Skafandrai: atsiradimas ir variantai. Vartiklis

Skafandrai skirtingi skirtingoms sąlygoms. Todėl kosminėje kelionėje į kitas planetas prireiks viso jų komplekto: vienas galimai avarijai, išėjimui į atvirą kosmosą ir dar vieną bazei (pvz., Marse). Tik štai skafandrų, skirtų kitoms planetoms, nėra net perspektyvoje. Aišku, ties skafandrais Mėnulio ir Marso kolonizacijai dirbama jau seniai, tačiau toliau prototipų ir brėžinių nepasistūmėta.

Skafandrai sukurti dar gerokai iki kosminės eros pradžios. Pirmuoju būtų apranga, skirta skristi oro balionu aukštai stratosferoje. Jos poreikis atsirado skrydžio luboms priartėjus prie 5-6 km. Tokį „drabužį“ (Č-1) 1931 m. sukūrė Jevgenijus Čertovskis¹⁾ - jis buvo labai netobulas, aukštesnio slėgio zonoje rankovės ir Wiley Post skafandre

kelnių klešnės sukietėdavo ir neleisdavo judėti (iki 1940-ųjų Leningrado Civilinės aviacijos MTI buvo sukurti dar 6 vis tobulėjantys modeliai; 1936-41 m. aukštuminius skafandrus vadovaujant A. Boiko kūrė CAGI). Vakaruose skafandrai pagaminti apie 1933 m., kai Mark Ridge²⁾ anglų kompanijoje užsisakė patobulinti naro kostiumą – tasai visai nepraleido oro ir tiko kilti į 35 km aukštį. Tik štai jis niekad jo nepanaudojo, nesurinko pinigų ir gyvenimą baigė „psichuškėje“. Gal ir gerai – nes 1936-ais Ferdie Swain'as³⁾ 15 km aukštyje vos neužduso panašiame kostiume.

Maždaug tuo metu slėgio kostiumus ėmė gaminti ir amerikiečių „Goodrich⁴⁾ “, 1935 m. pasiuvusi kostiumą iš kelių parašiuto šilko sluoksnių, prie kurio buvo pritvirtintas dūmtraukį primenantis šalmas su apvaliu stikliniu langeliu. Juo vilkėdamas Wiley Post‘as⁵⁾ propeleriniu lėktuvu kelis kartus pakilo į 15 km aukštį. Jis, beje, ten aptiko ir atmosferos srautus.
Skafandrų gamyba spartėjo: juos gamino italai, prancūzai, tačiau daugiausia pasiekė vokiečiai, prieš pat karą sukūrę „Draeger⁶⁾ “ – gal jį būtų vilkėję ir V-2 pilotas?!

Kita fiziologine lakūnų problema yra perkrovos. Jų metu pasunkėja ir kraujas – širdžiai pasidaro sunku varinėti kraują iš apatinės kūno dalies į viršutinę, o svarbiausia – į galvą. Esant per 4,5g apkrovai, sumažėja lakūno akiratis, o toliau „aptemsta akyse“, o dar stiprėjant – netenkama sąmonės. Tai labai priklauso ir nuo apkrovos trukmės (treniruoti lakūnai gali atlaikyti iki 20g labai trumpalaikę apkrovą).

JAV šia problema užsiėmė Antrojos pasaulinio karo pabaigoje – pavyko sukurti „kelnes“, apgaubiančių kelius ir šlaunis, iš kamerų, į kurias, priklauomai nuo sąlygų, paduodamas suspaustas oras. Vėliau tai papildyta ir kamera nat pilvo. Tai mažino kraujo nutekėjimą žemyn ir lengino širdies darbą keliant kraują aukštyn. Naikintuvų lakūnai, dėvėję tokią „aprangą“ numušdavo maždaug dukart daugiau priešo lėktuvų. Pagrindiniais tokių kostiumų kūrėjais buvo Č. Koudas ir I. Vudas.

Kitu būdu yra aukštuminis kompensuojantis kostiumas. TSRS pasinaudojo „trofėjiniais“ amerikiečių kostiumais (vienas jų buvo 1960-ais numušto U2 lėktuvo lakūno). Jo principas toks: dešinėje ir kairėje palei rankas, korpusą ir kojas praeina vamzdeliai su kostiumo medžiaga sujungti dideliu kiekių juostų, gaubiančių vamzdelius ir prisiūtų prie audinio. Padavus suspaustą orą, vamzdeliai išsipučia, įtempia juostas ir taip suspaudžia kūną.
Tik didėjant slėgiui kostiume, jis sparčiai standrėja. Tada pasisukti lėktuvo kabinoje su juo neįmanoma, galima tik šiek pasisukti jo viduje. Hermetiškos pirštinės irgi išsipūsdavo – ir lėktuvą valdyti buvo galima tik ribotoje apimtyje.

Atsiradus reaktyviniams lėktuvams, skraidantiems 12-13 km aukštyje, jų pilotams prireikė slėgio apsaugos priemonių, tad 1945-57 m. skafandrai buvo sparčiai tobulinami. Amerikiečiai pasinaudojo „Goodrich“, kūriusios kostiumus kariniam jūrų laivynui, patirtimi. Rusijoje juos nuo 1952 m. gamino „Zvezda⁶⁾ “ fabrikas (jam vadovavo S. Aleksejevas, o vėliau G. Severinas). aukštuminis kompensuojantis kostiumas

Tačiau pasirodė, kad dar aukščiau, kur atmosferos slėgis dar mažesnis, lakūnams sunku iškvėpti deguonį tiekiamą su spaudimu. Tad 6-me dešimtm. TSRS atsirado aukštuminė liemenė su kameromis, į kurias buvo tiekiamas suspaustas oras, todėl liemenė suspausdavo lakūno kūną ir taip kompensuodavo išorinio atmosferos slėgio sumažėjimą.

Tačiau greitai pastebėta, kad slėgio kostiumai skiriasi nuo kosmosui numatytų skafandrų, panaudojant nailoną, poliimidą ir poliesterolio plėvelę inžinieriai sukūrė skafandrus, ne tik tinkančius atviram kosmosui, bet apsaugančius ir nuo kitos nepalankios aplinkos. „Apollo“ projekte (1961-73) buvo naudojami skafandrai kaip ir „Gemini“, tačiau su numatyta apsauga būnant Mėnulyje. Taip ir atsirado EMU (Extravehicular Mobility Unit). Batai liovėsi būti įprastais – ji turėjo patikimą silikoninį padą su nerūdijančio plieno viršumi. Papildomi termoapsaugos sluoksniai ir veltinio dugnas saugojo kojas nuo nelygių akmenų Mėnulio paviršiuje.
Mėnuliui buvo sukurti specialūs „Apollo“ skafandrai (A7-L) – juos tevilkėjo tik 12 astronautų. Jie, be kita ko, turi apsaugoti ir nuo dulkių. „Apollo“ misijų metu jų prilysdavo į siūles tiek, kad būdavo sunku sulenkti rankas. Jos kibo ir prie antveidžių, todėl jie smarkiai susibraižė ir tapo vos permatomi. Ketvirtosios dienos skafandrai būtų tiesiog neatlaikę.

Juos sudaro 20 sluoksnių. Išorinis buvo pagamintas iš silicio pluošto, panašaus į stiklo vatą – todėl skafandras yra nedegus. Tuo buvo susirūpinta po „Apollo-1“ gaisro, kai žuvo 3 astronautai. Nuo smulkių meteorų ir temperatūros svyravimų saugojo kiti 15 sluoksnių iš poliamidinės plėvelės, įvairių rūšių nailono ir kt. medžiagų. Kuprinėje per 60 atmosferų suspausto deguonies pakako maždaug 7 val. Paduodamas deguonis buvo 7-10 laipsnių, o iškvepiamas anglies dvideginis buvo išvalomas ličio hidroksido filtrais. Turėta ir avarinių deguonies atsargų, užtenkančių pusvalandžiui, o be to buvo galima sujungti du skafandrus (Mėnulyje visada vienu metu išsilaipindavo po du astronautus).

Vis tik jiems trūko lankstumo, vidinio komforto, gyvybės palaikymo funkcijų... N. Armstrongas techniniame pasitarime pasakė aiškiai: „turime galėti atsiklaupti ant kelių ir turėti galimybę kažką atlikti [Mėnulio] paviršiuje rankomis“. Jei „Artemis“ (Artemidės) programa sugrąžins astronautus į Mėnulį, jiems prireiks naujoviško skafandro, kurio kūrimo darbai spartėja NASA Džonsono kosminiame centre Hiustone. Juk EMU skafandras nepritaikytas vaikščiojimui, o ir šiaip jis pritaikytas naudojimui tuščioje erdvėje, o ne dulkėtame Mėnulyje.

Rusijoje sukūrė į „Orlan“ panašų „Krečet“ (Medžioklinį sakalą) „desantinių“ skafandrų pavyzdį (su 10 val. veikimo trukme), tik jo taip ir nepavyko panaudoti (nors ir išbandė sukurdami „Mėnulį Žemėje“).

Susidarius pavojingoms sąlygoms, astronautų apsaugai skirti skafandrai (dar vadinami „gelbėjančiaisiais“). Jie nėra skirti ilgalaikiui naudojimui ir privalo užtikrinti tik gana trumpą saugumą. Jie lengvai užsidedami ir nusiimami, suderinti su amortaziciniu krėslu ir asmeniškai pritaikomi konkretiems kosmonautams. Dabar jie vilkimi tik kylant ir leidžiantis, tačiau pradžioje jie dėvėti beveik viso skrydžio metu. Rekordą pasiekė „Gemini 7“ įgula, kai F. Bormanas ir Dž. Lovelas skafandrus nenusivilkdami vilkėjo dvi savaites. Jų naudą įrodo ir 1971 m. įvykusi tragedija, kai grįždama iš „Saliut“ stoties „Sojuz-11“ 3-ių kosmonautų įgula žuvo, kai kabinoje neliko oro, o jie nevilkėjo skafandrų. SK-1 skafandras

Visi 1961-63 m. „Mercury“ laivais skridę astronautai vilkėjo pirmuosius amerikietiškus sidabriškos spalvos skafandrus. Jie buvo labai kieti, tačiau juose, kaip kabinoje, buvo palaikomas trečdalis atmosferos slėgio, tad judėti su jais nebuvo sunku. Va tik jo sandarumo taip niekam ir neteko išbandyti...

Iki kosminių skrydžių pilotai dėvėjo skafandrų prototipus, kad įveikto slėgio ir deguonies trūkumo problemas dideliuose aukščiuose. Jie, pagaminti iš gumos, padengtos kietu audiniu, išsihermetinus kabinai išsipūsdavo tarsi balionas, kad palaikytų reikiamą slėgį viduje. NASA „Mercury“ projekte (1958-63) naudojo tą patį principą, tik papildžius papildomais nailono sluoksnius padengtus aliuminiu, suvarstomais batais, pirštinėmis ir nauju šalmu. Jie buvo tokie standūs, kad juose buvo sunku judėti, tačiau judrumas šiame etape buvo antraeiliu dalyku. „Gemini“ projektas (1965-66) iškėlė dar vieną problemą: išėjimą į atvirą kosmosą ir prailgintą oro padavimo žarną. Astronautai juose labai sukaisdavo ir į laivą grįždavo nusibaigę.

„Zvezda“ sukurtą SK-1 skafandrą naudojo J. Gagarinas ir kiti pirmieji rusų kosmonautai, kurie jį (atvirame pavidale) dėvjo viso skrydžio metu. Jis buvo ventiliuojamas. Buvo oranžinės spalvos, kas nebuvo optimalu šilumos apykaitos atžvilgiu (tam geriausiai tinka balta spalva), tačiau „Vostok“ laivuose ir nebuvo planuota išeiti į atvirą kosmosą. Oranžinė spalva pasirinkta todėl, kad ji pastebimiausia žemės paviršiuje. Uždarame skafandre buvo galima 4-5 val.

A. Leonovo išėjimą į kosmosą lydėjo kuriozas. Tam buvo panaudotas pripučiamas 4 m ilgio ir 1,5 m. skersmens šliuzas – tokia „armonika“ iš daugiasluoksnio elastingo audinio. Stangrumo padidinimui jame buvo įrengta pneumokamerų sistema. Šliuze du įėjimai – vienas į kabiną, o kitas į kosmosą – tam, kad iš kabinos nebūtų išleidžiamas oras. Sulankstomu buvo padarytas dėl „Voschod“ laivo ypatybių – raketa nebuvo pakankamai galinga, kad pajėgtų iškelti standų šliuzą, koks buvo sukurtas vėliau „Sojuz-Apollo“ skrydžiui.

A. Leonovas išėjo be jokių problemų, tačiau su grįžimu atsirado problemų, - ir jas išspręsti pavyko tik kosmonauto nuovokos dėka. Mat minkštas skafandras atvirame kosmose išsipūtė kaip kamuolys ir grįšti į šliuzą, „kaip mokė“, kojomis į priekį, nepavyko. Teko sumažinti slėgį skafandre iki minimumo, lįsti galva į priekį kabinantis rankomis... Štai tada ir paaiškėjo – minkštais skafandrais išeiti į kosmosą nepatogu – ir „Zvezda“ ėmėsi pusiau standraus skafandro kūrimo.

Antros kartos tarybiniai skafandrai „Sokol-K“, skirti „Sojuz“ ir vėlesnės kartos laivams, buvo pritaikyti kitokio tipo naudojimui. Juos kosmonautai užsivilkdavo tik dinaminių operacijų metu (startas, nusileidimas, susijungimas), kai avarijos tikimybė didžiausia. Tad skafandras turėjo būti idealiai suderintas su kabina („Kazbek“ gultais), lengvai nusivelkamas ir apsivelkamas, mažai užimti vietos, kai nenaudojamas... Būtent todėl jie turėjo tokį elementą, kaip „minkštas šalmas“.

Iš esmės visi skafandrai sudaryti iš dviejų pagrindinių sluoksnių: vidinio hermetiško ir išorinio apsauginio. Pirmuosiuose tarybiniuose skafandruose vidinį sluoksnį tiesiog sklijuodavo iš gumos juostų iš natūralaus kaučiuko. „Sokol“ skafandruose imtas naudoti gumos-audinio medžiaga, tačiau skafandruose, skirtuose atviram kosmosui, tebenaudojama guma kaip labiau hermetiška medžiaga. Išorinis sluoksnis iš specialaus audinio. Amerikiečiai jo pagrindu paėmė nailoną, rusai – kaproną („Orlan-MK“ - iš fenilono).

Buvo sukurtos kelios „Sokol“ modifikacijos, pvz., „Striž“ (Čiurlys) buvo skirtas darbui „Buran“ laive. Patirtis pravertė ir kuriant kostiumus aviacijai, pvz., „Baklan“. „Sokol“ skafandrai paprastai balti su mėlynais elementais. Originalus prispaudžiantis gumos sluoksnis buvo modernizuotas panaudojus polikaprolaktamą, kuris už gumą lengvesnis – tad „Sokol“ tesveria 10 kg.

Iš bėdos su „Sokol“ buvo galima išeiti ir į atvirą kosmosą, tačiau tam reikėjo atskiro skafandro – ir pirmuoju tokiu Rusijoje tapo „Berkut“, su kuriuo pirmasis į atvirą kosmosą išejo A. Leonovas, kai paaiškėjo, kad jis labai nepatogus. Tad „Zvezda“ sukūrė patogesnį „Orlan“, naudojamą iki šiol. Jo dvi pagrindinės ypatybės: uždara gyvybės palaikymo sistema ir pusiau stangri konstrukcija. Ventiliavimui reikia didelių oro atsargų, kad jis su laivu sujungtas žarna. O incidento atvejui jis turi skysčiu vėsinamą sistemą. Kūną saugo tvirtas metalinis karkasas; „rankos“ ir „kojos“ minkštos, pirštinės individualios, tad skafandru gali naudotis įvairaus ūgio asmenys. Į skafandrą įlendamo pro angą šalmui – tad „Orlan“ pasižymėjo paprastumu ir apsivilkimo sparta. Jis naudotas „Saliut“ ir „Mir“ stotyse, o vėliau ir TKS (modifikacija „Orlan-M“) – viso naudoti 4-ių modifikacijų 27-i „Orlanai“, su jais į kosmosą išeita 208 kartus. Jo svarbia ypatybe buvo ir tai, kad aptarnavimui nereikėjo gabenti į Žemę – išdžiovinti ir pakeisti regentus ir kt. buvo galima tiesiog stotyje.

5-jo „šatlo“ „Columbia“ (1982) laikams ateinant skafandrai buvo užmesti, tačiau 1986 m. „Challenger“ suiro vos praėjus 73 sek. po starto pražudydamas ekipažą. Yra įrodymų kad kai kurie ekipažo nariai tebebuvo gyvi po pradinio sprogimo, tik buvo neaišku, ar jie žuvo atsitrenkimo į vandenyną metu, ar dėl slėgio netekimo kabinoje. Jei jie būtų vilkėję seno pavyzdžio skafandrus, išsipučiančius dingus slėgiui, dalis ekipažo galėjo išgyventi.

Nuo tada skafandrų dėvėjimas kylant ir leidžiantis tapo norma, - ir kaip to pasekmė, toliau jie vystėsi dviem kryptimis: IVA, skirti buvimui viduje, ir išėjimui į atvirą kosmosą. Naujausi NASA skafandrai skirti „Orion“ ekipažams ir bus naudojami „Artemis“ programoje – jie užtikrins astronautui 6 d. palaikymą, yra atsparūs ugniai ir turi apatinius drabužius, vėsinamus skysčio pripildytais vamzdeliais. Sojuz MS-06 ekipažas

Nuo 1989 m., po 3 m. pertraukos atnaujinus skrydžius po „Challenger“ avarijos, imta naudoti sunkesni „Aces“ (Advanced Crew Escape Suit) skafandrai, išsiskyrę savo ryškia oranžine spalva. Iki tol daugkartinio naudojimo erdvėlaivių įgulos apsauginių skafandrų nenaudojo. Skafandras buvo skirtas avariniams nusileidimams, kad astronautai galėtų palikti laivą, kol tasai dar nenutūpęs. Specialioje skafandro kuprinėje buvo parašiutas, guminė valtis bei įvairios gelbėjimosi priemonės. Kad po nusileidimo būtų lengviau surasti astronautus, jie buvo gaminami oranžinės spalvos. Deja, 2003-iais jie neišgelbėjo 7-ių „Columbia“ įgulos narių – avarija įvyko per aukštai ir skrendant per greitai.

Rusiški „Sokol“ buvo gerokai lengvesni už „Aces“. Nuo jų savo variantą nusikopijavo ir kinai. Nuo 1973 m. jie buvo kelis kartus modifikuojami, tačiau pagrindas liko toks pat: išorinis sluoksnis iš patvaraus lavsano, o viduje orui nepralaidus sluoksnis iš kruopščiai guminizuotų kaprono ir trikotažo. Vidinė ventiliacijos sistema užtikrina vėsinimą, o išsihermetinimo atveju į šalmą paduodamas grynas deguonis. Juos buvo galima iki 30 val. vilkėti laive ir iki 2 val. būti vakuume. Kabinoje oro slėgiui nukritus žemiau 0,6 atmosferos, įsijungia automatinė deguonies padavimo į skafandrą sistema. Jis neskęsta, turi vandeniui nelaidžią apykaklę, todėl plūduriuojantis kosmonautas gali atsidaryti šalmo antveidį.
Visose nuotraukose rusų kosmonautai su “Sokol” skafandrais, o nedideli lagaminai jų rankose – išorinis ventiliatorius-kondicionierius kol jie neįsikurs laive ir prijungs skafandrą prie jo sistemų.

Teoriškai, patobulintus „Aces“ ir „Sokol“ skafandrus galima būtų naudoti ir skrydžiui į Marsą.

„Mercury“: sukurtas 1959 m., svoris 10 kg. Naudotas „Mercury“ ekspedicijose
Palaiko gyvybę, kol kabinoje yra deguonies

„Aces“: sukurtas 1989 m., svoris 35 kg. Naudotas NASA erdvėlaiviuose
Būtinas deguonies tiekimas iš laivo; 30 min. avarinė deguonies atsarga

„Sokol“: sukurtas 1973 m., svoris 10 kg. Naudotas „Sojuz“ laivuose.
2 val. apsauga kabinoje smarkiai kritus slėgiui

„Constellation 1“:
Bus naudojamas „Orion“ laivuose?

Šie skafandrai jau turi gerokai sudėtingesnę ir brangesnę konstrukciją, užtikrinančią pusiau autonominį darbą atviroje erdvėje, trunkantį keletą valandų. Jie privalo turėti termoreguliacijos sistemą, oro ir vandens tiekimą, ryšį su laivu, apsaugą nuo mikrometeoritų ir kosmoso spinduliavimų. Juos ne užsivelka – į juos „įeina” jau šliuzo kameroje panaudojant ant nugaros esantį liuką.
Judesiai tokiame skafandre užtikrinami įvairiais šarnyriniais mechanizmais, tačiau vis vien net sulenkti ranką sunkoku dėl didesnio vidinio slėgio. Be to grįžtant kosmonautas turi užtrukti šliuze kol susivienodins slėgiai. Be to, po kiekvieno panaudojimo skafandrą reikia „išdžiovinti“ ir pakeisti išnaudotus elementus.

Tad skafandrai išėjimui į atvirą kosmosą – sudėtingiausi. Juose labai svarbiu elementu yra pirštinė, kad užtikrintų instrumentų laikymą ir manipuliavimą jais. Pirštai keičia ilgį juos sulenkiant, pirštų galai gali prarasti kontaktą su pirštine apsunkindami darbą, nagai gali trintis į pirštinę ir būti „nudildinti“. Šalmo priekinė dalis pagaminta iš skaidraus plastiko su plačiu akiračiu, nes kaklo judinimas yra apsunkintas. Jame yra prapūtimo ventilis anglies vandenilio pašalinimui. Jame netgi įtaisytas šiaudelis atsigėrimui, kad būtų išvengta dehidratacijos. O jei tektų kosmose praleisti kelias valandas, jame įtaisytas pampersas – pirmas moters išėjimas į kosmosą 2019 m. iškėlė šią problemą (šiaip iki tol skafandrai buvo kuri vyrams, - skaitykite apie „moterišką tualetą“), kai Kristina Koch ir Enn Naklein suprato, kad nėra joms tinkamų skafandrų TKS stotyje. Ir kadangi pakeisti astronautą lengviau nei skafandrą, ją pakeitė vyru.

G4C: sukurtas 1965 m., svoris 15 kg. Naudotas „Gemini“ skrydžių metu
Trumpam išėjimui į kosmosą; žarna sujungtas su laivu

„Orlan“: sukurtas 1977 m., svoris 110 kg. Naudotas „Saliut“ stotyse, vėliau TKS
Leidžia kosmose išbūti iki 9 val.

EMU: sukurtas 1984 m., svoris 180 kg. Naudotas TKS
Leidžia kosmose išbūti iki 8 val.

„Apollo“; sukurtas 1969 m., svoris 90 kg (Mėnulyje – 15 kg). Naudotas „Apollo“ misijų metu
Išlaiko iki 8 val.

„Constelation 2”: Bus naudojamas būsimoms misijoms į Mėnulį ir Marse. Bus galima greitai pritaikyti iš „Constelation 1” skafandrų, tad nereiks vežtis dviejų skafandrų.:
Deguonies turėtų pakakti 8-9 val.

Pirmąkart į atvirą kosmosą 1965 m. kovą išėjo A. Leonovas iš „Voschod“ ir jame išbuvo 12 min. Birželį E. White „Gemini 4“ paliko 23 minutėms. Abu jiedu vilkėjo patobulintus apsauginius skafandrus, o „Gemini“ dar turėjo ir papildomą poliesterolio plėvelės sluoksnį, saugantį nuo didelio temperatūros svyravimo (nuo -150 iki +150 laipsnių). Šalmo antveidis buvo padengtas auksu.

1966 m. JAV Oro pajėgos sukūrė AMU (Astronautų manevrinį modulį) su reaktyviniu valdymu, planuotą išbandyti „Gemini 9A“ skrydyje, tačiau dėl trūkumų tai nebuvo atlikta. Kadangi „Apollo“ ir „Skylab“ programose jo nereikėjo, idėja turėjo laukti „Shuttle“ programos, kai labai panašus MMU (Valdomas menevrinis modulis) 1984-ais buvo panaudotas trijose “Shuttle” misijose. Vėliau nuspręsta, kad jis pernelyg rizikingas.

Dabar vyrauja „Orlan“ ir EMU skafandrai, kurie su laiku buvo gerokai patobulinti. „Orlan“ skafandrą galima panaudoti iki 12 kartų, bet nagingieji rusai jį kiek pataisę tarnavimo laiką prailgina. 2009 m. amerikietis ir rusas išbandė patobulintą „Orlan-MK“ skafandrą (kuris buvo pirmasis kompiuterizuotas), kurio šalme įtaisytas plokščiasis ekranas, kuriame parodomos instrukcijos, kaip elgtis susidarius įvairioms situacijoms. O kompiuteris matuoja skafandre esantį slėgį, temperatūrą, oro sudėtį ir pan.

Buvo sukurta gana greito išėjimo iš TKS į atvirą kosmosą procedūra, įrengus dvi slėgio kameras. Vienoje jų praleidžiama visa para – tuo metu slėgis pamažu sumažinamas iki 0,7 atmosferos, kartu didinant deguonies kiekį ore, kad iš kraujo būtų pašalinamas azotas. 1 val. iki išėjimo jau kvėpuojama grynu deguonimi ir apsirengiama skafandru. Užsidėjus šalmą slėgis skafandre nukrenta iki 1/3 atmosferos, o iš kameros išsiurbiamas oras. Kelias į kosmosą atviras!

„Orlan-MK“ leidžia dirbti jame 10 val. Jo rankovės ir „kelnės“ nuimamos ir jų ilgis gali būti keičiamas, kas leidžia skafandrą geriau pritaikyti konkrečiam asmeniui. Pirštinės gali būti indivilizuotos. „Orlan-MK“ skafandrą kosmonautas gali apsivilkti savarankiškai – būdamas jame patraukia žiedą ant troso ir nugara užsitraukia. Šalmo viduje yra įtaisas „Valsalva“ – maža pagalvyte su dvem iškilimais, kurie, įsirėmus į ją, užspaudžia nosį. Tai panaudojama ausų „prapūtimui“ keičiantis slėgiui skafandre (patys kosmonautai juokauja, kad „Valsalvą“ sumąstė, kad jiems leistų nusišluostyti nosį). Ant krūtinės yra valdymo pultas, leidžiantis įjungti ar išjungti ventiliaciją, vėsinimo hidrosistemą, pasirinkti, kuo „pasistiprinti“ tvarkant reikalus. Šone įrengti šalmo apšvietimo junginėjimo mygtukai (uždengti apsauginiais skydeliais apsaugant nuo atsitiktinio paspaudimo).

Kad su skafandru būtų patogu judėti, jame slėgis turi būti nedidelis – tad jis jame sumažinamas iki trečdalio ar net ketvirtadalio atmosferos. Kvėpuojama grynu deguonimi. Privalumas – kritus slėgiui nėra pavojaus susirgti kesonine (dekompresine) liga, nes kraujyje neatsiranda azoto. Trūkumas – prieš išeinant į kosmosą, kad iš kraujo pasišalintų azotas, reikia ilgą laiką kvėpuoti grynu deguonimi.

Judėjimo varžymą (kai balionas nuo slėgio išsipučia) iš dalies sumažina jį dengiant keliais sluoksniais. Pvz. kai sulenkiama ranka, oras perstumiamas į kitą vietą. Bet vis tiek su juo judėti nepatogu. Todėl astronautas jame greitai sukaista. Jam tenka dėvėti vandeniu aušinamus apatinius drabužius, kai vanduo cirkuliuoja plonais vamzdeliais. Sušilęs vanduo suteka į kuprinę, o iš ten per šilumokaitį atiduoda šilumą į aplinką. Saugant nuo ultravioletinių spindulių antveidis dengiamas aukso folija. Kad geriau atspindėtų šviesą, skafandrai yra balti.

Jei esant atviram kosmose, skafandras prakiurtų, astronautas dar turėtų kelias sekundes gelbėjimuisi. Bet jis nesprogtų ir jo kraujas neužvirtų. Pirmiausia smegenims imtų trūkti deguonies ir po 10-15 sek. burnoje imtų garuoti seilės, o garuodamas kūnas atiduoda šilumą, todėl žmogų ištiktų šalčio šokas. Pamažu imtų garuoti vanduo ir iš organizmo ląstelių, tad kūnas, taip sakant, sausai užšaltų. Išvengti mirties jis galėtų nedelsdamas grįždamas į erdvėlaivį.

Kita skafandrų karta bus skirta vaikščiojimui po dangaus kūnus. Tiek Mėnulyje, tiek Marse trauka yra mažesnė, tačiau didesnė nei kosmose, tad būtinas tikslus gravitacinės apkrovos lygis.
Numatoma, kad ateities skafandrai priglus prie kūno. Pvz., tokį kostiumą astronautams kuria MIT prof. Dana Newman⁸⁾.

Skafandrai Mėnuliui ir Marsui (desantiniai) bus dėvimi ilgai ir kasdien, turi užtikrinti termoreguliaciją ir ventiliaciją, jame reikia turėti galimybę užkąsti ir atsigerti, o svarbiausia – atlikti aktyvų ir sunkų fizinį darbą. Tai štai, tokių dar neturime. Problema ir tame, kad niekas nežino, kada įvyks ilgai lauktas skrydis. Nepaisant daugybės skambių pareiškimų, konkrečių planų neturi nei JAV, nei Rusija, nei Europa, nei Kinija. Tinkamo skafandro sukūrimo kaina verinama apie 250 mln. dolerių, tad mažai kas skuba mesti tam reikalui tokią pinigų sumą.
Prieš kurį laiką JAV veikė CSS (Constellation Space Suit System) programa skafandrams, turėjusiems užtikrinti 150 valandų trukmę. Po „šatlų“ sustabdymo finansavimas smarkiai sumažintas, kol buvo visai uždarytas.

NASA po ilgos pertraukos 2008 m. pradėjo kurti naujus skafandrus: vienus „Orion“ laivui, o kitus – Mėnulio stočiai. Senieji „Apollo“ įgulų naudoti skafandrai nudildavo jau po 3 d. Tad jų kūrėjams teks spręsti du uždavinius: sukurti judesių nevaržantį ir patvarų skafandrą.
Paskutiniais metais NASA susikoncentravo į senųjų ACES modernizaciją (MACES). Į „marsietiškus” skafandrus dėmesį atkreipė ir privačios kompanijos. „Boeing“ ir „SpaceX“ jau pateikė savas koncepcijas. Jų išvaizda gana išraiškinga: „Boeing“ mėlynas, o „SpaceX“ futuristiškai baltas, ... nors, iš tikro jiedu tėra tų pačių apsauginių skafandrų modifikacijos.

Nuo 2015 m. SpaceX pradėjo kurti skafandrą, skirtą „Dragon 2“ kapsulei. Jis yra IVA tipo, t.y. skirto erdvėlaivio viduje. 2018 m. NASA įgula (B. Behnken, D. Hurley) išbandė jį „Dragon 2“ kapsulėje. „SpaceX“ „Dragon“ skafandrai buvo projektuojami jau atsižvelgiant į estetiką ir juos suprojektavo Holivudo dizaineris Chosė Fernandesas. Jie sveria vos 9 kg, yra lygūs, balti; pagaminti iš nomekso ir keularo – sintetinės medžiagos aramido pagrindu.
Crew Dragon skafandras

„SpaceX“ sukūrė skafandrą, kurį astronautai vilkės „Crew Dragon“ kapsulėje skrisdami į ir iš TKS, užtikrinantį jų saugumą artimose Žemei orbitose. Jie pritaikomi kiekvienam konkrečiam astronautui. Šalmas pagamintas 3D spausdintuvu. Jie baltos spalvos. Vis tik skafandrai, kurie naudojami TKS (t.y. EMU), buvo sukurti dar prieš 40 m. ir buvo skirti naudoti „šatluose“. Jie vis tik riboto mobilumo – ir sveria per 70 kg.

Dabartinio NASA xEMU projekto (jo vadovė Liana Rodriggs) tikslas yra sukurti „tyrimų klasės“ skafandrą, tinkamą tiek dirbti Mėnulyje, tiek TKS. Planuojama sukurti 3 xEMU skafandrus, skirtus 2024 m. sugrįžimui į Mėnulį. Hš viršutinė dalis bus suu aliuminio apvakalu su užsidėjimu iš skafandro užpakalinės dalies – tai sumažina skafandro iškraipymus, o pečių atramos palinkę į priekį, natūraliau astronautų pečiais ir žąstais (dabartiniais EMU apsivelkama iš apačios). xEMU turės ir patobulintą šalmą užtikrinantį geresnį matomumą į apačią su įmontuota mikrofono garso sistema ir pašalinta įkyria prakaituota „Snoopy cap“, nuolat šmėžuojančia prieš akis. Pirmojo etapo pirmuosius testus ketinama atlikti TKS 2023 m.

Skafandras turi užtikrinti ir CO₂ pašalinimą iš iškvėpto oro. Šiuolaikinės skafandrų gyvybės palaikymo sistemos (PLSS) CO₂ sugeria orą praleidžiant per sidabro oksido talpą, užtikrinančią veiklą iki 8 val. Iš atviro kosmoso grįžus į TKS, kaitinant CO₂ išskiriamas iš kasečių ir pašalinamas į atvirą kosmosą. Tuo tarpu naujos skafandro PLSS turės nuolat atsinaujinantį absorbentą iš dviejų sluoksnių: vieną CO₂ sugėrimui, o kitą jo išskyrimui į vakuumą.

Dar vienas aspektų yra vėsinimas. EMU pumpuoja vėsinantį vandenį plonais vamzdeliais audinyje ir sugeria astronauto išskiriamą šilumą. Sušilęs vanduo cirkuliuoja per sublimacinį įtaisą „kuprinėje“ ant nugaros pereidamas per porėtą metalo plokštę, išspinduliuojančia šilumą tiesiai į kosmosą. Tačiau ši „porėta“ sistema jautri vandens švarumui. xEMU pašalina šią problemą ir šilumos pašalinimui naudoja laidžią membraną (ši sistema pavadinta SWME). Šis mechanizmas veiktų ir išretėjusioje Marso atmosferoje.

Antrojo etapo skafandras (skirto Mėnulio paviršiui) kuriamas lygiagrečiai su pirmojo etapo skafandru, šį pritaikant vaikščiojimui paviršiumi taip išvystant apatinės dalies funkcionalumą, kad jis būtų mobilesnis už naudotą „Apollo“ misijose. Šis xEMU variantas turės ir papildomą apsaugą nuo šilumos staigių pokyčių, mikrometeoritų ir dulkių. Dabartinė Ortho-Fabric danga yra labai porėta ir nepalanki dulkėtoje aplinkoje. Ją norima pakeisti kažkokia saviapsivalančia medžiaga.

Kaip minėta, 2023-ais turėtų išbandymams pateikti 3 xEMU skafandrai – 2 numatomai „Artemis“ programai ir vienas TKS stočiai. Tad laikas spaudžia ir projektas įtraukė apie 170 kontraktorių. Ankstesniais laikais kurti skafandrą trukdė skirtų lėšų trūkumas. Finansavimo klausimas esminis veiksnys ir dabar, tačiau „tas kranelis jau atsivėrė“. Reikia tikėtis, viskas bus baigta sėkmingai ir laiku.

Skafandras sparčiai yra

N. Armstrongo skafandras, kurio modelis A7L ir kuriuo jis 1969 m. vaikštinėjo Mėnulyje, Smitsoniamo Nacionalinio oro ir kosmoso muziejuje ėme irti. Jį sukūrė „International Latex Co“ ir tuo metu jis kainavo apie 100 tūkst. dolerių. Jį sudaro 21 įvairių plastikų sluoksniai – nailono, mailaro, teflono ir kt. O pačiu probleminiu tapo neopleno kaučiuko sluoksnis. Bet kuri guma, natūrali ar sintetinė, su laiku džiūsta, tapdama trapia. To neišvengė ir neopreno sluoksnis. Iš kitų polimerinių detalių į paviršių sunkiasi plastofikatoriai, t.y. medžiagos, kurių prideda į prastmases, kad joms suteiktų lankstumo. Tad skafandro paviršių nusėjo rudos dėmės.

Plastmasės pasirodė prieš pusę amžiaus, ir muziejininkai dar nežino kaip jas geriau saugoti. Jis 2006 m. buvo paimtas konservavimui ir po 13 m. restauravimo 2019 m. liepos 16 d., „Apollo 11“ starto 50-mečio jubiliejui buvo gražintas į muziejų. Armstrongo skafandro saugojimui paruošta speciali stiklinė vitrina, kurioje bus palaikoma 17^o temperatūra ir 30% drėgnumas.

¹⁾ Jevgenijus Čertovskis (1902-?) – tarybinis inžinierius, Leningrade sukonstravęs pirmąjį viso slėgio skafandrą (1931). Jis buvo įsitraukęs į Rusijos ankstyvąją stratosferos balionų programą ir buvo vienas liūdnai pagarsėjusio „Osoaviakhim-1” (1935) projektuotojų. CH-1 buvo primityvus skafandras su šalmu, neturėjęs sujungimų, tad reikėjo nemažos jėgos norint pajudinti rankas ir kojas. Jis vėliau buvo tobulinimas ir CH-3 jau buvo naudotinas leisdamas pakankamą judesio laisvę – jis buvo išbandytas 1937 m. skrendant 12 km aukštyje. Jie buvo ir toliau vystomi iki pat CH-7 (1940). J. Čertovskis sugalvojo ir žodį „skafandras“ (iš gr. skaf - laivas ir andros - žmogus).

²⁾ 1931 m. JAV aviatorius Markas Ridžas (Mark Ridge, 1906-1962) tapo apsėstas aukščio rekordo pasiekimu atviroje oro baliono gondoloje. 1933 m. jis nuvyko į JK, kur susitiko su škotų fiziologu J.C. Haldane, paskelbusiu pilno slėgio skafandro koncepciją. „Siebe Gorman“ kompanija jiems pagamino skafandro prototipą, kurį Ridžas išbandė žemo slėgio kameroje. Karo nuojautoje britai nesutiko paskolinti jam baliono, nes jis buvo nevaldomas ir galėjo nuskristi į Vokietiją. Tačiau grįžęs į JAV jis irgi nesudomino kariškių, netgi rašė JAV prezidentu ir nerealizavo savo ketinimų. 1942 m. jis buvo paguldytas į psichiatrinę ligoninę ir mirė ten 1962 m.

³⁾ Ferdie Swain - britų eskadrilės vadas. Jis 1936 m. rugsėjo 28 d. vienu . „Siebe Gorman“ skafandru pakilo beveik į 50 tūkst. pėdų aukštį virš Farnborough „Bristol“ monoplanu. Skafandras veikė patenkinamai, nors Swain skundėsi tam tikru diskomfortu atliekant judesius. Tačiau pradėjus leistis, antveidis pradėjo rasoti ir pilotui buvo sunku kvėpuoti. Nusileidęs iki 14 tūkst.pėdų, jis pravėrė antveidį peiliu.

⁴⁾ Goodrich Co. - amerikiečių aerokosminės įrangos gamintoja, įsteigta 1870 m. ir gaminusi gumos dirbinius ir padangas. Ši kryptis 1988 m. buvo parduota „Michelin”, o įsigijusi „Rohr“ įsiliejo į aviacijos pramonės rinką, kurioje savo veiklą vėliau plėtė. 2012 m. ją nupirko UTX.
Ji 6-o dešimtm. pabaigoje pradėjo gaminti „Navy Mark IV“ skafandrą, sukurtą R. Colley, skirtą JAV Oro pajėgoms ir Karinam jūrų laivyną užtikrinant saugius aukštuminius skrydžius už atmosferos ribų nehermetiškais naikintuvais. „Mercury“ projektui NASA pareikalavo kai kurių pakeitimų.

⁵⁾ Vailis Postas (Wiley Hardeman Post, 1898-1935) - amerikiečių aviatorius, pirmasis vienas apskridęs pasaulį (1933). Žinomas aukštuminiu skraidymu ir kartu su „Goodrich“ prisidėjo prie specialaus kostiumo kūrimo, kurį naudojo 1934 m. Kostiumas buvo trijų sluoksnių, su kiaulės odos pirštinėmis, guminiais batais, cilindro formos aliuminio ir plastiko šalmu, su nuimamu antveidžiu, ausinėmis ir mikrofonu. Skraidydamas 50 tūkst. pėdų aukštyje aptiko oro srautus. Žuvo Aliaskoje aviakatastrofos metu, kai bandė nuskristi į Maskvą.

⁶⁾ Draeger - vokiečių „Draeger-Werke“ sukurtas naro pilno slėgio skafandras, laminuotas šilku ir guma (1935- 1945). Tačiau esant slėgiui vizorius buvo skausmingai spaudžiamas prie kaktos. Spėjama, kad tikrasis tikslas galėjo būti jo panaudojamas realiame kosmose (V-2 tipo laive), o taip pat skirtas „Horten Ho IX” “skraidančio sparno” bombonešyje. Darbai tęsėsi ir po karo, kompanija dalyvavo ir nutrauktoje ESA-2000 skafandro kūrimo programoje.

⁷⁾ Zvezda (Žvaigždė) - Rusijos mokslo tyrimų ir gamybos įmonė, įsteigta 1952 m. Tomiline (netoli Maskvos) kaip katapultavimosi įrangos gamintoja. Ji sukūrusi ir unikalią katapultavimosi įrangą „Buran“ daugkartinio panaudojimo erdvėlaiviui (1984-1993). Ji gamino gyvybės palaikymo priemones dideliems aukščiams ir kosmosui. Ji sukūrė skafandrą SK-1, kurį dėvėjo ir J. Gagarinas, o 1965 m. jos specialų „Berkut” skafandrą dėvėjo A. Leonovas išėjimo į atvirą kosmosą metu. „Orlan-M“ skafandrus kosmonautai naudojo „Mir“ stotyje.

⁸⁾ Dana Njuman (Dana J. Newman, g. 1964 m.) – NASA vykdančioji administratorė ir MIT profesorė. Jos tyrimų sritis – kosminė biomedicinė inžinerija, tiriant žmogaus darbingumą įvairiomis gravitacijos sąlygomis. Taip pat propaguoja „BioSuit“ skafandro kūrimą, kuris leistų astronautams judėti laisviau nei oro pripūsti skafandrai. Parašė knygą „Interaktyvi kosmoso inžinerija ir projektavimas“ (2002) ir per 300 straipsnių.