СКАФАНДРЫ ДЛЯ СУБОРБИТАЛЬНЫХ ПОЛЕТОВ

© Н.А.Моисеев, С.Н.Филиппенков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2008 г.

Большое количество компаний всего мира готовит коммерческие суборбитальные полеты по параболической траектории до высот чуть более 100 км, когда после нескольких минут невесомости пилотируемый летательный аппарат (ЛА) устремляется вниз и совершает посадку (официально по правилам FAI данный полет называется космическим). В ХХI веке в полном соответствии с идеями К.Э. Циолковского, изложенными в работах «Вне Земли» (1918) и «Цели звездоплавания» (1929), на частные средства инженеров и ученых начали строить космодромы для экономичных пилотируемых ЛА, а также проектируются их разгонные блоки (ракеты носители и самолеты носители), способные доставить экипаж за пределы атмосферы Земли. Но, в погоне за экономией средств, зарубежными разработчиками признаются нерасчетными ситуации разгерметизации кабины и не предусматривается применение средств спасения членов экипажа (1—2 пилота) и пассажиров (от 4 до 20 и более человек) при катастрофической аварии ЛА, т. к. данные ситуации не рассматривают как вероятное событие. От индивидуального защитного снаряжения и средств спасения в коммерческих проектах полностью отказались в пользу применения герметической кабины, которая предполагается высоконадежной. Однако, опыт разгерметизации авиалайнеров гражданской авиации при полетах на высотах 9—12 км и космических полетов на высотах от 150 до 400 км показывает, что отказ от скафандров, как от дублирующих герметическую кабину систем безопасности, может приводить к катастрофам. Обеспечение безопасности космических полетов должно учитывать трагический опыт государственных космических программ США и России, тем более что основоположник космонавтики — К. Э. Циолковский — рекомендовал использовать не только герметические кабины и скафандры, но и целый спектр индивидуальных средств защиты членов экипажа.

В настоящее время в США и России скафандры применяются на активных участках полета (взлет/посадка, стыковка/расстыковка) и при выходе из ЛА в космос. Применительно к коммерческим полетам, все современные космические скафандры имеют следующие недостатки: 1) высокая стоимость (около 100 000 у. е.). Возможно снижение стоимости на порядок за счет применения серийных узлов и материалов); 2) массивность в пределах 10…35 кг (возможно снижение веса скафандра из новых материалов до 8 кг); 3) раскрой скафандров может быть усовершенствован, чтобы было не только удобно сидеть/лежать в кресле под избыточным давлением, но и свободно ходить без давления; 4) регулировка размеров должна быть простой и с большим диапазоном, а методика подгонки скафандра нуждается в упрощении, при условии, что, скафандры будут «подгоняться» людям с очень разными антропометрическими размерами (туристы всех возрастов и телосложения, мужчины и женщины, а возможно и дети); 5) уровень давления в скафандре непрофессиональных участников космических полетов должен быть повышен по сравнению с современным режимом в 1,5—2 раза благодаря формальному снижению требуемого запаса прочности с 3-кратного до 2-кратного (в США этот коэффициент безопасности скафандра не превышает 1,6); 6) во избежание декомпрессионных расстройств и хронической формы высотной декомпрессионной болезни (ВДБ) для пожилых и тучных туристов, старше 50 лет, необходим режим рабочего давления  0,6 ат (в настоящее время режим давления достигает в американских скафандрах  0,3 ат, в российских  0,4 ат). В отличие от полетов космонавтов и астронавтов в туристических полетах, их участникам при аварийной разгерметизации кабины ЛА и наддуве скафандров не придется работать, т. к. они должны оставаться неподвижными и пристегнутыми в креслах, ожидая снижения до безопасной высоты. Подобная «иммобилизация» позволит снизить до нуля риск развития ВДБ даже тогда, когда пассажир предрасположен к заболеванию по причине пожилого возраста, избыточной из-за ожирения массы тела и травм костно-мышечного аппарата. Для пилотов, как высоко тренированных и специально подготовленных профессионалов, уровень давления в скафандрах может быть снижен до 0,2—0,3 ат, т. к. им необходимо управлять ЛА. По этим причинам необходим трехпозиционный регулятор давления с режимами 0,2—0,4—0,6 ат. В случае развития ВДБ у пилота при давлении 0,2 ат, с целью купирования симптомов должна быть предоставлена возможность немедленного перехода на современный режим давления 0,4 ат или даже на режим повышенного давления 0,6 ат, при условии передачи управления второму пилоту. Оба пилота обязаны проходить наземную подготовку из нескольких тренировок в скафандре по работе в высотной барокамере с целью моделирования способов парирования всех нештатных ситуаций суборбитального полета, в том числе и ситуации разгерметизации ЛА. В случае развития ВДБ и других декомпрессионных расстройств во время тренировок они могут быть своевременно прекращены, а заболевшим в барокамере пилотам будет оказана немедленная медицинская помощь (это невозможно осуществить в реальном полете, требующем для возвращения на Землю десятков минут). Пилоты, заболевшие при тренировках в барокамере, должны выводиться из состава основного экипажа ЛА в силу высокого риска повторения у них рецидива ВДБ в суборбитальном полете.

Таким образом, в соответствии с рекомендациями К.Э. Циолковского, вполне можно обеспечить как абсолютную декомпрессионную безопасность участников полета, так и высокую надежность пилотирования ЛА его экипажем. В докладе проводится анализ всех вариантов использования скафандров в полетах и дается методология их применения для массовых туристических суборбитальных полетов.

Рекомендуется использовать высокий уровень давления в скафандрах для туристов. Для пилотов, после предварительного отбора по результатам их наземных тренировок в барокамере по аварийным ситуациям полета, рекомендуется использовать современный и пониженный режим давления для достижения эффективности управления ЛА во время снижения до безопасной высоты. Предлагается создать легкий, надежный, но дешевый скафандр; который в полной мере обеспечит защиту человека любого возраста и пола от декомпрессии и найдет свое применение в туристических проектах частных компаний.