Установки для перемещения в открытом космосе
Те, кто видел недавно вышедшую в прокат “ Гравитацию” наверняка обратили внимание на реактивный ранец, который по сюжету использовал персонаж Джорджа Клуни. Стоит отметить, что установки, специально сконструированные для перемещения космонавтов в открытом космосе существовали и в реальной жизни - хотя конечно их летные характеристики были совсем не такими фантастическими, как в кино.
Первые модели
Самым первым и примитивным устройством созданным для перемещения в космосе являлся “реактивный пистолет” HHMU (Hand-Helded Maneuvering Unit), стрелявший сжатым кислородом, что позволяло в случае необходимости корректировать траекторию астронавта. Этот пистолет испытывался во время полета корабля “Джемини-4” Эдвардом Уайтом.
Следующей моделью был AMU (Astronaut Maneuvering Unit), который уже представлял собой настоящий реактивный ранец. Топливом для него служила жидкая 90-процентная перекись водорода, масса устройства составляла 75 килограммов - из них 20 приходилось на системы жизнеобеспечения, а 11 на топливо. При этом, планируемая скорость AMU составляла рекордные для таких устройств 76 м/с. При выведении на орбиту AMU крепилось снаружи на приборно-агрегатном отсеке корабля. Работа астронавта в открытом космосе выглядела так: одетый в скафандр, он выходил из гермокабины, с помощью поручней переходил к устройству и надевал его как ранец. После этого можно было отделяться от корабля и маневрировать. Движение обеспечивали 16 небольших ракетных двигателей.
Испытания системы состоялись в июне 1966 года во время полета корабля «Джемини-9А» и окончились провалом. Астронавт Юджин Сернан с большим трудом добрался до установки, оседлал ее и вдруг обнаружил, что... ничего не видит. Переход через открытый космос не прошел даром - астронавт очень устал, пот застилал ему глаза и конденсировался на стекле гермошлема. Понятное дело, что возможности снять шлем и протереть стекло не было. Вдобавок оказалось, что Сернан не может манипулировать джойстиком управления AMU - рука не дотягивалась, а когда все же дотянулась, то астронавт сломал рукоятку. Одновременно ухудшилась связь с напарником Томасом Стаффордом, оставшимся в кабине "Джемини". Сернану ничего не оставалось делать, как отсоединиться от AMU и возвратиться в корабль. Больше система не испытывалась.
В то же время в Советском союзе было создано УПМК (“устройство перемещения и маневрирования космонавта”), которое разрабатывалось вначале для кораблей "Восход", а затем, в 1965-1966 годах, по программе военных орбитальных станций "Алмаз".
Установка в форме подковы как бы обнимала космонавта в скафандре. Перемещение обеспечивалось двумя блоками - разгонным и тормозным, каждый из 42 пороховых двигателей. Срабатывание одного двигателя разгоняло космонавта на 20 сантиметров в секунду. Максимальное ускорение при запуске всех двигателей одновременно составляло 32 метра в секунду. Испытаний в космосе УПМК тоже не проводилось
Существовала также ASMU (Automatically Stabilized Maneuvering Unit), которая испытывалась в космосе внутри космической станции. Дело в том, что орбитальная станция “Скайлэб”, созданная на базе третьей ступени ракеты "Сатурн-5" имела такой большой внутренний объем, что это позволила астронавтам испытывать реактивный ранец внутри огромного цилиндра. Испытаний в открытом космосе ASMU не проводилось из соображений безопасности.
MMU
Первым (и пока что последним) устройством, действительно позволившим астронавтам перемещаться по космосу без страховки стал MMU (Manned Maneuvering Unit). Он представлял собой 150 килограммовую установку с 24 микродвигателями. В качестве топлива использовалось два шестикилограммовых баллона со сжатым азотом, а мощность двигателей позволяла разгонять “пилота” до 24 метров в секунду.
Всего было построено два работающих экземпляра MMU. Они использовались в трех полетах шаттлов (STS-41-B, STS-41-С и STS-51-A) в 1984 году. Во время миссии STS-41-B, астронавт Брюс Маккэндлесс протестировал MMU, удалившись от шаттла на максимальное расстояние 97.5 метра, таким образом став первым в истории человеком-спутником.
В миссии STS-41-С, MMU использовалась астронавтами в попытке подцепить спутник "SMM", который затем предстояло отремонтировать прямо на орбите. Спутник действительно отремонтировали - правда из-за его начавшегося вращения, астронавту с MMU не удалось зацепить его - и в конечном счете спутник каким-то чудом удалось схватить с помощью руки-манипулятора шаттла.
И наконец, в миссии STS-51-A с помощью MMU астронавтам удалось “схватить” спутники "Palapa B2" м "Westar 6", которые затем были загружены в отсек шаттла и доставлены на Землю, что стало первым в истории случаем подобного забора груза с орбиты.
После этого MMU ни разу не использовался - во-первых, ручной ремонт спутников оказался слишком дорогостоящей забавой, во-вторых после катастрофы "Челленджера", NASA изменило стандарты безопасности - использование установок было сочтено слишком рискованным и в 1994 году их навсегда отправили на склад. Сейчас оба аппарата выставлены в музеях. Таким образом, те четверо астронавтов, что использовали MMU в 1984 году, пока что являются единственными в истории людьми, находившимися в открытом космосе без страховочного фала.
21КС
В СССР тоже был создан аналог MMU, известный как 21КС (СПК). Он был создан для работы совместно со скафандром “Орлан ДМА” на станциях типа “Мир” и кораблях “Буран”. Основу конструкции составлял массивный ранец, на котором размещались все системы. Сжатый воздух хранился в двух 20-литровых баллонах под давлением 350 атмосфер и выпускался через 32 сопла, обеспечивая ускорение до 30 м/с. При штатной эксплуатации СПК должно было работать без привязи, удаляясь на расстояние до 60 метров от орбитальной станции и до 100 метров от корабля “Буран”.
Пульты управления с тумблерами и рукоятками располагались на двух консолях - под обеими руками космонавта. По словами космонавта Александра Сереброва, из-за того, что “руки у космонавта жестко прикреплены к рукояткам, то он толком не мог ничего поделать с грузом, а значит, для транспортировки СПК использовать невозможно...” - так что в этом плане советский аппарат уступал MMU, который позволял астронавту использовать руки во время внекорабельной деятельности.
Первые летные испытания 21КС провели в феврале 1990 года космонавты Александр Серебров и Александр Викторенко на станции “Мир”. Они выходили в открытый космос из модуля “Квант-2” и удалялись от станции на 35-45 метров, но при этом использовали страховочную лебедку. Больше испытаний 21КС не проводилась, сама установка все последующие годы находилась на станции "Мир" и после ее сведения с орбиты сгорела вместе с ней в атмосфере.
Современные системы
Несмотря на отказ от громоздких ранцевых систем, у нынешних астронавтов и космонавтов все же есть своего рода системы экстренного спасения на случай обрыва троса. Американская называется SAFER (Simplified Aid for EVA Rescue): она весит 38 кгилограмм и позволяет ускорять астронавта до скорости 3 м/с. Российский аналог называется УСК (устройство спасения космонавтов) и позволяет обеспечивать стабилизацию космонавта по трем осям с точностью 5 градусов, и разумеется использовать его двигатели для перемещения в космосе в случае какого-то ЧП.
Впрочем, за всю историю освоения космоса экстренной ситуации, которая бы потребовали использования данной спасательной системы, еще ни разу не возникало. И будем надеяться, что не возникнет.
Первые модели
Самым первым и примитивным устройством созданным для перемещения в космосе являлся “реактивный пистолет” HHMU (Hand-Helded Maneuvering Unit), стрелявший сжатым кислородом, что позволяло в случае необходимости корректировать траекторию астронавта. Этот пистолет испытывался во время полета корабля “Джемини-4” Эдвардом Уайтом.
Следующей моделью был AMU (Astronaut Maneuvering Unit), который уже представлял собой настоящий реактивный ранец. Топливом для него служила жидкая 90-процентная перекись водорода, масса устройства составляла 75 килограммов - из них 20 приходилось на системы жизнеобеспечения, а 11 на топливо. При этом, планируемая скорость AMU составляла рекордные для таких устройств 76 м/с. При выведении на орбиту AMU крепилось снаружи на приборно-агрегатном отсеке корабля. Работа астронавта в открытом космосе выглядела так: одетый в скафандр, он выходил из гермокабины, с помощью поручней переходил к устройству и надевал его как ранец. После этого можно было отделяться от корабля и маневрировать. Движение обеспечивали 16 небольших ракетных двигателей.
Испытания системы состоялись в июне 1966 года во время полета корабля «Джемини-9А» и окончились провалом. Астронавт Юджин Сернан с большим трудом добрался до установки, оседлал ее и вдруг обнаружил, что... ничего не видит. Переход через открытый космос не прошел даром - астронавт очень устал, пот застилал ему глаза и конденсировался на стекле гермошлема. Понятное дело, что возможности снять шлем и протереть стекло не было. Вдобавок оказалось, что Сернан не может манипулировать джойстиком управления AMU - рука не дотягивалась, а когда все же дотянулась, то астронавт сломал рукоятку. Одновременно ухудшилась связь с напарником Томасом Стаффордом, оставшимся в кабине "Джемини". Сернану ничего не оставалось делать, как отсоединиться от AMU и возвратиться в корабль. Больше система не испытывалась.
В то же время в Советском союзе было создано УПМК (“устройство перемещения и маневрирования космонавта”), которое разрабатывалось вначале для кораблей "Восход", а затем, в 1965-1966 годах, по программе военных орбитальных станций "Алмаз".
Установка в форме подковы как бы обнимала космонавта в скафандре. Перемещение обеспечивалось двумя блоками - разгонным и тормозным, каждый из 42 пороховых двигателей. Срабатывание одного двигателя разгоняло космонавта на 20 сантиметров в секунду. Максимальное ускорение при запуске всех двигателей одновременно составляло 32 метра в секунду. Испытаний в космосе УПМК тоже не проводилось
Существовала также ASMU (Automatically Stabilized Maneuvering Unit), которая испытывалась в космосе внутри космической станции. Дело в том, что орбитальная станция “Скайлэб”, созданная на базе третьей ступени ракеты "Сатурн-5" имела такой большой внутренний объем, что это позволила астронавтам испытывать реактивный ранец внутри огромного цилиндра. Испытаний в открытом космосе ASMU не проводилось из соображений безопасности.
MMU
Первым (и пока что последним) устройством, действительно позволившим астронавтам перемещаться по космосу без страховки стал MMU (Manned Maneuvering Unit). Он представлял собой 150 килограммовую установку с 24 микродвигателями. В качестве топлива использовалось два шестикилограммовых баллона со сжатым азотом, а мощность двигателей позволяла разгонять “пилота” до 24 метров в секунду.
Всего было построено два работающих экземпляра MMU. Они использовались в трех полетах шаттлов (STS-41-B, STS-41-С и STS-51-A) в 1984 году. Во время миссии STS-41-B, астронавт Брюс Маккэндлесс протестировал MMU, удалившись от шаттла на максимальное расстояние 97.5 метра, таким образом став первым в истории человеком-спутником.
В миссии STS-41-С, MMU использовалась астронавтами в попытке подцепить спутник "SMM", который затем предстояло отремонтировать прямо на орбите. Спутник действительно отремонтировали - правда из-за его начавшегося вращения, астронавту с MMU не удалось зацепить его - и в конечном счете спутник каким-то чудом удалось схватить с помощью руки-манипулятора шаттла.
И наконец, в миссии STS-51-A с помощью MMU астронавтам удалось “схватить” спутники "Palapa B2" м "Westar 6", которые затем были загружены в отсек шаттла и доставлены на Землю, что стало первым в истории случаем подобного забора груза с орбиты.
Click to view После этого MMU ни разу не использовался - во-первых, ручной ремонт спутников оказался слишком дорогостоящей забавой, во-вторых после катастрофы "Челленджера", NASA изменило стандарты безопасности - использование установок было сочтено слишком рискованным и в 1994 году их навсегда отправили на склад. Сейчас оба аппарата выставлены в музеях. Таким образом, те четверо астронавтов, что использовали MMU в 1984 году, пока что являются единственными в истории людьми, находившимися в открытом космосе без страховочного фала.
21КС
В СССР тоже был создан аналог MMU, известный как 21КС (СПК). Он был создан для работы совместно со скафандром “Орлан ДМА” на станциях типа “Мир” и кораблях “Буран”. Основу конструкции составлял массивный ранец, на котором размещались все системы. Сжатый воздух хранился в двух 20-литровых баллонах под давлением 350 атмосфер и выпускался через 32 сопла, обеспечивая ускорение до 30 м/с. При штатной эксплуатации СПК должно было работать без привязи, удаляясь на расстояние до 60 метров от орбитальной станции и до 100 метров от корабля “Буран”.
Пульты управления с тумблерами и рукоятками располагались на двух консолях - под обеими руками космонавта. По словами космонавта Александра Сереброва, из-за того, что “руки у космонавта жестко прикреплены к рукояткам, то он толком не мог ничего поделать с грузом, а значит, для транспортировки СПК использовать невозможно...” - так что в этом плане советский аппарат уступал MMU, который позволял астронавту использовать руки во время внекорабельной деятельности.
Первые летные испытания 21КС провели в феврале 1990 года космонавты Александр Серебров и Александр Викторенко на станции “Мир”. Они выходили в открытый космос из модуля “Квант-2” и удалялись от станции на 35-45 метров, но при этом использовали страховочную лебедку. Больше испытаний 21КС не проводилась, сама установка все последующие годы находилась на станции "Мир" и после ее сведения с орбиты сгорела вместе с ней в атмосфере.
Современные системы
Несмотря на отказ от громоздких ранцевых систем, у нынешних астронавтов и космонавтов все же есть своего рода системы экстренного спасения на случай обрыва троса. Американская называется SAFER (Simplified Aid for EVA Rescue): она весит 38 кгилограмм и позволяет ускорять астронавта до скорости 3 м/с. Российский аналог называется УСК (устройство спасения космонавтов) и позволяет обеспечивать стабилизацию космонавта по трем осям с точностью 5 градусов, и разумеется использовать его двигатели для перемещения в космосе в случае какого-то ЧП.
Впрочем, за всю историю освоения космоса экстренной ситуации, которая бы потребовали использования данной спасательной системы, еще ни разу не возникало. И будем надеяться, что не возникнет.