Kosmický šatník 5. díl

Soulodí Sojuzu-4/Sojuz-5

Už v první polovině šedesátých let začal Sergej Koroljov rozpracovávat ideu spojení dvou lodí na orbitu. Tento krok byl z tehdejšího hlediska jednou z podmínek pro oblet Měsíce. V dalších krocích se počítalo i s přechodem kosmonautů z jednoho stroje do druhého prostřednictvím vycházky do volného prostoru. S prvním výstupem člověka do kosmu v březnu 1965 získali inženýři závodu č. 918 (dnes nazývaného Zvezda) důležité zkušenosti, které hodlali zúročit. Skafandr Berkut, ve kterém Alexej Leonov první výstup provedl, byl do značné míry improvizací a jeho zrod byl takřka bleskový – od zahájení vývoje po ostré nasazení uplynulo zhruba tři čtvrtě roku. Ani nyní neměli pracovníci závodu č. 918 času nazbyt – s prvním testem nového skafandru pro přechod z jedné lodi do druhé se počítalo už v roce 1966. Před konstruktéry stála obrovská výzva v podobě totální změny filozofie v oblasti ventilace skafandru a cirkulace plynů. Některá z řešení, se kterými pracovníci Zvezdy přišli, prokázala svoji životaschopnost do dnešních dní…

 

Jastreb

V červnu 1965 dostali pracovníci závodu č. 918 na stůl specifikace pro skafandr, který měl umožnit přechod z jedné lodi typu Sojuz do druhé lodi. O dva měsíce později následoval i vládní dekret, který formálně závod č. 918 zaúkoloval v tomto smyslu. Vývojáře čekal nelehký úkol – oproti předchozímu skafandru Berkut měl nový typ zajistit práceschopnost kosmonauta po dobu až 120 minut. První kalkulace, založené na otevřené ventilační smyčce (tj. systému, kde byl vydechovaný vzduch vypouštěn do prostoru), ukázaly, že hmotnost systému by v takovém případě byla příliš vysoká. Hlavním důvodem byla nutnost vysokého průtoku kyslíku pro chlazení organismu kosmonauta, kterou velmi zjevně ukázala anabáze Alexeje Leonova.

Jednou z možností, která byla v tomto ohledu brána v potaz, byl kapalinou chlazený oblek. Jeho vývoj však stál v tehdejším Sovětském svazu na začátku a nebylo možné zaručit jeho uvedení do operačního stavu včas. Jediným způsobem, jak problém vyřešit, bylo použití uzavřené smyčky ventilace, kdy se vydechovaný vzduch zbavuje nežádoucích příměsí a vlhkosti a je znovu použit pro dýchání a ventilaci. Někdy bývá pro tento druh systému používán název „regenerativní“.

Regenerativní koncept s sebou ovšem nesl nové problémy a nároky. Předně – skafandr samotný musel vyhovět mnohem přísnějším nárokům ohledně netěsností (pro mnohé bude určitě překvapením, že žádný skafandr není tak úplně vzduchotěsný), kdy snižování objemu kyslíku ve skafandru již nebylo automaticky ve velkém kompenzováno přifukováním z příslušných lahví. Tentokrát měla být použita pouze malá nouzová lahev pro případ vážného průšvihu. Stejně tak museli konstruktéři vyřešit například odpor v rámci kyslíkové smyčky (která se vzhledem ke zvolenému řešení oproti typu v předchozím typu skafandru co do délky zdvojnásobila).

Pro závod č. 918 znamenal také vývoj skafandru navázání spolupráce s mnoha novými subdodavateli. Pro kyslíkovou instalaci batohu byl zvolen už zavedený podnik SKB-KDA z Orechova-Zujeva, kazety s hydroxidem lithným pro zachycování oxidu uhličitého zase vyvinul institut NII-404 ve městě Elektrostal, posléze vývoj a výroba přešly do institutu Chemického výzkumného institutu v Tambově. Bezkomutátorové elektromotory, využívající stejnosměrný proud a které současně bezpečně fungující i v čistě kyslíkovém prostředí vyvinul Všesvazový výzkumný institut elektromechanický v Moskvě. Čidla a měřicí přístroje měla zase na starosti konstrukční kancelář Ústavu pro vývoj analytických přístrojů.

Batoh RVR-1P

Batoh RVR-1P
Zdroj: maxuta.com

Zpočátku byly vypracovávány dva základní koncepty batohu: systém RVR pod gescí závodu č.918 byl založen na cirkulaci vzduchu pomocí ventilátoru, zatímco systém RIR kanceláře SKB-KDA využíval k cirkulaci injektor. Postupem času převážily výhody ventilátoru a koncept injektoru byl opuštěn. Podle ventilačního systému dostal také výsledný batoh své označení – RVR-1.

K ochlazování proudícího plynu a tím pádem i těla kosmonauta bylo, stejně jako u ventilátoru a injektoru, rozpracováno několik konceptů. Mezi jinými se uvažovalo například o systému „heat-sink“ (tedy materiálu, pohlcujícím teplo), polovodičové chladicí jednotce, eventuálně o sublimátoru. Pro dané účely se nakonec ukázal být nejvhodnějším systém s evaporátorem.

Výsledek snažení konstruktérů závodu č.918 a jejich subdodavatelů měl nakonec podobu „batohu“, jehož hmotnost činila 31,5 kg v naplněném stavu (tj. s plnou kyslíkovou lahví). Některé komponenty batohu RVR byly na tu dobu v Sovětském svazu revoluční – například ona zmíněná kyslíková lahev a její instalace (ventily, regulátory apod.) byla dimenzována na tlak 42 MPa – první skutečně vysokotlaká technika v SSSR. Zajímavým detailem batohu RVR byl fakt, že většina komponentů v jeho útrobách byla kvůli termálním poměrům udržována v hermetickém obalu, který byl propojen se skafandrem. O zásobování elektřinou, komunikaci a přenos telemetrických dat se staral kabel, připojený v orbitálním úseku Sojuzu. Jeho koncovky bylo možno připojit jak ke skafandru, tak do zástrček v interiéru orbitální sekce lodi. Tím pádem stačil pro přechod obou kosmonautů jen jeden kabel.

Skafandr samotný, nesoucí jméno „Ястреб (Jastreb – jestřáb)“ vycházel z předchozího modelu Berkut. Svým způsobem se však jednalo o jisté unikum, protože to byl první oblek svého druhu, určený výhradně k provádění výstupu do volného prostoru – neměl ochrannou funkci pro fázi startu a návratu do atmosféry. Pro konstruktéry to znamenalo na jednu stranu výhodu (skafandr nemusel být upraven pro pohodlný posez svého nositele v křesle a jeho kontury tak mohly být plně přizpůsobeny vzpřímenému postoji), na druhou stranu pak ale i nevýhodu (kosmonauti se museli s oblékáním skafandrů „poprat“ sami, navíc v podmínkách beztížného stavu.

Jastreb bez převlečníku

Jastreb bez převlečníku
Zdroj: astronautix.com (kredit: Andy Salmon)

Oblékání samozřejmě začínalo navlečením spodního prádla se senzory životních funkcí. Poté následoval skafandr samotný. Na rozdíl od předchozích typů byla nylonová ventilační vrstva součástí obleku a nenavlékala se samostatně. Nad ní byla položena porézní guma coby záložní tlakový obal, dále plátová guma jako hlavní tlakový obal a navrch vrstva lavsanu jako opatření proti bobtnání skafandru. Stejně jako u Berkutu vše korunoval „převlečník“ s vakuovou izolací jako termální ochrana a prostředek, chránící skafandr proti impaktům mikrometeoroidů. Skafandr byl vyráběn v několika standardních velikostech a bylo možné jej pomocí soustavy lanek a kladek stejně jako u předchozích typů skafandrů přizpůsobit konkrétní fyziognomii kosmonauta.

Proti skafandru typu Berkut byla vylepšena mobilita rukou, skafandr obsahoval malou tlakovou lahev kyslíku pro případ nouze (navíc k několikrát zmiňované lahvi v batohu), ale hlavně – byla eliminována membrána mezi hlavou a tělem kosmonauta. Tím pádem se skafandr stal celistvým prostorem a bylo tak možné zjednodušit ventilační systém. Kyslík proudil do skafandru konektorem na pravé straně břicha, byl rozváděn do skafandru a posléze do helmy, kde byl zachycován a posílán zpět do batohu RVR-1.

Co se týče dalších prvků konstrukce, rukavice byly v zásadě podobné jako u Berkutu, helma však doznala několika důležitých změn. Její hledí bylo opět hermetováno mechanicky, ovšem pro větší bezpečí bylo sklo dvojité. Změnil se také světelný filtr z tónovaného skla – zatímco u skafandru Berkut bylo umístěno uvnitř helmy, u Jastrebu bylo vně. Zjednodušilo se tak ovládání a bylo eliminováno jedno potenciální místo úniku kyslíku, které u Berkutu představovala průchodka páčky na sklápění filtru. Boty byly též upraveny – místo kožených dostali kosmonauti měkké textilní boty.

Pracovní tlak ve skafandru byl 400 hPa, v případě nutnosti bylo možné jej snížit na 270 hPa. O doplňování kyslíku v
regenerativní smyčce bylo postaráno prostřednictvím dvoulitrové lahve, natlakované na výše zmiňovaných 42 MPa. Standardní kapacita ventilačního systému činila 210 l/min a bylo ji možné v případě nouze navýšit. Pokud by nastal opravdu velký průšvih, například by byla bývala porušena hermetičnost skafandru, do hry vstupovala nouzová tlaková nádobka s kyslíkem přímo uvnitř skafandru, jež využívala injektor. Doba, po kterou bylo možno ve skafandru s připojeným batohem RVR-1 pracovat, činila až 2,5 hodiny.

Konečná konfigurace s batohem RVR-1P na stehnech

Konečná konfigurace s batohem RVR-1P na stehnech
Zdroj: npp-zvezda.ru

Konstruktéři v průběhu vývoje podrobovali skafandr i batoh poměrně náročným testům, v jejichž průběhu ale vyšel najevo jeden kuriózní problém. Průlez v orbitální sekci Sojuzu, kterým se měli kosmonauti při výstupu dostat ven a posléze dovnitř, měl průměr 66 cm. Pokud nesl kosmonaut batoh RVR-1 v běžném umístění na zádech, bylo téměř nemožné se průlezem protáhnout. Řešení, se kterým pracovníci závodu 918 přišli, bylo vskutku originální: batoh se ze zad kosmonauta přemístil na přední část jeho stehen. Podle inženýrů nebudou kosmonauti nohy během přechodu z jedné lodi do druhé potřebovat. Pro tuto změnu stačilo pouze upravit závěsný postroj a inovovaný batoh dostal označení RVR-1P (odvozený od slova „пах“ – slabiny).

Skafandr Jastreb i s batohem RVR-1P byl hotov na jaře 1967. Právě včas pro první misi nového typu lodi Sojuz. Náplň prvního letu byla až neuvěřitelně odvážná. První den měl proběhnout start Sojuzu-1 s jedním kosmonautem na palubě, den poté start Sojuzu-2 se třemi kosmonauty na palubě. Třetí den mělo dojít ke spojení obou lodí a k přechodu dvou kosmonautů vnějškem ze Sojuzu-2 do Sojuzu-1 za využití skafandrů Jastreb. Následně se měly obě lodi rozpojit a postupně přibližně s jednodenním rozestupem přistát.

23. dubna 1967 odstartoval v časných ranních hodinách Sojuz-1, na jehož palubě ležel ve svém anatomickém křesle Vladimir Komarov. Na svou chvíli na kosmodromu čekala posádka Sojuzu-2, Valerij Bykovskij, Jevgenij Chrunov a Alexej Jelisejev. Poslední dva jmenovaní prošli detailním výcvikem se skafandry Jastreb a všechno vypadalo, že skafandry se konečně dočkají své premiéry. Ovšem problémy, se kterými se setkal Komarov na palubě Sojuzu-1 zapříčinily, že po několikahodinových tahanicích byl start Bykovského posádky zrušen. Trojice ze Sojuzu-2 byla rozčarována a dávala své rozladění patřičně najevo.

Ovšem problémy, se kterými se Komarov setkal, neustaly ani při návratu na Zem. Poslední poruchou, kterou v sobě jeho Sojuz-1 skrýval, byla závada na padákovém systému. Vladimir Komarov zemřel 24. dubna 1967, když přistávací modul jeho lodi narazil ve vysoké rychlosti do země nedaleko města Orsk.

Katastrofa znamenala nucenou přestávku v pilotovaných letech a tím pádem i nucené odsunutí nasazení skafandrů Jastreb. Po nápravě závad a konstrukčních chyb Sojuzu a pilotovaném testu se konečně měly skafandry dostat ke slovu v rámci letu Sojuzu-4 a Sojuzu-5. Mise měly téměř přesně kopírovat program, původně určený pro Sojuz-1 a Sojuz-2. Dokonce i personální obsazení pro výstup zůstalo stejné – měli jej provést Chrunov a Jelisejev. Bykovského, který v té době procházel přípravou na cirkumlunární misi programu L-1, vystřídal ve funkci velitele Boris Volynov. Na palubě Sojuzu-4 měl po mrtvém Komarovovi převzít štafetu Vladimir Šatalov.

Pozemní nácvik: Volynov (vlevo) pomáhá Chrunovovi upravit rukavici

Pozemní nácvik: Volynov (vlevo) pomáhá Chrunovovi upravit rukavici
Zdroj: spacefacts.de

Příprava na let nebyla zrovna nejjednodušším podnikem. V první polovině ledna 1969 panovala na Bajkonuru arktická zima a místnost pro přípravu skafandrů přivítala pracovníky závodu č. 918 teplotou, blížící se k 0°C. Bylo třeba instalovat speciální ohřívací větráky, aby ve výparnících batohů RVR-1P nezamrzla voda. Sojuz-4 se Šatalovem odstartoval po jednodenním odkladu 14. ledna 1969. Druhý den bylo vše připraveno ke startu Sojuzu-5, který v určený čas zamířil k obloze. 16. ledna se obě lodi podle plánu spojily.

Podle stanoveného harmonogramu se začali Chrunov a Jelisejev připravovat k přechodu. Kosmonauti z „divanu“ (tak byla nazývána skříň v orbitálním úseku) vytáhli skafandry a po vizuální kontrole je začali oblékat. Jako první se do něj vsoukal Jelisejev. Musel při tom překonat nával nevolnosti, ale žaludek se mu nakonec uklidnil. Pak na sebe Jastreb navléknul i Chrunov. Volynov poté oběma připnul k nohám batohy RVR-1P a uchýlil se do přistávacího modulu, kdy za sebou předtím zavřel a zahermetoval poklop.

V příslušný čas Volynov vypouští z orbitálního modulu atmosféru a dálkovým povelem otevírá poklop. Jako první se do průlezu souká Chrunov, ovšem nedokáže se z něj dostat ven – kabel, kterým byl spojen s lodí, se zamotal za jakýsi přístroj v interiéru. Jelisejev kabel odmotává a Chrunov se může vydat směrem k sesterské lodi. Ručkuje po jednoduchém zábradlí, umístěném na orbitálních modulech obou Sojuzů právě k tomuto účelu. Po chvíli ovšem přichází další napjatý okamžik – Chrunov si všímá, že v jeho helmě panuje podezřelé ticho. Ventilátor v batohu nepracuje! Jestliže něco rychle nepodnikne, hrozí mu otrava oxidem uhličitým, jenž se mu nahromadí v helmě.

Naštěstí Jelisejev přichází s radou, aby Chrunov prověřil přepínač, kterým se ventilátor uvádí do provozu. Chrunov na něj nevidí, protože je umístěn dole, mimo zorné pole jeho helmy. Po paměti tedy nahmatává přepínač a zkusí jej přepnout. Helmou se okamžitě nese šum proudícího kyslíku. Podle všeho onen zamotaný kabel o přepínač zavadil a v rozrušení to Chrunov nezaregistroval okamžitě.

Vzácný záběr z výstupu, umístění batohu na stehnech je jasně zřetelné

Vzácný záběr z výstupu, umístění batohu na stehnech je jasně zřetelné
Zdroj: claudelafleur.qc.ca

Nyní může opět pokračovat v ručkování doprava, směrem k Sojuzu-4. Když se dostává k místu, kde jsou lodi spojeny, přecvakává karabinu jisticího lanka na zábradlí Sojuzu-4, snímá ze stěny Sojuzu vzorník optických materiálů, vkládá jej do kapsy a po chvíli se konečně blíží ke svému cíli. Nohama napřed vplouvá do Sojuzu-4 a tam přepojuje kabel, který mu dosud zajišťoval spojení s mateřskou lodí do zástrčky v orbitálním úseku. Ten samý kabel nyní poslouží Alexeji Jelisejevovi, jenž jeho druhý konec zapojuje ke svému skafandru.

Teď se ale setkává s malým problémem také sám Jelisejev. Kamera, kterou Chrunov nainstaloval vedle průlezu, má být nyní sejmuta a uložena v orbitálním modulu Sojuzu-5. Jenže Jelisejev zjišťuje, že kameru nemá kam uložit. Snaží se ji uložit do divanu, nedokáže ale dosáhnout na závlačku, aby jej uzavřel. Nakonec jej Volynov upomíná na ubíhající čas. Kamera je uložena v divanu, ze kterého ovšem začne po chvíli vyplouvat ven a pak také ven z orbitálního úseku na samostatnou pouť vesmírem. To je ovšem Jelisejev už na cestě ke druhé lodi.

Nejdříve odpojuje přípojku, jež ho dosud spojovala s palubou Sojuzu-5. Pak se vydává ven stejným způsobem, jako před ním Chrunov. Ten zatím drží spojovací kabel a ujišťuje se, že se nikde nezamotá a bude neustále v nataženém stavu. Jelisejev pomalu ručkuje po zábradlí, zkouší se také napůl pustit a držet se pouze konečky prstů. Celá cesta na druhou stranu soulodí mu přijde až triviálně jednoduchá – nevynaloží téměř žádné úsilí. Po několika minutách je v orbitálním úseku Sojuzu-4. Po 37 minutách je druhá sovětská EVA minulostí.

A minulostí je také kariéra skafandru Jastreb. Oba exempláře, které Jelisejeva s Chrunovem chránily během jejich výstupu, nakonec shořely spolu s orbitálním úsekem Sojuzu-4 o den později (celkově bylo vyrobeno 18 testovacích a tréninkových kusů a 6 letových kusů). Se skafandrem Jastreb se v roce 1966 počítalo pro cirkumlunární mise v programu L-1 a posléze také v programu Almaz. Ovšem program L-1 po úspěších amerického programu Apollo začal pomalu skomírat. A nové skafandry Krečet a posléze Orlan převzaly od Jastrebu štafetu i v dalších sovětských pilotovaných programech. Skafandr Jastreb spolu s batohem RVR-1P se vzhledem k tomu, že byl použit pouze při jediné příležitosti, zdá být slepou uličkou. Ovšem systém regenerativní ventilace, minikonektory a další detaily si našly cestu do dalších typů obleků a některé z principů jsou používány dodnes.

Oblast skafandrů však byla v době, kdy Chrunov a Jelisejev ručkovali z jedné lodi do druhé, už pár týdnů na druhé straně zeměkoule opanována jinou superhvězdou. Její jméno A7L sice neevokuje žádné přitažlivé rysy, nicméně právě tento skafandr vstoupí do říše legend a dokáže přežít i soumrak své hvězdné hodiny…

 

 

(článek má pokračování)

 

Zdroje obrázků:
http://celestiasws.free.fr/images/ussr/amarrrage%20.jpg
http://www.maxuta.com/maxuta/collections/032_pn_space_collectibles/032029_yastreb_backpack.htm
http://www.astronautix.com/graphics/y/yastreb.jpg (kredit: Andy Salmon)
http://www.npp-zvezda.ru/sites/default/files/uploads/history_event_photos/obshchiy_vid_skafandra_yastreb_s_rancem_rvr1p._ispytatel_logvinov_v.jpg
http://www.spacefacts.de/graph/sts/training2/soyuz-5_3.jpg (kredit: Spacefacts.de)
http://claudelafleur.qc.ca/images/Soyuz-4-5-EVA.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


8 komentářů ke článku “Kosmický šatník 5. díl”

  1. Vojta napsal:

    Proč vůbec Sověti potřebovali pro oblet Měsíce přestupovat z jedné lodi do druhé? A když už přestupovat museli, proč vnějškem, když byly lodě zadokované?

    • Vojta napsal:

      Jinak musím pochválit: Perfektní článek jako vždy!

      • Ondřej Šamárek napsal:

        Ten první krok na počátku šedesátých let počítal pro oblet Měsíce se soulodím, které bylo potřeba sestavit na oběžné dráze (měl k tomu sloužit mimo jiné upravený Vostok). Dokování bylo v tomto případě nezbytné.
        Posléze přišel program 7K (jehož dnešním pozůstatkem je Sojuz) a možnost loď vypustit pomocí jedné rakety – Protonu. Dokování však v dalších krocích zůstalo jako podmínka pro přistání – lunární modul bylo třeba na cestě z povrchu připojit k mateřské lodi.
        A tady byl kámen úrazu – Sověti v šedesátých letech nedokázali vyvinout stykovací zařízení s průlezem, přestože se o to snažili. Tudíž na cestě tam i zpět by býval musel pilot lunárního modulu přelézat z lodi do lodi vnějškem.
        Možná jsem to v „předodstavci“ nevyjádřil úplně jasně, jestli mě políbí múza, upravím to. A moc díky za pochvalU! 😉

        • Racek napsal:

          Jistě, stykovací zařízení nevyvinuli, alespoň ne vhodné. Další příčinou byla hmotnost zařízení, z důvodů nosnosti N1 se hledaly veškeré možné způsoby úspory hmotnosti, doslova každý kilogram. Nakonec, zvolená koncepce letu byla i tak zřejmě za hranicí sebevraždy, bez rezerv, viz jednomístný lunární modul s nízkou rezervou paliva, ten přestup venkem a pod. O náročnosti pilotáže se snížením členů posádky nemluvě. Takže o opožděném vývoji stykovacího zařízení s průlezem možná rozhodly asi hlavně ty „ušetřené“ stovky kilogramů.
          Jinak velmi pěkný článek, jak je dovedli Sověti improvizovat, že … zde ovšem již sama velikost výstupního průlezu svědčí o „vysoké“ úrovni koordinace mezi konstruktéry lodi a skafandrů. Prostě nástupce Koroljova Myšin na tohle prostě nebyl.

        • Ondřej Šamárek napsal:

          Je to tak. Ta ušetřená kila svoji roli určitě sehrála, ovšem roli tady sehrála i časová tíseň, v jaké konstruktéři pracovali. Oproti Američanům měli zpoždění o několik let, definitivní způsob cesty na Měsíc (LOR) nebyl potvrzen tuším až do poloviny šedesátých let.
          A že Mišin byl do značné míry katastrofou pro OKB-1, o tom žádná. Jeho konstruktéři byli opakovaně upozorňováni na nutnost většího průlezu, opakovaně ujišťovali, že to zvládnou a když došlo na lámání chleba, skutek utek’…
          Za pochvalu moc děkuji! 😉

    • Spytihněv napsal:

      Podle mě kvůli obletu Měsíce se nic spojovat nemuselo a tak ani přestupovat nebylo potřeba. Jednoduchý obletový Zond se skládal z návratového mudulu (kde by kosmonauti seděli po celou dobu letu), servisního modulu a urychlovacího stupně. Snad jen v případě obletu, při kterém by se zkoušelo spojování s lunárním modulem, by se přelézalo, ale jestli to měli Rusové v plánu, to fakt netuším. Až tak daleko se se svým programem nedostali.

      Přestup vnějškem se měl konat do lunárního modulu a to z toho důvodu, že dokovací systém jednoduše neměl průlez a tak se ušetřilo jak na hmotnosti, tak navíc nebyla nutná taková přesnost při spojování.

  2. ventYl napsal:

    Zaujimalo by ma, ako na tom boli v tej dobe skafandre pre hlbkove potapanie na dlhu dobu, resp. ci vobec v tej dobe nieco take uz existovalo… pretoze vybavenie enviromentalneho systemu tohto skafandra zodpoveda prakticky dnesnemu standardu v tejto oblasti.

Zanechte komentář