Что космонавты носят на МКС
Кроме скафандра космонавту на орбите требуется повседневная и рабочая одежда. На первый взгляд она почти неотличима от земной, но на самом деле соответствует особым условиям космоса. Вместе с Госкорпорацией «Роскосмос» разбираемся, что космонавты носят под скафандром, во что облачаются, когда в последнем нет необходимости, и что надевают, когда организму нужна помощь в адаптации к новым условиям.
Для большинства людей «космическая одежда» — это прежде всего скафандры. Разумеется, пилотируемой космонавтике без них не обойтись. Так, скафандры «Орлан» позволяют российским космонавтам выходить в открытый космос, чтобы работать вне станции, а «Сокол» могут спасти человеческие жизни при аварийной ситуации — разгерметизации космического корабля в полете или во время стыковки. Однако большую часть времени космонавты на МКС проводят не в скафандрах, а в повседневной и рабочей одежде, и от того, насколько она удобна и практична, зависит эффективность работы экипажа станции.
Как ни приятно бывает порой надеть любимую футболку или джинсы, космонавты могут взять с собой на орбиту лишь пять килограммов личных вещей. К тому же одежда в этом небольшом багаже занимает далеко не первое место: обычно на орбиту с собой берут предметы, которые напоминают о семье и доме или позволяют скрасить досуг.
Во время взлета под скафандрами на космонавтах надеты самые обыкновенные вещи, такие же, какие они носят каждый день. Надолго этой одежды, разумеется, не хватит. Поэтому на Земле космонавтам заранее шьют сменные комплекты. Космический гардероб отвечает значительному списку требований по гигиене, логистике, технике, безопасности и удобству использования.
В экспедиции на МКС никому не хочется переживать о кожных инфекциях, раздражении и других проблемах, связанных с гигиеной. Этот вопрос особенно остро встает в условиях космоса, где доступ к воде существенно ограничен. По мнению специалистов Института медико-биологических проблем Российской академии наук (ИМБП РАН), которые разрабатывают одежду для космоса, самая гигиеничная ткань в XXI веке — обыкновенный хлопок. У него высокая паропроницаемость, он хорошо сохраняет тепло благодаря полым волокнам и не накапливает статическое электричество.
Повседневную одежду и белье для космонавтов шьют из почти стопроцентного хлопка, в который иногда добавляют нити эластана, чтобы придать ткани лучшую форму и гладкость. В ИМБП тщательно следят за качеством пошива и соответствию техническим требованиям. По словам Светланы Крютченко, ведущего конструктора ИМБП, внешняя и рабочая одежда изготовлена из ткани, в которой содержится в среднем 53 процента хлопка и 47 процентов полиэфира. Эксперименты с полностью синтетическими вещами закончились неудачно: они накапливали заряд и космонавтов часто било статическим током.
Облик вещей, созданных для космонавтов, определяет также главная особенность космического полета — микрогравитация. Например, карманы на одежде обязательно должны закрываться на молнии или трикотажные застежки-велкро, чтобы в условиях невесомости оттуда не вылетали мелкие предметы. Кроме того, на некоторые вещи по желанию можно нашить ленты-липучки. На них крепятся съемные карманы, подсумки или инструменты, снабженные подходящей липучкой.
А вот пуговиц на одежде, за исключением рубашек-поло, нет. Этого требуют правила безопасности: оторвавшаяся пуговица может угодить в систему вентиляции, или, что еще хуже, во время сна ее может случайно вдохнуть космонавт. Кстати, для защиты от вдыхания мелких предметов на спальных мешках есть специальные сеточки, которые можно надевать на голову. Впрочем, пользоваться ими или нет — личное дело каждого космонавта.
Перед запуском одежда для космонавтов проходит тщательную подготовку.
Специалисты ИМБП РАН осматривают и удаляют торчащие нити, узелки, волоски и другие мелкие дефекты. Затем одежду обеспыливают со всех сторон при помощи мощного пылесоса. Это нужно для того, чтобы минимизировать количество пыли на МКС: она забивается в фильтры системы вентиляции и может пагубно сказываться на здоровье космонавтов. После комплект одежды упаковывают в герметичный пакет, на котором указан размер и имя владельца, и откачивают воздух, чтобы максимально сократить его объем.
Наконец, когда партия одежды для космонавта почти готова, она отправляется на просветку рентгеном. Для этого, по словам специалистов ИМБП, подойдет любой медицинский рентгеновский аппарат. В пакетах ищут посторонние металлические предметы. И очень редко, но находят: за всю историю отечественной космонавтики это случались лишь пару-тройку раз. Говорят, что в Институте медико-биологических проблем РАН даже есть небольшая коллекция рентгеновских снимков космической одежды с посторонними предметами.
После рентгенографии партию отправляют на стерилизацию. Одежду облучают пучком быстрых нейтронов, убивая бактерии и вирусы, которые могли попасть в упаковку. Доза излучения составляет около 15 Грей. Поскольку для стерилизации используются быстрые нейтроны, они не успевают достаточно замедлиться и рассеяться в одежде, поэтому наведенная радиоактивность не возникает. Схожий метод в повседневной жизни может применяться для обеззараживания медицинских инструментов и консервов. После стерилизации одежда готова к отправке в космос.
Отправка грузовых кораблей к МКС — дорогое удовольствие, которое сопряжено с решением сложных логистических задач. На орбиту корабли прилетают всего несколько раз в год, а их грузоподъемность и объем отсека для полезной нагрузки ограничены. Таким образом, на счету оказывается каждый килограмм.
Кроме запасов топлива и оборудования для экспериментов, немалая доля доставляемых на станцию грузов приходится на припасы для экипажа: кислород, воду, пищу и… одежду. В связи с этим необходимо, чтобы вещи, которые носят космонавты, были как можно легче и компактнее. Эти требования определяют как выбор фасона одежды, так и процесс ее подготовки к отправке в космос.
На орбиту доставляют много одежды. Для каждого космонавта на полугодовое пребывание на станции ее предусмотрено от 20 до 30 килограммов. Причина тому — жесткая экономия воды в космосе. Баки с водой довольно массивные и объемные, поэтому много воды на орбиту доставить невозможно. Вместе с тем это — ценнейший ресурс, который необходим для питья и приготовления пищи, получения кислорода, личной гигиены экипажа и поддержания работы некоторых систем МКС. Поэтому космонавтам приходится расходовать запас воды очень экономно и идти на определенные компромиссы.
Среди прочего, на станции нет возможности постирать грязные вещи. На стирку уходило бы слишком много драгоценной воды, поэтому при проектировании МКС от такой возможности решили отказаться. Поднять на станцию запас свежей — и фактически одноразовой — одежды оказалось проще, чем дополнительный объем воды, необходимый для стирок. Поэтому космонавты не стирают использованную одежду, а просто открывают свежий комплект.
Грязную одежду они запечатывают в герметичный контейнер и с остальными отходами складывают на грузовом корабле «Прогресс», который отстыковывается от станции и сгорает в земной атмосфере вместе с мусором.
За несколько месяцев до старта космонавты, исходя из личных предпочтений и опыта предыдущих полетов, составляют список одежды, которую они хотят носить во время работы на МКС, рассказывает Крютченко. Все индивидуально: кто-то меняет комплекты одежды реже, а кто-то — чаще. Некоторым космонавтам температура на станции покажется комфортной, а иным может быть жарко или, наоборот, прохладно. Кроме того, температура и влажность в модулях МКС могут отличаться: в некоторых местах температура достигает 26-ти градусов Цельсия, пока в других — всего 18-ти градусов.
С космонавтов, которые определились с выбором, снимают мерки: одежда для каждого участника космического полета шьется индивидуально. Космонавты могут выбрать цвет и фасон одежды, попросить дополнительные карманы и добавить декоративные элементы: эмблемы, надписи или рисунки. Например, Олег Артемьев заказал себе в полет носки с вышитой надписью «Олежка». На фотографиях и видео с МКС можно увидеть, что космонавты размещают на одежде гербы родных городов или стран. Единственный предмет одежды, который должен быть одинаковым у всех членов одной экспедиции, — это сменный комбинезон. Его внешний вид экипаж выбирает коллективно.
В ИМБП рассказывают, что комплект белья для российских космонавтов еще со времен станции «Мир» рассчитан в среднем на три дня. В него входят: фуфайка с короткими и длинными рукавами, трусы или кальсоны, а также носки. Последние могут оснащаться защитными подушечками из силикона с внешней стороны, чтобы космонавтам было удобнее держаться за перекладины ногами. Часто по истечении трехдневной нормы комплект белья не выбрасывают, а используют для физических упражнений на тренажерах.
Некоторые космонавты решают заказать специальные предметы гардероба для занятий спортом, а также плавки и купальники для водных процедур. В таких случаях, по словам Крютченко, все вопросы решаются в ИМБП индивидуально. Кроме того, спортивные занятия предполагают использование обуви. Всем космонавтам положена одна пара беговых кроссовок или кед для велотренажера в расчете на полугодовую экспедицию. Спортивная обувь изготавливается из комбинированных кож с полиуретановой подошвой.
Повседневная одежда космонавтов — это различные комбинезоны, шорты, брюки и рубашки-поло. Все это носят дольше, чем хлопковое белье. Например, брюки и шорты рассчитаны на месяц, а комбинезоны — на полгода.
Когда-то, во времена первых космических станций Советского Союза, ассортимент космической одежды состоял только из комбинезонов. Врачи опасались, что обыкновенная рубашка или фуфайка будут задираться в условиях микрогравитации, из-за чего космонавты в конце концов застудят поясницу, вспоминает Крютченко. Со временем стало понятно, что эти опасения были безосновательны. Тем не менее, комбинезоны в космическом гардеробе остались. Космонавты ценят их за удобство, практичность и универсальность.
Именно комбинезоны отправляются к МКС на «Союзах» вместе с личными вещами экипажа очередной экспедиции. Они бывают трех видов:
Для монтажа различного оборудования космонавты могут надевать рабочую одежду и вспомогательные аксессуары. Микрогравитация — главная сложность при работе в космосе: космонавту не на что опереться, а инструменты и запчасти постоянно разлетаются, поэтому их необходимо на чем-то фиксировать.
Основа рабочей одежды — комплект монтажника. Он состоит из фартука, бедренных и ручных кассетников, защитного нарукавника и запястника. Состав элементов можно менять в зависимости от выполняемых задач.
Еще один важнейший аксессуар — изделие «Опора». Оно позволяет космонавту не улетать из рабочей области. «Опора» состоит из пояса с трикотажными застежками для крепления инструментов, трех эластичных притягов разной длины и укладочного средства. Притяги крепятся карабинами к различным перекладинам и фиксируют космонавта на одном месте.
Вместе с «Опорой» можно использовать дополнительный инструментальный пояс. Он позволяет взять с собой еще больше инструментов в держателях разных размеров и деталей, которые удерживаются в специальной сумке с магнитом.
Микрогравитация начинает влиять на человеческую физиологию уже в первые часы пребывания на орбите: жидкость в теле перераспределяется от ног к голове, нарушается работа вестибулярного аппарата и меняется зрение. Постепенно организм привыкает к отсутствию веса и адаптируется, однако по возвращении на Землю космонавтам также приходится привыкать, на этот раз уже к силе притяжения. Облегчить адаптацию помогают специальные аксессуары космической одежды — средства профилактики.
В первые сутки на орбите, чтобы облегчить неприятные ощущения, пока космонавт привыкает к невесомости, применяется изделие «Браслет». Оно представляет собой пару эластичных пережимных манжет, которые закрепляются на бедрах и не позволяют слишком большому объему крови переместиться в верхнюю половину тела. Как правило, «Браслет» не носят долго. Но обладатель мирового рекорда по продолжительности полета в космос Валерий Поляков носил «Браслет» ежедневно по несколько часов, чтобы тело не отвыкло от «земного» распределения жидкостей в организме, вспоминают в ИМБП. Таким образом, изделие можно применять и для подготовки к возвращению из космоса.
Чтобы поддерживать в тонусе сердце и мышцы, вдобавок к ежедневным физическим упражнениям космонавты носят нагрузочный костюм «Пингвин». Он состоит из набора соединенных между собой тугих элементов и тяг, скрытых под внешним комбинезоном. Силовые жгуты постоянно сопротивляются движениям, имитируя земную силу притяжения. Одной стороной они закреплены на поясе, а другой соединяются с манжетами, которые застегиваются на руках и ногах. В костюме также присутствует силовая ось вдоль позвоночника, которая препятствует его растяжению и увеличению роста человека в невесомости. Величину сопротивления можно настраивать, а в новейших версиях костюма добавлены тензодатчики, которые передают величину усилий на компьютер. Кстати, на основе нагрузочного костюма «Пингвин» врачи-реабилитологи разработали медицинские костюмы для восстановления пациентов после паралича или травм позвоночника.
Перед возвращением с орбиты космонавты должны тренироваться, чтобы вновь привыкнуть к «земному» распределению жидкостей в организме. Для этого за несколько суток до окончания космического полета экипаж начинает занятия с профилактическим костюмом «Чибис». Он представляет собой герметичные брюки с гофрированными штанинами, в которых встроенным насосом создается небольшое разрежение. Перепад давления вызывает приток крови к ногам, имитируя воздействие земной силы притяжения. Процесс управляется со встроенного планшетного компьютера. Костюм облегчает адаптацию космонавтов после возвращения с орбиты. Без «Пингвина» и «Чибиса» в первые дни они, скорее всего, не могли бы не только ходить, но и даже стоять.
Когда спускаемый аппарат входит в плотные слои атмосферы, на космонавтов действуют перегрузки до 4 единиц G. Это относительно небольшая величина — летчики истребителей или спортивных самолетов переносят до 9 G. Каждый человек может испытать схожие с «космическими» перегрузки на американских горках. Но для людей, которые провели несколько месяцев в невесомости, перенести их оказывается сложнее.
Чтобы справиться с перегрузками, под спасательными скафандрами космонавты облачены в противоперегрузочные костюмы «Кентавр». Они устроены намного проще, чем их земные аналоги — противоперегрузочные костюмы лётчиков — и не имеют натяжных устройств вроде пневмотрубок. Они состоят из обжимающих шорт и гетр, которые сшиты из упругого трикотажного полотна с добавлением спандекса и капрона. Хотя «Кентавры» создаются по индивидуальным меркам каждого космонавта, за несколько месяцев в невесомости мышцы ног уменьшаются в объеме, поэтому размер костюмов можно подогнать с помощью шнуровки.
Подобно обычным противоперегрузочным костюмам, «Кентавр» обжимает ноги и во время перегрузок не дает крови приливать к сосудам в нижней половине тела. При этом в костюме нет натяжных устройств — пневмотрубок. Обжатие возникает за счет упругости ткани. Вернувшись на Землю, космонавты продолжают носить «Кентавр» еще несколько суток, пока привыкают к силе притяжения, а их организм заново перераспределяет жидкости из нижней половины тела к верхней. При этом костюм позволяет предотвратить опухание ног и развитие варикоза.
Через несколько минут после штатной посадки в заранее известном районе космонавтам помогают выбраться из спускаемого аппарата. Однако в случае нештатной ситуации космический корабль может сесть в безлюдной местности или даже приводниться. Тогда экипажу придется самостоятельно бороться за выживание, пока их ищут спасатели.
На такой случай на каждом корабле предусмотрены спасательные гидрокомбинезоны «Форель» и теплозащитные костюмы ТЗК-14. Теплозащитные костюмы состоят из утепленного комбинезона, куртки с капюшоном и шлема с шапочкой. Тренировки по выживанию с такими костюмами — обязательный элемент подготовки к космическому полету. Гидрокомбинезоны оборудованы надувным плавательным воротом, резиновым шлемом и светосигнальным устройством. Они позволяют космонавтам в ожидании спасения провести на плаву до 12 часов при температуре соленой воды около минус 1 градуса Цельсия. Благодаря гидрокомбинезонам, в ожидании эвакуации экипаж космического корабля может пережить на суше до 72 часов при температуре до минус 50 градусов Цельсия. Эти спасательные комплекты созданы благодаря опыту посадок космических кораблей «Восход-2» и «Союз-23» в нерасчетных точках.
На Луну наши космонавты, скорее всего, полетят в похожих комбинезонах и белье, что носят на МКС сегодня. Но такое путешествие потребует еще более строгой экономии, поэтому ИМБП сейчас занимается исследованиями в области микробиологии и гигиены человека, которые позволят продлить «срок жизни» каждого комплекта.
Редакция благодарит за помощь в написании материала космонавта Сергея Кудь-Сверчкова и Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ИМБП РАН).
Дмитрий Логинов