ложемент что это в космосе
Ложемент что это в космосе
У космонавтов тоже есть ложе, вернее ложемент. Он необходим для равномерного распределения нагрузок по поверхности тела, чтобы обезопасить его при ударе о землю во время приземления. Ложемент – индивидуален. Делается точно по фигуре конкретного человека. Изготавливают ложементы в НПП «Звезда» задолго до старта. Сначала с фигуры космонавта делают гипсовый оттиск и по этой форме отливают металлическое ложе, напоминающее «ванночку». Это и есть ложемент.
Точность миллиметровая. Действовать надо быстро, пока не застынет гипс. Однако отливка ложемента – спасительной капсулы для космонавта суеты не терпит.
Будто доктора, специалисты Научного центра «Звезда» изучают антропометрические данные космонавта. Важно все: особенности спины, длина шеи, ширина талии и таза. Только после этого здесь, как скульптуру, создают индивидуальное кресло – ложемент для космонавта.
Коичи Ваката – астронавт Японии готовится к полету на российском корабле «Союз». А значит, как и все покорители космоса, должен пройти гипсовое испытание. Его вдавливают в гипс со всей силы. Тело не должно вплывать. Только так слепок получится точным.
Совсем недавно в апреле перед посадкой экипажа корабля «Союз ТМА-22» возникла нештатная ситуация – Анатолий Иванишин не поместился в свой ложемент. Оказывается, космонавт подрос больше ожидаемого. Впервые, на орбите были проведены слесарные работы – ложемент подрезали, изменив его конфигурацию.
Интересная ситуация была и у астронавта Европейского космического агентства. Очень высокий по космическим меркам, 185 сантиметров, итальянец Паоло Несполи даже на Земле еле втиснулся в ложемент. Богатырем хорошо быть на Земле. Но у космоса другие требования.
Завершающая примерка в скафандре. Важны даже отпечатки складок космической одежды. При возвращении с орбиты в таком положении придется лежать несколько часов.
Технология заливки гипсом кажется несколько архаичной. Но по-другому получить точный отпечаток человека в условиях земной гравитации пока невозможно. Пробовали сканировать фигуру в подвешенном состоянии и даже в воде – не получается.
Скафандры и ложемент
Скафандр — это сложное техническое устройство, которое поддерживает, а иногда и спасает жизнь в космическом полете. Скафандры бывают спасательные и выходные.
Спасательный скафандр предназначен для защиты космонавта во время старта и возвращения на Землю. Он используется также во время наиболее ответственных операций в космосе, таких как стыковка. В России используют скафандр, называемый «Сокол».
В первых полетах космонавты постоянно находились в скафандрах. Но когда длительность полетов достигла нескольких дней, космонавты стали отмечать, что столь длительное время находиться в скафандре трудно. Потом было несколько полетов без скафандров, и однажды космонавты погибли из-за разгерметизации. Тогда скафандры стали обязательны, но использовались только на самых ответственных участках полета: старт и выведение корабля на орбиту, стыковка с другим кораблем или орбитальной станцией, а также спуск. С тех пор скафандры постоянно улучшались. Они стали удобнее, прочнее, надежнее.
Спасательный скафандр надевают перед стартом.
Читатель не раз видел по телевизору: космонавты в скафандрах докладывают о готовности к полету и идут к ракете. Шагать в них не очень удобно, потому что предназначены они не для прогулок, а для того, чтобы лежать в специальных креслах (ложементах), подогнув ноги. Но идти в нем придется недолго — только от автобуса до ракеты. В руках у каждого космонавта небольшой ящик, шлангом присоединенный к скафандру. Это переносная вентиляционная установка. В нем есть вентилятор, с помощью которого скафандр проветривается. Зимой воздух можно подогреть, а летом охладить с помощью тающего льда, который предварительно закладывают в установку.
Спасательный скафандр не должен мешать космонавту управлять космическим кораблем. Он мягкий, двухслойный (наружная оболочка очень прочная, а внутренняя обеспечивает герметичность, поскольку сделана из прорезиненного материала). Все застежки — «молнии», шлем — с откидной прозрачной передней частью, а под затылком — мягкая подушечка. На штанинах, впереди, под коленями — карманы, в которые можно положить снятые перчатки скафандра.
На опасных участках полета — при взлете и на спуске — шлем должен быть плотно закрыт, перчатки надеты. Только после выхода на орбиту при нормальном давлении воздуха в кабине космонавтам разрешается снять перчатки и открыть шлем, что позволяет свободно работать.
Спасательные скафандры индивидуальны. Предварительно с космонавта снимается до шестидесяти мерок. Измеряют много неожиданного, что у земных портных не принято, — например положение седьмого шейного позвонка. «Сокол» весит около семи килограммов и выдерживает трехкратное увеличение давления внутри скафандра при наддуве. Срок его годности — четыре года. Стоимость — несколько десятков тысяч долларов США.
На Земле скафандр космонавту помогут надеть, а в космосе ему придется делать это самому. Поэтому космонавта надо научить надевать и снимать скафандр в безопорном пространстве. Делается это в летающей лаборатории при полетах на невесомость. Был случай, когда американский астронавт не прошел такую тренировку и не смог самостоятельно надеть «Сокол» на орбите.
Народная примета: если космонавту делают спасательный скафандр — скоро ему в командировку на орбиту.
Чтобы помочь космонавту безопасно перенести перегрузки при старте в космос, а потом и встречу с родной планетой, используют амортизационное кресло. Оно состоит из ложемента, амортизатора, грузов для балансировки кресла, привязных ремней, кабелей для ведения радиосвязи и передачи медицинских данных о состоянии космонавта. А держит все это металлический каркас. Кресло имеет два положения: при одном амортизатор взведен, то есть готов к работе, второе положение — невзведенное, амортизатор заблокирован. Невзведенное положение кресла предназначено для длительных перегрузок при выведении космического корабля на орбиту. В этом положении космонавту удобно работать с пультом управления кораблем. Взведенное положение необходимо, чтобы помочь космонавту перенести короткие ударные нагрузки при приземлении. Как это происходит, мы еще расскажем. Общая конструкция кресла универсальна, за исключением одного элемента — ложемента.
Что такое ложемент? Обычно в чемоданчике для инструментов — отвертка, стамеска, молоток, напильник — каждый лежит в своем углублении точно по форме инструмента и перепутать их места не получится — в чужое гнездо инструмент не ляжет, а из своего не выпадет. Такое ложе — углубление, имеющее форму уложенного в него предмета, — называется ложементом.
Изготовляют ложемент и для космонавта. Он нужен для равномерного распределения нагрузок по поверхности тела, для того, чтобы обезопасить его при ударе о землю во время приземления. А для этого ложемент должен быть сделан точно по фигуре космонавта. То есть ложемент индивидуален — для каждого космонавта свой, и поменяться ими нельзя.
Изготавливается он по очень простой технологии. Сначала человека одевают в нижнее белье — майку с длинными рукавами и кальсоны — и помещают его в жидкий гипс. Когда гипс затвердевает, он делается твердым словно камень. После того как гипс застынет, человека из него вынимают, остается форма его тела от затылка до ягодиц. В этой гипсовой форме отливают металлическую «ванночку», в которой потом этот космонавт в скафандре будет лежать на спине в космическом корабле. Вот эта «ванночка» и есть ложемент космонавта. Он снабжен прочными ремнями, которыми космонавт накрепко затягивает себя, чтобы перегрузка не сместила и не повредила его тело. Поскольку ложемент сделан точно по фигуре космонавта, а ремнями он крепко притянут к креслу, тело в нем не двигается при встрясках и ударе спускаемого аппарата о землю. Это оберегает человека от ушибов и переломов костей.
Вторая народная примета: если космонавту отлили ложемент, скоро ему в полет.
После того как изготовят спасательный скафандр, космонавт надевает его и размещается в своем индивидуальном ложементе. Ему предстоит неподвижно отсидеть в надутом скафандре в той позе (ноги поджаты к подбородку), которую он займет в космическом корабле, 125 минут. Оболочка скафандра наполняется воздухом под давлением и становится жесткой, как металл. Два часа неподвижно в твердом скафандре пролежать очень трудно. Ноги затекают, необходимо шевелить пальцами ног и, насколько это возможно, напрягать и расслаблять мышцы. Это помогает восстанавливать кровообращение. Был случай, когда один потенциальный космический турист отказался от полета, испытав только часть этой проверки.
Потом, если будут замечания по скафандру и ложементу, производится их более точная подгонка. Следующий этап отсидки — в вакуумной камере. Космонавт должен в реальных условиях убедиться, что его индивидуальный спасательный скафандр надежен.
Все наши космические скафандры созданы на подмосковном предприятии «Звезда». Оно ведет свою историю с 1952 года и занималось сначала скафандрами для летчиков. Потом на предприятии стали делать лучшие в мире катапульты, спасающие жизнь пилотов при авариях. Долгое время главным конструктором и генеральным директором предприятия был выдающийся ученый Гай Ильич Северин. На все скафандры, выпускаемые «Звездой», пришивается эмблема предприятия. Ее можно увидеть по телевизору, когда показывают космонавтов, отправляющихся в космический полет.
Выходной скафандр — не для парадных выходов, а для внекорабельной деятельности (ВнеКД) в открытом космическом пространстве. Он состоит из жесткого алюминиевого корпуса, мягких рукавов и штанин. Поверх надевается защитная оболочка с многослойной теплоизоляцией. Интересно, что в эту оболочку вставлена так называемая радиоткань, которая выполняет роль антенны для связи космонавтов с Землей и друг с другом.
Корпус специалисты называют «кираса». Совсем как в рыцарских доспехах. Кираса — это металлические латы или панцирь, выгнутый по форме груди и спины. (От слова «кираса» происходит название всадника в тяжелой кавалерии — «кирасир».) Сзади в кирасе имеется прямоугольный вырез для входа в скафандр и выхода из него. На корпусе снаружи также помещаются пульт управления, шлем-каска и страховочный фал, сделанный из двух прочнейших капроновых лент. Длина его — один метр, имеет он два карабина, которыми космонавт пристегивает себя к наружным поручням, когда передвигается к нужному месту станции при выходе в открытый космос.
Шлем сделан из того же материала, что и кираса, и составляет с ней единое целое. Обзор космонавту обеспечивает удобный иллюминатор из двух стекол с расстоянием между ними восемь миллиметров да еще и с дополнительным защитным стеклом. От вредного излучения Солнца глаза оберегает подвижный светофильтр. В верхней части шлема сделан дополнительный иллюминатор, чтобы космонавт мог видеть, что делается над головой. К шлему также прикреплены два фонарика, помогающие работать в темноте.
Штанины и рукава скафандра многослойные. Внешний слой, который воспринимает нагрузки от внутреннего избыточного давления, называют силовым. Он сделан из замечательно прочного и легкого материала — лавсана. (Между прочим, лавсан был изобретен полвека назад в нашей стране и расшифровывается как Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук; именно там его создали.) Внутренний слой для надежности сделан двойным — из резины и прорезиненной ткани.
Перчатки скафандра тоже многослойные, а специальные резиновые колпачки на них повышают чувствительность пальцев космонавта во время работы. А вот подошвы ботинок, наоборот, твердые, с двойными кожаными слоями, потому что с помощью ботинок космонавт закрепляет себя на рабочем месте в открытом космосе.
Снаружи на рукавах с помощью эластичной ленты крепятся наручные часы и нарукавные зеркала, благодаря которым космонавт может видеть наружную переднюю часть скафандра.
Чтобы космонавт мог нормально дышать, в скафандр встроены баллоны с кислородом — основной и резервный. Они сделаны из особо прочной стали, а сверху еще усилены оплеткой из стекловолокна.
Все системы выходного скафандра могут работать без всяких связей со станцией. То есть такой скафандр, по сути, — маленький космический корабль на одного человека. Благодаря ему в открытом космосе можно работать несколько часов без перерыва. Потому-то на Земле он достаточно тяжелый — 112 килограммов.
Что еще интересного есть у «выходного костюма»? Если работы идут около шлюзового отсека (при этом космонавт не уходит далеко от люка), к скафандру подстыковывается электрический фал, и тогда системы скафандра получают электроэнергию от станции. Фактически это то же самое, что протянутый длинный провод из окна дачи для включения, например, электропилы при работе во дворе. Есть два вида электрических фалов — короткий, два с половиной метра, и длинный, двадцать метров.
Выходные скафандры доставляют на космическую станцию и хранят там, на Землю их не возвращают. Из одного отработавшего свое скафандра сделали искусственный спутник поместили в него научную аппаратуру и радиопередатчик а потом запустили в космическое пространство прямо со станции во время очередного выхода в открытый космос.
Спасательные скафандры изготавливаются для каждого космонавта индивидуально, а вот выходные рассчитаны на использование в разных экспедициях. Они стандартные, то есть подходят почти всем, правда их можно регулировать по росту. Сейчас в скафандре могут работать космонавты ростом не ниже 164 и не выше 190 сантиметров.
И еще одна любопытная деталь нашего костюма. На скафандре есть крепления для установки самоспасения космонавта, которая называется «сейфер» (от английского слова «safer» — спасатель). У сейфера есть свои двигатели, включив их, космонавт может отделиться от станции, облететь ее, осмотреть, перевезти какой-то груз и вернуться обратно. А еще сейфер служит средством безопасности. Если вдруг человек отлетит далеко от станции, он сможет возвратиться.
Ложемент индивидуального «пошива»
Кресла, в которых космонавты возвращаются на Землю, – сложнейшие инженерные устройства
Только с помощью крана можно достать космонавта из гипсовой купели.
17 октября 2021 года благополучно приземлился спускаемый аппарат космического корабля «Союз МС-19». На его борту находились космонавт Олег Новицкий, актриса Юлия Пересильд и режиссер Клим Шипенко. Двое последних снимали художественный фильм на борту Международной космической станции (МКС). Впервые в мире. На этот раз космическая техника сработала безупречно, и посадка в степях Казахстана была мягкая.
Мягкость посадки обеспечивалась не только уникальной парашютной системой, надежными амортизационными креслами типа «Казбек-УМ», но и специальными приспособлениями – так называемыми ложементами. Их изготавливают в НПП «Звезда» задолго до старта.
Ложемент – это специальная конструкция, «индивидуально моделированный стеклопластиковый ложемент с пенополиуретановым амортизирующим слоем». Он служит основной частью амортизационного кресла, которое защищает космонавтов от воздействия перегрузок на старте, в полете и при приземлении и обеспечивает их безопасность.
На нерасчетных режимах полета и при ручном приземлении перегрузки могут превышать 10 g, а это значит, что 80-килограммовый космонавт весит в этот момент 800 кг! Поэтому амортизационное кресло и его основной элемент – ложемент позволяет обеспечивать почти 100-процентную безопасность космонавтов на взлете и посадке космического корабля.
Использование в кресле индивидуального ложемента со специальными свойствами позволило существенно увеличить способность человека переносить действующие на него перегрузки. Ложемент позволяет сформировать компактную позу космонавта, сочетающуюся с интерьером кабины и органами управления; относительно равномерно, по большой поверхности, распределить статическое и динамическое давление опоры на тело при действии перегрузок; снизить действующие на космонавта перегрузки и скорости их нарастания за счет деформации ложемента.
 |
| Эскизная схема нового космического кресла «Чегет». Фото из архива автора |
Но для этого форма ложемента должна с большой точностью повторять контуры тела космонавта. С этой целью разработана специальная технология его изготовления. В стапель – большую емкость, похожую на ванную, – ложится космонавт в специальном костюме, принимает позу человеческого эмбриона (это самая безопасная поза при взлете и посадке), а затем происходит первая заливка верхней половины тела космонавта жидким гипсом.
Во время заливки космонавта прижимают к ванне, чтобы он не всплывал и под ним не образовывались пустоты. Потом космонавта вынимают, гипс застывает, подгоняют фрезеровкой все трущиеся о тело космонавта места. Затем его снова помещают в эту емкость и делают вторую заливку. После этих операций ложемент с большой точностью повторяет все изгибы и формы тела космонавта.
Затем космонавт облачается в скафандр, снова ложится в стапель, и в гипсе вручную фрезеруются места под шланги системы обеспечения, создаются места крепления под привязные ремни и многое другое. Космонавт расписывается в специальном журнале в том, что он себя чувствует комфортно в ложементе, что на него ничего не давит и ничего не мешает ему работать.
Затем пуансоны заливаются специальным химическим составом (полиуретаном) и помещаются в печь. После термической обработки состав превращается в вещество типа поролона, но более жесткое. При этом получившаяся конструкция повторяет все формы тела космонавта и обеспечивает необходимые амортизационные свойства.
Удовольствие это дорогое, и изготовление такого ложемента занимает примерно два-три месяца. Персональные ложементы делаются не только для российских космонавтов, но и для европейских и американских астронавтов, в том числе и всех отечественных и зарубежных дублеров космонавтов.
Однако техника не стоит на месте. На предприятии АО НПП «Звезда» в рамках создания перспективного пилотируемого транспортного средства сейчас разрабатывают новые кресла для космонавтов. Эти устройства получили кодовое название «Чегет». Главная особенность новых кресел – отсутствие индивидуального ложемента. На кресле установлены системы регулировки по плечам, тазу, росту и длине ног. Это позволяет сохранить достаточно жесткую фиксацию космонавта в кресле. При этом работа в кресле стала более комфортной. Изменено положение космонавта, увеличены углы в коленном и бедренном суставах, что позволяет избегать отеков и неудобств.
В связи с изменением направления вектора перегрузки, действующей на космонавта в кресле «Чегет», предполагается установить два амортизатора, снижающие вертикальные и продольные перегрузки. Макет кресла сейчас находится на стадии эргономических испытаний.
Ложемент индивидуального «пошива»
Кресла, в которых космонавты возвращаются на Землю, – сложнейшие инженерные устройства
Только с помощью крана можно достать космонавта из гипсовой купели.
17 октября 2021 года благополучно приземлился спускаемый аппарат космического корабля «Союз МС-19». На его борту находились космонавт Олег Новицкий, актриса Юлия Пересильд и режиссер Клим Шипенко. Двое последних снимали художественный фильм на борту Международной космической станции (МКС). Впервые в мире. На этот раз космическая техника сработала безупречно, и посадка в степях Казахстана была мягкая.
Мягкость посадки обеспечивалась не только уникальной парашютной системой, надежными амортизационными креслами типа «Казбек-УМ», но и специальными приспособлениями – так называемыми ложементами. Их изготавливают в НПП «Звезда» задолго до старта.
Ложемент – это специальная конструкция, «индивидуально моделированный стеклопластиковый ложемент с пенополиуретановым амортизирующим слоем». Он служит основной частью амортизационного кресла, которое защищает космонавтов от воздействия перегрузок на старте, в полете и при приземлении и обеспечивает их безопасность.
На нерасчетных режимах полета и при ручном приземлении перегрузки могут превышать 10 g, а это значит, что 80-килограммовый космонавт весит в этот момент 800 кг! Поэтому амортизационное кресло и его основной элемент – ложемент позволяет обеспечивать почти 100-процентную безопасность космонавтов на взлете и посадке космического корабля.
Использование в кресле индивидуального ложемента со специальными свойствами позволило существенно увеличить способность человека переносить действующие на него перегрузки. Ложемент позволяет сформировать компактную позу космонавта, сочетающуюся с интерьером кабины и органами управления; относительно равномерно, по большой поверхности, распределить статическое и динамическое давление опоры на тело при действии перегрузок; снизить действующие на космонавта перегрузки и скорости их нарастания за счет деформации ложемента.
| |
| Эскизная схема нового космического кресла «Чегет». Фото из архива автора |
Но для этого форма ложемента должна с большой точностью повторять контуры тела космонавта. С этой целью разработана специальная технология его изготовления. В стапель – большую емкость, похожую на ванную, – ложится космонавт в специальном костюме, принимает позу человеческого эмбриона (это самая безопасная поза при взлете и посадке), а затем происходит первая заливка верхней половины тела космонавта жидким гипсом.
Во время заливки космонавта прижимают к ванне, чтобы он не всплывал и под ним не образовывались пустоты. Потом космонавта вынимают, гипс застывает, подгоняют фрезеровкой все трущиеся о тело космонавта места. Затем его снова помещают в эту емкость и делают вторую заливку. После этих операций ложемент с большой точностью повторяет все изгибы и формы тела космонавта.
Затем космонавт облачается в скафандр, снова ложится в стапель, и в гипсе вручную фрезеруются места под шланги системы обеспечения, создаются места крепления под привязные ремни и многое другое. Космонавт расписывается в специальном журнале в том, что он себя чувствует комфортно в ложементе, что на него ничего не давит и ничего не мешает ему работать.
Затем пуансоны заливаются специальным химическим составом (полиуретаном) и помещаются в печь. После термической обработки состав превращается в вещество типа поролона, но более жесткое. При этом получившаяся конструкция повторяет все формы тела космонавта и обеспечивает необходимые амортизационные свойства.
Удовольствие это дорогое, и изготовление такого ложемента занимает примерно два-три месяца. Персональные ложементы делаются не только для российских космонавтов, но и для европейских и американских астронавтов, в том числе и всех отечественных и зарубежных дублеров космонавтов.
Однако техника не стоит на месте. На предприятии АО НПП «Звезда» в рамках создания перспективного пилотируемого транспортного средства сейчас разрабатывают новые кресла для космонавтов. Эти устройства получили кодовое название «Чегет». Главная особенность новых кресел – отсутствие индивидуального ложемента. На кресле установлены системы регулировки по плечам, тазу, росту и длине ног. Это позволяет сохранить достаточно жесткую фиксацию космонавта в кресле. При этом работа в кресле стала более комфортной. Изменено положение космонавта, увеличены углы в коленном и бедренном суставах, что позволяет избегать отеков и неудобств.
В связи с изменением направления вектора перегрузки, действующей на космонавта в кресле «Чегет», предполагается установить два амортизатора, снижающие вертикальные и продольные перегрузки. Макет кресла сейчас находится на стадии эргономических испытаний.
В России создано устройство для экстренного спасения космонавтов, оторвавшихся от МКС
Концепция сейфера для космонавтов, разработанного в российском НПП «Звезда» состоит в том, что он в случае нештатной ситуации при работе в открытом космосе, гарантированно вернет космонавта на корабль или станцию.
Скафандр «СОКОЛ КВ-2». Фото: zvezda-npp.ru
Скафандр, который в случае нештатной ситуации при работе в открытом космосе гарантированно вернет космонавта на корабль или станцию, разработан в российском НПП «Звезда».
«Представьте: космонавт улетел, как в известном фильме, и ему надо спасаться. Счет идет на секунды. А тут: нажал кнопку — и спасательное устройство, или сейфер, само возвращает тебя. Мы хотим интегрировать систему спасения космонавтов прямо в скафандр «Орлан», который используется для работы в открытом космосе. У него жесткая кираса, которая позволяет это сделать», — рассказал генеральный директор — главный конструктор НПП «Звезда» Сергей Поздняков в интервью «Российской газете».
По его словам, концепция сейфера такова, что все должен делать автомат — как в катапульте для летчика. «Сейчас мы испытываем прототип конструкции автоматизированной системы спасения космонавтов. Это оценка концепции, подходов. Испытания проходят на специальном наземном стенде. А на станции надо будет установить определенные радиомаяки, которые бы по радиосигналу управляли системой спасения. Серфер точно будет иметь 16 микродвигателей. Чтобы и поворачиваться, и стабилизироваться, и перемещаться в космосе», — отметил Поздняков.
Он уточнил, что в качестве топлива может быть использован сжатый воздух. «Главное, чтобы была реактивная струя. Но в «Орлане» есть кислород в баллонах под высоким давлением. Конечно, кислород использовать менее эффективно, однако тоже можно», — сказал главный конструктор. По словам Позднякова, от станции опасно удаляться более, чем на 100 метров. «Дальше — сложности с точки зрения ориентации, возвращения, влияния орбит. Идея в том, чтобы автоматика понимала это удаление. Либо включалась с борта станции оставшимся там космонавтом. Есть разные варианты, но, повторю, главное — сделать автоматику, которая бы разворачивала, ориентировала и возвращала», — сказал главный конструктор.
Поздняков отметил, что испытания прототипа завершатся уже в мае. «Пока мы занимаемся «спасателем» в инициативном порядке. Надеемся, разработка вызовет интерес у Роскосмоса», — заключил он.
«Не нужно будет каждого из тех, кто готовится к полету, сажать в гипсовую ванну, а потом по слепку отливать «личный» ложемент из полиуретана. Не нужно будет, если космонавт летит на МКС на одном «Союзе», а спускается на другом, перетаскивать его ложемент из корабля в корабль».
Уже есть эргономический макет кресла для нового российского корабля.