Одежда космонавтов
В повседневной жизни назначение одежды — снижать теплопотери организма, обеспечивать оптимальные условия для поддержания на постоянном уровне температуры тела, а также защищать от неблагоприятных воздействий внешней среды (высокой и низкой температуры, дождя, снега, ветра, пыли). В кабине космического корабля, где указанные факторы либо отсутствуют, либо сведены до минимума, одежда приобретает несколько иные функции.
Широко распространенное деление одежды космонавтов на собственно одежду и космические скафандры в значительной мере условно, ибо, по своей сущности, скафандры в специфических условиях деятельности космонавтов (в том числе и при выходе в открытый космос или на поверхность той или иной планеты) выполняют все функции одежды, приспособленной к определенной производственной деятельности.
Подобно земной, одежда космонавтов должна быть удобной для работы и отдыха, не затруднять и не ограничивать движений. Известное положение о том, что лучшая одежда — та, которую мы не ощущаем, вполне применимо п в данном случае.
Комплект одежды космонавтов состоит из нательного белья, полетного костюма, в котором космонавты находятся в космическом корабле, п теплозащитного костюма.
Нательное белье и полетные костюмы предназначены для повседневной носки и могут быть использованы один раз или повторно.
Одежда одноразового пользования предназначается для ношения в течение определенного отрезка времени, после чего она поступает в систему удаления отходов или, если это предусмотрено программой исследований, упаковывается в герметические емкости (мешки) и хранится до окончания полета, а космонавты надевают новый комплект.
Одежду повторного пользования носят в течение того же или несколько меньшего отрезка времени, что и одежду одноразового пользования, но затем не уничтожают, а подвергают тому или иному виду очистки.
И тот и другой способы использования одежды имеют свои достоинства и недостатки. Применение одежды одноразового пользования, не требуя специальных очистительных устройств, упрощает конструкцию бытового оборудования космического корабля. Однако при увеличении численности экипажа и значительной продолжительности полета объем и вес сменной одежды могут достигнуть очень больших величин.
Так, по данным фирмы Юнайтед Эйркрафт, для полета экипажа из трех человек продолжительностью свыше 200 суток и смены одежды каждые 10 дней вес одежды одноразового пользования значительно превысит все допустимые лимиты.
Применение одежды многократного пользования при всех ее видимых преимуществах в данный момент не может быть реализовано в связи с отсутствием соответствующих стиральных и сушильных установок.
Имеющиеся данные показывают, что подобные установки не будут созданы в ближайшее время. Поэтому в большинстве планируемых в настоящее время космических полетов космонавты, по-видимому, будут использовать одежду однократного применения.
К одежде однократного применения следует также отнести и теплозащитные костюмы. Эти костюмы употребляются при приземлении в безлюдной местности в неблагоприятных климатических условиях. Кроме того, они могут быть использованы в случае нарушения работы систем кондиционирования на борту космического корабля.
Остановимся теперь более подробно на особенностях одежды космонавтов.
Нательное белье
Нательное белье непосредственно соприкасается с кожными покровами. Этим определяется основное требование к данному виду одежды — не оказывать раздражающего действия на кожу. Ткань белья должна быть легкой, эластичной и не затруднять теплоотдачу конвекцией и радиацией, а также не препятствовать испарению влаги с поверхности тела.
Необходимо, чтобы ткань, из которой изготавливается нательное белье космонавтов, обладала достаточной прочностью для длительного ношения и крепления на ней датчиков для снятия биотелеметрической информации. Стирка и различные виды стерилизации не должны изменять свойств ткани.
Высокие гигиенические свойства натуральных льняных и хлопчатобумажных тканей прежде всего привлекли внимание создателей одежды космонавтов. Так, для экипажей космических кораблей типа «Аполлон» нательное белье было изготовлено из пористой хлопчатобумажной ткани вязаного типа. Исследования показали ее высокую воздухопроницаемость, влагоемкость и способность сорбировать с кожи хлориды и органические вещества. В дальнейшем для повышения износоустойчивости было признано целесообразным применять льняные и хлопчатобумажные волокна не в чистом виде, а в смеси с другими, более прочными компонентами. Особое значение это имело для нательного белья, надеваемого под скафандр.
Существенную роль при создании нательного белья играет и структура ткани. Необходимость обеспечить максимальную сочетаемость нательного белья со следующим слоем одежды (полетным костюмом или скафандром) и, следовательно, исключить возможность возникновения складок на белье, а также стремление свести к минимуму количество швов привели к мысли о целесообразности использования трикотажной ткани. Трикотаж позволяет изготавливать белье, равномерно облегающее тело без избыточных складок.
В результате физиолого-гигиенических и физико-химических исследований различных трикотажных полотен для нательного белья космонавтов был рекомендован хлопчато-вискозный трикотаж, изготовленный на мальезных машинах. Этот трикотаж обладает высокой воздухопроницаемостью (не менее 400/600 л/м2 * сек при давлении 5 мм водяного столба) и паропроницаемостью с сопротивлением около 1 мм воздушного слоя. Гигроскопичность этой ткани белья не менее 7% при относительной влажности воздуха 60%. Прочность трикотажа достаточно высокая — не менее 20 кг для ширины полоски 50 мм. Толщина полотна при нагрузке 10 г — 0,73 мм.
Нательное белье из такого трикотажа не осложняет надевание космического скафандра и не вызывает неприятных ощущений при ношении его под скафандром в течение 10 суток. Оно хорошо продувается и обеспечивает достаточную аэрацию кожной поверхности при работе вентиляционной системы скафандра. Разработанная конструкция нательного белья, включающая фуфайку, бесшовные носки и кальсоны со специальным запахивающим клапаном в области промежности, позволяющим пользоваться ассенизационным устройством, была успешно применена космонавтами космических кораблей типа «Восток» и может быть рекомендована для использования в качестве одежды, надеваемой под скафандр.
Ограниченные возможности проведения гигиенических мероприятий по очистке тела в условиях космического полета привели к использованию для этих целей сорбционных свойств тканей нательного белья. Известно, что при достаточной фитильности ткани, из которой изготовлено нательное белье, она может сорбировать определенное количество кожных выделений. С увеличением продолжительности космических полетов эта способность тканей нательного белья приобретает все большее значение.
Говоря о сорбционных свойствах белья, следует отметить еще одну очень важную сторону этого вопроса — переход части микрофлоры с поверхности тела на белье. При дальнейшем изложении будет подробно показана зависимость между свойствами белья, объемом и частотой гигиенической обработки кожи и количеством и видами микрофлоры на ней.
Можно полагать, что по мере увеличения длительности космических полетов проблема снижения микробной обсемененности кожи будет приобретать все большее значение. Одним из перспективных способов снижения микробной обсемененности кожи и нательного белья представляется использование антимикробных текстильных материалов. Способам получения таких материалов последние годы уделяется большое внимание.
Совсем недавно применялась импрегнация тканей различными бактерицидными (бакте-риостатическими) препаратами. Однако недостаточная устойчивость этих препаратов при стирке и в процессе эксплуатации тканей потребовала дальнейших исследований. Изыскания возможности присоединения бактерицидных препаратов непосиедственно к макромолекулам волокнообразующих полимеров дали наибольшие результаты при использовании поливинилспиртовых и целлюлозных волокон.
Нательное белье, изготовленное из волокна «Летилан» с введением препарата 5-нитрофуранового ряда, обладает выраженным антимикробным эффектом по отношению к микрофлоре, обычно вегетирующей на поверхности кожи человека.
Другой метод получения антимикробных химических волокон состоит в введении нерастворимых или малорастворимых в воде препаратов в прядильный раствор полимеров при формировании волокна.
При испытании антимикробного белья в течение 10—15 суток в условиях обычной жизни не обнаружено отрицательных изменений в функциональном состоянии кожных покровов.
Необходимо отметить, что сложность создания антимикробного белья обусловлена не только трудностями подбора сочетаний бактерицидных (бактериостатических) препаратов и соответствующих химических волокон, но и возможностью возникновения различного рода дисбактериозов вследствие применения такого белья.
Имеющиеся в настоящее время данные делают весьма заманчивой перспективу использования антимикробного белья при длительных полетах космических кораблей.
Полетный костюм
В зависимости от программы и конкретных условий полета верхней одеждой космонавтов служит или полетный костюм, или скафандр.
Конструкция полетного костюма должна не стеснять свободы и объема движений и тем самым не влиять на работоспособность космонавта, предусматривать возможность пользования ассенизационным устройством, допускать быстрое его надевание и снимание.
Полетный костюм должен полностью сочетаться с нательным бельем и теплозащитным костюмом. Теплозащитные свойства полетного костюма должны быть оптимальными для заданного температурного режима кабины корабля. При разработке полетного костюма необходимо предусматривать возможность крепления датчиков для снятия биотелеметрической информации, а также нескольких карманов для небольших предметов личного пользования.
Ткань, применяемая для изготовления полетного костюма, должна быть легкой, мягкой, эластичной, износоустойчивой, трудновоспламеняемой и не должна способствовать выделению пыли, а напряженность электростатического поля этой ткани не должна превышать определенной величины.
Если предполагается многократное использование полетного костюма, необходимо, чтобы ткань сохраняла свои свойства после стирки и различных видов стерилизации. Во всех случаях ткань и конструкция костюма не должны затруднять теплопередачу конвекцией, радиацией и испарением влаги с поверхности тела.
В длительных космических полетах определенное значение приобретают цвет и интенсивность окраски тканей верхней одежды. Исходя из требований гигиены и технической
эстетики отдается предпочтение одежде светлых спокойных тонов. При выборе окраски костюмов следует также учитывать индивидуальные вкусы членов экипажа.
Естественно, что при конструировании полетных костюмов необходимо подбирать ткани с высокой износоустойчивостью и прочностью. Так же как и при конструировании нательного белья, изучалась возможность применения синтетических волокон.
Синтетические ткани в своем большинстве характеризуются высокой прочностью, эластичностью, несминаемостью, легко поддаются механической очистке.
К настоящему времени создано много трудновозгораемых, пожаробезопасных синтетических тканей, не поддерживающих горение при повышении температуры.
В то же время применение полимерных синтетических материалов таит в себе потенциальную возможность выделения из них в воздушную среду летучих вредных веществ. Это может быть вызвано наличием в материалах остаточного количества свободных, не вошедших в реакцию полимеризации или поликонденсации мономеров, обладающих, как правило, токсическими свойствами. Выделение мономеров и частиц с низким молекулярным весом может быть также следствием процессов деструкции.
Необходимо отметить наличие электростатических зарядов в изделиях из синтетических материалов. Так, большие заряды обнаружены в изделиях из хлорина и ацетатного шелка, в обуви, изготовленной с использованием полимерных материалов. В ряде случаев длительно удерживающаяся напряженность электростатического поля достигает 6—8 кв/см2 и сопровождается возникновением у человека, носящего такую одежду, неприятных и даже болевых ощущений. Никаких отрицательных явлений не обнаруживается лишь при напряженности электростатического поля, не превышающей 200— 400 в/см2. Наличие электростатического поля способствует более быстрому загрязнению одежды.
Существенными недостатками синтетических тканей в сравнении с натуральными являются их более низкие гигроскопичность, паропроницаемость и тепловое сопротивление. Исследования показали, что гигроскопичность лавсана в 16 раз, а нитрона в 4 раза меньше, чем у шерстяной ткани бостон.
Кроме того, было обнаружено, что по мере увеличения доли синтетического волокна в ткани гигиенические свойства ее ухудшаются, причем эти изменения носят линейный характер; снижение гигиенических свойств ткани, содержащей синтетическое волокно до 50%, не влияет в значительной степени на общие физиолого-гигиенические свойства одежды из нее; одежда из смешанной ткани может быть рекомендована к использованию при температуре окружающего воздуха +18/+50°С.
При выборе синтетического волокна для смешанной пряжи наиболее целесообразно, по-видимому, использовать полиэфирное волокно лавсан, обладающее высокими теплозащитной способностью и прочностью, эластичностью, несминаемостью, термо- и химической стабильностью, стойкостью к истиранию, устойчивостью к действию солнечного света, химических агентов, бактерий и т. д.
Одна из главных задач при конструировании полетной одежды — сохранение теплового баланса у космонавтов, т. е. предупреждение как излишней теплоотдачи организмом, так и накопления избыточного тепла. Человек, одетый в обычную двухслойную одежду, сохраняет тепловой баланс при определенных сочетаниях теплопродукции и температур окружающего воздуха.
Приводим данные о характере физической работы, необходимой для сохранения теплового баланса человека, одетого в двухслойную одежду, при различной температуре окружающего воздуха:
С целью определения теплозащитных свойств одежды для человека, находящегося в относительном покое, при небольшой скорости движения воздуха можно ориентировочно руководствоваться данными Винслоу и соавт.:
Известно, что заданный режим микроклимата в кабинах космических кораблей соответствует комфортным величинам: температуре воздуха 18/23° С, скорости движения воздуха 0,05/0,5 м/сек; относительной влажности 40—65%.
Учитывая, что в условиях полета космонавты в основном находятся в состоянии покоя или выполняют легкую физическую работу, их повседневная одежда должна иметь теплоизоляцию порядка 1—1,2 KЛO.
При повышении температуры воздуха в кабине выше расчетных величин космонавтам для сохранения комфортных теплоощущений рекомендуется снимать куртку полетного костюма или оставаться только в нательном белье. При понижении температуры воздуха ниже 18° С тепловой комфорт может быть достигнут за счет использования теплозащитного костюма (его надевают поверх полетного), шерстяных носков и шерстяной шапочки или шлема.
Теплозащитный костюм
Как уже говорилось, основное назначение теплозащитного костюма состоит в обеспечении теплового комфорта космонавтов при понижении температуры в кабине космического корабля (как, правило, в случае аварийной ситуации), а также при покидании космического корабля после его приземления (приводнения). Не являясь повседневной одеждой космонавтов, теплозащитный костюм должен храниться в условиях, обеспечивающих при необходимости быстрое его применение. Общие требования к конструкции такого костюма и составу его тканей совпадают с требованиями к костюмам летчиков.
При создании теплозащитной одежды большое значение имеет рациональное применение отдельных слоев материала. При проектировании структуры пакета теплозащитной одежды целесообразно, чтобы функции отдельных слоев ее были строго специализированы. Пакет зимней одежды обычно состоит из покровной ткани, ветрозащитной прокладки, утепляющей прокладки и подкладки. Покровные ткани воспринимают механические воздействия при использовании одежды и определяют ее внешний вид.
Основными требованиями, которым должны удовлетворять покровные ткани, являются износоустойчивость, прочность, несминае-мость, устойчивость к воздействию окружающей среды (свет, осадки).
Назначение ветрозащитной прокладки состоит в создании малой воздухопроницаемости пакета, при которой сохраняется высокий уровень теплозащитных свойств одежды при эксплуатации ее в условиях ветра. Необходимо, чтобы ветрозащитные прокладки обладали следующими главными свойствами: воздухонепроницаемостью в пределах 7/40 л/м2*сек (в зависимости от метеорологических условий), небольшим весом, минимальной жесткостью, достаточной прочностью и паропроницаемостью.
Утепляющие прокладки обеспечивают теплозащитные свойства одежды.
К ним предъявляются следующие требования: стабильность слоя и устойчивость к механическим воздействиям в процессе эксплуатации, малый объемный вес, достаточно высокая воздухо- и паропроницаемость. Подкладка должна быть легкой, прочной, износоустойчивой, иметь гладкую поверхность.
Паропроницаемость пакета материалов не может быть меньше 25 г/м2*час.
Конечно, возможна различная конструкция теплозащитного костюма. Так, например, покровная ткань костюма может служить одновременно и в качестве утепляющей прокладки. Важно только то, чтобы теплозащитный костюм обладал необходимой теплоизоляцией.
По-видимому, теплоизоляция полетных теплозащитных костюмов должна быть не менее 2 KЛO, что соответствует теплоизоляции одежды для переходных и зимних сезонов. Приводим сведения о теплоизоляции основных типов одежды.
Как видно из приведенных данных, для зимних и арктических видов одежды требуется теплоизоляция в З/6 KЛO. Идеальная теплозащитная одежда может обеспечить теплозащиту не более 1,6 KЛO на 1 см ее толщины. Однако практически эту величину получить очень трудно. Теплозащитная одежда с указанными показателями обеспечивается толщиной слоя выше 3—4 см, что значительно затрудняет движения человека. Поэтому целесообразно ограничить теплозащитные свойства полетной одежды величиной теплоизоляции 3—4 КЛО.
Известно, что существенное влияние на теплозащитные свойства одежды оказывают и такие конструктивные факторы, как кривизна теплозащитного слоя одежды и наличие воздуха между слоями тканей. Путем использования теплоизоляционных свойств «инертного воздуха» можно значительно повысить теплозащитные свойства одежды. За счет изменения материала ткани теплозащитные свойства одежды могут максимально увеличиваться лишь на 16%. Все это свидетельствует о большом значении конструктивных решений при создании полетной теплозащитной одежды.
Таблица 1. Зависимость теплоизоляции одежды (в КЛО) отуровня физической работы при скорости движения воздуха 0,5 м/сек и суммарной радиации до 0,5 ккал/ см2 * мин
При конструировании таких костюмов необходимо также учитывать величину физической работы и движение окружающего воздуха, так как эти факторы оказывают большое влияние на уровень теплоизоляции одежды (табл. 1).
Обувь и головной убор
В комплект наряду с полетным и теплозащитным костюмами входят обувь и головной убор.
С полетными костюмами могут применяться шапочки, изготовленные из тех же тканей, что и сам костюм. Шапочка должна быть пошита из тканей достаточно легких, мягких, эластичных и не вызывающих раздражений волосистой части головы.
Конструкция шапочки должна быть удобной при эксплуатации и не затруднять теплоотдачу конвекцией, радиацией и испарением влаги. Очень удобна шапочка спортивного типа с козырьком и откидным бортиком.
С теплозащитным костюмом рационально применять шлемы, надеваемые на шапочку и прикрепляемые к ней специальными устройствами. Шлемы могут быть несъемными, являясь составной частью костюма, и съемными. В последнем случае шлем переходит в пелерину, позволяющую утеплить грудь, спину и плечи. Кроме того, он должен хорошо облегать голову и обладать достаточной теплоизоляцией. Конструкция шлема предусматривает возможность укрепления на нем датчиков для снятия биотелеметрической информации и переговорных устройств системы связи.
В комплекте с теплозащитным костюмом находится обувь, которая должна быть легкой, прочной, обладать хорошими теплоизоляционными свойствами. Это обеспечивается соответствующим подбором материалов и конструкцией, рассчитанной также на пребывание космонавта в условиях невесомости.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com