирских самолётах открываются наружу ради экономии места. Для прижимания этих дверей установлены большие запирающие механизмы, которые невозможно поместить на шлем космонавта. В случае разгерметизации для экипажа и пассажиров предусмотрено аварийное снабжение кислородом через маски. Самолёт опустится на приемлемую для дыхания высоту.

При выходе в космос окружающие условия изменяются резко. Их перепад гораздо значительнее, чем у лётчика. В случае разгерметизации или поломки шансы выживания космонавта значительно ниже, чем у лётчика.

Поэтому вылезать в космос, нахлобучив на голову шлём высотного лётчика - никто не будет. С высокой долей вероятности такое безрассудство закончится трупом в скафандре. Почему выжил Леонов? Потому что брехлонавт в космосе вообще не был.

Ознакомившись с предыдущей частью про шлем, который будет травить воздух, эрудированный читатель скажет: «Пусть давление изнутри скафандра приподнимало стекло шлема. Пусть воздух выходил наружу через отверстие рукоятки для опускания светофильтра. Такой сложный агрегат, как скафандр - невозможно сделать полностью герметичным. Все скафандры травят воздух. Это нормально.»
Действительно, в документации так и указано, что скафандр имеет утечку. Не более 5 литров в минуту.

Здесь и далее в документации сокращение нл обозначает "нормальный литр". Это литр газа при давлении в 760 мм и температуре 0 градусов.
Соглашусь с этими доводами про утечку, которая обязательно присутствует в любом скафандре. Однако, в скафандре «Беркут» нельзя было выходить в космос. Человек в нём умрёт через 20 минут. Потому что скафандр «Беркут» - это бутафория для космической оперы.

Космический перегрев
Публика знает, что в космосе воздуха нет. Поэтому космонавту нужны баллоны с кислородом для дыхания. Но большинство не догадывается, что помимо снабжения кислородом, космонавта нужно охлаждать.
Как так? В космосе же холодно, -273 градуса. Зачем ещё охлаждать?

Дело в том, что тело всегда греется. Температура внешних поверхностей человека 36 градусов. Внутри выше. Реактор организма постоянно вырабатывает тепло для жизни. Которое, согрев тело, должно куда-то уходить.
На Земле нагрев забирает окружающая среда. Воздух вокруг тела нагревается и уходит вверх. Его место занимает более холодный. Таким образом происходит естественное охлаждение тела. Которое мы сами регулируем, надевая или снимая одежду - в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Если воздух горяч и не может охладить тело, то включается система принудительного охлаждения - выделяется пот. Вода обладает большой теплоёмкостью. При испарении она забирает много тепла.

В космосе у человека, помимо проблемы с дыханием и отсутствием давления, возникает ещё одна - перегрев. Потому что пустота - самый лучший теплоизолятор. Между стенок термоса не зря откачивают воздух. Так убирают один из способов передачи тепла, который происходит при контакте веществ. Называется теплопроводность.

Единственной возможностью сбросить избыточное тепло остаётся излучение. Но площади скафандра для этого не хватает. К тому же, в космосе скафандр сильно нагревается солнечными лучами. Которые не фильтрует атмосфера Земли. Дополнительно к внутреннему нагреву от человека.

Получается, что в скафандре должна быть система охлаждения, отводящая избытки тепла. И она есть - в современных скафандрах «Орлан». Недаром за спиной у космонавта расположен здоровенный рюкзак. В котором, помимо запаса кислорода и других систем жизнеобеспечения, находится охлаждающий теплообменник.
Перед выходом в космос человек надевает специальный костюм, пронизанный трубочками с водой. И только затем влезает в скафандр. Вода забирает избыточное тепло с поверхности тела и сбрасывает его в теплообменник.
Фантастические фильмы, где люди носят скафандр на футболку - сказки киношников. Без системы охлаждения выходить в космос нельзя!

Человек в скафандре без системы охлаждения будет довольно быстро нагреваться. Температура внутри скафандра будет повышаться. Потому что выработка тепла организмом превышает отвод тепла излучением. Космонавт получит тепловой удар и потеряет сознание. После чего быстро умрёт.

СЖО (система жизнеобоспечения)  скафандра «Беркут»
За спиной у Леонова висел ранец системы жизнеобеспечения. Но это лишь громкое название. Внутри металлического ранца находились три баллона с кислородом для дыхания. Всё!
Никаких водяных трубочек и теплообменников. Системы охлаждения в скафандре «Беркут» не было.

Как охлаждался «Беркут»?
Избыточное тепло, которое выделяло тело Леонова, могло уходить только с воздухом. Охлаждение через излучение отбросим, потому что на "истинных документальных кадрах, снятых в космосе", звездонавт ярко освещён Солнцем. Одна сторона скафандра нагревалась излучением и сама требовала охлаждения.

Воздух, который выдыхал Леонов, использовать для охлаждения нельзя. Потому что он горячий. Внутри тела температура выше, чем снаружи. Подышите на свою руку - вы ощутите тепло. Выдыхаемый космонавтом воздух не может охладить тело.

Воздух, побывавший в лёгких человека - нужно сразу выбрасывать из скафандра. Мало того, что горячий, так он ещё влажный. Чем выше влажность - тем труднее переносится повышение температуры. И стекло запотевает.

Получается, что тепло от тела Леонова уходило только с воздухом, который просачивался через щели в скафандре. Как написано в документации, это максимум 5 литров в минуту. Хватит столько или нет?

Вентиляция скафандра «Беркут»
В той же документации по полёту «Восхода-2» описаны параметры вентиляции скафандров.

Космонавты сидят внутри космического корабля, заполненного воздухом. В корабле есть теплообменник, сбрасывающий избыточную температуру. При этом скафандры вентилируются потоком 150 литров в минуту. Намеренно поставлено два вентилятора. Если сломается один, то второй продолжит качать воздух, пусть в меньшем объёме.

В случае разгерметизации корабля подача кислорода и вентиляция переключается на аварийную систему. Которая продувает скафандр объёмом 40 литров в минуту.

Аварийные системы рассчитаны на выживание. Они дают самый минимум из возможного. Будет жарко, обольёшься потом - но не умрёшь от перегрева. Таким образом, минимальная вентиляция скафандра «Беркут» должна составлять 40 литров воздуха в минуту. Чтобы только выжить.

Герой космоса не нагревается
Но брехлонавтам, совершающим подвиги во имя человечества, такие мелочи, как охлаждение скафандра - не требуются. Леонов провёл 12 минут в "космосе" и примерно 16 минут, будучи отключённым от корабельной системы вентиляции скафандра. Который выпускал только 5 литров воздуха в минуту. Когда аварийная вентиляция должна составлять 40 литров в минуту. А нижняя граница нормального проветривания - 75 литров.

Почему Леонов не получил тепловой удар и не потерял сознание? Потому что звездонавтика - это театральное искусство для народных масс, а не реальные полёты на орбиту.

За 12 минут кувыркания в невесомости Леонов должен был потратить 480 литров воздуха хотя бы для аварийного уровня охлаждения скафандра.