| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
Особливості життя космонавтів в космічному кораблі
Що в космосі немає повітря, ми знаємо. Відомо, що без повітря людина не може прожити і кількох хвилин. Отже, у відсіках жилого космічного корабля, де розміщується екіпаж, повинен міститися повітря. Повітря - це в основному суміш двох газів: кисню і азоту. Азот при диханні організмом не споживається; ми його видихаємо назад в атмосферу, цей газ в наших легень практично не зазнає ніяких змін. А ось другий газ, кисень, організмом людини засвоюється.
Кисень - окислювач, а життєдіяльність людини, як і будь-якого іншого живого організму, немислима без процесу окислення. Їжа, споживана нами, в нашому організмі піддається окислювання, у результаті чого виділяється енергія, яку ми витрачаємо на рух і на виконання корисної роботи.
Отже, для життя людини необхідний саме кисень, отже, в космічному кораблі, який вирушає в міжпланетний політ, повинен бути необхідний запас кисню. А чи потрібен азот? Адже в космічний політ слід брати з собою лише найнеобхідніше, щоб не збільшувати масу корабля. Чи може людина жити не в повітряній атмосфері, а в атмосфері чистого кисню? Питання це має важливе значення, якщо пригадати, що вміст азоту в повітрі майже в чотири рази перевищує вміст кисню.Чи потрібно брати на борт космічного корабля суміш двох газів - азоту і кисню - чи можна обмежитися одним киснем?
Людина звик жити і працювати в повітряному середовищі. Тому з точки зору збереження здоров'я членів екіпажу на космічному кораблі доцільно мати повітряну атмосферу, відповідну атмосфері Землі. У радянських жилих космічних кораблях серії «Схід», «Схід» і «Союз» застосовується повітряна атмосфера, що складається з 80% азоту і 20% кисню, у всіх типах американських жилих кораблях («Меркурій», «Джеминай» і «Аполлон») створена чисто киснева середовище, без добавки інертного газу азоту.
Наявність у відсіках космічного корабля повітря, а особливо чистого кисню, створює одну з найбільш серйозних небезпек для екіпажу корабля. У повітрі можуть горіти багато речовини, а в кисні горіння відбувається ще інтенсивніше. Багато речовини, не здатні горіти на повітрі, дуже добре горять в кисні. Внаслідок цього у відсіках космічного корабля не виключається можливість виникнення пожежі. Пожежа - завжди велика неприємність. Правда, у випадку пожежі на Землі люди майже завжди мають можливість покинути палаючий об'єкт і викликати пожежну команду для гасіння.У космічному просторі все набагато складніше. Екіпаж корабля знаходиться в дуже тісному приміщенні, а це сильно ускладнює боротьбу з вогнем.
Що може бути причиною пожежі на борту космічного корабля? Ми вже знаємо, що корабель - це складний комплекс різних систем, які при роботі споживають електроенергію. На борту корабля є джерело електричної енергії, від якого по кабелях електричний струм підводиться до приладів і систем. При будь-яких несправностях в кабельній мережі може статися коротке замикання з утворенням іскри. Від іскри може загорітися якесь пальне речовина. Джерелом утворення іскри може стати і сама людина, тобто член екіпажу корабля.Вам, напевно, доводилося спостерігати таку картину: гребінець, якій ви причесываетесь, раптом починає потріскувати. Чому? На гребінці накопичується заряд статичної електрики завдяки тертю її про волосся, а потім відбувається розряд. При розряді невеликої кількості статичної електрики ми чуємо тільки легкий тріск, іскри ще не буває видно. Якщо статичної електрики скупчується багато, його розряд супроводжується утворенням досить потужною іскри.
Космонавти, перебуваючи в космічному кораблі, виробляють всякого роду руху,і при цьому відбувається тертя окремих частин їх костюма один про одного. На костюмі в результаті тертя, так само як і на гребінці, може з'явитися заряд статичної електрики, а при певних умовах відбудеться його розряд з утворенням іскри. Практика показує, що не так-то просто підпалити горючий матеріал електричною іскрою, якщо іскра не дуже велика і діє короткий час. Але це в умовах земних, де проявляється дія сили тяжіння.Чи є якась відмінність у протіканні процесу займання горючих речовин в космічному кораблі в порівнянні з земними умовами? Виявляється, є і дуже суттєва. У земних умовах тепле повітря, як відомо, піднімається вгору, а холодний, як більш важкий, опускається вниз. Завдяки цьому відбувається безперервне перемішування повітря. Ви сірником підпалюєте аркуш паперу. Куди йде тепло від палаючого сірника? На нагрівання листа. Коли папір нагріється до температури займання, вона спалахує і починає горіти.Де важче нагріти аркуш паперу до температури займання: на Землі чи на космічному кораблі? Потрібно мати на увазі, що одночасно з нагріванням папери нагрівається і навколишній повітря. Нагріте повітря стає легшим і піднімається вгору, а на його місце надходить нова порція холодного повітря, яка також починає нагріватися. Завдяки такій конвекції повітря кількість тепла і час, необхідний для того, щоб підпалити аркуш паперу, збільшуються.
У космічному кораблі сила тяжіння відсутнє, тому конвекції не відбувається. Із-за того що аркуш паперу не буде омиватися повітрям, для його підпалювання потрібно менше тепла і менше часу. Отже, в умовах невагомості небезпека виникнення пожежі навіть від слабких джерел запалювання цілком реальна. А ось з поширенням полум'я, тобто з горінням вже спалахнув предмета, виходить зворотна картина. Для того щоб горіння мало місце, необхідний приплив свіжих порцій повітря до палаючої поверхні.Адже будь-яке горіння - це сполука кисню повітря з горючою речовиною. У земних умовах до палаючого предмета кисень, необхідний для підтримання процесу горіння, безперервно надходить завдяки наявності сили тяжіння, що створює природну конвекцію. У космічному кораблі, де відсутня природна конвекція, продукти згорання (вуглекислий газ і водяні пари створюють оболонку навколо вогнища горіння і, таким чином, закривають доступ до нього свіжих порцій повітря.
Отже, в умовах невагомості горіння не може довго тривати. Але в стані невагомості корабель знаходиться не завжди. Ми знаємо, що корабель повинен бути орієнтований певним чином відносно Землі або якого-небудь небесного тіла. При тривалих польотах корабель поступово змінює своє положення, тобто втрачає орієнтування, тому час від часу включаються двигуни орієнтації. Крім того, реактивні двигуни можуть включатися для проведення корекції траєкторії польоту. Робота цих двигунів створює силу тяги, діючу на корабель.Ну, а раз на тіло діє якась сила, то тіло отримує деяке прискорення і при цьому порушується стан невагомості. Гарячі гази (що утворюються при горінні), як більш легкі, будуть рухатися в бік, протилежний напрямку прискорення корабля, а холодне повітря - в тому ж напрямку. Так створюються умови, необхідні для перемішування повітря всередині космічного корабля, а отже, і для підтримки процесу горіння.Є ще й інша, більш серйозна причина, яка може сприяти поширенню що виникло в космічному кораблі пожежі,- це штучна конвекція. Ми вже говорили, що до складу системи регулювання температури космічного корабля входить декілька вентиляторів. Призначення їх - проганяти повітря через пристрої, в яких від нього відбираються зайві волога і тепло.
Вентилятори приводять в рух велику частину повітря кабіни. До речі, слід сказати, що рух повітря в кабіні необхідно і для нормальної життєдіяльності членів екіпажу. Ви знаєте, що людина безперервно виділяє тепло. Коли температура навколишнього повітря висока (влітку в жарку погоду), організм виділяє через шкіру вологу (потіє), яка, випаровуючись, охолоджує поверхню тіла. Відведення тепла від тіла людини в навколишній простір забезпечується природною конвекцією. Відсутність конвекції може призвести до перегрівання організму.
У космічному кораблі В умовах невагомості природної конвекції немає, тому там з допомогою вентиляторів створюють штучну, вимушену конвекцію. Але саме вимушена конвекція і є головною причиною, яка може випадкове загоряння в кабіні корабля перетворити у велику пожежу.
Що може горіти всередині кабіни космічного корабля? Ізоляція електропроводки, одяг самих космонавтів, м'яка оббивка крісел і т. д. Не меншу небезпеку, ніж сам пожежа, представляють гази, що виділяються при горінні різних речовин.
В кабіні корабля тісно і, що головне, провітрити кабіну не просто. Тому утворення будь-якого газу в кабіні у великій кількості небезпечно не тільки для здоров'я, але і для життя членів екіпажу. Виявити виникнення пожежі в кабіні космічного корабля можна або побачивши полум'я, або за запахом, якщо при горінні виділяються гази з різким запахом. Ліквідувати пожежу в космічному кораблі після того, як він розвинувся, дуже важко.Пожежа необхідно виявляти на самому початку його виникнення, коли ще немає руйнувань від вогню і коли ще атмосфера кабіни не отруєна газами, що виділяються при горінні. Для цього в кабіні корабля встановлюються датчики, які дають сигнал тривоги (світловий або звуковий), коли виник ще не пожежа, а лише небезпека його освіти. Завдання цих датчиків - не тільки виробити сигнал про виникнення вогнища горіння в кабіні корабля, але і включити засоби пожежогасіння, оскільки зволікання з гасінням пожежі в космічному кораблі неприпустимо.
Яким же чином можна загасити пожежу, що виникла в кабіні космічного корабля? Будь пальне речовина може горіти тільки в тому випадку, якщо воно знаходиться на повітрі, тому найбільш простим і вірним способом гасіння пожежі є створення в кабіні глибокого вакууму. Зробити це просто.
Кабіна космічного корабля як би надута повітрям. Тиск газу в кабіні дорівнює 1 атм, а навколишній тиск в космічному просторі практично можна вважати рівним нулю. Тому, якщо відкрити будь-яких люк або клапан (який може відкриватися автоматично по сигналу, отриманого з датчика, який виявив загоряння), повітря з кабіни дуже швидко вийде в космічний простір і горіння відразу ж припиниться. Випуск повітря з кабіни - дуже зручний спосіб гасіння пожежі в космічному просторі, але слід пам'ятати, що в кабіні знаходяться люди, а вони без повітря жити не можуть.
Правда, якщо космонавти в скафандрах, відсутність повітря в кабіні їм нічим не загрожує. Але перебувати людині в скафандрі тривалий час шкідливо. Тому при польотах, які тривають декілька діб, екіпаж в кабіні повинен перебувати без скафандрів. Отже, перед тим як порушити герметичність кабіни і дозволити повітрю вийти за борт корабля, космонавтам потрібно буде надіти скафандри. Але це необхідно зробити до того, як пожежа досягне загрозливих розмірів.Однак, як показали спеціальні експерименти, час, що витрачається космонавтами на вдягання скафандрів, велико - 25 - 30 хв, а щоб припинити в кабіні пожежа, необхідно випустити з неї повітря за кілька секунд. Тому розгерметизація як засіб гасіння пожежі може застосовуватися тільки в космічних кораблях, кабіни яких розділені на кілька відсіків, з герметично закриваються люками повідомлення. У разі виникнення пожежі екіпаж з відсіку, де сталося загоряння, переходить в інший, а відсік, де виникла пожежа, з'єднується з космічним простором.
Пожежа - це, мабуть, найстрашніша небезпека, яка може виникнути в космічному кораблі. Для ліквідації пожежі необхідно мати надійні при будь-яких умовах кошти. Тому ведуться інтенсивні роботи по створенню таких коштів. Випускати повітря з кабіни не завжди можна. Не можна вчинити навпаки: при виникненні пожежі не випускати повітря з кабіни, а вводити якісь гази, що діють як полум'ягасники?
Є кілька газоподібних речовин, які дуже енергійно гасять горіння у повітрі, навіть якщо вони присутні в ньому в дуже невеликій кількості. Якщо медичні дослідження покажуть, що вміст у повітрі таких речовин не позначається на стані здоров'я людини, то ці речовини можуть виявитися придатним і зручним засобом пожежогасіння в космічному кораблі. Від датчика, який виявив початок горіння, буде подаватися сигнал на відкриття ємності, в якій зберігається ця речовина під тиском.Пламягасящее речовина буде викидатися в кабіну і вентиляторами системи терморегулювання перемішуються з повітрям. Для цього потрібно мало часу, отже, пожежа може бути погашений в самому початку його виникнення.
Після того, як пожежа буде ліквідована, космонавти надінуть скафандри. Часу для цього у них буде достатньо. Ну а коли надіті скафандри, безпечне розгерметизована кабіну і повітря, забруднене пламягасителем, викинути в космічний простір, а в кабіну знову заповнити із запасів, що зберігаються на борту космічного корабля, свіжим повітрям.
Пожежа - це дуже велика небезпека для екіпажів космічних кораблів, але не єдина. Космічний простір таїть в собі і інші небезпеки. У космічному просторі рухаються з великими швидкостями метеори. Правда, великі метеори настільки рідко зустрічаються, що зіткнення з ними космічних кораблів майже повністю виключено. Але що буде, якщо з космічним кораблем зіткнеться метеор невеликих розмірів (у поперечнику 1 - 0,5 см і менше)?Якщо зіткнення відбудеться з апаратом, який має товстий зовнішній шар теплозахисного покриття, то нічого істотного не трапиться. А що, якщо зіткнення відбудеться з орбітальним відсіком? Адже на ньому немає теплозахисного покриття, його стінки виготовлені з алюмінієвого листа товщиною всього кілька міліметрів. При зіткненні з метеором така стінка буде пробита наскрізь.
Чим це загрожує членам екіпажу? Удар метеора про стінку корабля не тільки призведе до утворення отвори, що вже небезпечно. Отвір у стінці корабля означає його розгерметизацію. Все повітря з відсіку вийде у космічний простір, і, якщо космонавти не встигнуть вчасно закрити отвір, вони загинуть через нестачу повітря для дихання. Тому в космічних кораблях повинні бути пристрої, які попереджали б витік з нього повітря у разі порушення герметичності оболонки при зіткненні з метеором.
В даний час відомо кілька способів, що дозволяють зберегти повітря в космічному кораблі в разі пробивання його оболонки метеором невеликих розмірів. Один з них полягає в наступному. Навколо орбітального відсіку космічного корабля розташовують другу оболонку - так званий буфер з тонкостінного екрану. Екран робиться з легких металів товщиною в декілька десятих доль міліметра. Відстань від екрана до стінки відсіку 2,5 - 3 див.
Стикаючись з екраном, невелика частинка метеорної речовини розбивається на дрібні бризки, одночасно з цим відбувається дроблення частини матеріалу екрана. Частинки, утворені при дробленні метеора і екрану, мають набагато меншу кінетичну енергію, ніж мав метеор до зіткнення з космічним кораблем. Однак вони все ж отримують деяку швидкість і розлітаються в сторони у вигляді віяла, зустрічаючись з оболонкою орбітального відсіку. Удар їх припадає на велику площу ділянки стінки орбітального відсіку.Кожна частинка в окремо, володіючи малою масою і порівняно невеликою швидкістю, не може серйозно пошкодити оболонку стінки.
Більш надійний захист від метеорного небезпеки дають так звані самогерметизирующиеся матеріали. Найпростіший самогерметизирующийся матеріал - губчаста гума. Проткніть цвяхом лист фанери - в ній утворюється дірка. А якщо цвяхом проткнути лист губчастої гуми, то в ньому дірки не буде видно - отвір майже повністю затягнеться. Звичайно, такий спосіб герметизації пошкоджень корпусу космічного корабля занадто ненадійний. Для ліквідації можливих пошкоджень стінок корабля можна застосовувати резіноподобное речовина, але у вигляді листів, а невеликих кульок (діаметром 3 - 5 мм).Корпус орбітального відсіку оточують тонкою металевою оболонкою. У простір між стінкою відсіку і зовнішньою оболонкою поміщають дрібні кульки з еластичної гуми. Уявіть тепер, що метеор пробиває наскрізь і зовнішню оболонку, і стінку корпусу. Так як космічний корабель являє собою як би надутий повітрям м'яч, з отвору в космічний простір спрямовується потік повітря. Стікаючим в космічний простір повітрям гумові кульки будуть притискатися до отвору в зовнішній оболонці. Завдяки своїй еластичності кульки зможуть повністю перекрити отвір.Розмір еластичних кульок вибирається таким, щоб він був більше розміру очікуваних метеорних частинок, вірніше, отворів, які метеори зможуть пробивати в оболонці корабля.
Інший спосіб ліквідації пробоїв гермовідсіків космічного корабля складається в застосуванні хімічно активних речовин. Хімічний герметизатор зазвичай складається з двох компонентів (частин), які представляють собою легкорухливою рідини. При змішуванні ці рідини вступають у хімічну взаємодію один з одним, в результаті чого утворюється тверде і міцне з'єднання. Для застосування хімічної герметизатора навколо корпусу орбітального відсіку необхідно мати дві додаткові оболонки з тонких листів металу.У простір між цими оболонками (а вони утворюють дві не сполучені один з одним порожнини) заливають рідини - складові частини хімічного герметизатора. Що станеться, якщо метеорна частинка проб'є орбітальний відсік, стінка якого складається з трьох оболонок - власне відсіку корпусу і двох допоміжних оболонок? Очевидно, в місці пробою створяться умови для змішування рідин, залитих в порожнині. Отвір дуже швидко буде закрито пробкою, яка утворюється в результаті хімічної взаємодії змішалися рідин - складових частин хімічного герметизатора.
Наскрізний пробій стінки метеором, крім розгерметизації відсіку космічного корабля, може призвести і до того, що всередину космічного корабля з великою швидкістю можуть влетіти і частинки метеорної речовини, частинки металу, з якого виготовлений корпус орбітального відсіку. А це небезпечно. Осколок може поранити члена екіпажу; при ударі про електропроводку він може зруйнувати її і, що особливо небезпечно, викликати коротке замикання. Коротке замикання, як правило, супроводжується утворенням іскор великої потужності, здатних запалити горючу речовину і, отже, викликати пожежу у відсіку.
Пробивання стінки космічного корабля може призвести до потрапляння всередину відсіку сильно розпечених часток металу як у твердому, так і розплавленому стані. При високій температурі і при наявності кисню (що знаходиться в повітрі кабіни) розпечений метал буде окислюватися, тобто горіти, даючи дуже яскраве полум'я з високою температурою. Зрозуміло, звичайно, що це також може призвести до виникнення пожежі всередині корабля.
Зіткнення космічного корабля з метеорами, здатними пробити його оболонку, дуже небезпечно, але, як вже показала практика польотів жилих кораблів, вірогідність цього дуже невелика. Для того щоб пробити стінку орбітального відсіку або трубку радіатора системи терморегулювання, що знаходиться на зовнішній поверхні оболонки корабля, необхідно зіткнення з часткою діаметром, принаймні в кілька міліметрів. Частка не дуже велика, але і таких частинок в космічному просторі не багато.А ось часток зовсім дрібних (розміром 0,001 мм і менше) в космічному просторі можна зустріти набагато більше. Небезпечні такі метеорні частки?
Незважаючи на малі розміри, такі метеори все ж не нешкідливі. Великої шкоди ні стінок орбітального відсіку, ні теплозащитному покриттю спускного апарата вони заподіяти не можуть. Але населений космічний корабель має вікна (ілюмінатори), через які людина може бачити все, що оточує його в міжпланетному просторі, - Землю, зірки, інші планети сонячної системи і т. д. і з ним орієнтувати корабель. Ілюмінатори космічних кораблів роблять, звичайно, з прозорих матеріалів типу звичайного скла або яких-небудь стеклоподобных мас.
Через скло ми можемо добре бачити за умови, якщо поверхня його не має дефектів. А якщо скло матове? Через нього, звичайно, нічого не побачиш, хоча світло воно і пропускає. Безперервна бомбардування космічного корабля найдрібнішими метеорными частинками як раз і призводить до того, що прозорі скла ілюмінаторів космічного корабля стають непрозорими (матовими), і тоді космонавт не зможе керувати кораблем. В цьому - одна з небезпек, викликаних дією микрометеоров на космічний корабель при тривалому його перебуванні в космосі.Якщо енергоживлення корабля здійснюється за рахунок роботи сонячних батарей, то останні також є вразливе місце для микрометеоров. Пошкодження поверхні панелей сонячних батарей микрометеорами веде до зменшення їх продуктивності.
|
| Категорія: Шлях у космос | Додав: 27.09.2016
|
| Переглядів: 2832
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
