Разработан космический ранец на солнечных батареях
Государственный Центральный НИИ машиностроения (ЦНИИмаш при Роскосмосе) через два года планирует выпустить серию новых легких космических реактивных ранцев для космонавтов. Такие ранцы обеспечат безопасную работу в открытом космосе и помогут космонавту вернуться на станцию в экстренных ситуациях. Об этом сообщил "Известиям" один из разработчиков ранца - космонавт, академик Российской академии космонавтики Михаил Бурдаев.
Ранец будет крепиться к скафандру, ключевая особенность ранца - панели солнечных батарей, которые при необходимости разворачиваются. Батареи подзаряжает аккумулятор, от которого зависит работа электрореактивного двигателя.
Научный сотрудник МФТИ Иван Завьялов пояснил, что обычный реактивный двигатель сжигает топливо и скорость естественного выхода газа через реактивное сопло сильно ограничена, а электрореактивный двигатель ионизирует газ и заряженные ионы разгоняются электрическим полем - в итоге скорость выхода газа в 10 и более раз выше, чем у химического двигателя.
Следовательно, такие двигатели потребляют гораздо меньше топлива. В России есть две производственные площадки, занимающиеся созданием электрореактивных двигателей, - ОКБ "Факел" из Калининграда и ОАО "КБ химавтоматики" из Воронежа.
Кроме того, новизна изобретения Бурдаева и его коллег из ЦНИИмаша заключается в дополнительных двигателях, которые будут крепиться спереди скафандра и служить тормозом - космонавту нужна безопасная встреча с кораблем, когда он летит обратно, как правило, на высокой скорости. Предполагается, что вес космического ранца будет не более 10 кг.
- Идеи космических ранцев для передвижения в свободном пространстве были давно, еще у писателей-фантастов. Одной из первых проб у американцев был ракетный пистолет, который был у них с собой. Это небольшой реактивный двигатель, напоминающий дамский фен. На самом деле на фене тоже можно летать, правда, не в открытом космосе, а внутри станции. Например, космонавт Юрий Артюхин внутри станции летал на бытовом пылесосе, - отмечает Бурдаев.
Человек впервые вышел в открытый космос 50 лет назад. 18 марта 1965 года это сделал летчик-космонавт Алексей Леонов на корабле "Восход-2". В настоящее время российские и американские космонавты для сцепления со станцией используют фалы (тросы) с карабинами, которые крепятся к корпусу станции. Фалы поочередно цепляются за элементы конструкции и фиксируются, что не позволяет космонавтам улететь в космос.
- Вопросы монтажа оборудования на внешней поверхности станции хотя заранее и рассматриваются и проектируются, но все равно требуют участия человека. Пока у нас нет совершенных автоматов и роботов, которые могут заменить труд человека в открытом космосе, также возникает необходимость в ремонте оборудования. Например, в 1979 году космонавты Владимир Ляхов и Валерий Рюмин выходили в открытый космос во внеплановом режиме и отцепляли антенну КРТ-10, которая при отделении от станции пошла не так, как надо, зацепилась за соседнее устройство и мешала полету корабля. В подобной ситуации робот не поможет, - говорит Михаил Бурдаев. - Многое зависит от величины безопасного удаления космонавта от станции. В данном случае имеется в виду такое удаление от станции, при котором ранец обеспечивает возвращение. Ведь у каждого устройства есть предел возможностей. Запас солнечной энергии может переместить космонавта - в зависимости от размеров солнечных батарей - на 50-100 м. А дальше он, как бензин, кончится. Американцам удавалось уходить в свободный полет на несколько десятков мет ров. Они умудряются снимать с отработавших свой ресурс спутников самые ценные детали и монтировать их на запускаемые новые спутники. То есть спутник уходит с Земли не в комплекте, а лишь частично.
В настоящее время на предприятии "Звезда" (разрабатывает скафандры) создана установка спасения космонавта (УСК), которая обеспечивает возможность возврата на Международную космическую станцию, но она в настоящее время не используется. Ее вес составляет 55 кг, в ней нет тормозного устройства и отсутствует подзарядка от Солнца.
- В 1980-х годах у этих установок были другие задачи. Советские и американские специалисты были заняты разработкой средств передвижения космонавтов (СПК) в открытом космосе. Советское 400-килограммовое изобретение в обиходе получило название "мотоцикл", который напоминает кресло с ручками управления, также имеется ранец, который крепится к скафандру, а сзади расположены баллоны с газом и двигатели. Это средство позволяло отлететь от станции или от шаттла, захватить или проинспектировать какой-нибудь спутник и вернуться обратно. Либо пустым, либо со спутником. Советское устройство использовалось лишь однажды для проверки в 1990 году. Теперь стоит задача обеспечения безопасности. Если человек оторвался, его нужно вернуть, - рассказывает заместитель главного конструктора ОАО "НПП "Звезда" Александр Лазуткин. - Следующим поколением устройств стал американский SAFER - Simplified Aid for EVA Rescue, буквально "облегченный аппарат для спасения космонавта в открытом космосе", выпущенный в 1994 году. Эта установка меньших размеров, американцы надевали ее на свой выходной скафандр. Устройство представляет собой небольшую раму с запасом газа. В случае отрыва космонавта от станции ее всегда можно запустить и вернуться обратно.
Но поскольку еще никто не отрывался от станции, SAFER ни разу по назначению не использовали, поясняет Бурдаев, хотя его надевают для выхода в открытый космос. Он подчеркнул, что новая разработка вобрала в себя лучшее из американского и российского опыта.
- Вероятность отрыва от станции высока, однако случаев, когда космонавт отцеплялся и улетал в открытый космос, в истории космонавтики нет. Были случаи, когда человек по рассеянности терял сумку с инструментами или иные вещи и они улетали, - говорит Бурдаев. - Топлива в ранце, как правило, немного. Но если нужно гарантировать возвращение с большей дистанции, чем 100 м, то придется увеличивать объем топлива в проекте. Если человек залетел в солнечную тень, он замерзнет. Температура в космосе достигает минус 70 градусов и ниже, а в тени - минус 150 градусов. В тень забираться можно, но ненадолго. Первые советские станции регулярно поворачивались по отношению к Солнцу то одним боком, то другим, так как они изгибались, потому что, когда Солнце нагревает одну сторону, другая охлаждается, - станция, как гусеница, извивалась.
Главный специалист ракетно-космической корпорации "Энергия", космонавт Юрий Усачев поддерживает разработку новых средств по перемещению в космосе.
- Такие устройства нужны космонавтам. Сегодня безопасность российских космонавтов обеспечивают только фалы и карабины, - отмечает он.
Александр Колесников, Иван Чеберко
Ранец будет крепиться к скафандру, ключевая особенность ранца - панели солнечных батарей, которые при необходимости разворачиваются. Батареи подзаряжает аккумулятор, от которого зависит работа электрореактивного двигателя.
Научный сотрудник МФТИ Иван Завьялов пояснил, что обычный реактивный двигатель сжигает топливо и скорость естественного выхода газа через реактивное сопло сильно ограничена, а электрореактивный двигатель ионизирует газ и заряженные ионы разгоняются электрическим полем - в итоге скорость выхода газа в 10 и более раз выше, чем у химического двигателя.
Следовательно, такие двигатели потребляют гораздо меньше топлива. В России есть две производственные площадки, занимающиеся созданием электрореактивных двигателей, - ОКБ "Факел" из Калининграда и ОАО "КБ химавтоматики" из Воронежа.
Кроме того, новизна изобретения Бурдаева и его коллег из ЦНИИмаша заключается в дополнительных двигателях, которые будут крепиться спереди скафандра и служить тормозом - космонавту нужна безопасная встреча с кораблем, когда он летит обратно, как правило, на высокой скорости. Предполагается, что вес космического ранца будет не более 10 кг.
- Идеи космических ранцев для передвижения в свободном пространстве были давно, еще у писателей-фантастов. Одной из первых проб у американцев был ракетный пистолет, который был у них с собой. Это небольшой реактивный двигатель, напоминающий дамский фен. На самом деле на фене тоже можно летать, правда, не в открытом космосе, а внутри станции. Например, космонавт Юрий Артюхин внутри станции летал на бытовом пылесосе, - отмечает Бурдаев.
Человек впервые вышел в открытый космос 50 лет назад. 18 марта 1965 года это сделал летчик-космонавт Алексей Леонов на корабле "Восход-2". В настоящее время российские и американские космонавты для сцепления со станцией используют фалы (тросы) с карабинами, которые крепятся к корпусу станции. Фалы поочередно цепляются за элементы конструкции и фиксируются, что не позволяет космонавтам улететь в космос.
- Вопросы монтажа оборудования на внешней поверхности станции хотя заранее и рассматриваются и проектируются, но все равно требуют участия человека. Пока у нас нет совершенных автоматов и роботов, которые могут заменить труд человека в открытом космосе, также возникает необходимость в ремонте оборудования. Например, в 1979 году космонавты Владимир Ляхов и Валерий Рюмин выходили в открытый космос во внеплановом режиме и отцепляли антенну КРТ-10, которая при отделении от станции пошла не так, как надо, зацепилась за соседнее устройство и мешала полету корабля. В подобной ситуации робот не поможет, - говорит Михаил Бурдаев. - Многое зависит от величины безопасного удаления космонавта от станции. В данном случае имеется в виду такое удаление от станции, при котором ранец обеспечивает возвращение. Ведь у каждого устройства есть предел возможностей. Запас солнечной энергии может переместить космонавта - в зависимости от размеров солнечных батарей - на 50-100 м. А дальше он, как бензин, кончится. Американцам удавалось уходить в свободный полет на несколько десятков мет ров. Они умудряются снимать с отработавших свой ресурс спутников самые ценные детали и монтировать их на запускаемые новые спутники. То есть спутник уходит с Земли не в комплекте, а лишь частично.
В настоящее время на предприятии "Звезда" (разрабатывает скафандры) создана установка спасения космонавта (УСК), которая обеспечивает возможность возврата на Международную космическую станцию, но она в настоящее время не используется. Ее вес составляет 55 кг, в ней нет тормозного устройства и отсутствует подзарядка от Солнца.
- В 1980-х годах у этих установок были другие задачи. Советские и американские специалисты были заняты разработкой средств передвижения космонавтов (СПК) в открытом космосе. Советское 400-килограммовое изобретение в обиходе получило название "мотоцикл", который напоминает кресло с ручками управления, также имеется ранец, который крепится к скафандру, а сзади расположены баллоны с газом и двигатели. Это средство позволяло отлететь от станции или от шаттла, захватить или проинспектировать какой-нибудь спутник и вернуться обратно. Либо пустым, либо со спутником. Советское устройство использовалось лишь однажды для проверки в 1990 году. Теперь стоит задача обеспечения безопасности. Если человек оторвался, его нужно вернуть, - рассказывает заместитель главного конструктора ОАО "НПП "Звезда" Александр Лазуткин. - Следующим поколением устройств стал американский SAFER - Simplified Aid for EVA Rescue, буквально "облегченный аппарат для спасения космонавта в открытом космосе", выпущенный в 1994 году. Эта установка меньших размеров, американцы надевали ее на свой выходной скафандр. Устройство представляет собой небольшую раму с запасом газа. В случае отрыва космонавта от станции ее всегда можно запустить и вернуться обратно.
Но поскольку еще никто не отрывался от станции, SAFER ни разу по назначению не использовали, поясняет Бурдаев, хотя его надевают для выхода в открытый космос. Он подчеркнул, что новая разработка вобрала в себя лучшее из американского и российского опыта.
- Вероятность отрыва от станции высока, однако случаев, когда космонавт отцеплялся и улетал в открытый космос, в истории космонавтики нет. Были случаи, когда человек по рассеянности терял сумку с инструментами или иные вещи и они улетали, - говорит Бурдаев. - Топлива в ранце, как правило, немного. Но если нужно гарантировать возвращение с большей дистанции, чем 100 м, то придется увеличивать объем топлива в проекте. Если человек залетел в солнечную тень, он замерзнет. Температура в космосе достигает минус 70 градусов и ниже, а в тени - минус 150 градусов. В тень забираться можно, но ненадолго. Первые советские станции регулярно поворачивались по отношению к Солнцу то одним боком, то другим, так как они изгибались, потому что, когда Солнце нагревает одну сторону, другая охлаждается, - станция, как гусеница, извивалась.
Главный специалист ракетно-космической корпорации "Энергия", космонавт Юрий Усачев поддерживает разработку новых средств по перемещению в космосе.
- Такие устройства нужны космонавтам. Сегодня безопасность российских космонавтов обеспечивают только фалы и карабины, - отмечает он.
Александр Колесников, Иван Чеберко