Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

легкие. Поэтому разработали специальный механизм, позволяющий космонавтам дышать, его нужно было надеть как респираторную маску. Но эксперимент все же провалился, так как после помывки душ нужно было почистить и собрать, а пока космонавты это делали – успевали пропотеть и испачкаться.

Также космонавтам важно знать не только о качестве воздуха и воды, но и о том, не утекают ли они – нет ли разгерметизации. Для этого сначала использовался стандартный метод наддува. На Земле внутрь тестируемого объема накачивался воздух с повышенным давлением. Если выходит, значит, есть трещинки, дефекты. Как оказалось, этого способа недостаточно. Была поставлена задача – придумать новые, более точные методы для выявления утечек и предупреждения разгерметизации в уже эксплуатируемой станции.

На МКС проводится эксперимент по отработке акустического томографа. Прибор отправляет звуковую волну, которая отражается от поверхности и возвращается в прибор. Если в металлическом объекте есть дефект, отверстие или даже царапина, колебание отразится от него раньше, чем дойдет до края. Это укажет на наличие проблемы и примерное место ее возникновения. Такие томографы используются для оценки целости трубопроводов. В эксперименте «Бар» космонавты тестируют новые приборы, одним из которых является пироэндоскоп. Он измеряет температуру и определяет места, где она меньше, если есть негерметичность – воздух будет стремиться выйти в нее, а температура при этом будет немного снижаться за счет расширения и конвекции. Еще один прибор – термоанемометр – измеряет поток воздуха по скорости движения. Термогигрометр регистрирует влажность, так как на ряде поверхностей при разгерметизации температура приближается к точке росы, что приводит к конденсированию и образованию пленки жидкости. Зная это, легко найти утечку. Также в наборе есть высококачественная камера, которая может получить изображение трещин и других повреждений. При тревожных показателях приборов космонавты обследовали с ее помощью области с возможными дефектами, и она показала, что происходит нерассчитанная на Земле коррозия микроорганизмами. Эти микроорганизмы выделяют химические вещества, приводящие к потере прочностных характеристик, своего рода «ржавлению» алюминия. Для сравнения эффективности в эксперименте применяются ультразвуковые и звуковые инструменты поиска дефектов. Эксперимент оказался успешным. Космонавты нашли много дефектов, причем в скрытых от глаз местах за панелями. Новыми приборами и технологиями уже интересуются на Земле, есть планы использовать их в строительстве при подтверждении эксплуатационной пригодности мест, где стандартные приборы не справятся, например в помещениях с высокой влажностью или подвергающихся колебаниям. Похожий эксперимент под названием «Эксперт» был призван не только испытать технологию в новых вариантах, но и проверить, не повреждает ли она сама корпус. Акустические колебания могут входить в так называемый резонанс, при котором амплитуда вибрации увеличивается из-за совпадения собственной частоты колебаний материалов и частоты колебаний, вызываемых приборами. Невесомость создает идеальные условия изучения, так как на космический аппарат не оказывают влияние другие факторы и сторонние колебания. В новом методе повреждения искались с помощью изменения сопротивления корпуса станции при подаче слабого электрического тока. На основе этих данных приборы будут совершенствоваться в будущем.

Обеспечить герметичность космического аппарата после обнаружения утечки был призван скотч. Правда, клейкой ленты, изобретенной в 1925 году, было недостаточно. Ее совершенствовали в разных вариантах – изолента, малярный скотч и т. д. Для космонавтов был разработан материал под названием каптон – поли(4,4’-оксидифенилен-пиромеллитимид). Он значительно прочнее, не пропускает тепло, а самое главное – не меняет своих свойств при перепаде температур. Его армируют алюминием для большей надежности. Космический скотч неоднократно оказывался полезен. Американские астронавты с его помощью ремонтировали луномобили и системы регенерации воздуха при полете «Аполлона‐13»; советские и российские космонавты заклеивали трещины и пробитые микрометеоритами отверстия на «Мире» и МКС. Вместе с клейкой лентой был разработан герметик, заполняющий все трещинки и неровности, а при смешивании двух жидких вязких реагентов происходит затвердевание. Для ремонтника, как космического, так и земного, эти технологии очень интересны, и они быстро стали активно использоваться в быту. Сейчас на МКС проводится отработка новых типов клейкой ленты и способов нанесения тонких теплозащитных и герметичных покрытий на корпус станции в условиях вакуума и перепада температур в открытом космосе в рамках эксперимента «Реставрация».

Вместе с системой фильтрации появилась новая идея доставки пищи. Первые космонавты использовали специальные тубы, похожие на упаковку зубной пасты. Маленькое отверстие, через которое аккуратно выдавливалась еда, не давало ей неконтролируемо разлетаться по космическому кораблю. Сейчас же космонавты употребляют в пищу преимущественно сублимированные продукты. На Земле различные блюда подвергаются в вакууме сначала заморозке, а потом резкому нагреву, в результате чего вода сублимируется – испаряется, минуя жидкую фазу. Лед мгновенно становится паром. Получившийся сухой продукт упаковывается в пакеты и доставляется на орбиту. Когда космонавт проголодается, ему нужно добавить в пакет воды – и блюдо готово. Преимуществ масса. Во-первых, еда стала легче, во‐вторых, она почти не портится, в‐третьих, готовка занимает мало времени, а тюбик даже нельзя было подогреть. Интересно, что нечто подобное делали раньше медики при производстве лекарств, но пищу стали высушивать исключительно для космонавтов. Технология совершенствовалась достаточно долго – с водой стремились не потерять питательные вещества. Как ни удивительно, эта технология применялась только для нужд космоса вплоть до 1980‐х годов, когда на прилавках обычных магазинов впервые появились концентраты соков и лапша быстрого приготовления. Сейчас выпускается порядка 200 видов сублимированной продукции.

После того как космонавт хорошо покушал, ему неплохо бы и отдохнуть. Но есть проблема: если заснуть, тело будет летать в невесомости бесконтрольно по всей станции или кораблю. Да и вообще, как сделать так, чтобы все предметы оставались на своих местах? Первая мысль, которую высказал еще Юрий Гагарин, когда у него улетел карандаш, – всё привязывать. Решение интересное, но если будет много предметов, то их веревочки будут сплетаться, завязываться и очень сильно мешать. Другая мысль – магниты, которые будут притягивать и удерживать всё на своих местах. Но они тяжелые, и далеко не все вещи магнитятся. Кроме этого, магнитное поле своим излучением будет мешать работе приборов.

Идеальное решение нашлось – липучка. Ее изобрели еще в 1941 году, но именно космонавтика сделала материал известным. Более того, распространено заблуждение, что липучку придумали именно космические инженеры. Липучка представляет собой пару текстильных лент, на одной из которых размещены микрокрючки, на другой – микропетли. При соприкосновении двух лент микрокрючки цепляются за микропетли и крепко держат. Из липучки был сделан первый космический диван-комод. Он располагался в бытовом отсеке корабля «Союз» и был покрыт крючками, а полетный костюм был в петлях. Это оказалось очень удобно. На диване можно было как отдохнуть, так и поработать с научными приборами и системами.