Taevane kõrgmood
Vello Kala
08.02.2011

Kõrgmoodi kantakse Cannes’i filmifestivali galal, Oscarite jagamisel ja Monte Carlo kasiino paremates tubades ning sellest kirjutavad hoopis teistmoodi ajakirjad kui Tehnikamaailm. Ent ka TM on rõivastest kirjutanud – juhul, kui nende väärtus seisneb erilistes kasutusomadustes. Oleme rääkinud erirõivastest, mis loodud alpinistidele kõrgeimate jäiste mäetippude ründamiseks. Seekord läheme veel palju kõrgemale – vaatame kosmoseskafandreid.

Tegelikult on kõrgmoel ja kosmoseskafandreil siiski ka ühist: mõlema puhul ei hoita kokku aega ega vahendeid, et saavutada soovitud tulemus. Ning kui juba hindadest rääkida, siis riided, mida kantakse sadade kilomeetrite kõrgusel, jätavad Milano ja Pariisi parimad butiigid odavkettide staatusesse. Kõik, mis kõrgel, on ülikallis.

Enne kui taevaseid riidemoode lähemalt uurima hakata, katsume selgeks teha, miks kosmonaudid üldse eririietust vajavad – miks ei piisa lihtsalt mugavast vabaajariietusest? Skafandreid on mitut liiki, sest neid vajatakse erinevates olukordades.

Esimeste kosmoselendurite riietus pidi eeskätt tagama ellujäämise, juhul kui kosmoselaev peaks hermeetilisuse kaotama – väikseimastki august-praost voolaks õhk kiirest välja ja astronaudid hukkuksid sekundite jooksul. Õhukindel kiivriga skafander võimaldab astronaudil tuukri kombel ümbritsevast keskkonnast sõltumatult hingata.

Ent selline skafander, olgugi keerukas ja ülikallis, on siiski vaid päästerõngas hädaolukorra jaoks. Puhkudeks, kui on vaja kosmoselaevast avakosmosesse väljuda, on loodud spetsiaalsed skafandrid, mis lisaks varustamisele hapnikuga kaitsevad astronauti ka näiteks päikesepoolse külje kõrbemise ja vastaspoole külmumise eest – kosmoses pole ju atmosfääri, mis meie kesktähe kiirgust mahendaks ning soojust meie ümber ühtlaselt jagaks. Selleks on skafander varustatud vedeliku tsirkulatsiooni süsteemiga, mis soojust „päikesepoolelt” üle keha laiali viib, soojendades varjus olevaid kehaosi. Skafandri visiir peab ühtlasi kaitsma silmi ultraviolettkiirguse eest – maa peal hoolitseb selle eest atmosfäär. Mingil määral pakub skafander kaitset ka mikrometeoriitide eest.

Kui on plaanis maandumine mõnele taevakehale, näiteks Kuule, nõuab see omakorda erilist, missiooni tingimustele vastavat skafandrit. Aga algame päris algusest.

Esimesed kosmoseriided

Ettevalmistused inimeseks kosmoselennuks algasid nii USAs kui N. Liidus viiekümnendatel aastatel. Mõistagi tuli siis kõne alla ka kosmoseriietus. Mõlemas riigis lähtuti kosmoseskafandri projekteerimisel hävituslendurite kostüümist – on ju tingimused kiirlennuki kabiinis ja kosmoselaevas mõneti sarnased. Mõlemas tuleb piloodil/astronaudil taluda suuri ülekoormusi ning toime tulla hõredas atmosfääris või lausa kosmilises tühjuses.

Esimese skafandri looja on venelane Jevgeni Tšertovski. Kolmekümnendatel aastatel tegeldi N. Liidus mehitatud aerostaatide ehitamisega atmosfääri ülakihtide uurimiseks. Sellised aerostaadid tõusid 20–30 kilomeetri kõrgusele, kus õhurõhk on inimese jaoks lootusetult madal. Tšertovski lõi ülikonna, mis säilitas inimkeha ümber sellele maapinnal mõjuva surve ka kõrglennu hõredas atmosfääris. Tõsi, tema loodud skafander CH-1 kõrgustesse ei jõudnudki – see oli planeeritud aerostaadi SSSR-3 jaoks, hiiglaslik õhupall põles aga enne starti maapinnal ära ning N. Liit loobus mehitatud stratostaatide programmist.

Tšertovski skafander oli primitiivne ning piloodi võime selles liigutusi teha oli vägagi piiratud. Ent CH-1 sai aluseks hilisematele reaktiivlennunduse kostüümidele ning Gagarini kosmoseülikonnalegi. Ning Tšertovski loodud termin „skafander” on käibel tänapäevani.

Gagarini garderoob

N. Liidu mehitatud kosmoseprogrammi jaoks loodi skafander SK-1. SK-1 põhines suuresti lendurikostüümil, oli ju projekti Vostok puhul ette nähtud, et kosmonaut maandub kosmoselaevast eraldi, langevarju abil. Skafander ei sisaldanud autonoomset elutagamissüsteemi, hingamisõhu sai skafander voolikute kaudu kosmoselaeva Vostok õhuvarudest ning energiagi tuli skafandrisse „pistiku kaudu”. Ülikonna konstrueerimisel polnud tegelikult põhiprobleemiks kosmosetingimustega kohanemine – kosmoselaevas hoiti normaalset õhurõhku ning skafandri hingamissüsteem pidi rakenduma vaid juhul, kui Vostok peaks hermeetilisuse kaotama.

Keeruliseks osutus skafandri nii painduvaks tegemine, et kosmonaut oleks võimeline maandumise lõppetapis laevast väljuma ja langevarju avama. Lõpuks valiti lahendus, kus kosmonaut tulistati kosmoselaevast välja koos istmega. Katapultistmed olid tulnud kasutusele juba Teise maailmasõja käigus, kuna lennukite kiirus oli kasvanud väärtusteni, kus piloodi omal jõul kabiinist väljumine muutus võimatuks.

Skafander oli mitmekihiline, fotodelt tuntud heleoranž türp oli vaid selle väliskiht. Ere värvus pidi tagama langevarjuga maandunud kosmonaudi leidmise. Sama tüüpi skafandrid olid kasutusel kogu programmi Vostok lendudel.

Valentina Tereškova jaoks valmis skafander SK-2, mis oli esialgsega identne, v.a modifikatsioonid, mis tulenesid naiste anatoomiast. Ülikond kaalus 20 kg.

Navy Mark IV

Oma orbitaalgarderoob tuli luua ka ameeriklastel. Juba viiekümnendate aastate alul töötas Siegfried Hansen Litton Industries’ist välja skafandri, mida kasutati katsetel vaakuumkambris. Toona oli sihikul riietus kõrglendurite jaoks – siis polnud hävituslennukite kabiinid hermeetilised ja nii pidi piloodi eluvõime tagama hermeetiline ülikond.

Mark IV skafandri lõi Russell Colley, arvestades Korea sõja kogemusi. Võrreldes Gagarini skafandriga (ja varasemate USA lahendustega), oli Mark IV suur samm edasi. Selles skafandris ei meenutanud piloot enam liikumisvõimetut nukku. Kasutati äsjaloodud sünteetilisi elastseid materjale, mis võimaldasid skafandri luua kerge ja painduvana. Mark IV kaalus 10 kg – poole vähem Gagarini ülikonnast.

Kosmoselendudeks valmistumisel tehti ülikonnale mitmeid täiustusi, millest olulisimaks oli kummist hapnikumaski asendamine hermeetilise kiivriga. Edasise kaaluvõidu huvides asendati ülikonna nahast detailid nailonist ja muudest sünteesmaterjalidest valmistatutega. Hilisematel projekt Mercury lendudel asendati tõmblukuga kinnituvad kindad pöörleva rõngaskinnitusega – see lubas käelaba vabamalt liigutada. Kosmoseülikonna hinnaks kujunes 20 000 toonast dollarit.

Mark IV teenis Mercury programmi astronaute pea veatult. Ainus tõsisem vahejuhtum oli Virgil Grissomi lennu ajal – vette maandumisel avatuks jäänud ventilatsiooniklapp oleks astronaudi peaaegu uputanud.

Õueriided

Esimesed skafandrid olid mõeldud eeskätt julgestusvahenditena puhuks, kui kosmoselaev peaks hermeetilisuse kaotama. Ent õige pea tekkisid mõlemas kosmoselendudega tegelevas suurriigis plaanid saata astronaut laevast välja avakosmosesse. See nõudis teist tüüpi skafandreid.

Jänkid plaanisid esialgu arendada oma „õueriideid” Mercury skafandri baasil, ent rakettlennukite X-15 jaoks loodud surveülikond G3C osutus modifitseerimiseks sobivamaks. Programmi Gemini kosmoselendude jaoks valmis modifikatsioon G4C. Varasemale kuuele nailoni ja Nomexi kihile lisandus Mylarist kiht, mis kaitses astronauti temperatuurikõikumiste eest. Selle ülikonnaga sooritas astronaut Edward White 3. juunil 1965. aastal ameeriklaste esimese väljumise avakosmosesse.

See ülikond sai hiljem pea kõigi Nõukogude kosmoseskafandrite eeskujuks. Venelased olid aga seekord veidi kiiremad. Maailma esimeseks avakosmoses käinud meheks sai Aleksei Leonov. 18. märtsil samal aastal oli ta väljunud kosmoselaevast Voshod 2 tosinaks minutiks kosmoseülikonnas Berkut. Võrreldes jänkide mundriga oli Berkut kohmakas ja piiras kosmonaudi liigutusi oluliselt. Kosmilises tühjuses see paisus ja nii meenutas kosmonaut mehikest Michelini rehvireklaamidelt. Ja see puudus oleks missiooni äärepealt hukutanud.

Paisunud skafandris Leonov ei suutnud ennast kuidagi enam tagasi kosmoselaeva pakkida (meenutagem, et Voshod 2 oli tegelikult ikka seesama Gagarini Vostok, kuhu ime läbi kaks meest sisse pressitud). Pärast mitut ebaõnnestunud katset avas Leonov avariiventiili ning lasi õhusurve sisenemise ajaks ohtlikult madalale. Hingata ta sel ajal küll eriti ei saanud, ent see-eest pääses turvaliselt kosmoselaeva tagasi.

Berkut kaalus koos hingamissüsteemiga 41,5 kg, taas oluliselt enam USA skafandrist. Samas võib öelda, et Berkut oli esimene autonoomne skafander – Leonov ei saanud õhku kosmoselaevast, vaid kandis õhuvaru enesega kaasas. Sama lahendus oli ka jänkide G4C-l, ent seda ei kasutatud – Gemini astronaudid said hingamisõhu kosmoselaevast vooliku abil.

Mida kantakse Kuul?

Tõenäoliselt suurim väljakutse skafandrite loojatele olid ameeriklaste Kuu-ekspeditsioonid. Lisaks kõigele sellele, mida skafander peab pakkuma kosmoselaeva kõrval tühjuses hõljujale, tuli Kuu-skafandri puhul arvestada, et tegutseda tuleb raskusjõu tingimustes. Väljumised on varasematega võrreldes väga pikaajalised ning et astronautidel tuleb töötada – skafander pidi olema ühtaegu kerge, hea paindumisvõimega ja vastupidav võimalike vigastuste suhtes.

Kuu-skafandri valmistas Delaware firma ILC Dover ja see kandis koodi A7L. Pärast kolme astronaudi hukkumist Apollo 1 maapealses tulekahjus tõsteti oluliselt skafandri tulekindlust. Skafander oli tõeline peenmehaanika ime oma liigutuskohtade poolest – astronaudid pidid saama end liigutada võimalikult vabalt.

Erinevalt Mercury ja Gemini skafandritest polnud Apollo omal õhukindla tihendiga visiiri – kiiver oli õhukindel kuppel, mis kinnitus kaela kohalt. Erimaterjalist kiht kaitses inimesi mikrometeoriitide eest – mitmekihilisel materjalil oli omadus tekkinud pisivigastus ise sulgeda. Hiljem on sama põhimõtet kasutatud torkekindlate autorehvide valmistamisel.

A7L oli ka esimene skafander, mis kandis nn auastmetunnuseid – missiooni komandöri skafandril ilutsesid punased triibud, et otseülekannet Maal jälgijad suudaksid komandöri Kuu-mooduli piloodist visuaalselt eristada.

Hilisematel Kuu-lendudel, Skylabi kosmosejaamas ning Apollo–Sojuzi kohtumisel kandsid astronaudid parendatud skafandrit A7LB. See ülikond oli veelgi painduvam, seda oli vaja selleks, et astronaudid suudaksid Kuu-autot juhtida. Ühtlasi suurendati kaasavõetavat hapnikuvaru, parandati autonoomset vooluvarustust ning jahutussüsteemi. Ümber kujundati ka joogivee süsteem, sest selgus, et pikaajaline töö Kuu pinnal ajab jooma! Astronaut võis nüüd Kuu pinnal seitse tundi omapead hakkama saada. Kuu-skafander kaalus 35,4 kg, koos ranitsana kantava elutagamissüsteemiga oli kaal aga 96,2 kg. Tõsi, arvestame, et kanda tuli seda Kuu nõrgas gravitatsiooniväljas.

Süstiklendurid

Kosmosesüstikute loomise ajal usuti, et neist saavad kui liinilennukid, kus skafander on vajalik vaid avakosmosesse väljumisel. Esimesel süstikulennul kandsid astronaudid siiski skafandrit – tegu oli ju katselennuga. Siis skafandritest loobuti – et Challengeri avarii järel taas kasutusele võtta.

Süstiklaeva stardi ja maandumise ajal kannavad astronaudid skafandreid ACES, mille ainus eesmärk on tagada astronautide elutegevus süstiku dehermetiseerumise puhuks ning võimaldada neil avariilisest kosmoselaevast langevarjuga välja hüpata. Avakosmosesse väljumiseks on süstiklaeva astronautidel kasutada ülikond EMU (Extravehicular Mobility Unit). Kaheteistkümnest kihist koosnev ülikond kaitseb astronaute kõikvõimalike avakosmoses valitsevate ohtude eest.

Kosmosejaama skafandrid

Kosmosejaamas ISS viibivad astronaudid üldjuhul skafandrit ei kanna. Küll on kosmosejaam varustatud skafandritega jaamavälisteks töödeks. Neid on kahte tüüpi – USA astronaudid kasutavad Shuttle’i EMU-ülikondi, venelastel on avakosmoses töötamiseks loodud oma ülikond Orlan. Kui varem on Vene skafandrid jänkide omadele enamasti alla jäänud, siis Orlani peavad paljud paremaks kosmoserõivaks kui EMU. Nimelt on Orlani eriti hõlbus selga panna: ülikonna seljaosas asuv ranits elutagamissüsteemiga on ühtlasi hermeetilise tihendiga sisenemisluuk – keerad selle lahti ja astud kui aknast otse ülikonda. Ameeriklastel võtab oma ülikonna selga saamine kauem aega.

Sarnased artiklid