Космический скафандр Apollo /Skylab (иногда называемый скафандром Apollo 11 из-за того, что он был наиболее известен по использованию в миссии Apollo 11 ) — это класс космических скафандров, используемых в миссиях Apollo и Skylab . Названия для обоих скафандров Apollo и Skylab были Extravehicular Mobility Unit (EMU). [2] Apollo EMU состояли из Pressure Suit Assembly (PSA), также известного как «костюм», и Portable Life Support System (PLSS), которая чаще называлась «рюкзаком». [3] A7L была моделью PSA, используемой в миссиях Apollo 7—14. [4]
Последующие лунные миссии Apollo 15-17, [5] Skylab, [6] и Apollo–Soyuz использовали скафандры A7LB. [7] Кроме того, эти скафандры различались в зависимости от программы использования. Для Skylab EMU НАСА решила использовать систему жизнеобеспечения с пуповиной, названную Astronaut Life Support Assembly.
Скафандры, используемые во время лунных выходов в открытый космос, имели вес около 81,6 кг (180 фунтов), а в условиях гравитации лунной поверхности вес был эквивалентен 13,6 кг (30 фунтов). [8] Низкая поверхностная гравитация и герметизация скафандра накладывали значительные ограничения на его использование. [9]
На создание базовой конструкции Apollo EMU ушло более трех лет. В начале программы Apollo скафандр Apollo еще не получил своего окончательного названия EMU. В период с 1962 по 1964 год скафандр назывался Space Suit Assembly (SSA). Apollo SSA состоял из Pressure Garment Assembly (PGA) и ранцевой Portable Life Support System (PLSS).
NASA провело конкурс на контракт Apollo SSA в марте 1962 года. Каждое конкурсное предложение должно было продемонстрировать все возможности, необходимые для разработки и производства всего SSA. Многие команды подрядчиков представили предложения. Два из них привлекли внимание NASA. Предложение Hamilton Standard Division of United Aircraft Corporation предлагало Hamilton обеспечить управление программой SSA и PLSS с David Clark Company в качестве поставщика PGA. Предложение International Latex Corporation (ILC) планировало International Latex в качестве менеджера программы SSA и производителя PGA, Republic Aviation — предоставить дополнительный опыт в области скафандров, а Westinghouse — предоставить PLSS.
После оценки предложений NASA отдало предпочтение концепции и программному опыту Hamilton PLSS, но проекту ILC PGA. NASA решило разделить команды Hamilton и ILC, выдав контракт Hamilton с условием, что ILC предоставит PGA.
К марту 1964 года Гамильтон и НАСА обнаружили, что три последовательных проекта ILC Apollo PGA не соответствуют требованиям. В ходе сравнительных испытаний только костюм Дэвида Кларка Gemini был приемлем для использования в командном модуле Apollo. В то время как Hamilton PLSS соответствовал всем требованиям, испытания с экипажем показали, что требования к жизнеобеспечению были неадекватными, что заставило программу Apollo SSA начать заново.
В октябре 1964 года NASA решила разделить программу по скафандрам на три части. Дэвид Кларк должен был предоставить скафандры для ранних миссий «Блок I» без выхода в открытый космос (EVA). Программа Hamilton/ILC продолжила бы как «Блок II» для поддержки ранних миссий EVA. Конструкция скафандра для Блока II должна была быть выбрана на повторном конкурсе в июне 1965 года. Чтобы обеспечить успех рюкзака для Блока II, AiResearch финансировала параллельные усилия по рюкзаку. Более поздние, более продолжительные миссии Apollo должны были быть Блоком III и иметь более продвинутые скафандры и более продолжительный рюкзак, которые должны были быть предоставлены поставщиками, выбранными в будущих конкурсах. Чтобы отразить это новое начало в программе, PGA была переименована в Сборку скафандра (PSA) во всех программах, а SSA Блока II и III были переименованы в Блок внекорабельной мобильности (EMU).
Hamilton и International Latex так и не смогли наладить эффективные рабочие отношения. В марте 1965 года Hamilton перешла на BF Goodrich в качестве поставщика костюмов. [10] В июле 1965 года International Latex выиграла конкурс костюмов Block II с дизайном A5L. Это заставило NASA напрямую взять на себя управление программой Block II EMU. [11] До конца 1965 года Hamilton Standard завершила сертификацию своего нового рюкзака. [12] Впоследствии NASA прекратило разработку рюкзака Block II AiResearch, тем самым завершив выбор дизайна костюма/рюкзака и поставщиков для поддержки первой прогулки человека по Луне. Однако и это не могло обойтись без улучшений. В Apollo 11 EMU был костюм A7L с рюкзаком -6 (тире шесть), отражающим семь итераций дизайна костюма и шесть рюкзаков. [4] A7L был костюмом с задним входом, выпускавшимся в двух версиях. Extra-vehicular (EV), который должен был использоваться на Луне, и Command Module Pilot (CMP), который был более простой одеждой. [2]
Однако команда ILC Dover сотрудничала довольно хорошо. Дуглас Н. Лантри, исследователь производства скафандров в эпоху Аполлона, отмечает, что командная работа, продемонстрированная швеями, создающими скафандры, продемонстрировала эффективность совмещения и перекрестного обучения по специальностям и опыту друг друга. [13] В эту команду швей под руководством Хейзел Феллоуз входили Иона Аллен , Делема Остин, Дорис Бойси, Джулия Браун, Делема Комегис, Джоанн Томпсон, Мишель Трайс, Джин Уилсон и Делорес Зеролес. [14]
Скафандры A7L достигли космического полета в октябре 1968 года на борту Apollo 7. [15] Они использовались в качестве аварийных скафандров для запуска и возвращения. Также в 1968 году NASA признало, что с модификациями EMU Block II может дополнительно поддерживать более поздние миссии EVA, в которых участвовал лунный вездеход (LRV). Это привело к прекращению Apollo Block III в пользу EMU Apollo 15–17, в которых использовался скафандр A7LB и рюкзак большой длительности «-7». [2]
Полный Apollo EMU дебютировал в космосе с Apollo 9, запущенным в космос 3 марта 1969 года. [16] На четвертый день миссии пилот лунного модуля Рассел Швейкарт и командир Джеймс МакДивитт вошли в лунный модуль. Затем астронавты сбросили давление в командном и лунном модулях. Швейкарт вышел из лунного модуля, чтобы проверить рюкзак и провести эксперименты. Дэвид Скотт частично вышел из люка командного модуля, поддерживаемого системой шлангокабеля, подключенной к командному модулю, для наблюдения. Выход в открытый космос длился всего 46 минут, но позволил проверить обе конфигурации EVA EMU. Это был единственный выход в открытый космос Apollo до миссии по посадке на Луну Apollo 11.
Apollo 11 сделал A7L самым знаковым костюмом программы. Он оказался основным скафандром, который носили астронавты NASA в проекте Apollo . Начиная с 1969 года, костюмы A7L были разработаны и произведены ILC Dover (в то время подразделением Playtex ). A7L является развитием первоначального A5L ILC, который выиграл конкурс скафандров 1965 года, и A6L, который представил интегрированный тепловой и микрометеорный покровный слой. После смертоносного пожара Apollo 1 костюм был модернизирован, чтобы стать огнестойким и обозначен как A7L. [17] [18]
20 июля 1969 года электромобили Apollo 11 были в центре внимания в телевизионном освещении первой высадки на Луну. Также в 1969 году International Latex решила отделить свой бизнес по производству скафандров, основав ILC Dover.
Базовая конструкция костюма A7L представляла собой цельный пятислойный костюм «туловище-конечности» с изогнутыми соединениями из синтетической и натуральной резины на плечах, локтях, запястьях, бедрах, лодыжках и коленных суставах. Плечевой узел «кабель/канал» позволял плечу костюма двигаться вперед, назад, вверх или вниз в соответствии с движениями пользователя. Быстроразъемные соединения на шее и предплечьях позволяли соединять перчатки давления и знаменитый шлем «аквариум» Apollo (принятый NASA, поскольку он обеспечивал неограниченный обзор, а также устранял необходимость в уплотнении забрала, необходимом в шлемах скафандров Mercury , Gemini и Apollo Block I ). Покровный слой, который был разработан как огнестойкий после смертоносного пожара Apollo 1, был прикреплен к узлу компрессионного костюма и мог сниматься для ремонта и осмотра. Все костюмы A7L имели вертикальную молнию от разъединения шлема (шейное кольцо), вниз по спине и вокруг паха.
Между Аполлонами 7 и 14 командир (CDR) и пилот лунного модуля (LMP) имели Torso Limb Suit Assemblies (TSLA) с шестью соединениями жизнеобеспечения , размещенными в двух параллельных колонках на груди. 4 нижних разъема пропускали кислород, электрический разъем гарнитуры/биомед находился вверху справа, а двунаправленный разъем охлаждающей воды — вверху слева.
Покрытие сборки костюма для конечностей и туловища представляло собой интегрированную тепловую микрометеорную одежду (ITMG). Эта одежда защищала костюм от истирания и защищала астронавта от теплового солнечного излучения и микрометеорных тел , которые могли пробить костюм. Одежда была сделана из тринадцати слоев материала, которые были (изнутри наружу): нейлон с резиновым покрытием, 5 слоев алюминизированного майлара , 4 слоя нетканого дакрона , 2 слоя алюминизированной пленки каптона /ламината бета-маркизет и покрытая тефлоном ткань бета-волокна .
Кроме того, ITMG также использовал накладку из плетеного никель-хрома « Chromel-R » (знакомая серебристая накладка, которую можно было увидеть, в частности, на скафандрах экипажа Apollo 11 ) для защиты от истирания от рюкзака портативной системы жизнеобеспечения (PLSS). Chromel-R также использовался на верхней части лунных ботинок и на перчатках EVA. Наконец, накладки из тефлона использовались для дополнительной защиты от истирания на коленях, талии и плечах ITMG.
Начиная с Apollo 13 , красная полоса ткани Beta была добавлена к ITMG командира на каждой руке и ноге, а также красная полоса на недавно добавленном центральном щитке EVA. Полосы, изначально известные как «полосы по связям с общественностью», но быстро переименованные в «полосы командира», позволили легко различать двух астронавтов на поверхности Луны и были добавлены Брайаном Даффом, главой отдела по связям с общественностью в Центре пилотируемых космических аппаратов , чтобы решить проблему для СМИ, а также для NASA по идентификации астронавтов на фотографиях. [19]
Лунные экипажи также носили трехслойную одежду с жидкостным охлаждением и вентиляцией (LCG) или «юнион-костюм» с пластиковыми трубками, которые циркулировали воду для охлаждения астронавта, сводя к минимуму потоотделение и запотевание шлема скафандра. Вода подавалась в LCG из рюкзака PLSS, где циркулирующая вода охлаждалась до постоянной комфортной температуры с помощью сублиматора .
В начале конкурса на скафандры Apollo никто не знал, как система жизнеобеспечения будет крепиться к скафандру, как должны быть организованы элементы управления или какой объем жизнеобеспечения необходим. Было известно, что через десять месяцев необходимо было завершить Портативную систему жизнеобеспечения, также известную как «рюкзак», чтобы обеспечить полное тестирование системы скафандра до конца двенадцатого месяца. До того, как был заключен контракт на скафандр, требование к нормальной системе жизнеобеспечения в час почти удвоилось. В этот момент было добавлено максимальное требование к часовому расходу метаболической энергии, которое в три раза превышало первоначальное требование. [20]
В конце 1962 года испытания раннего тренировочного костюма вызвали опасения относительно требований к жизнеобеспечению. Опасения были отклонены, поскольку новые разработки Apollo, как ожидалось, должны были обладать меньшей мобильностью и улучшенными системами вентиляции. Однако Гамильтон воспринял это как весомый признак того, что требования к жизнеобеспечению скафандра Apollo могут значительно возрасти, и инициировал финансируемые изнутри исследования и разработки в области технологий «рюкзака».
На десятом месяце был завершен первый рюкзак. Испытания с участием людей показали, что рюкзак соответствует требованиям. Это был бы большой успех, если бы испытания с участием людей не подтвердили, что требования к жизнеобеспечению 1963 года недостаточны для удовлетворения потребностей лунной миссии. В начале 1964 года были установлены окончательные спецификации скафандра Apollo, которые увеличили нормальные операции на 29% и увеличили максимальную поддержку использования на 25%. Опять же, ограничения по объему и весу не изменились. Эти окончательные увеличения потребовали эксплуатационной эффективности, что привело к изобретению сублиматора пористых пластин [21] и жидкостного охлаждающего костюма Apollo. [22]
Сублиматор с пористой пластиной имел металлическую пластину с микроскопическими порами, размер которых был подобран так, чтобы, если вода, протекающая под пластиной, нагревалась выше комфортного для пользователя уровня, замерзшая вода в пластине оттаивала, протекала через пластину и закипала до вакуума космоса, забирая при этом тепло. Как только вода под пластиной охлаждалась до комфортной для пользователя температуры, вода в пластине снова замерзала, герметизируя пластину и останавливая процесс охлаждения. Таким образом, отвод тепла с автоматическим контролем температуры был достигнут без каких-либо датчиков или движущихся частей, которые могли бы выйти из строя.
Одежда Apollo с жидкостным охлаждением представляла собой открытую сетчатую одежду с прикрепленными трубками, позволяющими охлаждающей воде циркулировать вокруг тела для удаления избыточного тепла тела при необходимости. Одежда удерживала трубки на теле для высокоэффективного отвода тепла. Открытая сетка обеспечивала циркуляцию воздуха по телу для удаления влажности и дополнительного отвода тепла тела. В 1966 году NASA выкупило права на одежду с жидкостным охлаждением, чтобы предоставить всем организациям доступ к этой технологии.
Перед первым выходом в открытый космос по программе Apollo рюкзак получил фронтальный дисплей и блок управления, названный блоком дистанционного управления. Он был переработан для Apollo 11, чтобы дополнительно обеспечить крепление камеры для получения высококачественных лунных снимков.
Пилот командного модуля (CMP) имел TSLA, аналогичный пилоту командира и пилоту лунного модуля, но с удаленным ненужным оборудованием, поскольку CMP не будет выполнять никаких действий вне корабля. Например, TSLA CMP имел только один набор газовых разъемов вместо двух и не имел разъема для водяного охлаждения. Также был удален клапан сброса давления в рукаве костюма и крепления для троса, которые использовались в лунном модуле. TSLA для CMP также удалил подшипник руки, который позволял руке вращаться выше локтя.
Поверх TSLA пилоты командного модуля носили только трехслойный внутрикорабельный защитный слой (IVCL) из номекса и бета-ткани для защиты от огня и истирания.
CMP носил более простой хлопчатобумажный комбинезон под названием Constant Wear Garment (CWG) под TSLA вместо водоохлаждаемого Liquid Cooling Garment. Его охлаждение осуществлялось непосредственно за счет потока кислорода в его костюм через шлангокабель от системы контроля окружающей среды космического корабля. Когда не выполнялись лунные выходы в открытый космос, LMP и CDR также носили CWG вместо LCG.
Для последних трех лунных полетов Аполлона (Аполлоны 15 , 16 и 17 ) скафандры были существенно переработаны. Скафандры назывались A7LB и выпускались в двух версиях. Версия Extra-vehicular (EV) была новым скафандром для среднего входа, который обеспечивал большую мобильность и облегчал работу с лунным вездеходом. Скафандры A7LB EV были разработаны для более длительных миссий серии J, в которых предполагалось провести три выхода в открытый космос и впервые использовался лунный вездеход (LRV). Первоначально разработанный ILC-Dover как «A9L», но получивший обозначение «A7LB» от NASA [23], новый костюм включал два новых сочленения на шее и талии. Поясное сочленение было добавлено, чтобы астронавт мог сидеть на LRV, а шейное сочленение должно было обеспечивать дополнительную видимость при управлении LRV. Из-за поясного соединения шесть соединителей жизнеобеспечения были перестроены с параллельного рисунка на набор из двух «треугольников», а задняя молния вверх-вниз была пересмотрена и перемещена. [18] «Молния» на самом деле является неправильным названием, поскольку вход в A7L осуществлялся через две молнии, сшитые друг над другом. Внутренняя молния имела резиновые зубцы и обеспечивала герметичность. Внешняя (видимая снаружи) молния представляла собой обычный металлический зубчатый слайдер для механического ограничения. A7LB имел две пары таких наборов молний, которые пересекались на правой стороне костюма над поясным соединением. Чтобы открыть костюм, требовалось расстегнуть застежку, которая удерживала наборы молний вместе. [24]
Кроме того, ранцы EVA были модифицированы для переноски большего количества кислорода, гидроксида лития (LiOH), большего количества энергии и охлаждающей воды для более длительных EVA. [18] Хотя NASA хотело, чтобы эти изменения были выполнены без увеличения объема, это было невозможно. NASA допустило небольшой выступ с одной стороны для вспомогательного водяного бака, что привело к последней конфигурации ранца. Чтобы максимизировать возврат лунных образцов, основной модуль обоих ранцев Apollo 11,12,14 и 15-17 был оставлен на Луне.
Для облегчения этих более длительных выходов в открытый космос небольшие энергетические батончики носились в специальных карманах под внутренней частью кольца шлема скафандра, а под внешним скафандром астронавты носили похожие на воротник пакеты с питьевой водой.
Поскольку война во Вьетнаме нанесла урон федеральному бюджету, бюджет NASA сократился. Пилот командного модуля не получил новый скафандр для промежуточного входа. NASA решила модифицировать существующие блоки A7L EV, просто удалив элементы жидкостного охлаждения, чтобы создать «новый» костюм A7LB CMP. После того, как существующие запасы были израсходованы, было изготовлено несколько новых костюмов A7LB CMP для поддержки Apollo 17.
Поскольку модули CSM серии J включали отсек научного приборного модуля (SIM), в котором использовались специальные кинокамеры, похожие на те, что использовались на спутниках-шпионах ВВС, и для извлечения требовался выход в «глубокий космос», CMP для каждой из трех миссий серии J был одет в скафандры серии H A7L с пятью разъемами, при этом соединения для жидкостного охлаждения были исключены, поскольку CMP подключался к шлангокабелю жизнеобеспечения (как тот, что использовался в аппаратах Gemini EVA), и только «система продувки кислородом» (OPS) использовалась для аварийного резервирования в случае отказа шлангокабеля. На CMP был надет командирский забрало для выхода в открытый космос с красными полосами, в то время как на LMP, который выполнял «выход в открытый космос стоя» (чтобы предотвратить «засорение» шлангокабеля и сохранить пленку в CSM) в люке космического корабля и был подключен к своим обычным соединениям жизнеобеспечения, надевался простой белый забрало для выхода в открытый космос.
Американская космическая станция Skylab совершила три пилотируемых полета. Чтобы минимизировать расходы на программу, NASA решила профинансировать ILC Dover для модификации конструкции PSA средней ступени Apollo A7LB EV, чтобы сократить расходы и использовать систему шлангокабеля под названием Astronaut Life Support Assembly (ALSA), чтобы обеспечить внекорабельную деятельность. AiResearch выиграла конкурс на ALSA. Результатом стал Skylab EMU. Во время запуска космическая станция была повреждена. Skylab EMU позволили выполнить аварийный ремонт и задачи по оснащению, что позволило программе проводить длительные пилотируемые миссии и эксперименты. Skylab вернулся ко всем членам экипажа, имеющим скафандры одинаковой конфигурации.
За исключением ремонтов Orbital Workshop (OWS), проведенных Skylab 2 и Skylab 3 , все выходы Skylab в открытый космос проводились в связи с плановым техническим обслуживанием, проводимым на телескопической установке Apollo , на которой размещались солнечные телескопы станции. Из-за короткой продолжительности этих выходов в открытый космос и необходимости защиты деликатных инструментов лунный рюкзак Apollo был заменен шлангокабельным узлом, предназначенным для включения как воздуха для дыхания (атмосфера Skylab состояла из 74% кислорода и 26% азота при давлении 5 фунтов на квадратный дюйм), так и жидкой воды для охлаждения. Сборка носилась на талии астронавта и служила интерфейсом между шлангокабелем и скафандром. Аварийный кислородный пакет был прикреплен к правому бедру пользователя и мог обеспечить 30-минутный аварийный запас чистого кислорода в случае отказа шлангокабеля. Еще одной уникальной особенностью Skylab EMU была упрощенная конструкция визора EVA, которая не включала в себя изолирующий теплозащитный чехол поверх внешней оболочки визора.
Было три пилотируемых полета Skylab . Все три миссии включали «выходы в открытый космос».
Для испытательного проекта «Аполлон-Союз» НАСА решила использовать сборку скафандра A7LB CMP, которую носили в миссиях J, с некоторыми изменениями для экономии средств и веса, поскольку выход в открытый космос не планировался во время миссии. Изменения включали упрощенный слой покрытия, который был дешевле, легче и долговечнее, а также удаление клапана сброса давления и неиспользуемых газовых соединителей. В ходе миссии не использовались ни сборка визора для выхода в открытый космос, ни перчатки для выхода в открытый космос. [25]
Скафандр ASTP A7LB был единственным скафандром Apollo, на котором использовался логотип NASA в виде «червя» , представленный в 1975 году и широко использовавшийся NASA до 1992 года.
