?

Log in

No account? Create an account

zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Скафандр "Марсианина": взгляд специалиста
zelenyikot



Рубрика "Гость блога". Сегодня наш гость Николай Моисеев - сооснователь американской частной космической компании Final Frontier Design, которая занимается разработкой космических скафандров. О Николае и его компании многие могли уже узнать из публикаций "Медузы" или Geektimes. Сегодня он, по моей просьбе, комментирует съемочные кадры будущего научно-фантастического фильма "Марсианин" (The Martian).












Обзор конструкции «скафандра» фильма Риддли Скотта «Марсианин»


martian spacesuit (4).jpg

Несомненно это не настоящий скафандр, а фантазия художника–костюмера. На форумах в Америке посвященным презентации какого-нибудь настоящего, реального скафандра я встречал комментарии типа «Мне не нравится этот скафандр, а вот скафандр из такого фильма или иллюстрации к такой-то книге или компъютерной игре». То есть самое главное сейчас оценивается внешний вид, а мои учителя на «Звезде» учили меня, что каждая лента и деталь костюма на скафандре строго функциональная и никак не для красоты. Времена меняются и функциональность сейчас не в почете. Илон Маск (Elon Musk) главным требованием к скафандру для капсулы Dragon выдвинул всего ОДНО требование – скафандр должен быть bad ass looking. Я не нашел этого значения в словарях, и знакомые американцы объяснили мне, что это означает «круто выглядеть». У серьезной компании только одно требование к скафандру! Сейчас их разработка скрывается от публики, но надеюсь Илон сдержит обещание и представит публике свое детище в конце года.

Ну, ладно, оставим SpaceX и вернемся к фильму. Тенденция понятна и профессионалов не привлекаем, а делаем так как представляется художнику.



Скафандр «марсианина» имеет светофильтр. Это спорно. Для Марса он не нужен, т.к. солнце видится гораздо меньше и расположено дальше.
Светофильтр расположен внутри шлема, внутри основного остекления. Это мне напоминает «леоновский» "Беркут", в котором в КБ не учли результаты тепловых расчетов (в расчетном отделе сделали такое исследование, но его не прочитали и не учли). Алексей Архипович сильно перегрелся, лицо и голова вспотели в результате того, что светофильтр внутри шлема отражал тепловые потоки не только наружу в космос, но и внутрь скафандрового пространства. Потом комиссия работала и разбирала отказы и проблемы в ходе полета. Так вот, это был как анекдот, рассказывали ветераны и свидетели тех пусков. В отчете расчетчиков черным по белому было написано светофильтр должен быть снаружи! А сделали шлем со светофильтром внутри! Ну для Марса это расположение не критично, а вот сам светофильтр объективно не нужен, разве что в варианте без светоотражающего золотого покрытия и как доп. тепловая защита для работы ночью на поверхности Марса со спец. просветляющим ночным покрытием.



Самое главное, что скафандр для фильма выполнен, как скафандр обжимного действия, а не стандартный с вентиляционным зазором. Классические скафандры существующие и летающие сейчас - это оболочки антропоморфной формы наддутые и обеспечивающие кислород для дыхания. Достаточно громоздкие, ограниченной подвижности. Но функциональные. Грубо говоря система скафандра состоит из двух подсистем – оболочка скафандра и системы жизнеобеспечения. На оболочке специально сконструированные шарниры и подшипники для обеспечения подвижности. Шарниры скафандра способные изгибаться под избыточным давлением по моему мнению и являются изюминкой проектирования скафандра и той оригинальной спецификой о которой почти нет литературы и очень мало специалистов, в отличие от миллионов инженеров по всей земле владеющими принципами создания систем жизнеобеспечения и прочих железок для скафандров.
Для обеспечения теплового контроля подоболочечное пространство требует вентиляции и охлаждения с помощью специальной системы вентиляции и костюма водяного охлаждения для ВКД [Внекорабельной деятельности].

Обжимного действия скафандр - это когда ткань костюма скафандра обжимает непосредственно тело космонавта. По английски Mechanical Counter Pressure Suit (MCP Suit). Наиболее известные проекты – Space activity suit Пола Уэбба (Paul Webb) и Bio-Suit Дейвы Ньюман (Dava Newman). Дейва сейчас стала зам руководителя НАСА.



В качестве преимуществ называются меньше объем, лучше подвижность, не требуется система вентиляции так как испарения идут через ткань. Идет и охлаждение тела и удаляются выделения СО2 и т.д. MCP Suit часто представляется как наиболее прогрессивный дизайн концепция для скафандров. Но ни одного такого скафандра еще не летало и не использовалось.



Современные высотно-компенсирующие костюмы военных летчиков тоже обжимают тело и спасают летчика в случае разгерметизации кабины самолета и дают время снизиться до плотных слоев атмосферы. Ключевым моментом тут является, что ВКК дают время для снижения и они не обжимают во время полета, а срабатывают только при снижении давления в кабине. Почему так?
ВКК очень болезненны и после них синяки по телу. Обжимание происходит не всего тела, а голеней, бедр, рук и тела. Зона паха, подмышки, подколенные ямки, ступни, кисти рук например не обжимаются. И кровь будет приливать к этим областям и чем дольше время в кабине без давления тем больнее...

Какие недостатки у MCP Suit?

- для предотвращения гематом (синяков по простому) и кровоизлияний на коже и более серьезных последствий, давление на тело или компрессионное обжатие должно быть везде по телу равным и одинаковым, что трудно сделать. А в классическом скафандре это обеспечивается автоматически. Человеческое тело сложное и есть природные ямки и вогнутости, например плечо снаружи легко обжать, а подмышку проблематично.
- некоторые области тела очень чувствительны к обжатию. Это гениталии у мужчин и грудь у женщин.
- человеческое тело меняет свои размеры в процессе движения и жизни. Грудь при дыхании меняет свой обхват. Бицепс при нагрузке напрягается и увеличивается в размере и так далее. На одном американском форуме написали – а как быть с эрекцией у мужчин? Ведь это иногда случается. Чаще или реже....
- уровень компрессии 220 мм ртутного столба или примерно 30 кПа (0.3 атм, 4.3 psid). С чем сравнить? Мужские носки обжимают с компрессией 5 мм рт ст. Медицинское компрессионное белье (например носки) обжимают 30-40 мм рт ст. Вы можете их купить и попробовать. Носить это некомфортно. И даже болезненно. Одевать носок приходится минуты две. А теперь представьте как давит на все тело... И как одевать такой скафандр? Пол Уэбб надевал свой костюм 45 минут с помощью двух ассистентов.
- переход от костюма к шлему требует герметизации так как твердый шлем наддут, а скафандр нет. Уплотнение герметизации размещают на шее и это опять больно. Наша шея чувствительна к давлению на нее.
- Снаружи такого скафандра надо защитную одежду, что мы и видим у «марсианина».
- система охлаждения за счет испарения через ткань вызывает вопросы. Снаружи скафандра – вакуум или как в случае Марса сильно разреженная атмосфера или почти вакуум. В случае с интенсивной нагрузки понятно, что космонавт будет потеть и пот будет испаряться через ткань MCP Suit. А как быть в случае покоя? Космонавт стоит или сидит, а ткань не держит ничего и испарение идет всегда. Будет пересыхание, дискомфорт как минимум и переохлаждение. Нахождение баланса здесь еще впереди.

Эти моменты были известны среди специалистов.

Я в процессе подготовки этих комментариев пришел еще к одному моменту. Одним из «выдающихся» преимуществ MCP Suit называется то, что при проколе оболочки классического скафандра произойдет разгерметизация и кислород/воздух выйдет, наступит смерть космонавта. А в MCP Suit это не страшно так как скафандр не герметичен по определению.



Верхнюю одежду (наружные слои 8-9 слоев) скафандра ВКД трудно проколоть, плюс силовая оболочка и гермооболочка. В книге которую я читал, какой-то штырь проколол скафандр и кровь загерметизировала прокол и скафандр не потерял кислород. Костюмеры же реализовали идею MCP Suit в фильме.

Примечание zelenyikot: видимо, Николай имеет в виду, что сюжетный ход с кровью, герметизирующей отверстие в скафандре, уместен при использовании классического типа наддутых скафандров. В таком случае, более аутентичным является ранний фанарт на книгу:



Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot september 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

А что у нас там с Союзом? Снова в центре событий. Своей жизнью живет, железка :)
Создается впечатление, что наша техника не имеет защиты и управление можно принимать даже с айфона...

Снова иностранная электроника подвела.

Зато выглядит понтовито.

Вот теперь всё так - главное чтоб выглядело типа "круто", а остальное нафиг

Ох Ридли Скотт, ох не подведи на этот раз.
Ждем с нетерпением выхода фильма.

Спасибо за любопытный пост )

Ну, нет сомнений, что будет как минимум красиво. С этим сэр Ридли никогда не подводил. А вот что он сделает с первоисточником ...

Интересно, а можно ли ужать нынешний типовой скафандр? То есть он герметичный, там воздушная прослойка и т. д., но при этом прослойка эта тоньше, чем на нынешних образцах, например вместо костюма с водяным теплообменом использовать проволоки с эффектом Пельтье и т. д.

Интересный вопрос )

(Deleted comment)
ну книга ничо, фильм будем зыпать однозначно

что там в конце, его спасут или нет?

Хороший обзор, но упустили самую смешную деталь, хотя ее отлично видно на фото. В шлеме есть фонарь, освещающий лицо астронавта. Понятно, что это необходимо для кино и присутствует в большинстве фильмов, однако в реальности бессмысленый фонарь сделал бы астронавта полуслепым.
Книга с технической стороны интересна, хотя слишком далеко уходит от реальности, но как литература- шлак.

Ну хоть не как в Старкрафте2, когда устройство, которое должно проецировать изображения в глаз, проецирует их на щеку персонажа.

(Deleted comment)
Там в самой книге заложено ошибочное представление об атмосфере - они с планеты сбегают из-за сильного урагана, которого физически на Марсе быть не может.

(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
(Deleted comment)
"уровень компрессии 220 мм ртутного столба или примерно 30 кПа (0.3 атм, 4.3 psid). С чем сравнить? Мужские носки обжимают с компрессией 5 мм рт ст. Медицинское компрессионное белье (например носки) обжимают 30-40 мм рт ст."

Чтобы оценить давление, полагаю, каждый может плотно обмотать ноги медицинским жгутом :-)

С днем рождения, Зеленый Котик!!! 😀
ох как же долго нам еще до нормальных оптимальных скафандров.
Всегда вспоминаю ВКК у Сергея Тармашева в "Древнем" ох )))

Отличная статья, очень познавательно.

А скафандр из "Интерстеллара" таким образом не рассматривали?

Нет. Думаю там всё еще дальше от реальности, но там же совсем будущее.

(Deleted comment)
С днём рождения, однако! Здоровья и удач!
Спасибо за интересный блог.

Почему его нельзя сделать из нерастягивающегося материала, чтобы исключить лишнее давление на кожу?
Например, чтобы тот внутренний объём скафандра в котором будет находиться туловище космонавта, был точь в точь равен его объёму.

Edited at 2015-06-10 05:59 am (UTC)

ВНЕЗАПНО, современные скафандры так и сделаны. ;)

Почитал описание фильма и понял, что я уже подобное видел, практически один в один. Но вот чего за фильм, не помню.

В Прометее были похожие, с большими шлемами. Возможно, один дизайнер работал.

Спасибо, очень интересно!