Биоскафандры начали давить в нужном направлении

Чем сильнее мы желаем защитить астронавта от открытого космоса, тем тяжелее становится его костюм. Ворочаться в таком крайне неудобно. Не пора ли двинуться в противоположную сторону и создать тонкий скафандр, ощущаемый как невесомое продолжение тела? Оказывается, экспериментальные прототипы таких скафандров уже сшиты.

Эволюция скафандров привела к появлению совершенных моделей, которые космонавты и астронавты с успехом применяют на околоземной орбите.

 

 

Однако работа в этих костюмах — дело нелёгкое. Из-за внутреннего давления большие усилия приходится прикладывать для того, чтобы согнуть руку или ногу. А ведь на других планетах — Луне или Марсе, к примеру, наличие пусть и слабой, но гравитации — ещё больше усугубит эту проблему.

"Традиционные громоздкие костюмы не обеспечивают мобильность астронавтов, необходимую в миссиях с частичной гравитацией. Нам действительно необходимо разработать скафандры для куда большей мобильности", — утверждает профессор Дава Ньюман (Dava Newman) из Массачусетского технологического института (MIT). И она знает, о чём говорит. Над скафандрами будущего вместе с коллегами по институту она работает не один год.

О её проекте биоскафандра (Bio-Suit), мы уже рассказывали. Однако тогда речь шла о совсем уж фантастической идее — напылении на кожу человека тонкой, но прочной и воздухонепроницаемой затвердевающей плёнки, способной заменить обычный надуваемый воздухом скафандр.

	Дава Ньюман позирует в своём биоскафандре у скульптуры Генри Мура (Henry Moore) "Склоняющаяся фигура" (Reclining Figure), стоящей около одного из зданий Массачусетского технологического (фото Donna Coveney).

Хотя технологии, необходимые для создания такой второй кожи, уже смутно виднеются где-то на горизонте, Ньюман без устали работает над проектом скафандра значительно более реального, хотя не менее удивительного. Название его то же самое — Bio-Suit, хотя идея несколько модифицирована.

Основной принцип работы нового костюма: приложение механического давления для поддержания тела в нормальном состоянии, в противовес используемому четыре десятка лет внутреннему давлению воздуха в скафандре.

Если поверхность такого скафандра будет плотно прилегать к коже и не позволит телу раздуваться в вакууме, то ему не потребуется наддув воздухом. Последний можно будет подавать, фактически, только в шлем, выполняемый по традиционной технологии.

Такой скафандр не стеснял бы движений человека. А ещё он был бы намного более безопасным, поскольку крошечная пробоина в районе торса или конечностей не приводила бы к разгерметизации. Там ведь выходить наружу практически нечему.

Если в обычном скафандре человек или погиб бы, или был бы вынужден в кратчайшее время вернуться на корабль (или станцию), то с новым скафандром достаточно было бы залепить дырочку пластырем или бандажом, скорее, чтобы остановить кровь, чем не дать выйти воздуху. И можно было бы продолжать работу. Все остальные части костюма таким повреждением нисколько не были бы затронуты.

Столь простая, на первый взгляд, идея потребовала углублённой проработки.

Прототипы скафандров от Ньюман выполнены по большей части из нейлона и спандекса. Справа: на спине костюма виден "дизайнерский" кислородный баллон (фотографии Donna Coveney).

Загвоздка в том, что очень прочный и нерастяжимый скафандр обеспечивал нужное по величине механическое противодавление на поверхность тела, но не позволял конечностям двигаться. А упругий и эластичный скафандр — наоборот.

Выход нашли, составив трёхмерную компьютерную модель растяжения кожи человека во время движений, для чего промерили добровольцев вдоль и поперёк.

Выяснилось, что на руках и ногах есть линии, вдоль которых кожа при сгибании конечностей не растягивается. В этих местах и решили проложить прочные нерастяжимые вставки, фактически создав силовой каркас, податливый, но в то же время не позволяющий телу разбухать.

Ньюман со товарищи сообщают, что для ношения в открытом космосе скафандр такого типа должен обеспечивать давление на тело на уровне трети атмосферы, то есть примерно 30 килопаскалей.

Данный показатель практически покорился команде Ньюман: её коллеге Джеффу Хоффману (Jeff Hoffman), их студентами из MIT, и специалистам массачусетской дизайнерской компании Trotti and Associates, помогавшей Даве в этом проекте.

Как говорится в свежем пресс-релизе института, в существующем прототипе уже достигнут уровень в 20 килопаскалей, а на подходе следующие модификации скафандра Bio-Suit, которые обеспечивают механическое давление в 25-30 килопаскалей.

Студентка MIT вручную изготавливает элемент одного из ранних прототипов Bio-Suit. Справа: нерастяжимая нашивка на рукаве биоскафандра (фото Volker Steger/Science Photo Library и Donna Coveney).

Правда, все эти костюмы ещё не готовы к работе в космосе, но данные прототипы уже показывают то, к чему стремится весь проект: удобство в движении, низкая масса и ощущение "второй кожи".

Исследователи из MIT утверждают, что примерно 70-80% всех энергозатрат астронавта, работающего в открытом космосе, приходится на противодействие надутому скафандру, стремящемуся распрямить свои "руки" и "ноги". Если убрать это сопротивление — работа станет кардинально легче.

Ньюман напоминает, что идея такого облегающего скафандра впервые была высказана доктором Полом Веббом (Paul Webb) ещё в 1960-х, а принцип нерастяжимых линий — физиком Солом Иберэллом (Saul Iberall) в 1970-х. Однако тогда для реализации этих принципов не было ни подходящих технологий, ни материалов.

Теперь Дава располагает всем необходимым. Она верит в осуществимость биологического скафандра. И не только она одна.

В своё время, когда данный проект только стартовал, его финансировал институт перспективных концепций NASA (NIAC), известный продвижением, хотя крайне спорных и экстравагантных, но непременно многообещающих идей.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru