Шаг во Вселенную: зачем космонавты выходят в открытый космос?

Как правило, выход в открытый космос вызывает интерес у людей, которые следят за событиями космонавтики. Причём первая такая прогулка состоялась почти 60 лет назад, и люди продолжают постоянно выходить в пустоту космоса. Но зачем космонавты вообще это делают?

Сначала, пожалуй, стоит задуматься над тем, что такое — открытый космос? Это пространство за пределами космического корабля, где нет ни атмосферы, ни возможности дышать воздухом, как мы делаем на Земле. Так что космонавты должны быть хорошо подготовлены и носить специальные костюмы, чтобы выжить.

Зачем?

Как и любая сложная техника, космические корабли и станции могут требовать обслуживания или просто ломаться. Космонавты выходят в открытый космос, чтобы проверить состояние различных систем или заменить неисправные детали. Без такого вот регулярного ухода за техникой гарантий в исправности техники никаких.

В обновлении нуждаются не только смартфоны, но и космические аппараты. Иногда необходимо прикрутить новенькие инструменты или дополнительную аппаратуру. Космонавты выходят в открытый космос, чтобы установить детали, приборы или оборудование, которое повышает эффективность работы космической техники.

Космонавты также проводят научные исследования в открытом космосе. Они собирают данные о воздействии космической среды на различные материалы и технологии. Впоследствии результаты этих исследований могут помочь улучшить проекты будущих космических миссий и оборудования.

Подготовка

Нельзя же просто взять и выйти в открытый космос, как, например, в магазин за хлебом? Конечно, нет. Для этого космонавты готовятся, как на Земле, так и на орбите.

Они проходят интенсивные курсы обучения, включая тренировки в специальных бассейнах, где можно симулировать плавание в невесомости, похожей на ту, что они испытывают в открытом космосе. Изучают они и как правильно обращаться с космическим оборудованием. Космонавты тренируются надевать скафандры, проверять оборудование и работать с инструментами в условиях невесомости. Ну и, в конце-концов, они учатся правильно выходить и входить на космическую станцию или корабль.

Разумеется, космонавты должны прекрасно разбираться в том, с чем они вообще собираются работать. Они изучают строение и особенности каждой системы, чтобы случившаяся вдруг неисправность не поставила бы их в тупик.

Важная часть подготовки — это тренировки по реагированию на неожиданные ситуации. Космонавты должны уметь быстро принимать решения и быть готовыми к любой неожиданности, которая поджидает их в открытом космосе.

Выходят в космос через шлюзовую камеру. Это такое небольшое изолированное помещение. В начале «задраивают люки», то есть выкачивают воздух из перехода между шлюзом и камерой, делая его герметичным. И лишь после этого открывают внешний люк.

На МКС в этих целях используется универсальная шлюзовая камера «Квест», ранее существовал ещё и стыковочный отсек «Пирс» (также его использовали и для стыковки космических кораблей; 26 июля 2021 года его затопили в Тихом океане).

«Квест» состоит из из двух основных отсеков: отсека экипажа, через который космонавты собственно выходят в открытый космос, и отсека оборудования, где хранятся скафандры и инструменты для обеспечения внекорабельной деятельности (ВКД).

Там же находится ещё одна очень важная штука — агрегаты для ночного «вымывания», которые используются в ночь перед выходом в открытый космос для вымывания азота из крови человека. Если этого не сделать, то в крови образуются пузырьки газа — из-за этого возникает декомпрессионная болезнь. Такой же недуг может поразить аквалангистов, если те слишком быстро всплывают на поверхность.

Экипировка

Самое важное средство для космонавта в открытом космосе, как не трудно догадаться, — его скафандр. Это особый костюм, который защищает от вредного воздействия космического вакуума, солнечного излучения и метеороидов. В скафандр встроены системы поддержания жизнедеятельности, включая систему поставки кислорода и регулирования температуры.

На МКС используются два вида скафандров — российские «Орлан» и американские EMU (Extravehicular Mobility Unit). Ну и раз их производят разные страны, то есть у них и свои отличия.

«Орлан» намного легче надеть — вход в него располагается сзади, через ранец, в котором находятся системы скафандра. EMU состоит из двух частей, которые соединяются гермозамком на поясе. Отдельно надевается ранец с системой жизнеобеспечения PLSS. Также у него съёмные перчатки и шлем (у «Орлана» снимаются только перчатки). Без посторонней помощи залезть в этот скафандр довольно проблематично.

У обоих скафандров туловище и шлем — жёсткие части, остальные же — мягкие и позволяют двигаться.

Оба скафандра рассчитаны на автономную работу в течение 7 часов (при необходимости время можно увеличить до 9). Дополнительное время работы обеспечивается запасными баллонами с кислородом, которых хватает на 30 минут.

Срок службы «Орланов» составляет 4 года или 10 выходов в открытый космос. Тем не менее, в некоторых скафандрах «гуляли» немного больше. EMU прослужит в течение 180 дней (25 выходов).

Внутри скафандра создается атмосфера из чистого кислорода, причём давление составляет 0,3 атмосферы для американских скафандров и 0,4 атмосферы для российских.

Космонавты в открытом космосе используют особые тросы, а по всей поверхности МКС установлены специальные поручни, к которым при помощи карабинов крепятся фалы. Эти тросы имеют длину в 8 метров и способны выдерживать груз весом до 4 тонн.

Помимо этого у космонавтов есть реактивные ранцы, которые помогают им перемещаться в открытом космосе. Эти ранцы выпускают струи газа, что позволяет космонавтам маневрировать и поддерживать необходимую позицию. И не улететь в бездну, если трос всё же оборвётся.

По этой же причине инструменты крепятся к скафандру: отвёртки, ключи, клещи или же другие специализированные инструменты.

Есть у космонавтов и специальные системы связи, которые позволяют им общаться с другими членами экипажа на космическом корабле или даже с Землей. Без неё о нормальной координации работ в открытом космосе можно даже не мечтать.

Для защиты от солнечного изучения на скафандры наносится особое покрытие.

И раз современный мир подарил нам камеры, то было бы глупо не воспользоваться ими и в этом случае. С их помощью космонавты документируют свою работы и собирают научные данные (ну или просто делают красивые фото).

Знаменитые выходы в открытый космос

Расскажем теперь о некоторых знаменитых выходах в открытый космос, которые оставили свой след в истории космических исследований.

В 1965 году, 18 марта советский космонавт Алексей Архипович Леонов стал первым человеком, которые вышел в открытый космос. Это был исторический момент, который показал, что человек способен работать даже в условиях невесомости.

Сама «прогулка» длилась 10 минут, но во время этого эксперимента жизни Леонова угрожала реальная опасность: ему не удалось попасть на корабль, так как оболочка скафандра в условиях космоса раздулась и стала жёсткой. Поэтому он не мог пройти через шлюз корабля. Космонавту пришлось сбрасывать давление, чтобы «скукожить» скафандр и вернуться на борт.

Первая женщина в открытом космосе, к слову, тоже наша — почти через двадцать лет, 25 июля 1984, «за борт» вышла Светлана Савицкая.

А мировой рекорд по общему по общему количеству выходов в открытый космос (16 раз!) принадлежит Анатолию Соловьеву.

Телескоп «Хаббл» можно обслуживать только в открытом космосе. С этой целью совершили целых 4 экспедиции, одна из которых даже была разбита на два вылета.

Сначала у телескопа обнаружился дефект в зеркале, что придало особой смысл экспедиции, ведь нужно было установить корректирующую оптику. Полёт «Индевор» STS-61 прошёл с 2 по 13 декабря 1993 года, сами же работы продолжались в течение десяти дней. В итоге экспедиция считается одной из самых сложных в истории, одних продолжительных выходов в открытый космос было целых 5!

Второй раз к телескопу летали в рамках миссии «Дискавери» STS-82. С 11 по 21 февраля 1997 года было проведено повторное техническое обслуживание. Спектрограф Годдарда и Спектрограф тусклых объектов заменили на Регистрирующий спектрограф космического телескопа (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS) и Камеру и многообъектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, NICMOS).

Третью экспедицию провели в два этапа: летали 19-27 декабря 1999 года на «Дискавери» STS-103 и 1-12 марта 2002 года, на «Колумбии» STS-109. Меняли солнечные батареи, гироскопы, различные датчики, систему охлаждения и бортовой компьютер.

Ну и последняя экспедиция состоялась 11-24 мая 2009 года, в рамках миссии «Атлантис» STS-125. Тут снова заменили все гироскопы, некоторые датчики, а также поставили новые аккумуляторы и другие приборы.

Ну и разумеется, что в 2000-е года, что сейчас космонавты со всех уголков земного шара регулярно выходят в открытый космос для ремонтных и научных работ на Международной космической станции (МКС).

Эти выходы позволяют не только поддерживать, но и улучшать её функциональность.

Будущее выходов в открытый космос

В будущем, с развитием технологий и расширением наших знаний о космосе, «прогулки» за борт космического корабля могут стать совсем другими.

Специалисты постоянно работают над созданием более продвинутых скафандров, которые позволят космонавтам проводить длительные выходы в открытый космос. Чем совершеннее такие костюмы, тем более продолжительные и сложные операции можно будет осуществлять в таких экстремальных условиях.

И конечно, большие надежды возлагаются на роботов. Уже сейчас, например, на МКС работает робо-рука ERA, которая помогает обслуживать российский сегмент станции.

Более того, космонавты смогут отправиться на выходы в открытый космос не только вблизи Земли, но и на других планетах. В перспективе, скафандры, роботы и другие технические средства могут использоваться для создания временных или даже постоянных баз на поверхности других планет или астероидов.

Надо же как-то колонизировать космос?