Как устроена одежда для космоса и как она изменилась за 60 лет

Космический скафандр — это специальная одежда, которую носят космонавты для поддержания жизни в условиях открытого космоса, вакуума и экстремальных температур. Скафандры защищают космонавтов от перегрева или переохлаждения, обеспечивают кислородом и водой, защищают от воздействия космической пыли, радиации и яркого солнечного света.

«Предки» космических скафандров

В начале XX века люди научились совершать стратосферные полеты. Стратосфера — слой атмосферы на высоте 11–50 км. На большой высоте у пилотов из-за нехватки кислорода и смены давления возникали проблемы с управлением самолета. Чтобы решить эту проблему, советский конструктор Евгений Чертовский разработал высотные скафандры. Однако первая модель его костюма не позволяла пилотам сгибать и разгибать руки. Для этого во вторую модель он встроил шарниры. В третьей модели, созданной в 1936 году, появилось впитывающее термобелье, а двигать руками стало еще легче. В костюме содержатся практически все элементы современных скафандров для полетов в космос.

Прототипом первого космического скафандра «СК-1» (скафандр космический № 1), в котором летал космонавт Юрий Гагарин, стал высотный скафандр «Воркута». От других его отличало наличие специального датчика в шлеме, который автоматически закрывал забрало, если давление падало.

Типы скафандров

Выделяют мягкие, жесткие и полужесткие скафандры. Мягкие предназначены для работы внутри космического корабля и орбитальных станций, а также для спасения и поддержания жизни космонавтов в случае аварии (разгерметизация кабины, посадка в холодную воду и т.д.). Жесткие — для работы в открытом космосе и выходов на внеземные поверхности (пока что люди были только на Луне). Его корпус выполнен из твердых материалов, таких как алюминиевый сплав и стекловолокно. В нем сложно двигаться, поэтому на практике такие скафандры не используются. Зато распространены полужесткие скафандры. Туловище сделано из жестких материалов, а руки и ноги — из мягких. Они прочные, и при этом в них легко выполнять различные работы за пределами космического корабля и орбитальной станции.

Показываем и рассказываем, какими были первые модели скафандров и в чем космонавты летают сейчас.

Мягкие скафандры

Аварийно-спасательные скафандры

Во время подъемов и спусков космонавты надевают аварийно-спасательный скафандр. Первый мягкий аварийно-спасательный скафандр, в котором человек отправился в космос, был «СК-1». Он состоял из внешнего слоя — термопластика и внутреннего — герметичной резины. Поверх внешнего слоя надевался оранжевый комбинезон, чтобы космонавта было легче заметить. Под скафандр — теплозащитный костюм. К нему крепились трубопроводы, которые обеспечивали вентиляцию внутри скафандра, выводили влагу и углекислоту, выделяемые человеком.

Сейчас российские космонавты летают в скафандрах «Сокол КВ-2», разработанных еще в 1980 году. В отличие от «СК-1» трубопроводы системы вентиляции и подачи кислорода располагаются не на теплозащитном костюме, а на внутреннем слое скафандра.

Скафандром, в котором первый американец и второй космонавт Земли Алан Шепард полетел в космос 5 мая 1961 года, был MR-3 (Mercury-Redstone-3). Скафандр был серебристого цвета, потому что его внешняя оболочка была сделана из нейлона с алюминиевым покрытием в целях терморегулирования.

Последняя миссия с американцами Crew-8 на борту космического корабля Crew Dragon компании SpaceX была запущена на МКС 4 марта 2024 года. Астронавты, в число которых входил и россиянин Александр Гребенкин, были одеты в скафандры IVA от SpaceX. Скафандры SpaceX отличаются от других в первую очередь лаконичным дизайном. Его разработал голливудский дизайнер по костюмам Хосе Фернандес. Кроме того, в скафандры встроены системы связи для поддержания контакта с центром управления полетами и друг с другом, в перчатках же можно управлять сенсорным экраном.

Скафандры для выхода в открытый космос

Мягкими были первые советские скафандры для выхода в открытый космос. Алексей Леонов был в мягком скафандре «Беркут». В комплект входил шлем, сам скафандр, состоящий из трех слоев, и комбинезон из прочной ткани и с многослойной экранно-вакуумной изоляцией. Также необходимо было надеть ранец, в котором размещались баллоны с кислородом.

Когда Алексей Леонов вышел в открытый космос, его скафандр раздулся, и космонавт не мог пролезть обратно в шлюз. Тогда он нарушил несколько правил: сбросил давление и вошел в шлюз вперед ногами.

Скафандр «Ястреб» разработали в 1967 году с учетом всех недостатков «Беркута». «Ястреб» был более жестким, а система жизнеобеспечения, находившаяся в ранце, была расположена на ногах, чтобы было легче входить в шлюз. На практике он использовался всего один раз, когда космонавты Евгений Хрунов и Алексей Елисеев переходили через открытый космос из космического корабля «Союз-5» в корабль «Союз-4» из-за проблем с их стыковкой.

Скафандр Илона Маска

В марте 2024 года SpaceX представила скафандр EVA для выхода в открытый космос. Его собираются использовать во время миссии Polaris Dawn: планируется первый коммерческий выход в открытый космос.

EVA создан на основе аварийно-спасательного скафандра IVA. Шлем оснащен камерой и дисплеем с проекцией, чтобы астронавты могли отслеживать показатели вроде давления, температуры и влажности на экране перед собой. Также использованы новые материалы для улучшенной терморегуляции.

Скафандр разработан с целью масштабировать дизайн, чтобы его было легче производить для разных типов телосложения.

Полужесткие скафандры

Скафандры для выхода в открытый космос

Сейчас для выхода в открытый космос используют скафандры «Орлан». Первую модель, «Орлан-Д», надели космонавты Юрий Романенко и Георгий Гречко в 1977 году. Корпус был жестким и выполнен из алюминиевого сплава, а оболочки для рук и ног — из мягких тканей. В шлем был интегрирован иллюминатор, который обеспечивал широкий угол обзора и защищал глаза от солнечного излучения с помощью светофильтра с золотым напылением. На спине в ранце была система жизнеобеспечения, которая поддерживала комфортное давление, температуру, состав воздуха.

Сейчас космонавты используют скафандр «Орлан-МКС». Впервые в нем в открытый космос вышел космонавт Федор Юрчихин в 2017 году. В отличие от других моделей скафандр оснащен системой автоматического терморегулирования.

Скафандры для высадки на Луну

В рамках космической программы «Аполлон» для выхода человека на Луну NASA разработало скафандр A7L. Он был многослойным, включал в себя шлем, перчатки, ботинки, ранец с системой жизнеобеспечения, внутренний слой одежды, который отводил мочу и фекалии. A7L, как и другие скафандры, поддерживал нужное давление, температуру, состав воздуха и т.д., а также защищал от острых камней на Луне.

В рамках космической программы NASA Artemis по высадке на Луну и Марс, запланированной на 2026 год, был разработан скафандр AxEMU. Сейчас есть только прототип черного цвета. Итоговая модель будет белой.

Какую еще одежду носят в космосе

Внутри МКС космонавты носят повседневную одежду, которую шьют по индивидуальному заказу. В гардероб входят трусы, носки, различные комбинезоны, шорты, брюки и рубашки-поло.

Комбинезоны бывают нескольких видов:

• комбинезон оператора со множеством карманов;
• комбинезоны-утеплители на случай, если космонавту станет прохладно;
• сменные комбинезоны — используют для повседневной носки и для сеансов видеосвязи.

Одежду космонавты не стирают, а складывают вместе с отходами в грузовой корабль, который отстыковывается и сгорает в атмосфере Земли.

В условиях невесомости жидкость в теле человека перераспределяется от ног к голове, может ухудшаться зрение, нарушается работа вестибулярного аппарата. Когда космонавты возвращаются на Землю, им приходится адаптироваться к гравитации. Чтобы снизить вредное воздействие невесомости на организм, используют костюмы для поддержания физической формы:

• «Браслет» — эластичные манжеты на бедрах, которые удерживают кровь в нижней половине тела;
• «Пингвин» — комбинезон, который оптимизирует нагрузку на опорно-двигательный аппарат и скелетную мускулатуру космонавта;
• «Чибис» — готовит сердечно-сосудистую систему человека к возвращению на Землю.