Многоразовый космос: перспективные проекты космических кораблей США. Жизнь со звездами о быте на космическом корабле
Так ли просто засунуть человека в банку или об устройстве пилотируемых космических кораблей 3 января, 2017
Космический корабль. Наверняка многие из вас, услышав это словосочетание, представляют себе нечто огромное, сложное и густонаселенное, целый город в космосе. Так когда-то представлял себе космические корабли и я, да и многочисленные фантастические фильмы и книги этому активно способствуют.
Наверное, это хорошо, что авторов фильмов ограничивает только фантазия в отличие от инженеров-конструкторов космической техники. Хотя бы в кино мы можем насладиться гигантскими объемами, сотнями отсеков и тысячами человек экипажа...
Настоящий космический корабль размерами вовсе не впечатляет:
На фотографии советский космический корабль Союз-19, снятый американскими астронавтами из корабля Аполлон. Видно, что корабль довольно маленький, а учитывая, что обитаемый объем занимает далеко не весь корабль, очевидно, что там должно быть довольно тесно.
Оно и не удивительно: большие размеры - это большая масса, а масса - враг номер один в космонавтике. Поэтому конструкторы космических кораблей стараются сделать их как можно легче, нередко, в ущерб комфорту экипажа. Обратите внимание, как тесно в корабле Союз:
Американские корабли в этом плане особо не отличаются от русских. Например, вот фотография Эда Уайта и Джима Мак-Дивита в космическом корабле Джемини.
Хоть какой-то свободой передвижений могли похвастаться разве что экипажи кораблей Спейс Шаттл. В их распоряжении были два относительно просторных отсека.
Полетная палуба (фактически кабина управления):
Средняя палуба (это бытовой отсек со спальными местами, туалетом, кладовой и шлюзовой камерой):
Аналогичный по габаритам и планировке советский корабль Буран, к сожалению, ни разу не летал в пилотируемом режиме, как и ТКС, который до сих пор обладает рекордным обитаемым объемом среди всех когда-либо проектировавшихся кораблей.
Но обитаемый объем - далеко не единственное требование, предъявляемое космическому кораблю. Доводилось мне слышать высказывания наподобие такого: "Засунули человека в алюминиевую банку и отправили крутиться вокруг Земли-матушки". Данная фраза, конечно же, некорректна. Так чем же космический корабль отличается от простой металлической бочки?
А тем, что космический корабль должен:
- Обеспечивать экипажу пригодную для дыхания газовую смесь,
- Удалять из обитаемого объема выдыхаемые экипажем углекислый газ и пары воды,
- Обеспечивать приемлемый для экипажа температурный режим,
- Иметь герметичный объем, достаточный для жизнедеятельности экипажа,
- Обеспечивать возможность управления ориентацией в пространстве и (опционально) возможность осуществления орбитальных маневров,
- Иметь необходимые для жизнедеятельности экипажа запасы пищи и воды,
- Обеспечивать возможность безопасного возврата экипажа и грузов на землю,
- Быть как можно легче,
- Иметь систему аварийного спасения, позволяющую вернуть экипаж на землю при аварийной ситуации на любом этапе полета,
- Быть очень надежным. Любой один отказ оборудования не должен приводить к отмене полета, любой второй отказ не должен угрожать жизни экипажа.
Как видите, это уже не простая бочка, а сложный технологичный аппарат, напичканный множеством разнообразной аппаратуры, имеющий двигатели и запас топлива к ним.
Вот для примера макет советского космического корабля первого поколения Восток.
Он состоит из герметичной сферической капсулы и конического приборно-агрегатного отсека. Такую компоновку, при которой большинство приборов вынесено в отдельный негерметичный отсек, имеют почти все корабли. Это необходимо для экономии массы: при размещении всех приборов в герметичном отсеке, этот отсек получился бы довольно большим, а поскольку ему нужно удерживать внутри себя атмосферное давление и выдерживать значительные механические и тепловые нагрузки во время входа в плотные слои атмосферы при спуске на землю, стенки его должны быть толстыми, прочными, что делает всю конструкцию очень тяжелой. А негерметичному отсеку, который при возврате на землю отделится от спускаемого аппарата и сгорит в атмосфере, прочные тяжелые стенки не нужны. Спускаемый аппарат без лишних при возврате приборов получается меньше и соответственно легче. Сферическая форма ему придается тоже для уменьшения массы, ведь из всех геометрических тел одинакового объема сфера имеет самую маленькую площадь поверхности.
Единственный космический корабль, где вся аппаратура была помещена в герметичную капсулу, - американский Меркурий. Вот его фото в ангаре:
В этой капсуле мог поместиться один человек и то с трудом. Поняв неэффективность такой компоновки, американцы свою следующую серию кораблей Джемини делали уже с отделяемым негерметичным приборно-агрегатным отсеком. На фотографии это задняя часть корабля белого цвета:
Кстати, в белый цвет этот отсек покрашен не просто так. Дело в том, что стенки отсека пронизаны множеством трубок, по которым циркулирует вода. Это система отвода избыточного тепла, получаемого от Солнца. Вода забирает тепло изнутри обитаемого отсека и отдает его на поверхность приборно-агрегатного отсека, откуда тепло излучается в пространство. Чтобы эти радиаторы меньше грелись под прямыми солнечными лучами, их покрасили в белый цвет.
На кораблях Восток радиаторы были расположены на поверхности конического приборно-агрегатного отсека и закрывались заслонками, похожими на жалюзи. Открывая разное количество заслонок, можно было регулировать теплоотдачу радиаторов, а значит и температурный режим внутри корабля.
На кораблях Союз и их грузовых аналогах Прогресс система отвода тепла аналогична Джемини. Обратите внимание на цвет поверхности приборно-агрегатного отсека. Разумеется, белый:)
Внутри приборно-агрегатного отсека расположены маршевые двигатели, маневровые двигатели малой тяги, запас топлива для всего этого добра, аккумуляторы, запасы кислорода и воды, часть бортовой электроники. Снаружи обычно устанавливают антенны радиосвязи, антенны сближения, различные датчики ориентации и солнечные батареи.
В спускаемом аппарате, который одновременно служит кабиной космического корабля, расположены только те элементы, которые нужны при спуске аппарата в атмосфере и мягкой посадки, а также то, что должно быть в прямом доступе для экипажа: пульт управления, радиостанция, аварийный запас кислорода, парашюты, кассеты с гидроксидом лития для удаления углекислого газа, двигатели мягкой посадки, ложементы (кресла для космонавтов), аварийно-спасательные комплекты на случай приземления в нерасчетной точке, ну и, разумеется, сами космонавты.
В кораблях Союз есть еще один отсек - бытовой:
В нем находится то, что нужно в длительном полете, но без чего можно обойтись на этапе выведения корабля на орбиту и при приземлении: научные инструменты, запасы пищи, Ассенизационно-санитарное устройство (туалет), скафандры для внекорабельной деятельности, спальные мешки и прочие бытовые предметы.
Известен случай с космическим кораблем Союз ТМ-5, когда для экономии топлива бытовой отсек отстрелили не после выдачи тормозного импульса на сход с орбиты, а до. Только вот тормозного импульса не было: отказала система ориентации, потом не удавалось запустить двигатель. В результате космонавтам пришлось еще на сутки задержаться на орбите, а туалет остался в отстреленном бытовом отсеке. Сложно передать, какие неудобства испытали космонавты за эти сутки, пока, наконец, им не удалось благополучно приземлиться. После этого случая решили забить на такую экономию топлива и бытовой отсек отстреливать вместе с приборно-агрегатным после торможения.
Вот, сколько всяких сложностей оказалось в "банке". Мы еще отдельно пройдемся по каждому типу космических кораблей СССР, США и Китая в следующих статьях. Следите за обновлениями.
21 июля 2011 года американский космический корабль Atlantis совершил свою последнюю посадку, поставившую точку в длительной и интереснейшей программе Space Transportation System. По целому ряду причин технического и экономического характера было решено прекратить эксплуатацию системы Space Shuttle. Тем не менее, от идеи многоразового космического корабля не отказались. В настоящее время разрабатывается сразу несколько подобных проектов, и некоторые из них уже успели показать свой потенциал.
Проект многоразового космического корабля «Спейс Шаттл» преследовал несколько основных целей. Одной из главных было сокращение стоимости полета и подготовки к нему. Возможность многократного применения одного и того же корабля в теории давала известные преимущества. Кроме того, характерный технический облик всего комплекса позволил заметным образом увеличить допустимые габариты и массу полезной нагрузки. Уникальной особенностью STS была возможность возвращения космических аппаратов на Землю внутри своего грузоотсека.
Тем не менее, в ходе эксплуатации было установлено, что удалось выполнить далеко не все поставленные задачи. Так, на практике подготовка корабля к полету оказалась слишком долгой и дорогой – по этим параметрам проект не укладывался в изначальные требования. В ряде случаев многоразовый корабль принципиально не мог заменить «обычные» ракеты-носители. Наконец, постепенное моральное и физическое устаревание техники приводило к самым серьезным рискам для экипажей.
В итоге было принято решение о прекращении эксплуатации комплекса Space Transportation System. Последний 135-й полет состоялся летом 2011 года. Четыре имевшихся корабля списали и передали музеям за ненадобностью. Самым известным последствием таких решений стал тот факт, что американская космическая программа на несколько лет осталась без собственного пилотируемого корабля. До сих пор астронавтам приходится попадать на орбиту при помощи российской техники.
Кроме того, на неопределенный срок вся планета осталась без используемых многоразовых систем. Впрочем, уже принимаются определенные меры. К настоящему времени американские предприятия разработали сразу несколько проектов многоразовых космических кораблей того или иного рода. Все новые образцы уже, как минимум, выведены на испытания. В обозримом будущем они также смогут поступить в полноценную эксплуатацию.
Boeing X-37
Основной компонент комплекса STS представлял собой орбитальный самолет. Эта концепция в настоящее время находит применение в проекте X-37 компании Boeing. Еще в конце девяностых годов «Боинг» и NASA начали изучать тематику многоразовых кораблей, способных находиться на орбите и летать в атмосфере. В начале прошлого десятилетия эти работы привели к старту проекта X-37. В 2006 году опытный образец нового типа дошел до летных испытаний со сбросом с самолета-носителя.
Аппарат Boeing X-37B в обтекателе ракеты-носителя. Фото US Air Force
Программа заинтересовала военно-воздушные силы США, и с 2006 года реализуется уже в их интересах, хотя и при определенном содействии со стороны NASA. По официальным данным, ВВС желают получить перспективный орбитальный самолет, способный выводить в космос различные грузы или выполнять разнообразные эксперименты. По разным оценкам, нынешний проект X-37B может использоваться и в иных миссиях, в том числе связанных с ведением разведки или выполнением полноценной боевой работы.
Первый космический полет аппарата X-37B состоялся в 2010 году. В конце апреля ракета-носитель Atlas V вывела аппарат на заданную орбиту, где он пробыл 224 дня. Посадка «по-самолетному» состоялась в начале декабря того же года. В марте следующего года начался второй полет, продолжавшийся до июня 2012-го. В декабре состоялся очередной запуск, а третья посадка была проведена только в октябре 2014 года. С мая 2015-го по май 2017-го опытный X-37B осуществлял свой четвертый полет. 7 сентября прошлого года начался очередной испытательный полет. Когда он завершится – не уточняется.
Согласно немногочисленным официальным данным, целью полетов является изучение работы новой техники на орбите, а также проведение различных экспериментов. Даже если опытные X-37B и решают задачи военного характера, заказчик и исполнитель не раскрывают подобную информацию.
В существующем виде изделие Boeing X-37B представляет собой самолет-ракетоплан характерного облика. Он отличается крупным фюзеляжем и плоскостями средней площади. Используется ракетный двигатель; управление осуществляется автоматикой или по командам с земли. По известным данным, в фюзеляже предусмотрен грузовой отсек длиной более 2 м и диаметром свыше 1 м, в котором можно разместить до 900 кг полезной нагрузки.
Прямо сейчас опытный X-37B находится на орбите и решает поставленные задачи. Когда он вернется на Землю – неизвестно. Сведения о дальнейшем ходе пока экспериментального проекта тоже не уточняются. По-видимому, новые сообщения об интереснейшей разработке появятся не ранее очередной посадки опытного образца.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Еще одной версией орбитального самолета является корабль Dream Chaser от компании SpaceDev. Этот проект разрабатывался с 2004 года для участия в программе NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), однако не смог пройти первый этап отбора. Тем не менее, компания-разработчик вскоре договорилась о сотрудничестве с фирмой United Launch Alliance, которая была готова предложить свою ракету-носитель Atlas V. В 2008 году SpaceDev вошла в состав корпорации Sierra Nevada, и вскоре после этого получила дополнительное финансирование для создания своего орбитального самолета. Позже появилось соглашение с Lockheed Martin о совместном строительстве опытной техники.
Опытный орбитальный самолет Dream Chaser. Фото NASA
В октябре 2013 года летный прототип аппарата Dream Chaser был сброшен с вертолета-носителя, после чего перешел в планирующий полет и выполнил горизонтальную посадку. Несмотря на поломку при посадке, прототип подтвердил расчетные характеристики. В дальнейшем были выполнены некоторые другие проверки на стендах. По их результатам проект был доработан, а в 2016 году стартовало строительство опытного образца для космических полетов. В середине прошлого года NASA, Sierra Nevada и ULA подписали соглашение о проведении двух орбитальных полетов в 2020-21 годах.
Не так давно разработчики аппарата Dream Chaser получили разрешение на проведение запуска в конце 2020 года. В отличие от ряда других современных разработок, первая космическая миссия этого корабля будет осуществляться с реальной нагрузкой. Корабль должен будет доставить на Международную космическую станцию определенные грузы.
В существующем виде многоразовый космический корабль Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser представляет собой самолет характерного облика, внешне напоминающий некоторые американские и зарубежные разработки. Машина имеет общую длину 9 м и оснащена треугольным крылом размахом 7 м. Для совместимости с существующими ракетами-носителями в будущем будет разработано складное крыло. Взлетная масса определена на уровне 11,34 т. Dream Chaser сможет доставлять на МКС 5,5 т груза и возвращать на Землю до 2 т. Спуск с орбиты «по-самолетному» связан с меньшими перегрузками, что, как ожидается, может быть полезным для доставки некоторого оборудования и образцов в рамках отдельных экспериментов.
SpaceX Dragon
По ряду причин, идея орбитального самолета в настоящее время не пользуется особой популярностью среди разработчиков новой космической техники. Более удобным и выгодным сейчас считается многоразовый корабль «традиционного» облика, выводимый на орбиту при помощи ракеты-носителя и возвращающийся на Землю без использования крыльев. Наиболее успешной разработкой такого рода является изделие Dragon от компании SpaceX.
Грузовой корабль SpaceX Dragon (миссия CRS-1) вблизи МКС. Фото NASA
Работы по проекту Dragon стартовали в 2006 году и выполнялись в рамках программы COTS. Целью проекта являлось создание космического корабля с возможностью неоднократных запусков и возвращений. Первый вариант проекта предполагал создание транспортного корабля, а в дальнейшем на его базе планировалось разработать пилотируемую модификацию. К настоящему времени Dragon в версии «грузовика» показал определенные результаты, тогда как ожидаемый успех пилотируемой версии корабля постоянно сдвигается по срокам.
Первый демонстрационный запуск транспортного корабля Dragon состоялся в конце 2010 года. После всех требуемых доработок NASA заказало полноценный запуск такого аппарата с целью доставки грузов на Международную космическую станцию. 25 мая 2012 года «Дракон» успешно пристыковался к МКС. В дальнейшем было проведено несколько новых запусков с доставкой грузов на орбиту. Важнейшим этапом программы стал пуск 3 июня 2017 года. Впервые в программы состоялся повторный запуск отремонтированного корабля. В декабре в космос отправился еще один аппарат, уже летавший к МКС. С учетом всех испытаний к настоящему времени изделия Dragon совершили 15 полетов.
В 2014 году компания SpaceX анонсировала перспективный пилотируемый корабль Dragon V2. Утверждалось, что этот аппарат, представляющий собой развитие существующего грузовика, сможет доставлять на орбиту или возвращать домой до семи космонавтов. Также сообщалось, что в будущем новый корабль сможет использоваться для облета Луны, в том числе с туристами на борту.
Как нередко случается с проектами компании SpaceX, сроки реализации проекта Dragon V2 несколько раз смещались. Так, из-за задержек с предполагаемым носителем Falcon Heavy дата первых испытаний переместилась на 2018 год, а первый пилотируемый полет постепенно «уполз» на 2019-й. Наконец, несколько недель назад компания-разработчик объявила о намерении отказаться от сертификации нового «Дракона» для пилотируемых полетов. В будущем такие задачи предполагается решать при помощи многоразовой системы BFR, которая еще не создана.
Транспортный корабль Dragon имеет полную длину 7,2 м при диаметре 3,66 м. Сухая масса – 4,2 т. Он способен доставлять к МКС полезную нагрузку весом 3,3 т и возвращать до 2,5 т груза. Для размещения тех или иных грузов предлагается использовать герметичный отсек объемом 11 куб.м и негерметичный 14-кубовый объем. Отсек без герметизации при спуске сбрасывается и сгорает в атмосфере, тогда как второй грузовой объем возвращается на Землю и осуществляет посадку на парашюте. Для коррекции орбиты аппарат оснащается 18 двигателями типа Draco. Работоспособность систем обеспечивается парой солнечных батарей.
При разработке пилотируемой версии «Дракона» были использованы определенные агрегаты базового транспортного корабля. При этом герметичный отсек пришлось заметным образом переработать для решения новых задач. Также изменились некоторые иные элементы корабля.
Lockheed Martin Orion
В 2006 году NASA и компания Lockheed Martin договорились о создании перспективного космического корабля, пригодного для многократного использования. Проект назвали в честь одного из самых ярких созвездий – Orion. На рубеже десятилетий, уже после завершения части работ, руководство Соединенных Штатов предложило отказаться от этого проекта, но после долгих споров его удалось спасти. Работы были продолжены и к настоящему времени привели к определенным результатам.
Перспективный корабль Orion в представлении художника. Рисунок NASA
В соответствии с исходной концепцией, корабль «Орион» должен был использоваться в разных миссиях. С его помощью предполагалось доставлять грузы и людей на Международную космическую станцию. Получив соответствующее оборудование, он мог бы отправиться к Луне. Также прорабатывалась возможность осуществления полета к одному из астероидов или даже к Марсу. Тем не менее, решение таких задач относили к отдаленному будущему.
Согласно планам прошлого десятилетия, первый испытательный запуск корабля Orion должен был состояться в 2013 году. На 2014-й планировали старт с астронавтами на борту. Полет к Луне можно было осуществить до конца десятилетия. Впоследствии график был скорректирован. Первый беспилотный полет перенесли на 2014 год, а запуск с экипажем – на 2017-й. Лунные миссии перенесли на двадцатые годы. К настоящему времени на следующее десятилетие были перенесены и полеты с экипажем.
5 декабря 2014 года состоялся первый испытательный запуск «Ориона». Корабль с имитатором полезной нагрузки был выведен на орбиту ракетой-носителем Delta IV. Через несколько часов после старта он вернулся на Землю и приводнился в заданном районе. Новые запуски пока не проводились. Впрочем, специалисты «Локхид-Мартин» и НАСА не сидели без дела. За несколько последних лет был построен ряд опытных образцов для проведения тех или иных испытаний в земных условиях.
Всего несколько недель назад началось строительство первого корабля Orion для пилотируемого полета. Его запуск запланирован на следующий год. Задача вывода корабля на орбиту будет возложена на перспективную ракету-носитель Space Launch System. Завершение текущих работ покажет реальные перспективы всего проекта.
Проект Orion предусматривает строительство корабля длиной порядка 5 м и диаметром около 3,3 м. Характерной чертой этого аппарата является большой внутренний объем. Несмотря на установку необходимой аппаратуры и приборов, внутри герметичного отсека остается чуть менее 9 куб.м свободного пространства, пригодного для установки тех или иных устройств, в том числе кресел экипажа. Корабль сможет брать на борт до шести астронавтов или определенный груз. Полная масса корабля определена на уровне 25,85 т.
Суборбитальные системы
В настоящее время реализуется несколько любопытных программ, не предусматривающих выведение полезной нагрузки на орбиту Земли. Перспективные образцы техники от ряда американских компаний смогут осуществлять только суборбитальные полеты. Такую технику предполагается использовать для проведения некоторых исследований или в ходе развития космического туризма. Новые проекты такого рода не рассматриваются в контексте развития полноценной космической программы, но все же представляют определенный интерес.
Суборбитальный аппарат SpaceShipTwo под крылом самолета-носителя White Knight Two. Фото Virgin Galactic / virgingalactic.com
Проекты SpaceShipOne и SpaceShipTwo от компаний Scale Composites и Virgin Galactic предлагают строительство комплекса в составе самолета-носителя и орбитального самолета. С 2003 года техника двух типов выполнила значительное число испытательных полетов, в ходе которых отрабатывались различные особенности конструкции и методики работы. Ожидается, что корабль типа SpaceShipTwo сможет брать на борт до шести пассажиров-туристов и поднимать их на высоту не менее 100-150 км, т.е. выше нижней границы космического пространства. Взлет и посадка должны осуществляться с «традиционного» аэродрома.
Компания Blue Origin с середины прошлого десятилетия прорабатывает иной вариант суборбитальной космической системы. Она предлагает выполнять подобные полеты при помощи связки ракеты-носителя и корабля по типу используемых в иных программах. При этом и ракета, и корабль должны быть многоразовыми. Комплекс получил название New Shepard. C 2011 года ракеты и корабли нового типа регулярно совершают испытательные полеты. Уже удалось отправить космический аппарат на высоту более 110 км, а также обеспечить безопасное возвращение как корабля, так и ракеты-носителя. В будущем система New Shepard должна будет стать одной из новинок в сфере космического туризма.
Многоразовое будущее
В течение трех десятилетий, с начала восьмидесятых годов прошлого века, основным средством доставки людей и грузов на орбиту в арсенале NASA был комплекс Space Transportation System / Space Shuttle. Ввиду морального и физического устаревания, а также в связи с невозможностью получения всех желаемых результатов эксплуатация «Шаттлов» была прекращена. С 2011 года США не располагает работоспособными многоразовыми кораблями. Более того, пока у них нет и собственного пилотируемого аппарата, вследствие чего астронавтам приходится летать на зарубежной технике.
Несмотря на прекращение эксплуатации комплекса Space Transportation System, американская космонавтика не отказывается от самой идеи многоразовых космических кораблей. Такая техника все еще представляет большой интерес и может использоваться в самых разных миссиях. На данный момент силами NASA и ряда коммерческих организаций разрабатывается сразу несколько перспективных космических кораблей, как орбитальных самолетов, так и систем с капсулами. На данный момент эти проекты находятся на разных стадиях и показывают разные успехи. В самое ближайшее время, не позднее начала двадцатых годов, большинство новых разработок дойдет до стадии испытательных или полноценных полетов, что позволит вновь изучить ситуацию и сделать новые выводы.
По материалам сайтов:
http://nasa.gov/
http://space.com/
http://globalsecurity.org/
https://washingtonpost.com/
http://boeing.com/
http://lockheedmartin.com/
http://spacex.com/
http://virgingalactic.com/
http://spacedev.com/
Ctrl Enter
Заметили ошЫ бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
От чего в невесомости устают руки? Пахнет ли чем-то необычным внутри космического корабля? Что нужно сделать со вчерашним кофе, чтобы выпить кофе сегодня? Описания будней итальянского астронавта Европейского космического агентства Саманты Кристофоретти. Космос это среда которую человек исследует, одна из задач выяснить возможна ли жизнь вне земли.
Бортжурнал: L+10. Непривычные привычные действия в космосе
Кстати, без какой-либо конкретной причины я только что попыталась удержать руки вдоль своего тела, в том естественном положении, в котором они находились всю жизнь, когда я стояла: удивительно, как много усилий на самом деле нужно, чтобы держать мои невесомые руки в этом положении. Они стремятся занять совсем не то положение, которое считается естественным.
Кроме того, во время выполнения упражнений я заметила, что мои руки намного больше устают от удерживания планки тренажёра, например, во время становой тяги. Я не могу найти этому объяснения, но Терри предположил, что это может быть связано с тем, что я весь день использую руки, чтобы перемещаться по Станции с помощью поручней. Может быть и так…
Так или иначе, но сейчас мне пора спать. С тех пор, как я попала сюда, я сплю как ребенок: я позволяю себе свободно плавать в своей маленькой спальной кабине, и моё тело не испытывает никакого давления. Я думаю, что именно так я всегда и мечтала спать!
Бортжурнал: L+11. Чем пахнет внутри станции?
Наука является целью нашего пребывания здесь, но нам, безусловно, необходимо также заботиться и о нашем корабле, чтобы мы могли жить тут по-человечески. И хорошо функционирующий туалет, определённо, является частью такой жизни. Вчера я в первый раз получила доступ к недрам нашего любимого космического туалета для выполнения относительно простой стандартной операции: заполнения бака для промывочной воды.
У нас тут, разумеется, нет унитаза, который требуется промывать, но перед каждым использованием, когда мы включаем вентилятор, чтобы создать необходимое разрежение, определённое количество химиката предварительной обработки, разбавленное небольшим количеством воды из этого самого бака, пропускается по трубопроводу - это занимает несколько секунд, после чего свет гаснет, и туалет готов для исполнения «номера 1».
Время от времени запасы промывочной воды необходимо пополнять. Как правило, для подачи воды в баки требуется лишь манипуляция клапанами, но опыт прошлого показал, что при этом образуется избыточное давление, которое вызывает срабатывание аварийной сигнализации. Поэтому теперь, чтобы обеспечить сброс давления во время пополнения, мы используем временную установку, которую вы можете видеть на фотографии.
Люди часто интересуются тем, как пахнет внутри Космической станции. На самом деле это очень интересовало и меня, поскольку я слышала противоречивые мнения на этот счёт. По правде говоря, я не могу сказать, что ощущаю здесь какой-либо особый запах, мне атмосфера на Станции кажется достаточно нейтральной - фильтры хорошо справляются со своей работой. Только наш «Союз» имеет особенный запах, мне сложно его определить, но он очень дорог для меня: всякий раз, когда я бываю здесь, я мгновенно возвращаюсь ко дню запуска!
Если вы находитесь рядом с контейнером для твёрдых отходов, как я вчера во время работ в туалете, вы можете ощутить некоторый запах. Также вы будете чувствовать его там, где мы собираем мусор, будь то в модуле РММ, выполняющем функции временного склада, или в грузовом корабле ATV, который готовится к разрушительному входу в атмосферу. Но в целом неприятный запах на борту отсутствует. Или, может быть, я просто уже привыкла к нему?
Бортжурнал: L+12. Что делать, когда вещи от тебя уплывают
Анализируя прошедшую рабочую неделю, я могу сказать, что добилась улучшения своей способности не давать различным предметам уплывать от меня: необходимо постоянно помнить о том, что следует надежно закрыть пакет, полный различных предметов, даже если я отворачиваюсь в сторону лишь на несколько секунд; осмотреть всю рабочую зону в трёх измерениях, прежде чем покинуть её; правильно крепить вещи на липучки или с помощью резиновых стяжек, даже если появляется мысль просто зажать их коленями или подсунуть под поручни - на самом деле это не лучшая идея.
Однако здесь есть и положительная сторона - тот факт, что вещи плавают, также означает, что у вас есть нечто вроде «третьей руки», которую вы наверняка всегда хотели иметь (а то и четвертой, или даже пятой). Допустим, что вам нужно использовать обе руки, чтобы что-либо сделать, но вы что-то в них держите: пока вы не отвернётесь в сторону, можно просто позволить этому предмету плавать в воздухе. «Третья рука» будет «держать» его плавающим перед вами, а если он начнёт уходить из поля зрения, вам просто нужно слегка толкнуть его в нужном направлении. В невесомости действительно есть что-то волшебное! И также интересен процесс обучения этим особенностям: я несколько раз слышала, как Буч говорил мне: «Просто оставь эту штуку в покое».
И последнее, о чём я хочу рассказать вам сегодня: Буч установил в Лаборатории рождественскую ёлку и даже повесил там шесть носков для каждого из нас. Таким образом, с сегодняшнего дня и до Рождества, если мы обнаружим чьё-либо любимое блюдо во время поисков в пищевом контейнере, мы сможем положить его в соответствующий носок!
Бортжурнал: L+13, L+14. О гигиене, душе и еде
Прошли ещё одни выходные, и настало время подготовиться к новой рабочей неделе на аванпосте человечества в космосе.
Как я уже писала в прошлые выходные, суббота является днём наведения чистоты. Это также день, когда у вас есть немного больше времени для личной гигиены, когда вы можете принять роскошную ванну… кхм, шучу. Но в условиях космической станции это всё равно замечательный день: вы можете, например, как я, торжественно приготовить для себя на воскресенье новое, свежее и чистое полотенце. Оно конечно не такого размера, как полотенце для душа, - дома вы скорее использовали бы его для вытирания рук, - но всё равно это приятно.
Каждые два дня мы также получаем так называемый «душ в сумке»: это одно из тех самых походных полотенец, которые пропитываются водой, - большинство из них поступают к нам в пакетах с такой же трубкой для подачи воды, как в пакетах с напитками, - воду можно подать непосредственно в пакет, не пролив ни капли мимо.
Каждые две недели мы получаем пакетик жидкого мыла. Таким образом, мы «моемся», используя походное полотенце и жидкое мыло, и затем насухо вытираемся обычным полотенцем. Кроме того, каждую неделю мы получаем ещё одно маленькое полотенце. Я обычно использую его в течение недели для вытирания пота во время физических упражнений, а на следующей неделе оно переходит в ранг полотенца для сбора остатков использованной зубной пасты. Я знаю, что у меня очень высокие запросы: многие астронавты просто проглатывают её.
Если плевание в полотенце - это уже слишком для вас, то на этом вы можете остановиться, потому что дальше будет хуже. Что вы думаете о подстригании ногтей в космосе? Мне неловко признаваться в том, что я откладывала эту процедуру до вчерашнего дня, потому что чувствовала в себе некоторую неуверенность. Как сделать так, чтобы ни один из обрезков не остался плавать внутри Станции и в конечном итоге не попал кому-либо в глаз? Это было бы серьёзным нарушением космического этикета. Коллеги говорили мне, что ногти следует подстригать рядом с сеткой отверстия вытяжной вентиляции, но я не была уверена, что всё пройдёт гладко. В любом случае, я рада сообщить, что эта процедура была выполнена без проблем. Я нашла вытяжное отверстие с очень мелкой сеткой и сильным потоком воздуха и аккуратно подстригла ногти прямо перед ним, все обрезки проследовали в нужном направлении и прилипли к поверхности сетки. После чего мне осталось лишь убрать их с помощью пылесоса.
Еще одна вещь, которую мы предпочитаем делать в выходные, в зависимости от соблюдения заданной нормы потребления пищи, это пополнение наших контейнеров с продуктами в модуле Node 1.
Запасы продовольствия организованы по типу, например, мясо, овощи, фрукты и орехи, завтраки и т.д. Когда мы берём со склада новый пакет (я держу один из них на фотографии), мы сканируем нанесённый на него штрихкод и переносим его в нашей системе управления запасами в позицию «вскрытая упаковка», поэтому «Земля» всегда знает, как мы расходуем наши запасы. Маленькие контейнеры, которые видны на фотографии слева, служат в качестве наших кухонных шкафов для хранения вскрытых пакетов с едой в модуле Node 1. На переднюю панель каждого контейнера наклеена этикетка, где указана дата последнего пополнения продукта данного типа: это помогает нам контролировать расход продуктов питания.
Сегодня я приняла у Терри функции «дежурного» в рамках еженедельной ротации ряда административных и хозяйственных обязанностей, таких как включение освещения утром и отключение его в вечернее время, закрывание ставней окон Купола на ночь, организация ежедневных конференций по планированию с центрами управления и просмотр ежедневной сводки. Эта сводка представляет собой документ, который каждое утро загружается на МКС и содержит важную информацию по обеспечению безопасности станции (на случай серьёзного отказа с потерей связи с «Землёй»), а также раздел вопросов и ответов: вопросы для экипажа и ответы на вопросы, заданные экипажем ранее. Кроме того, в этом документе указано штатное расписание смен всех центров управления на день, поэтому мы всегда знаем, кто работает за пультами управления в Хьюстоне, Хантсвилле, Мюнхене, Цукубе и Москве.
Бортжурнал: L+15. Как «превратить наш вчерашний кофе в наш завтрашний кофе»
Сегодня я снова должна была посетить грузовой корабль ATV, взяв с собой на этот раз большой резервуар с рассолом.
Что за рассол, спросите вы. Отвечу цитатой: рассол - это то, что остаётся, когда мы «превращаем наш вчерашний кофе в наш завтрашний кофе», как метко отметил один из моих коллег, Дон Петтит (не уверена насчёт этого, но может он цитировал кого-то ещё).
Как вы, возможно, знаете, мы утилизируем жидкие отходы жизнедеятельности на борту с помощью установки по переработке урины (UPA). Урина из туалета поступает в UPA, и на выходе этой установки мы получаем два продукта, один из которых после дальнейшей обработки в системе очистки станет питьевой водой, а второй представляет собой концентрированные отходы, которые не должны попасть в завтрашнюю чашку… кхм, пакет с кофе.
Рассол накапливается в резервуаре регенерации. Когда этот резервуар заполняется, мы перемещаем его в ATV, чтобы перекачать содержимое в один из больших баков для жидкостей после того, как мы закончим откачку воды, которую доставил ATV в этом баке.
Непосредственно к установке UPA подключён только туалет, размещённый в модуле Node 3. В туалете Служебного модуля, которым, в основном, пользуются члены российского экипажа, урина собирается в резервуар. Для поддержания водного баланса на борту мы, конечно же, должны переработать и её, поэтому заполненные уриной резервуары периодически складируются в модуле Node 1, и мы постепенно перекачиваем её в UPA.
Если вы относитесь к тем, кто считает эту тему неприятной или даже отвратительной, попробуйте посмотреть на неё с другой стороны: наш общий космический корабль под названием «Земля», помимо прочего представляет собой гигантскую установку UPA. Мы просто не привыкли думать об истории молекул воды в наших напитках - ведь это лишено смысла, не так ли? На МКС мы точно так же не думаем об этом!
Кстати, я должна признаться, что сегодня я не участвовала в поддержании общего водного баланса. Но на то у меня была уважительная причина - наука! Я выполняю 24-часовой сбор урины, поэтому мы должны будем вычесть из баланса воды на борту все заполненные мной пробирки, которые сейчас находятся в морозильной камере Melfi. Это одна из тех задач, решая которые впервые, вы немного нервничаете, потому что в невесомости эта процедура сопряжена с рядом сложностей, но я рада отметить, что на этот раз всё прошло гладко.
Исследования продолжаются о новых открытиях, экспериментах и реакции организма в космосе будет опубликовано.
Кислород - окислитель, а жизнедеятельность человека, как и любого другого живого организма, немыслима без процесса окисления. Пища, потребляемая нами, в нашем организме подвергается окислению, в результате чего выделяется энергия, которую мы затрачиваем на движение и на выполнение полезной работы.
Итак, для жизни человека необходим именно кислород, следовательно, в космическом корабле, отправляющемся в межпланетный полет, должен иметься необходимый запас кислорода. А нужен ли азот? Ведь в космический полет следует брать с собой лишь самое необходимое, чтобы не увеличивать массу корабля. Может ли человек жить не в воздушной атмосфере, а в атмосфере чистого кислорода? Вопрос этот имеет важное значение, если вспомнить, что содержание азота в воздухе почти в четыре раза превышает содержание кислорода. Нужно ли брать на борт космического корабля смесь двух газов - азота и кислорода - или можно ограничиться одним кислородом?
Человек привык жить и работать в воздушной среде. Поэтому с точки зрения сохранения здоровья членов экипажа в космическом корабле целесообразно иметь воздушную атмосферу, соответствующую атмосфере Земли. В советских обитаемых космических кораблях серии «Восход», «Восток» и «Союз» применяется воздушная атмосфера, состоящая из 80% азота и 20% кислорода, во всех же типах американских обитаемых кораблях («Меркурий», «Джеминай» и «Аполлон») создана чисто кислородная среда, без добавки инертного газа азота.
Наличие в отсеках космического корабля воздуха, а особенно чистого кислорода, создает одну из наиболее серьезных опасностей для экипажа корабля. В воздухе могут гореть многие вещества, а в кислороде горение происходит еще интенсивнее. Многие вещества, не способные гореть на воздухе, очень хорошо горят в кислороде. Вследствие этого в отсеках космического корабля не исключается возможность возникновения пожара. Пожар - всегда большая неприятность. Правда, в случае пожара на Земле люди почти всегда имеют возможность покинуть горящий объект и вызвать пожарную команду для тушения. В космическом пространстве все гораздо сложнее. Экипаж корабля находится в очень тесном помещении, а это сильно затрудняет борьбу с огнем.
Что может быть причиной пожара на борту космического корабля? Мы уже знаем, что корабль - это сложный комплекс различных систем, которые при работе потребляют электроэнергию. На борту корабля имеется источник электрической энергии, от которого по кабелям электрический ток подводится к приборам и системам. При каких-либо неисправностях в кабельной сети может произойти короткое замыкание с образованием искры. От искры может загореться какое-либо горючее вещество. Источником образования искры может стать и сам человек, т. е. член экипажа корабля. Вам, наверное, приходилось наблюдать такую картину: расческа, которой вы причесываетесь, начинает вдруг потрескивать. Почему? На расческе скапливается заряд статического электричества благодаря трению ее о волосы, а затем происходит разряд. При разряде небольшого количества статического электричества мы слышим только легкий треск, искры еще не бывает видно. Если статического электричества скапливается много, его разряд сопровождается образованием довольно мощной искры.
Космонавты, находясь в космическом корабле, производят всякого рода движения,и при этом происходит трение отдельных частей их костюма друг о друга. На костюме в результате трения, так же как и на расческе, может появиться заряд статического электричества, а при определенных условиях произойдет его разряд с образованием искры. Практика показывает, что не так-то просто поджечь горючий материал электрической искрой, если искра не очень большая и действует короткое время. Но это в условиях земных, где проявляется действие силы тяжести. Есть ли какое-нибудь отличие в протекании процесса воспламенения горючих веществ в космическом корабле по сравнению с земными условиями? Оказывается, есть и весьма существенное. В земных условиях теплый воздух, как известно, поднимается вверх, а холодный, как более тяжелый, опускается вниз. Благодаря этому происходит непрерывное перемешивание воздуха. Вы спичкой поджигаете лист бумаги. Куда идет тепло от горящей спички? На нагревание листа. Когда бумага нагреется до температуры воспламенения, она вспыхивает и начинает гореть. Где труднее нагреть лист бумаги до температуры воспламенения: на Земле или в космическом корабле? Нужно иметь в виду, что одновременно с нагреванием бумаги нагревается и окружающий воздух. Нагретый воздух становится легче и поднимается вверх, а на его место поступает новая порция холодного воздуха, которая также начинает нагреваться. Благодаря такой конвекции воздуха количество тепла и время, необходимое для того, чтобы поджечь лист бумаги, увеличиваются.
В космическом корабле сила тяжести отсутствует, поэтому конвекции не происходит. Из-за того что лист бумаги не будет омываться воздухом, для его поджигания потребуется меньше тепла и меньше времени. Следовательно, в условиях невесомости опасность возникновения пожара даже от слабых источников зажигания вполне реальна. А вот с распространением пламени, т. е. с горением уже загоревшегося предмета, получается обратная картина. Для того чтобы горение имело место, необходим приток свежих порций воздуха к горящей поверхности. Ведь любое горение - это соединение кислорода воздуха с горючим веществом. В земных условиях к горящему предмету кислород, необходимый для поддержания процесса горения, непрерывно поступает благодаря наличию силы тяжести, создающей естественную конвекцию. В космическом корабле, где отсутствует естественная конвекция, продукты сгорания (углекислый газ и водяные пары) создают оболочку вокруг очага горения и, таким образом, закрывают доступ к нему свежих порций воздуха.
Следовательно, в условиях невесомости горение не может длительно продолжаться. Но в состоянии невесомости корабль находится не всегда. Мы знаем, что корабль должен быть ориентирован определенным образом относительно Земли или какого-либо небесного тела. При длительных полетах корабль постепенно изменяет свое положение, т. е. теряет ориентировку, поэтому время от времени включаются двигатели ориентации. Кроме того, реактивные двигатели могут включаться для проведения коррекции траектории полета. Работа этих двигателей создает силу тяги, действующую на корабль. Ну, а раз на тело действует какая-то сила, то тело получает некоторое ускорение и при этом нарушается состояние невесомости. Горячие газы (образующиеся при горении), как более легкие, будут двигаться в сторону, противоположную направлению ускорения корабля, а холодный воздух - в том же направлении. Так создаются условия, необходимые для перемешивания воздуха внутри космического корабля, а следовательно, и для поддержания процесса горения. Есть еще и другая, более серьезная причина, которая может способствовать распространению возникшего в космическом корабле пожара,- это искусственная конвекция. Мы уже говорили, что в состав системы регулирования температуры космического корабля входит несколько вентиляторов. Назначение их - прогонять воздух через устройства, в которых от него отбираются излишние влага и тепло.
Вентиляторы приводят в движение большую часть воздуха кабины. Кстати следует сказать, что движение воздуха в кабине необходимо и для нормальной жизнедеятельности членов экипажа. Вы знаете, что человек непрерывно выделяет тепло. Когда температура окружающего воздуха высокая (летом в жаркую погоду), организм выделяет через кожу влагу (потеет), которая, испаряясь, охлаждает поверхность тела. Отвод тепла от тела человека в окружающее пространство обеспечивается естественной конвекцией. Отсутствие конвекции может привести к перегреванию организма.
В космическом корабле в условиях невесомости естественной конвекции нет, поэтому там с помощью вентиляторов создают искусственную, вынужденную конвекцию. Но именно вынужденная конвекция и является главной причиной, которая может случайное возгорание в кабине корабля превратить в большой пожар.
Что может гореть внутри кабины космического корабля? Изоляция электропроводки, одежда самих космонавтов, мягкая обивка кресел и т. д. Не меньшую опасность, чем сам пожар, представляют газы, выделяющиеся при горении различных веществ.
В кабине корабля тесно и, что главное, проветрить кабину не просто. Поэтому образование любого газа в кабине в большом количестве опасно не только для здоровья, но и для жизни членов экипажа. Обнаружить возникновение пожара в кабине космического корабля можно или увидев пламя, или по запаху, если при горении выделяются газы с резким запахом. Ликвидировать пожар в космическом корабле после того, как он развился, очень трудно. Пожар необходимо обнаруживать в самом начале его возникновения, когда еще нет разрушений от огня и когда еще атмосфера кабины не отравлена газами, выделяющимися при горении. Для этого в кабине корабля устанавливаются датчики, которые дают сигнал тревоги (световой или звуковой), когда еще возник не пожар, а лишь опасность его образования. Задача этих датчиков - не только выработать сигнал о возникновении очага горения в кабине корабля, но и включить средства пожаротушения, поскольку промедление с тушением пожара в космическом корабле недопустимо.
Каким же образом можно потушить пожар, возникший в кабине космического корабля? Любое горючее вещество может гореть только в том случае, если оно находится на воздухе, поэтому наиболее простым и верным способом тушения пожара является создание в кабине глубокого вакуума. Сделать это просто.
Кабина космического корабля как бы надута воздухом. Давление газа в кабине равно 1 атм, а окружающее давление в космическом пространстве практически можно считать равным нулю. Поэтому, если открыть какой-либо люк или клапан (который может открываться автоматически по сигналу, полученному с датчика, обнаружившего загорание), воздух из кабины очень быстро выйдет в космическое пространство и горение сразу же прекратится. Выпуск воздуха из кабины - очень удобный способ тушения пожара в космическом пространстве, но следует помнить, что в кабине находятся люди, а они без воздуха жить не могут.
Правда, если космонавты в скафандрах, отсутствие воздуха в кабине им ничем не грозит. Но находиться человеку в скафандре длительное время вредно. Поэтому при полетах, которые длятся несколько суток, экипаж в кабине должен находиться без скафандров. Следовательно, перед тем как нарушить герметичность кабины и позволить воздуху выйти за борт корабля, космонавтам нужно будет надеть скафандры. Но это необходимо сделать до того, как пожар достигнет угрожающих размеров. Однако, как показали специальные эксперименты, время, затрачиваемое космонавтами на одевание скафандров, велико - 25 - 30 мин, а чтобы прекратить в кабине пожар, необходимо выпустить из нее воздух за несколько секунд. Поэтому разгерметизация как средство тушения пожара может применяться только в космических кораблях, кабины которых разделены на несколько отсеков, с герметично закрывающимися люками сообщения. В случае возникновения пожара экипаж из отсека, где произошло возгорание, переходит в другой, а отсек, где возник пожар, соединяется с космическим пространством.
Пожар - это, пожалуй, самая грозная опасность, которая может возникнуть в космическом корабле. Для ликвидации пожара необходимо иметь надежные при любых условиях средства. Поэтому ведутся интенсивные работы по созданию таких средств. Выпускать воздух из кабины не всегда можно. Нельзя ли поступить наоборот: при возникновении пожара не выпускать воздух из кабины, а вводить какие-либо газы, действующие как пламегасители?
Имеется несколько газообразных веществ, которые очень энергично гасят горение в воздухе, даже если они присутствуют в нем в очень небольшом количестве. Если медицинские исследования покажут, что содержание в воздухе таких веществ не сказывается на состоянии здоровья человека, то эти вещества могут оказаться пригодным и удобным средством пожаротушения в космическом корабле. От датчика, обнаружившего начало горения, будет подаваться сигнал на открытие емкости, в которой хранится это вещество под давлением. Пламягасящее вещество будет выбрасываться в кабину и вентиляторами системы терморегулирования перемешиваться с воздухом. Для этого потребуется мало времени, следовательно, пожар может быть потушен в самом начале его возникновения.
После того как пожар будет потушен, космонавты наденут скафандры. Времени для этого у них будет достаточно. Ну а когда надеты скафандры, неопасно разгерметизировать кабину и воздух, загрязненный пламягасителем, выбросить в космическое пространство, а кабину вновь заполнить из запасов, хранящихся на борту космического корабля, свежим воздухом.
Пожар - это очень большая опасность для экипажей космических кораблей, но не единственная. Космическое пространство таит в себе и другие опасности. В космическом пространстве с большими скоростями движутся метеоры. Правда, крупные метеоры настолько редко встречаются, что столкновение с ними космических кораблей почти полностью исключено. Но что будет, если с космическим кораблем столкнется метеор небольших размеров (в поперечнике 1 - 0,5 см и меньше)? Если столкновение произойдет со спускаемым аппаратом, который имеет толстый наружный слой теплозащитного покрытия, то ничего существенного не случится. А что, если столкновение произойдет с орбитальным отсеком? Ведь на нем нет теплозащитного покрытия, его стенки изготовлены из алюминиевого листа толщиной всего несколько миллиметров. При соударении с метеором такая стенка будет пробита насквозь.
Чем это грозит членам экипажа? Удар метеора о стенку корабля не только приведет к образованию отверстия, что уже опасно. Отверстие в стенке корабля означает его разгерметизацию. Весь воздух из отсека выйдет в космическое пространство, и, если космонавты не успеют вовремя заделать отверстие, они погибнут из-за недостатка воздуха для дыхания. Поэтому в космических кораблях должны быть устройства, которые предупреждали бы утечку из него воздуха в случае нарушения герметичности оболочки при соударении с метеором.
В настоящее время известно несколько способов, позволяющих сохранить воздух в космическом корабле в случае пробивания его оболочки метеором небольших размеров. Один из них заключается в следующем. Вокруг орбитального отсека космического корабля располагают вторую оболочку - так называемый буфер из тонкостенного экрана. Экран делается из легких металлов толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Расстояние от экрана до стенки отсека 2,5 - 3 см.
Сталкиваясь с экраном, небольшая частица метеорного вещества разбивается в мелкие брызги, одновременно с этим происходит дробление части материала экрана. Частицы, получившиеся при дроблении метеора и экрана, имеют гораздо меньшую кинетическую энергию, чем имел метеор до столкновения с космическим кораблем. Однако они все же получают некоторую скорость и разлетаются в стороны в виде веера, встречаясь с оболочкой орбитального отсека. Удар их приходится на большую площадь участка стенки орбитального отсека. Каждая частица в отдельности, обладая малой массой и сравнительно небольшой скоростью, не может серьезно повредить оболочку стенки.
Более надежную защиту от метеорной опасности дают так называемые самогерметизирующиеся материалы. Самый простой самогерметизирующийся материал - губчатая резина. Проткните гвоздем лист фанеры - в ней образуется дыра. А если гвоздем проткнуть лист губчатой резины, то в нем дыры не будет видно - отверстие почти полностью затянется. Конечно, такой способ герметизации повреждений корпуса космического корабля слишком ненадежен. Для ликвидации возможных повреждений стенок корабля можно применять резиноподобное вещество, но в виде не листов, а небольших шариков (диаметром 3 - 5 мм). Корпус орбитального отсека окружают тонкой металлической оболочкой. В пространство между стенкой отсека и наружной оболочкой помещают мелкие шарики из эластичной резины. Представьте теперь, что метеор пробивает насквозь и наружную оболочку, и стенку корпуса. Так как космический корабль представляет собой как бы надутый воздухом мяч, из отверстия в космическое пространство устремляется поток воздуха. Истекающим в космическое пространство воздухом резиновые шарики будут прижиматься к отверстию в наружной оболочке. Благодаря своей эластичности шарики смогут полностью перекрыть отверстие. Размер эластичных шариков выбирается таким, чтобы он был больше размера ожидаемых метеорных частиц, вернее, отверстий, которые метеоры смогут пробивать в оболочке корабля.
Другой способ ликвидации пробоев гермоотсеков космического корабля состоит в применении химически активных веществ. Химический герметизатор обычно состоит из двух компонентов (частей), представляющих собой легкоподвижные жидкости. При смешении эти жидкости вступают в химическое взаимодействие друг с другом, в результате чего образуется твердое и прочное соединение. Для применения химического герметизатора вокруг корпуса орбитального отсека необходимо иметь две дополнительные оболочки из тонких листов металла. В пространство между этими оболочками (а они образуют две не сообщающиеся друг с другом полости) заливают жидкости - составные части химического герметизатора. Что произойдет, если метеорная частица пробьет орбитальный отсек, стенка которого состоит из трех оболочек - собственно корпуса отсека и двух вспомогательных оболочек? Очевидно, в месте пробоя создадутся условия для смешения жидкостей, залитых в полости. Отверстие очень быстро будет закрыто пробкой, которая образуется в результате химического взаимодействия смешавшихся жидкостей - составных частей химического герметизатора.
Сквозной пробой стенки метеором, кроме разгерметизации отсека космического корабля, может привести и к тому, что внутрь космического корабля с большой скоростью могут влететь и частицы метеорного вещества, и частицы металла, из которого изготовлен корпус орбитального отсека. А это небезопасно. Осколок может ранить члена экипажа; при ударе об электропроводку он может разрушить ее и, что особенно опасно, вызвать короткое замыкание. Короткое замыкание, как правило, сопровождается образованием искр большой мощности, способных воспламенить горючее вещество и, следовательно, вызвать пожар в отсеке.
Пробивание стенки космического корабля может привести к попаданию внутрь отсека сильно раскаленных частиц металла как в твердом, так и расплавленном состоянии. При высокой температуре и при наличии кислорода (находящегося в воздухе кабины) раскаленный металл будет окисляться, т. е. гореть, давая очень яркое пламя с высокой температурой. Понятно, конечно, что это также может привести к возникновению пожара внутри корабля.
Столкновение космического корабля с метеорами, способными пробить его оболочку, очень опасно, но, как уже показала практика полетов обитаемых кораблей, вероятность этого очень небольшая. Для того чтобы пробить стенку орбитального отсека или трубку радиатора системы терморегулирования, находящегося на наружной поверхности оболочки корабля, необходимо столкновение с частицей диаметром, по крайней мере в несколько миллиметров. Частица не очень крупная, но и таких частиц в космическом пространстве не много. А вот частиц совсем мелких (размером в 0,001 мм и меньше) в космическом пространстве можно встретить гораздо больше. Опасны ли такие метеорные частицы?
Несмотря на малые размеры, такие метеоры все же не безобидны. Большого вреда ни стенкам орбитального отсека, ни теплозащитному покрытию спускаемого аппарата они причинить не могут. Но обитаемый космический корабль имеет окна (иллюминаторы), через которые человек может видеть все, что окружает его в межпланетном пространстве, - Землю, звезды, другие планеты солнечной системы и т. д. и по ним ориентировать корабль. Иллюминаторы космических кораблей делают, конечно, из прозрачных материалов типа обычного стекла или каких-либо стеклоподобных масс.
Через стекло мы можем хорошо видеть при условии, если поверхность его не имеет дефектов. А если стекло матовое? Через него, конечно, ничего не увидишь, хотя свет оно и пропускает. Непрерывная бомбардировка космического корабля мельчайшими метеорными частицами как раз и приводит к тому, что прозрачные стекла иллюминаторов космического корабля становятся непрозрачными (матовыми), и тогда космонавт не сможет управлять кораблем. В этом - одна из опасностей, вызываемых действием микрометеоров на космический корабль при длительном его нахождении в космосе. Если энергопитание корабля осуществляется за счет работы солнечных батарей, то последние также представляют уязвимое место для микрометеоров. Повреждение поверхности панелей солнечных батарей микрометеорами ведет к уменьшению их производительности.
