истории

Скафандр от Илона Маска придумал дизайнер, делавший костюмы супергероев. Что думают о нем космические инженеры? Так ли он хорош, как выглядит?

Источник: Meduza

В прошлую субботу состоялся успешный запуск корабля Crew Dragon, который доставил Боба Бенкена и Дага Херли к Международной космической станции. За историческим событием наблюдали миллионы зрителей, однако едва ли не большее внимание, чем запуск, привлекли костюмы, которые были на астронавтах. Новые скафандры SpaceX действительно похожи скорее на одежду героев из голливудских фильмов, чем на привычные аварийно-спасательные костюмы, знакомые по фоторепортажам с Байконура. Чем отличаются новые костюмы, какие материалы в них используются и пришлось ли SpaceX пожертвовать функциональностью в угоду эффектному внешнему виду — «Медуза» попыталась выяснить у специалистов по скафандростроению, инженеров и историков космоса.

Как и автомобили, скафандры сильно отличаются между собой. Самые массивные и впечатляющие — те, что предназначены для выходов в открытый космос, например «Орлан» и EMU, которые сегодня используются на МКС. Их главная задача — обеспечивать космонавтам защиту от радиации и микрометеоритов за пределами станции. Это очень тяжелые аппараты, оболочка которых состоит из множества слоев («Орланы», например, весят около 115 килограмм) — фактически это небольшие космические корабли, которые способны функционировать в автономном режиме, то есть независимо от остального оборудования МКС, много часов. И хотя астронавты в них не ходят, а в основном работают руками, это все равно требует немалых усилий. К такого рода скафандрам близки другие костюмы для внекорабельной активности — например, «Ястребы», разработанные в 1960-е годы в России, и знаменитые скафандры A7L, в которых участники программы «Аполлон» гуляли по Луне.

Однако есть и другой тип скафандров, которые космонавты надевают только во время взлета и посадки — их называют аварийно-спасательными. Основная задача таких костюмов — служить резервной копией систем жизнеобеспечения космического корабля, если те выходят из строя во время аварии, и стать защитным снаряжением, если пилот вынужден катапультироваться с парашютом в атмосфере. К таким скафандрам относятся СК1, который носил Юрий Гагарин во время первого полета в космос, «тыквенные» LES, которые использовались в рамках программы «Спейс Шаттл», и современные скафандры «Сокол», которые космонавты надевают для дополнительной страховки и защиты во время взлета и посадки корабля «Союз». К этому же типу относятся и костюмы SpaceX. 

Дизайн важнее функциональности?

Со времен Гагарина в устройстве аварийно-спасательных скафандров заметным образом ничего не поменялось, однако новый костюм SpaceX, по крайней мере визуально, совсем не похож на своих предшественников. Черно-белый, с прямыми линиями, почти лишенный мелких деталей — при сравнении с отечественными «Соколами» возникает яркий контраст, но различия между ними, конечно, существуют не только с точки зрения эстетики, но и на технологическом уровне.

«Костюмы SpaceX отличаются в первую очередь способом входа — у них основная молния находится между ног. Кроме того, перчатки там не съемные, как в „Соколе“, по герморазъему, а на гермомолнии — хотя они расстегиваются просто» — рассказывает Михаил Сумников, заместитель главного конструктора по космическому оборудованию и снаряжению научно-производственного предприятия «Звезда». Именно «Звезда» изготавливает главных конкурентов костюмов SpaceX — скафандры «Сокол КВ 2», в которых космонавты летают с 1980 года на кораблях «Союз».

«Связь [в скафандрах SpaceX] встроена в шлем, что понятно из видео. Жизнеобеспечение подключается на правом бедре, и на этот разъем подается, по всей видимости, вентиляция и кислородное обеспечение, — говорит Сумников. — Кроме того, [различие заключается в том, что] у „Соколов“ на виду на груди находится регулятор, который обеспечивает поддержание давления в скафандре при подаче кислорода в случае разгерметизации — у SpaceX это наверняка тоже как-то реализовано, просто было выбрано другое техническое решение. Этот регулятор может быть как на борту, например, в составе системы, так и замаскирован в скафандре — дизайнеры очень много внимания уделили тому, чтобы скрыть вспомогательные элементы, которые несут сугубо техническую функцию. Деталей очень мало — в угоду, конечно, именно футуристическому виду».

Над футуристическим видом скафандра трудился дизайнер Хосе Фернандес, который, прежде чем перейти в космонавтику, создавал костюмы для вымышленных супергероев: Бэтмена и Железного человека. Причем важно заметить, что сначала был придуман именно внешний облик новых скафандров, и только потом была реализована их «начинка». Сам Фернандес признавался прессе, что поначалу даже не знал, чем занимаются в SpaceX, и думал, что участвует в конкурсе по созданию костюмов для фильма.

Кэтлин Льюис, куратор департамента истории космоса в Национальном музее авиации и космонавтики в США, считает, что такой подход, несомненно, повлиял на результат: «Этот скафандр выглядит уникально в первую очередь из-за того, что упор был сделан на дизайн. Прошлые аварийно-спасательные скафандры создавались на основе высотных компенсирующих костюмов для летчиков, поэтому множество элементов, предназначенных для кабины самолета, перекочевали в космический корабль. Новый скафандр был разработан таким образом, чтобы его внешний вид прежде всего соответствовал элементам дизайна капсулы Dragon, и только затем уже был превращен в настоящий аварийно-спасательный костюм».

Справится ли костюм со своей основной задачей — спасением в случае аварии?

О реальных технических характеристиках скафандра известно очень мало — большая часть информации попросту засекречена. Из официальных источников можно лишь узнать, что скафандр создается индивидуально под каждого астронавта и что у него есть единая точка для подключения систем жизнеобеспечения, 3D-печатный шлем и сенсорные перчатки. Также известно, что костюм SpaceX имеет огнеупорный внешний слой и встроенную защиту слуховых органов. 

Подчеркнутая минималистичность и нетрадиционное решение поставить внешний вид скафандра на одну планку с функциональностью ожидаемо вызвали вопросы со стороны некоторых экспертов. Николай Моисеев, специалист по скафандростроению, основатель и главный инженер компании Final Frontier Design, которая сотрудничает с NASA и космическими агентствами других стран, считает, что подход SpaceX противоречит функциональности: «У этого скафандра вход со стороны паха. У „Сокола“ молнии спереди, на груди, и космонавты в него заходят и выходят безо всякой помощи, у них на это уходит пара минут. Что значит — расстегнуть молнию, которая идет через пах, от лодыжки до лодыжки и влезть в этот скафандр? Это значит, туда надо пролезать, пользуясь руками, и пытаться самостоятельно потом засунуть руки в рукава. Кто-то должен в это время снаружи костюм одергивать, подтягивать и натягивать на астронавта, и кто-то ему должен эту молнию застегнуть. И обратно то же самое: кто-то должен расстегнуть и обратно стащить с него этот скафандр. А что значит функциональность? Это легко надел и легко снял без посторонней помощи».

Информации о костюмах SpaceX очень мало, и о том, как в них решена та или иная инженерная задача, часто приходится гадать. Непонятно, например, как из нового скафандра выводится воздух — Моисеев предполагает, что клапаны выхода воздуха встроены в шлем, а вентиляция в рукавах и ногах отсутствует. В современных американских и российских скафандрах система вентиляции разветвленная, что не позволяет накапливаться поту, а если охлаждать только голову, то, замечает Моисеев, другие части тела все равно будут потеть.

Как и у других аварийно-спасательных скафандров, у костюма SpaceX две оболочки: внутренняя и внешняя, но и здесь есть существенные отличия от традиционного подхода. «На этой внешней тканевой оболочке нет ни одного шарнира, за исключением складок на пальцах, и нет силовой системы», — объясняет Моисеев.

«Силовая система — это комплекс лент, мощных тросов, которые выдерживают сотни килограммов и удерживают скафандр от вырастания, — говорит Моисеев. — Если скафандр разрастется, то человек, конечно, не умрет. Но если рукав удлинится, то кончики пальцев внутри перестанут касаться кончиков пальцев перчатки, и вы уже не сможете ткнуть ни в одну кнопку. Этот скафандр настолько прост, что если кабина разгерметизируется, он надуется, и астронавтам придется просто ждать, когда их вернут обратно на Землю. Они не смогут больше ничего сделать».

Моисеев сомневается и в функциональности сапог, которые на прошлой неделе так широко обсуждались пользователями в социальных сетях: «[У Маска] эти сапоги являются частью силовой системы. Почему их оставляют? Они держат форму под давлением, чтобы скафандр не слишком раздуло. Но в случае приводнения предусмотрено аварийное покидание корабля, когда надо ждать команду с маленькими надувными, условно говоря, плотиками, и астронавт в этом скафандре и в этих сапогах утонет. Они настолько узкие, что их не стащишь, и каждый из них наберет по ведру воды».

Заместитель конструктора «Звезды» Михаил Сумников относится к технологическим решениям SpaceX чуть менее критически: «В аварийной ситуации, конечно, это может ограничить подвижность, но во время проверки герметичности космонавты SpaceX сидят статично, никаких движений руками не совершают. У нас, конечно, к „Соколу“ еще со старых времен довольно жесткие требования именно к подвижности: например, почему [в „Соколе“] регулятор [давления] вынесли на грудь? Чтобы космонавт мог дотянуться до него самостоятельно и в случае необходимости, когда ему нужно куда-то в очень неудобное место добраться, понизить давление в скафандре, тем самым увеличив свою подвижность. У нас, конечно, в „Союзе“ потеснее намного. Но корабль SpaceX спроектирован по-другому, и, видимо, космонавтам не требуется там совершать каких-то резких и сложных движений. Сейчас [разработчик корабля „Союз“ компания] „Энергия“ тоже проектирует новый корабль, там места уже побольше и концепция другая — соответственно, и к новому „Соколу“ требования будут другие».

«Элемент дизайна присутствует всегда»

Традиционно дизайнеры скафандров подходят довольно консервативно к введению инноваций. Они работают над системами жизнеобеспечения, поэтому стараются не вносить радикальные изменения в уже отлаженный механизм. Соответственно, и подход, как правило, используется утилитарный — важно, чтобы скафандр был надежен и прост в использовании, эстетика в таком случае идет по остаточному принципу. Однако это не значит, что Илон Маск был первым, кто в принципе задумался о том, как скафандры выглядят.

«Нельзя сказать, что в прошлом конструкторы скафандров не задумывались насчет их внешнего вида. Любое оборудование включает элемент эстетики. Дело в том, что традиционно костюм наследует свой внешний вид от предыдущих поколений. Иногда это проявляется снаружи, как было в случае Advanced Crew Escape Suit (ACES), которые астронавты носили во время полетов на шаттлах, а иногда дизайнерские пережитки спрятаны внутри, как, например, в „Соколах“, которые космонавты носят в капсуле „Союз“», — говорит Кэтрин Льюис, куратор департамента истории космоса в Национальном музее авиации и космонавтики в США.

«Элемент дизайна в скафандрах присутствует всегда. Даже после создания функционального костюма дизайнерам остается место для эстетического выбора. Один из примеров, который приходит на ум, — скафандры [первой пилотируемой программы США] „Меркурий“, созданные в ранние 1960-е годы, — рассказывает Кэтрин Льюис. — Они были основаны на дизайне летных костюмов Mark IV для летчиков авиации военно-морских сил, которые разработала компания B.F. Goodrich. Изначально костюмы были зеленого цвета, что перекликалось с некоторыми элементами самолета. В то время и B.F. Goodrich, и компания Дэвида Кларка экспериментировали с отражающим покрытием для костюмов своих пилотов. NASA приняло решение нанести отражающее серебряное покрытие, которое мы видим сегодня, на скафандры программы „Меркурий“, хотя причины для его использования внутри космического корабля были гораздо менее значимыми, чем для летной миссии. Решение сделать экипаж „Меркурия-7“ непохожим на предыдущие группы пилотов было [прежде всего] эстетическим».

«Костюм SpaceX Dragon позиционирует экипаж как новую группу исследователей и соотносит их с новым методом транспортировки, который они используют. Высококонтрастный черно-белый дизайн соответствует внутреннему и внешнему дизайну капсулы Dragon», — заключает Кэтрин Льюис.

3D-шлем и сенсорные перчатки

Известно, что компания Илона Маска потратила на создание скафандра четыре года. Впервые его прототип был публично испытан на манекене Starman, который в 2018 году отправился в открытый космос и теперь бороздит его просторы за рулем Tesla Roadster.

По ходу разработки костюм, конечно, несколько изменился: если сначала он был особенно узким, то к моменту испытаний стал куда больше похож на традиционные аварийно-спасательные скафандры. Тем не менее в финальной версии все равно используется сразу несколько необычных для такого рода снаряжения решений. Сенсорными перчатками уже никого не удивишь, но, например, напечатанные на 3D-принтере пластиковые шлемы по индивидуальному дизайну стали поводом для обсуждений.

«В России [в космонавтике] 3D-принтеры используются в основном для создания прототипов, макетов, а потом все делается на станках ЧПУ. В Америке мы уже с 2014 года печатаем наши шлемы [сразу] на 3D-принтерах. Почему мы к этому пришли? Потому что это в пять раз дешевле, чем на станке ЧПУ, и намного быстрее, — рассказывает Николай Моисеев. — Новый шлем [SpaceX] тоже напечатан на 3D-принтере, и, с одной стороны, это преимущество. Но он напечатан из пластика, а пластик — непрочный материал. Наши шлемы и шлемы „Сокола“ делаются из металла. Прочность нужна, чтобы шлем не треснул [при высоком давлении]. Из-за этого они сделали его очень толстым, оценочная толщина — 25 миллиметров, в то время как толщина деталей шлемов из металла — 1,5 миллиметра».

Конкуренты не станут заимствовать конкретные решения SpaceX, но новые скафандры уже изменили тренды «космической моды»

Один из главных вопросов — как покажут себя новые скафандры и повлияют ли они на дизайн будущих костюмов. После полета с Денкеном и Херли состоялся сеанс связи, во время которого они поставили «пять звезд» скафандрам, сказав, что находиться в капсуле в них было комфортно.

«Как и многие, мы тоже до самого последнего момента скептически относились к скафандрам, глядя [только] на картинки. Но, посмотрев репетицию пуска внимательнее, мы увидели, что они действительно проводят проверку герметичности, скафандр при этом наполняется давлением, раздувается, перчатку с гермомолниями застегивают, поэтому у меня лично после просмотра презентации сложилось впечатление, что все-таки скафандр у них [сделан] как надо», — комментирует Михаил Сумников из «Звезды».

Однако более серьезного обсуждения функциональности стоит ждать, когда астронавты вернутся на Землю. «Где-то это нам дает урок, впереди еще осмысление этого урока. Но на данный момент я не собираюсь копировать его [Илона Маска] решение», — говорит Моисеев.

«В качестве примера можно вспомнить такую историю. Была космическая гонка, Советский Союз и США следили друг за другом, и вот Советский Союз рухнул — в Россию попал американский костюм, а в Америку попал скафандр „Орлан“ для выхода в открытый космос, — рассказывает Моисеев. — Изучили их и там и там. В России не скопировали ничего из американского скафандра, взяли разве что мягкий бачок из пленки для воды, который помещается в район груди. Да, и раньше шили подгузники самостоятельно, из многих слоев ткани, а потом [когда появились современные доступные аналоги] просто стали покупать в аптеке памперсы для взрослых. Американцы тоже изучили советский скафандр „Орлан“ и скопировали только кистевой шарнир у перчатки. У них были проблемы со своим шарниром, тут они увидели более оригинальное решение, работающее лучше. То есть американцы, изучив целиком скафандр, все-все-все детали, скопировали только один узел. Вот реальный исторический пример. Я вижу этот скафандр Илона Маска, и видят китайцы, видят другие американские фирмы. Кто-то из них захочет скопировать такой же? Скорее всего, нет».

И тем не менее скафандр SpaceX стал символом нового этапа в истории освоения космоса — на что, вероятно, и рассчитывала компания при его создании. «Маск нам действительно задал совершенно новый тренд: скафандр должен выглядеть круто. Хотя мне мои учителя до этого говорили: „Николай, скафандр и так выглядит круто“», — заключает Моисеев.