Главная Статьи Прогулки по Луне: новые и перспективные скафандры

Прогулки по Луне: новые и перспективные скафандры

В первой части нашей статьи мы рассказали краткую историю лунных скафандров, использовавшихся во времена программы Apollo. В данном же материале речь пойдет о перспективных конструкциях, предназначенных для следующего поколения покорителей Луны.

xEMU

Прежде чем начать разговор о новых лунных скафандрах, необходимо ответить на вопрос, который наверняка уже задают некоторые читатели: зачем они вообще нужны той же NASA? Почему бы аэрокосмической администрации просто не воссоздать старые скафандры эпохи Apollo?

Дело в том, что новая лунная программа Artemis имеет совершенно другие задачи. В то время как астронавты Apollo садились на Луну «утром», когда Солнце еще находилось низко над горизонтом и не так сильно нагревало скафандры (и при этом проводили на лунной поверхности всего несколько дней), сейчас речь идет о долгосрочных экспедициях и создании постоянной базы. А это подразумевает необходимость наличия костюмов, имеющих значительно больший ресурс системы жизнеобеспечения и пригодных для эксплуатации в любое время лунных суток.

Работы по программе Artemis в представлении художника. Источник: NASA

Другой важный фактор — мобильность. Астронавты программы Artemis должны выполнять значительно большее количество сложных задач, нежели их предшественники. Поэтому им потребуется что-то поудобнее, чем старые добрые A7L. Третьим же фактором является появление за прошедшие полвека множества новых материалов, которые можно использовать для создания более эффективных и безопасных скафандров.

Все это обусловило необходимость разработки нового лунного костюма. И вот в октябре 2019 года NASA с большой помпой представила публике xEMU (Exploration Extravehicular Mobility Unit) —  прототип скафандра нового типа, разработанного специально для нужд программы Atrtemis.

Прототип скафандра xEMU. Источник: NASA/Joel Kowsky

xEMU представляет собой усовершенствованную модель скафандра, используемого американскими астронавтами для выхода в открытый космос с борта МКС. Он основан на модульной конструкции с верхним торсом и задним входным люком. Скафандр рассчитан на работу в диапазоне температур от -157°C до 121°C и должен обеспечить значительно большую степень свободы. В частности, в нем можно будет прыгать, наклониться за образцами породы, поднимать руки, в некоторых пределах поворачивать торс. В конструкции xEMU отсутствуют торчащие молнии и кабели, на которые ранее жаловались астронавты. Он также лучше защищен от радиации и лунной пыли.

Еще одна важная особенность xEMU заключается в том, что он изготовлен по принципу «один размер для всех». Это должно исключить повторение недавнего инцидента, когда астронавтка Энн Макклейн (Anne McClain) не смогла совершить выход в открытый космос из-за отсутствия на МКС скафандра нужно размера. Новая модель будет обеспечивать выходы на лунную поверхность продолжительностью до 8 часов с запасом в дополнительный час на случай нештатных ситуаций.

Прототип скафандра xEMU. Источник: NASA/Joel Kowsky

К сожалению, разработка xEMU пока заметно отстает от намеченного графика. В недавно опубликованном отчете Офиса генерального инспектора NASA (GAO) утверждается, что новые скафандры вряд ли будут готовы раньше 2025 года. А это, в свою очередь, делает невозможным анонсированное возвращение людей на Луну до конца 2024 года. Ревизоры выделили четыре основные причины этого отставания:

  • Отсутствие финансирования. Хотя с 2007 года NASA и потратила 420 млн долларов на разработку новых скафандров, для завершения работ ведомству необходимо еще порядка 650 млн. При этом в текущем году финансирование программы создания лунной орбитальной станции LOP-G урезали на 28%, а одна из статей ее расходов — именно разработка xEMU.
  • Перенос срока возвращения на Луну с 2028 на 2024 год, что вынудило NASA серьезно ускорить темп работ и привело к формированию атмосферы спешки, провоцирующей ошибки.
  • Избыточное «дерево подрядчиков». Разработкой xEMU занимаются сразу 27 отдельных структур, что значительно усложняет процесс координации работ.
  • Последствия пандемии COVID-19.
  • По оценкам GAO, первые два скафандра xEMU для миссии Artemis 3 будут собраны лишь к ноябрю 2024 года. С учетом времени, необходимого для их тестирования, они будут готовы к полету не раньше апреля 2025 года.

Впрочем, справедливости ради стоит сказать, что с учетом уже имевшихся задержек по другим компонентам программы Artemis (в частности, ракете SLS и кораблю Orion), большинство экспертов и без того крайне скептически оценивали возможность NASA выдержать заявленные сроки и высадить людей на Луну в 2024 году.

Другие перспективные конструкции

Необходимо отметить, что xEMU является далеко не единственным вариантом лунного скафандра следующего поколения.  В настоящее время целый ряд команд инженеров экспериментирует с самыми разными перспективным конструкциями. Творческим переосмыслением высотно-компенсирующих костюмов летчиков реактивной авиации являются скафандры обжимного действия. В них ткань непосредственно прилегает к телу, обеспечивая необходимое для дыхания давление. Теоретически такие скафандры должны быть легче и удобнее, но на самом деле очень сложно обжать все тело равномерно, не говоря уже о том, что их нельзя сделать универсальными — каждый костюм нужно будет подгонять по фигуре астронавта, которым вдобавок придется следить за «лишним весом» (точнее, его отсутствием).

Прототип Biosuit. Источник: Douglas Sonders

Самую известную модель этого типа, получившую название BioSuit, разрабатывает команда специалистов из Массачусетского технологического института. В ней используются, в частности, металлические детали с эффектом памяти, распечатанные на 3D-принтере. Предполагается, что скафандр окажется пригоден как для работы в невесомости в условиях открытого космоса, так и для выхода на поверхность астероидов, Луны или Марса.

Есть, наоборот, и максимально жесткие варианты. Их плюсы заключаются в большем внутреннем давлении и возможности сразу выйти в космос без необходимости дышать кислородом (если не убрать из крови азот, содержащийся в воздухе, то при пониженном давлении обычного скафандра возникнет кессонная болезнь). В спинную часть скафандра предлагается вмонтировать шлюз. Это особенно удобно для работы на поверхности безатмосферных небесных тел, позволяя сэкономить время при надевании и место под шлюзовую камеру в посадочном аппарате.

В будущем для работы на поверхностях планет и в агрессивных средах могут использоваться роботизированные скафандры. Пока эти машины только учатся ходить. Их создают по дизайну Виталия Булгарова и тестируют в лаборатории южнокорейской компании Hankook Mirae Technology. Источник: WIRED

Что касается промежуточных скафандров, то специалисты из NASA также занимаются разработкой нескольких моделей полужесткого типа, получивших индекс Z. В частности, модель Z-1 должна собираться из нескольких частей, однако она будет оснащена шлюзом на спине. Предусмотрена также возможность ее крепления на внешней поверхности посадочного модуля или мобильного аппарата. Повышенное рабочее давление внутри костюма избавит от необходимости предварительно дышать кислородом, а большой прозрачный купол обеспечит широкий обзор, что особенно важно при «прогулках» по лунной поверхности.

Прототип скафандра Z1. «Пузырьковый» шлем обеспечивает большое поле зрения. Новая конструкция сочленений на суставах увеличит их гибкость. Зеленые полосы на скафандре сделают его похожим на костюмы из фантастических фильмов. На спине расположен ранец системы жизнеобеспечения (снимается для входа в скафандр). Костюм можно будет не надевать, а «входить» в него через задний люк, как в небольшой космический аппарат. Он также может быть пристыкован снаружи к обитаемой станции либо мобильной лаборатории. Углекислый газ постоянно адсорбируется из дыхательной смеси внутри скафандра без использования патронов с гидроксидом лития. Источник: NASA

Авторы следующей модели Z-2 вдохновляются стилем одежды героев фантастического фильма «Трон». Этот скафандр будет иметь еще более широкий шлем, удобную обувь и металлизированную внешнюю оболочку с электролюминесцентными полосами, позволяющими астронавтам видеть друг друга в темноте. Усовершенствованная система жизнеобеспечения должна гарантировать продолжительное автономное функционирование (в перспективе — до 12 часов).

И хотя со стороны Z-2 выглядит немного громоздким, специалисты признают, что на данный момент это наиболее перспективный костюм для длительной работы человека в безвоздушном пространстве. Однако для его доведения до полной готовности необходимо отработать несколько ключевых технологий — в частности, удаления углекислого газа из внутреннего пространства без использования гидроксида лития, применяемого для этих целей в настоящее время.

Прототип скафандра Z-2, по стилю напоминающий костюмы героев фильма «Трон». Новая конструкция рукавов и штанин обеспечит большую мобильность. «Пузыреобразный» прозрачный шлем предоставляет широкий угол обзора. В отличие от скафандров, используемых на МКС, Z-2 будет приспособлен как для работы в открытом космосе, так и для выхода на поверхность небесных тел. Источник: NASA

Что касается информации о «скафандрах будущего», разрабатываемых в других странах (в частности, в России, Китае и Евросоюзе), то она довольно скудна и не позволяет составить о них какое-то детальное представление.

В завершение же стоит сказать, что, несмотря на все технические сложности, сопровождающие процесс создания новых скафандров, не приходится сомневаться, что со временем конструкторам удастся их преодолеть и создать надежную «космическую броню», способную эффективно защитить человека от опасностей космоса, при этом обеспечивая ему максимальный комфорт и работоспособность. Так что, когда человечество двинется на штурм Вселенной, оно будет одето по последнему слову космической моды.

Поделиться