Приключения в скафандре

18 марта 1965 года советский пилот Алексей Леонов вышел в открытый космос с борта корабля «Восход-2». С этого момента началась увлекательная история внекорабельной деятельности, заметно расширившей возможности пилотируемой космонавтики. Однако по сей день выход из корабля или орбитальной станции наружу считается особой операцией, требующей специальной подготовки и продуманности, ведь любая оплошность может привести к гибели космонавта.

Шаг в пустоту

В начале ХХ века, когда закладывались основы теоретической космонавтики, учёным было хорошо известно, что условия в межпланетном пространстве и на небесных телах довольно значительно отличаются от земных. Следовательно, для будущих полётов нужно было придумать костюм, который защитит человека от убийственной внешней среды, — фактически небольшой космический корабль, спроектированный по форме тела.

К тому времени значительное развитие получило водолазное дело. Термин «скафандр» (scaphandre), представляющий собой сочетание греческих слов «skaphe» (лодка) и «andros» (человек), был введён в оборот аббатом-математиком Жаном-Батистом де Ла Шапелем ещё в 1774 году. Хотя костюм, придуманный им, не предназначался для ныряния, а помогал держаться на поверхности наподобие современного спасательного жилета, словечко закрепилось, и в 1905 году Россия закупала серийные костюмы, которые производило «Ганзейское общество постройки аппаратов» (Hanseatische Apparatebau Gesellschaft) и описывалось в документах как «водолазное снаряженiе улучшенной системы Скафандеръ».

Понятно, что основоположники космонавтики ориентировались в своих проектах на водолазные технологии. Например, калужский учитель Константин Эдуардович Циолковский в фантастической повести «Вне Земли», сокращённая версия которой была впервые опубликована в 1918 году, описывал космические костюмы вполне адекватно:

«У нас <…> имеются приспособления, заготовленные ещё на Земле: особые одежды, вроде скафандра, с приборами для дыхания и поглощения продуктов, выделяющихся из тела. <…>

Со временем <…> придётся ещё спускаться на планеты, погружаться в негодные для дыхания атмосферы. Чтобы жить в пустоте, в разряжённом или негодном газе, нужна специальная одежда. Вы её видите: она облекает всё тело с головой, непроницаема для газов и паров, гибка, не массивна, не затрудняет движений тела, крепка, чтобы выдержать внутреннее давление газов, окружающих тело, и снабжена особыми плоскими, прозрачными для света пластинками для глаз, чтобы видеть. Она соединяется с особой коробкой, которая выделяет под одежду непрерывно кислород в достаточном количестве. Углекислый газ, пары и другие продукты выделения тела поглощаются в других коробках. Все запасы на 8 часов и вместе с одеждой имеют массу не более 10 килограммов; всё это тут [на орбите], конечно, ничего не весит».

Далее Циолковский рассказывал, как двое космонавтов отправятся испытывать скафандры в открытом пространстве: они отойдут от пилотируемой «ракеты», используя «привязь» длиной с километр, а для подстраховки возьмут с собой небольшое реактивное «орудие», которое поможет им быстро вернуться обратно в случае опасности.

Калужский учитель описал всё достаточно верно, однако не учёл небольшую деталь: скафандр из мягкого облегающего материала с внутренним давлением, приемлемым для человека, в условиях вакуума неизбежно раздуется до такого состояния, что в нём будет затруднительно двигаться и тем более совершать точные манипуляции. Проблему учёл в своих работах немецкий учёный Герман Оберт; в книге «Пути осуществления космических полётов» (Wege zur Raumschiffahrt, 1929) он сообщал:

«На летящей ракете при выключенном двигателе опорное ускорение отсутствует, и пассажиры могут в специальных костюмах выходить из пассажирской кабины и «парить» рядом с ракетой. Костюмы должны выдерживать внутреннее давление в 1 атм. Мы предложили бы изготовлять их из тонкого отражающего листового металла по принципу современных глубоководных водолазных костюмов. Вместо рук мы сделали бы крюки, на ногах также полезно было бы иметь крюки, которыми можно было бы зацепляться за выступ ракеты, за её канаты и за кольца, специально для этой цели вделанные в стенки ракеты.

Нам кажется непрактичным подавать человеку, находящемуся вне ракеты, воздух через шланг из пассажирской кабины, целесообразнее подавать ему сжатый или жидкий воздух из специального баллона. Выдыхаемый воздух должен поступать во второй сосуд, который может растягиваться. Спиральные пружины поддерживают его при атмосферном давлении. Время от времени этот сосуд можно опорожнять, открывая краны, а возникающая при этом небольшая сила отдачи может дать возможность человеку при свободном полёте до некоторой степени управлять своими движениями.

Человек, вылезающий из камеры, должен быть обязательно привязан к ракете канатом. В этот канат могут быть вплетены также телефонные провода, так как безвоздушное пространство, как известно, не передаёт звук, а весьма желательно, чтобы человек, находящийся вне кабины, мог разговаривать с людьми в ракете».

Скафандр, предложенный Обертом, был слишком громоздким и опять же затруднял тонкие манипуляции. Поэтому конструкторам реальных костюмов для работы в разрежённой атмосфере приходилось искать оптимальное соотношение между жёсткостью скафандра и подвижностью человека в нём.

Пионером в этой области стал шотландский физиолог Джон Холдейн, создавший в 1933 году прототип герметичного костюма полного давления для американского воздухоплавателя Марка Риджа, который собирался установить новый мировой рекорд подъёма в стратосферу. Тот даже испытал костюм в барокамере при давлении, соответствующем высоте 50 000 футов (15,24 км). Однако стратостаты всегда стоили дорого, и Риджу не удалось собрать средства на продолжение работы.

Впрочем, задел не пропал даром — исследованиями Холдейна воспользовались другие конструкторы. К примеру, в 1934 году американский авиатор-рекордсмен Уайли Пост совместно с инженером Расселом Колли создал трёхслойный костюм. Всего было изготовлено три варианта: первый не выдержал испытания давлением, второй оказался слишком тесным для авиатора, зато третий оправдал ожидания — Уайли Пост совершил в нём несколько подъёмов на своём одномоторном самолёте «Winnie Mae» (Lockheed Vega, model 5C) в сентябре того же года, добравшись до высоты 50 000 футов. Рекорд не был зафиксирован официально из-за того, что его плохо задокументировали, но вполне можно говорить о том, что американский лётчик стал первым человеком, испытавшим прообраз скафандра в реальных условиях высотного полёта.

В Советском Союзе костюмами для воздухоплавателей занималась группа инженеров под руководством Евгения Ефимовича Чертовского. В период с 1931 по 1940 годы он разработал семь моделей скафандров «Ч». Все они были далеки от совершенства, но зато Чертовский практически решил проблему, связанную с подвижностью. После наддува скафандра пилоту требовалось большое усилие, чтобы просто согнуть конечности, поэтому в модели Ч-2 инженер применил шарниры. Вариант Ч-3, созданный по заказу Института военной медицины в 1936 году, содержал в себе практически все элементы, которые есть в современном космическом скафандре, включая впитывающее бельё. В период с марта по май 1937 года Ч-3 прошёл проверку в барокамере, после чего начались его испытания в эскадрилье боевого применения на тяжёлом бомбардировщике ТБ-3 и разведчике P-Z — максимальная высота полётов при этом составила 9000 м. За создание скафандра Чертовского наградили первой премией Центрального совета Осоавиахима.

В 1936 году на экраны вышел фантастический фильм «Космический рейс», в создании которого участвовал Константин Циолковский. Кино о грядущем покорении Луны захватило воображение инженеров Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), в результате чего они приступили к проектированию герметичных скафандров. Первый рабочий прототип под индексом СК-4 был сконструирован и изготовлен к середине 1937 года. Его испытали в полётах до высот 6500 м. В следующем году сотрудники 6-го «высотного» отдела ЦАГИ создали ещё четыре варианта: от СК-5 до СК-8. Первый из них был испытан как в кабинах самолётов, так и в ходе парашютных прыжков с высоты до 9540 м. Однако летом 1940 года Научно-испытательный институт ВВС РККА выдал заключение о непригодности скафандров для широкого практического использования, поэтому их дальнейшее совершенствование остановили.

Смертельный прыжок

После войны инициатива перешла к Лётно-исследовательскому институту (ЛИИ). Его специалистам было поручено создать костюмы для авиации, которая осваивала новые высоты и скорости. Серийное производство в стенах института организовать было нереально, и 2 октября 1952 года приказом министра авиационной промышленности №1150 организовали опытный завод №918 в подмосковном Томилино, который позднее вырос в солидную «фирму», известную сегодня как Научно-производственное предприятие (НПП) «Звезда». Первым директором и главным конструктором завода стал Семён Михайлович Алексеев.

Когда в конце 50-х советские инженеры приступили к проектированию космического корабля «Восток», они изначально планировали, что его пилот полетит на орбиту без скафандра. В одном из вариантов проекта космонавта собирались поместить в герметичный контейнер, который выстреливался бы из спускаемого аппарата перед приземлением. Однако выбранная схема оказалась громоздкой и требовала проведения длительных испытаний, поэтому Особое конструкторское бюро №1 (ОКБ-1) Сергея Павловича Королёва переработало внутреннюю компоновку «Востока», заменив контейнер катапультируемым креслом. Соответственно, для защиты будущего космонавта в случае разгерметизации требовалось быстро создать подходящий костюм — в сентябре 1960 года специалисты ОКБ-1 выдали заводу №918 окончательное техническое задание на разработку и изготовление скафандра с аварийной системой кондиционирования воздуха.

Скафандр, получивший обозначение СК-1, создавался на основе высотного костюма «Воркута», предназначенного для пилотов истребителя-перехватчика Су-9; полностью переделывать пришлось только шлем — например, в нём был установлен специальный механизм, который мгновенно захлопывал прозрачное забрало, если давление в кабине корабля падало. СК-1 использовались в пяти пилотируемых полётах кораблей «Восток» (3КА); только для «Востока-6», на котором совершила свой исторический рейс Валентина Владимировна Терешкова, был создан скафандр СК-2, учитывающий особенности женской анатомии. Хотя во время этих полётов возникали различные нештатные ситуации, к скафандрам они отношения не имели.

Участники американской программы «Меркурий» (Mercury) пошли по аналогичному пути. Скафандр Navy Mark IV был создан Расселом Колли для пилотов военно-морской авиации, причём он выгодно отличался от других моделей гибкостью и сравнительно небольшим весом. Чтобы адаптировать скафандр к космическому кораблю, пришлось внести несколько изменений — прежде всего, в устройство шлема. За всю историю кораблей «Меркурий» скафандры ни разу не подвели пилотов. Только однажды, когда капсула «Меркурия-4» (Mercury-Redstone 4) начала тонуть после приводнения, скафандр стал внезапной помехой для Вирджила Гриссома — всё же астронавт успел отсоединить его от корабельной системы жизнеобеспечения и выбраться наружу.

Начало космической эры, к счастью, обошлось без жертв среди отважных пилотов, отправившихся на орбиту в кораблях, которые были далеки от совершенства. Однако работа с новой техникой всё же подбрасывала неприятные сюрпризы, а один уникальный эксперимент даже закончился трагедией.

В 1959 году для тестирования высотных костюмов, скафандров и прочих систем жизнеобеспечения специалистами Опытно-конструкторского бюро №424 (ОКБ-424) был изготовлен стратостат «Волга». Его герметичная гондола, по своим параметрам соответствующая спускаемому аппарату корабля «Восток», была рассчитана на двух человек, снабжена устройством стравливания воздуха и катапультой. Стратостат исправно прослужил много лет. Осенью 1962 года на нём началась серия испытаний по спасению пилотов с высоты до 30 км. В сентябре Иван Камышев и будущий космонавт Василий Лазарев совершили подъём на максимальную высоту с целью проверки возможностей «Волги».

Самый важный эксперимент состоялся 1 ноября, когда опытные испытатели майор Евгений Николаевич Андреев и полковник Пётр Иванович Долгов выпрыгнули из стратостата во время его полёта. Первый из них, облачённый в серийное снаряжение ККО-3, покинул гондолу на высоте 24,5 км и благополучно приземлился под парашютом, установив мировой рекорд затяжного прыжка. Второй, использовавший скафандр СИ-3М, прыгнул с высоты 28,6 км. Конструкторы этой модификации костюма отказались от маски — кислород подавался непосредственно в съёмный шаровидный шлем с плоским иллюминатором. Решение оказалось роковым: при выходе из гондолы Долгов ударился о выступающий предмет в зоне люка (возможно, о крепёжный болт), в плексигласе шлема образовалось отверстие, произошла разгерметизация скафандра, и полковник погиб. Позднее оба испытателя были удостоены звания Героя Советского Союза, а злополучный шлем инженеры доработали: в следующей модификации авиационного скафандра безмасочного типа СИ-5 остекление было выполнено двойным.

Проблемы «Беркута»

Первые космические скафандры были аварийно-спасательными: их подключали к системе жизнеобеспечения кораблей, что не позволяло выйти в открытое пространство. Но специалисты понимали, что если внеземная экспансия продолжится, то одним из обязательных этапов станет создание автономного герметичного костюма, позволяющего работать вне корабля, как и предсказывали основоположники.

В Советском Союзе на смену кораблям «Восток» должен был прийти ракетно-космический комплекс второго поколения, получивший название «Союз». На фоне американской активной деятельности по созданию двухместных маневрирующих кораблей «Джемини» (Gemini) возникла идея с целью экономии времени и средств испытать отдельные системы и операции на «Востоках», заказанных правительством ранее, одновременно установив новые космические рекорды. Глава государства Никита Сергеевич Хрущёв поддержал инициативу, и 13 апреля 1964 года появилось постановление ЦК КПСС и Совета Министров №294-117 о переоборудовании четырёх кораблей в трёхместные варианты и дополнительном изготовлении ещё пяти в варианте «обеспечения выхода человека из корабля в космическое пространство».

12 октября начался суточный полёт корабля «Восход-1» (3КВ). Космонавты Владимир Михайлович Комаров, Константин Петрович Феоктистов и Борис Борисович Егоров находились на его борту без скафандров, поскольку разместить в тесном спускаемом аппарате «Востока» трёх человек в полном снаряжении не представлялось возможным. Рискованный полёт завершился успешно, ещё раз подтвердив высокую надёжность кораблей типа «Восток».

Для обеспечения выхода в открытый космос на заводе №918 разработали шлюзовую камеру «Волга» с мягкой надувной оболочкой и скафандр «Беркут». Новый костюм имел вторую герметичную оболочку, шлем со светофильтром и заплечный ранец с кислородными баллонами, запаса которых хватало на 45 минут. Кроме того, космонавт соединялся с кораблём семиметровым фалом, в состав которого входили амортизирующее устройство, стальной трос, шланг аварийной подачи кислорода и электрические провода. Примечательно, что изначально «Беркут» проектировался под внутреннее давление 0,27 бар, однако, чтобы устранить опасность декомпрессионных расстройств, было решено установить рабочим давление 0,4 бар с возможностью временного снижения для улучшения подвижности.

Корабль «Восход-2» (3КД) стартовал 18 марта 1965 года, и в начале второго витка космонавт Алексей Архипович Леонов покинул борт. Тут же командир экипажа Павел Иванович Беляев торжественно объявил на весь мир: «Внимание! Человек вышел в космическое пространство! Человек вышел в космическое пространство!» Изображение космонавта в скафандре, парящего на фоне планеты, транслировалось по телеканалам в прямом эфире. Через много лет Леонов рассказывал в интервью журналу «Новости космонавтики»:

«На Земле мы проводили испытания в барокамере при вакууме, соответствующем высоте 60 км. Я лежал в кресле и только имитировал работу. Испытание проходило около часа, и никакой деформации я не ощутил. Этого времени было достаточно, чтобы проверить скафандр и чтобы я убедился, что скафандр меня защищает. А величина 60 км казалась достаточной, ведь летальный исход при разгерметизации в обоих случаях: что на орбите, что на 60 км.

В реальности, когда я вышел в открытый космос, получилось немного по-другому. Давление в скафандре — около 500 мм [0,67 бар], а снаружи — 760×10-9 мм [1,01×10-9 бар]; такие условия на Земле смоделировать было невозможно. В космическом вакууме скафандр раздулся, не выдержали ни ребра жёсткости, ни плотная ткань. Я, конечно, предполагал, что это случится, но не думал, что так сильно. Находясь в шлюзе перед выходом, я затянул все ремни до предела, но скафандр так раздулся, что руки вышли из перчаток и заламывались, когда я брался за поручни, а ноги — из сапог. В таком состоянии я, разумеется, не мог втиснуться в люк шлюза. Возникла критическая ситуация — и советоваться с Землей было некогда. Пока бы я им доложил, пока бы они совещались, и кто бы взял на себя ответственность? Только Паша Беляев это видел, но ничем не мог помочь. И тут я, нарушая все инструкции и не сообщая на Землю, перешёл на давление 0,27 атмосфер. Это второй режим работы скафандра. Однако если бы к этому времени у меня не произошло вымывание азота из крови, то закипел бы азот — и всё… гибель. Я прикинул, что уже час нахожусь под чистым кислородом и кипения быть не должно. Так оно и получилось.

После того, как я перешёл на второй режим, всё «село» на свои места. На нервах сунул в шлюз кинокамеру и сам, нарушая инструкцию, пошёл в шлюз не ногами, а головой вперёд. Я, взявшись за леера, протиснул себя вперёд. Потом я закрыл внешний люк и начал разворачиваться, так как входить в корабль всё равно нужно ногами. Иначе я бы не смог, ведь крышка, открывающаяся внутрь, съедала 30%. Во время этого разворота была самая большая нагрузка, я в это время находился на грани теплового удара. Пульс дошёл до 190. Мне всё же удалось перевернуться и войти в корабль ногами, как положено. Затем я, нарушая инструкции и не проверив герметичность и не закрыв за собой внутренний люк, открыл шлем. Вытираю перчаткой глаза, а вытереть не удается, как будто на голову кто-то воду льёт».

Из воспоминаний Леонова следует, что во время выхода в открытый космос сложились минимум две нештатные ситуации: значительное раздутие скафандра и возвращение в шлюз «головой вперёд». Впоследствии эти два момента вместе с другими драматическими эпизодами были растиражированы в статьях, книгах и фильмах как факты в пользу того, что суточный полёт «Восхода-2» представлял собой сплошную аварию.

Однако, вопреки распространяемой версии, разработчики из НПП «Звезда» всегда утверждали, что ничего чрезвычайного в упомянутых ситуациях не было, а космонавт действовал по инструкции. Рассекреченные недавно документы подтверждают их слова — хотя в бортовом журнале есть короткие записи о переходе на пониженное давление и манипуляциях в шлюзе, Леонов в своём докладе на заседании Государственной комиссии по итогам полёта, состоявшемся 22 марта, был сдержан:

«Я начал входить. Чувствую, что не войду. Я доложил, что перехожу на второй режим. Я ухватился правой рукой за шлюз, а левой рукой начал отворачивать клапан КСД. Сброс давления произошёл плавно, я регулировал, командир за мной следил».

По итогам обсуждения деталей полёта был выпущен протокол заседания Технического руководства проекта «Восход-2», которое состоялось 8 июля. Там вполне определённо сказано: «Все системы завода 918 («Волга», «Беркут» и вентиляция скафандра) работали нормально».

Внекорабельные происшествия

Полёт «Восхода-2» стал значимым шагом на очередном этапе освоения космического пространства. С того исторически значимого дня внекорабельная деятельность (ВКД) активно развивалась. Согласно официальным данным, Леонов пробыл в открытом космосе почти 24 минуты, однако через два с половиной месяца его рекорд был побит — 3 июня 1965 года астронавт Эдвард Уайт покинул свой корабль «Джемини-4» (Gemini IV) в скафандре G4C, используя ручное реактивное устройство HHMU (Hand-Held Maneuvering Unit). Общая продолжительность пребывания в вакууме Уайта и его командира Джеймса Макдивитта составила 36 минут.

Хотя американцы уступили первенство, они быстро и заметно обогнали советских конкурентов по количеству выходов в открытый космос. Операции вне корабля осуществлялись во время полётов «Джемини-9, −10, −11, 12». Следующий советский выход состоялся только в январе 1969 года, когда Евгений Васильевич Хрунов и Алексей Станиславович Елисеев в скафандрах «Ястреб» перешли через космос с борта корабля «Союз-5» на «Союз-4», — процедура заняла у них 53 минуты.

С каждым полётом скафандры совершенствовались, но оставались фактически «одноразовыми»: после осуществления выхода и возвращения на Землю их отправляли на склад или в музей. Поэтому каких-то особых проблем с ними космонавты не испытывали: наоборот, скафандр A7L помог астронавтам спасти свои жизни во время аварийного полёта «Аполлона-13». Ситуация стала меняться с появлением долговременных орбитальных станций (ДОС), которые позволяли осуществлять многократные выходы и увеличивать продолжительность работ в открытом космосе.

В апреле 1970 года сотрудники НПП «Звезда» приступили к разработке автономного полужёсткого скафандра «Орлан-Д». Его главным преимуществом стала универсальность: оболочка состоит из корпуса, изготавливаемого из алюминиевого сплава и объединённого со шлемом, а также мягких рукавов и штанин, которые можно подгонять под рост космонавта (от 164 до 180 см). Для входа в скафандр служит люк, расположенный на «спине» корпуса; при этом на крышке находится ранец с агрегатами системы жизнеобеспечения.

«Орлан-Д» впервые был опробован в условиях открытого космоса на орбитальной станции «Салют-6» — при полуторачасовом выходе наружу Георгия Михайловича Гречко и Юрия Викторовича Романенко в декабре 1977 года. С тех пор эти скафандры в разных модификациях использовались на «Салютах», комплексе «Мир» и Международной космической станции (МКС).

В Соединённых Штатах скафандр нового поколения, получивший обозначение EMU (Extravehicular Mobility Unit), создавался для кораблей системы «Спейс Шаттл» (Space Shuttle). Он тоже состоит из двух основных частей: жёсткого корпуса из стекловолокна (Hard Upper Torso Assembly, HUT), мягких рукавов и штанин. Но в отличие от «Орлана-Д» американский скафандр надо надевать, как обычную одежду, — часть за частью, заканчивая перчатками и шлемом.

Впервые EMU пытались испытать на шаттле «Колумбия» (Columbia) во время выполнения миссии STS-5, проходившей в ноябре 1982 года, однако ещё в шлюзовой камере астронавты заметили неисправности: в одном скафандре остановился вентилятор системы воздушного охлаждения, в другом — забарахлил регулятор давления. Выход отменили, а на фирму «Hamilton Standard», изготовившую костюмы стоимостью по два миллиона, наложили штраф 131 250 долларов. В результате дебют состоялся вечером 7 апреля 1983 года — на шаттле «Челленджер» (Challenger), осуществлявшем миссию STS-6. Специалисты полёта Стори Масгрейв и Дональд Петерсон, облачившись в EMU, вышли на прогулку в открытый грузовой отсек корабля, где провели 4 часа 19 минут.

Первый инцидент во время внекорабельной деятельности, который мог иметь весьма неприятные последствия, тоже произошёл с американским скафандром. В апреле 1991 года шаттл «Атлантис» (Atlantis) выполнял миссию STS-37 по выведению на орбиту большой гамма-обсерватории CGRO (Compton Gamma Ray Observatory). Перед отделением от корабля она раскрыла солнечные батареи, но при этом осталась сложенной штанга с полутораметровой остронаправленной антенной. Шесть попыток развернуть её оказались безуспешными, и тогда 7 апреля специалисты полёта Джерри Росс и Джером (Джей) Эпт отправились в грузовой отсек. Через семнадцать минут Росс освободил штангу антенны, но астронавты возвращаться не стали, а, пользуясь случаем, занялись плановыми задачами — работали с ручным инструментом, чтобы специальная аппаратура замеряла их усилия в интересах науки. На следующий день, после того как обсерватория CGRO была отправлена в самостоятельный полёт, они вышли вторично для испытаний средств перемещения по ферме будущей орбитальной станции. Во время этих работ Росс незаметно для себя проколол перчатку на правой руке, но утечка была столь незначительной, что он даже не заметил её: отверстие обнаружили при осмотре костюмов на Земле.

Потенциально опасный случай произошёл в ночь с 26 на 27 февраля 2004 года — на борту МКС. Наружу вышли Майкл Фоул и Александр Юрьевич Калери — оба в скафандрах «Орлан-М». Предстоящая работа была тщательно распланирована, ведь на станции больше никого не оставалось, и в случае критической ошибки члены экипажа могли рассчитывать только друг на друга. Им предстояло поменять кассеты c экспонируемыми материалами и разместить снаружи «Матрёшку-Е» — манекен, начинённый дозиметрическими датчиками с целью изучения воздействия радиации в длительном полёте. Когда космонавты завершили бóльшую часть работы, руководитель полёта Владимир Алексеевич Соловьёв, наблюдавший за их состоянием по телеметрическим каналам в Центре управления полётами в подмосковном Королёве (ЦУП-М), заметил, что Калери «перегревается». Сам космонавт в ответ на обеспокоенные вопросы сообщил, что ему «тепло», а в шлеме идёт «дождик». Соловьёв пришёл к выводу, что в скафандре отказал сублиматор системы водяного охлаждения, и распорядился прервать внекорабельную деятельность на полтора часа раньше запланированного времени. Космонавты выполнили приказ, а, вернувшись на борт, осмотрели скафандр: оказалось, что одна из трубок подачи воды была пережата. Скафандр «Орлан-М» №23, в котором работал Калери, был изготовлен четырьмя годами ранее, девять раз использовался для выходов в открытый космос, поэтому его решили списать в утиль.

Ситуация совершенно иного рода сложилась 12 июля 2006 года — при третьем выходе в открытый космос астронавтов шаттла «Дискавери» (Discovery), выполнявшего миссию STS-121 в составе МКС. В тот день Пирс Селлерс и Майкл Фоссум отправились наружу для испытания технологии ремонта теплозащиты корабля — процедура была разработана на случай повторения инцидента, который привёл к гибели шаттла «Колумбия». Они начали продвижение, и внезапно обнаружилось, что Фоссум не застегнул карабин одного из двух страховочных фалов. Если бы оплошность осталась незамеченной, то при переходе с места на место мог наступить момент, когда астронавт открепил бы и второй фал, оставшись без «привязи», что недопустимо, поскольку угрожает отрывом от поверхности корабля или станции. Фоссум вернулся, исправил ошибку и поблагодарил коллег за бдительность. Проблема разрешилась к всеобщему удовлетворению.

В неприятную историю попал и астронавт Рик Мастраккио — тоже во время третьего выхода, который начался 15 августа 2007 года при осуществлении шаттлом «Индевор» (Endeavour) миссии STS-118, включавшей полёт к МКС. Проработав снаружи четыре часа, Мастраккио обнаружил двухсантиметровый разрыв на большом пальце перчатки левой руки. Он сообщил коллегам: «Вижу блестящие металлические волокна под ним. Иначе говоря, я вижу поверхность под слоем вектрана [второй слой сверху]». Хотя ещё три слоя разных материалов защищало его руку от контакта с вакуумом, от главного оператора Центра управления полётами в Хьюстоне (ЦУП-Х) последовал приказ немедленно вернуться в шлюзовой отсек. Напарник Клей Андерсон продолжил работу, но без вторых рук не смог завершить все запланированные операции по замене различных блоков на американском сегменте МКС. После возвращения астронавты сфотографировали перчатки своих скафандров EMU и отправили снимки наземным службам, чтобы те определили причину разрыва. Регулярный осмотр перчаток в ходе внекорабельной деятельности теперь является обязательной процедурой.

Утонуть в космосе

Впрочем, самое необычное приключение выпало на долю Луки Пармитано. Он участвовал в 36-й экспедиции на МКС и 9 июля 2013 года вместе с Кристофером Кэссиди совершил выход наружу, став исторически первым итальянским гражданином, который побывал в открытом космосе. Через неделю, 16 июля, астронавты снова покинули американский сегмент станции, чтобы в течение шести часов провести стандартные работы: проложить кабели, смонтировать кабельную перемычку, перенести оборудование и т. п. Однако не прошло и часа, как Пармитано столкнулся с проблемой. Сначала в его скафандре EMU №3011 отказал датчик углекислого газа, а затем астронавт почувствовал, как намокает затылок. В тот момент итальянец не придал этому большого значения и продолжил работу над кабелем, но в шлем поступало всё больше воды, и тогда Пармитано известил о происходящем ЦУП-Х, сообщив, что не знает, откуда она идёт.

Кэссиди приблизился к напарнику и увидел, что на затылке итальянца собралось около полулитра жидкости. Она постепенно обволокла голову Пармитано, попав в шлемофон и даже на переднее остекление шлема. Осознав серьёзность ситуации, руководитель полёта Дэвид Корт принял решение немедленно прервать внекорабельную деятельность. К счастью, итальянец был неподалёку от шлюзового отсека «Квест» (Quest Joint Airlock) и добрался до него за шесть минут. При этом он старался не шевелить головой, чтобы жидкость не растекалась. По дороге Пармитано выпил часть воды, отметив её неприятный вкус. Когда он вошёл в отсек, то уже почти ничего не видел и не слышал.

Кэссиди последовал за напарником и закрыл люк. Во время наддува «Квеста», вода попала Пармитано в нос и рот, после чего астронавт не мог разговаривать. Ситуация стала ещё более опасной: итальянец мог попросту захлебнуться, ведь в невесомости жидкость ведёт себя, как желе, за счёт поверхностного натяжения прилипая к лицу. Позднее Пармитано рассказывал журналистам: «На несколько минут, может быть, больше, чем несколько минут, я почувствовал себя золотой рыбкой в аквариуме — с точки зрения золотой рыбки».

Тем временем в герметичную часть «Квеста» из российского сегмента прилетели другие участники экспедиции с кучей полотенец. По окончании выравнивания давления лётчик-космонавт Фёдор Николаевич Юрчихин открыл люк и первым делом затащил Пармитано внутрь станции. Коллеги бросились к итальянцу, быстро сняли шлем и перчатки с его скафандра, затем принялись вытирать воду на лице и лысине. Астронавт был спасён!

20 июля Лука Пармитано в своём блоге на сайте Европейского космического агентства поделился подробностями инцидента:

«Неожиданное ощущение воды сзади шеи удивляет меня. <…> Я двигаю головой из стороны в сторону, подтверждая первое впечатление, и со сверхчеловеческим усилием вынуждаю себя сообщить Хьюстону о том, что чувствую, осознавая, что это может быть сигналом к окончанию ВКД. <…> Крис, который только что закончил работу, всё ещё рядом, и он перемещается ко мне, чтобы посмотреть, сможет ли он что-то увидеть и найти источник воды в шлеме.

Поначалу мы оба убеждены, что это, должно быть, питьевая вода из моего бачка, которая пролилась через соломинку, или пот. Но я думаю, что жидкость слишком холодная, чтобы быть потом, и, что ещё более важно, я ощущаю, что её становится больше. Я также не вижу какой-либо жидкости, выходящей из бачка.

Когда я сообщаю <…> об этом, мы немедленно получаем указание завершить выход. <…> Мне приказывают вернуться в шлюзовую камеру. Вместе мы решаем, что Крис должен зафиксировать элементы снаружи, прежде чем возвратиться той же дорогой. Таким образом, мы разделяемся.

В то время как я следую по маршруту к шлюзовой камере, я становлюсь более уверенным, что вода прибывает. Я чувствую, что она покрывает мои наушники, и беспокоюсь, не потеряю ли я связь. Вода почти полностью обволакивает переднее остекление шлема, приклеившись к нему и загораживая мне обзор. <…>

Когда я разворачиваюсь в вертикальное положение, происходят две вещи. Первая — закат. И моя способность видеть, уже поставленная под угрозу водой, полностью исчезает, делая мои глаза бесполезными. Вторая — хуже первой — вода покрывает мой нос. Это действительно ужасное ощущение, которое я усугубляю своими тщетными попытками убрать воду, качая головой.

К этому моменту верхняя часть шлема полна воды, и я даже не могу быть уверен, что когда вдохну в следующий раз, то наполню лёгкие воздухом, а не жидкостью. Положение усугубляется тем, что я не понимаю, в каком направлении должен двигаться в сторону шлюзовой камеры. Я не вижу дальше пары сантиметров впереди, а этого недостаточно, чтобы различать руки, которые мы используем для перемещения по поверхности станции. <…>

Я один. Я отчаянно думаю о плане. Жизненно важно оказаться внутри как можно быстрее.

Я знаю, что если останусь здесь, то Крис придёт и заберёт меня, но сколько времени у меня есть? Невозможно знать. Тогда я вспоминаю про свой леер безопасности. <…> Это лучшая идея, которая у меня есть: идти по лееру к шлюзовой камере. Я вынуждаю себя оставаться спокойным и, терпеливо определяя прикосновением местонахождение поручней, начинаю двигаться, всё время думая о том, как убрать воду, если она достигнет моего рта.

Единственная идея, о которой я могу думать, — открыть предохранительный клапан моим левым ухом. Если я сделаю контролируемый сброс, то мне удастся избавиться по крайней мере от части воды до того момента, как она заморозится, что остановит утечку. Но делать «отверстие» в моем скафандре действительно было бы последним вариантом. <…>

Я перемещаюсь, и это кажется вечностью (на самом деле это всего несколько минут). Наконец, с огромным чувством облегчения я всматриваюсь через завесу воды на моих глазах и открываю теплозащитную крышку люка: ещё немного вперёд — и я буду в безопасности. Одна из последних инструкций, которую я получил, состояла в том, чтобы вернуться внутрь немедленно, не дожидаясь Криса.

Передвигаясь с закрытыми глазами, мне удается проникнуть внутрь и разместиться в ожидании возвращения Кристофера. Я чувствую движение позади меня: Крис входит в шлюз, и, судя по вибрациям, я понимаю, что он закрывает люк. <…> Вода теперь в моих ушах — и я полностью отключён.

Я пытаюсь шевелиться как можно меньше, чтобы избежать перемещения воды в моём шлеме. Продолжаю выдавать информацию о своём здоровье: говорю, что я в порядке, и наддув может продолжаться. Теперь, когда мы наддуваемся, я знаю, что если меня зальёт водой, то я всегда могу открыть шлем. Я, вероятно, потеряю сознание, но в любом случае это было бы лучше, чем утонуть в шлеме.

В какой-то момент Крис сжимает мою перчатку своей, и я передаю ему универсальным языком жестов: «Всё нормально». Ведь в последний раз он слышал, как я разговариваю, ещё до входа в шлюз.

Минуты шлюзования ползут, и, наконец, с неожиданной волной облегчения я вижу, что внутренняя дверь открывается — и весь экипаж собрался, готовый помочь. <…>

Космос — суровая, негостеприимная среда, и мы — путешественники, а не колонизаторы. Опыт наших инженеров и технологии, окружающие нас, делают вещи кажущимися простыми, однако это не так, и иногда мы забываем об этом. Но всё же надо об этом помнить…»

Тщательное исследование сборки вентилятор-насос-сепаратор скафандра EMU №3011, демонтированной из ранца системы жизнеобеспечения и возвращённой на Землю кораблём «Союз ТМА-09М», выявило засорение «неорганическими материалами» отверстия в роторе сепаратора. Оно привело к нарушению циркуляции воды, и жидкость нашла другой путь — через вентилятор в вентиляционную магистраль и отверстие T2, расположенное в затылочной части шлема.

Комиссия под руководством Криса Хансена, главного инженера программы МКС, также установила, что по скафандру было зафиксировано замечание после предыдущего выхода 9 июля: в его шлеме обнаружили почти литр воды! Однако специалисты посчитали, что протёк питьевой бачок, и ограничились лишь рекомендацией его замены.

Ситуация усугубилась ещё и тем, что решение о досрочном завершении внекорабельной деятельности было принято через 23 минуты после доклада итальянца о появлении воды в шлеме, чему способствовала неразбериха среди наземных операторов, которые впервые столкнулись с такой неисправностью. Комиссия высказала удивление: никто из них не поинтересовался у астронавта температурой воды (если она не тёплая, то не из питьевого бачка), не проанализировал показания давления воды в контуре охлаждения скафандра; никто не связал появление воды и отказ датчика углекислого газа, который находится в вентиляционной магистрали. Выяснилось, что специалисты по скафандрам EMU не учли особенности поведения жидкостей в условиях невесомости: они почему-то полагали, что вода будет вести себя так же, как на Земле, то есть при попадании её на вентилятор, тот отключится, — но в реальности она свободно прошла по внутренней стенке его корпуса, не вызвав остановки.

Чтобы избежать проблем и инцидентов при выходах в открытый космос, Центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина в Звёздном городке и Космический центр имени Джонсона (Johnson Space Center, JSC) в Хьюстоне организуют специальные тренировки в условиях, приближённых к «боевым». Для этого построены гидролаборатории с обширными бассейнами, куда погружены модули орбитальной станции. Космонавты отрабатывают в них все процедуры и манипуляции, которые запланированы для внекорабельной деятельности на МКС, включая операцию спасения напарника в случае, если тот не сможет самостоятельно вернуться в шлюзовую камеру. Однако всё предусмотреть нереально, поэтому продолжение следует…

---

Источники и литература:

1. Абрамов И., Дудник М. и др. Космические скафандры России. — М., 2005
2. Афанасьев И. Первые космические скафандры // Новости космонавтики. 2010. №10
3. Бондаренко Н. В воздухе — испытатели. — М.: ДОСААФ, 1975
4. Герои космоса рассказывают… Алексей Архипович Леонов // Новости космонавтики. 2002. №10
5. Железняков А. Тайны ракетных катастроф. Плата за прорыв в космос. — М.: Эксмо, Яуза, 2011
6. Красильников А. Завершено расследование нештатной ситуации со скафандрами EMU // Новости космонавтики. 2014. №4
7. Лисов И. STS-118: Барбара Морган и все-все-все // Новости космонавтики. 2007. №12
8. Лисов И., Изотов Е., Афанасьев И. Хроника совместного полёта // Новости космонавтики. 2006. №9
9. Лындин В. Владимир Соловьёв: «Выход пришлось сократить» // Новости космонавтики. 2004. №4
10. Маслов М. Утерянные победы советской авиации. — М.: Эксмо, 2009
11. Мировая пилотируемая космонавтика. История. Техника. Люди. / Под ред. Ю. Батурина. — М.: Изд-во «РТСофт», 2005
12. Оберт Г. Пути осуществления космических полётов / пер. с нем. под ред. Б. Раушенбаха. — М.: Оборонгиз, 1948
13. Первушин А. Лицом к лицу с космосом. Скафандр // Мир фантастики. 2013. №10
14. Первушин А. Операция «Выход». Космические приключения в рассекреченных документах // Мир фантастики. 2020. №5
15. Салахутдинов Г. Приключения на орбитах. — М.: Изд-во МАИ, 1993
16. Федин В. 50 лет первому выходу в открытый космос // Новости космонавтики. 2015. №3
17. Хохлов А., Красильников А. EVA-23: как рыбка в аквариуме // Новости космонавтики. 2013. №9
18. Циолковский К. Вне Земли // Природа и люди. 1918. №№2-14
19. Reichhardt T. The Spacewalk That Almost Killed Him // Air & Space Magazine. 2014. May
20. Thomas K., McMann H. US Spacesuits (Second Edition). Springer Science+Business Media, LLC, 2012