kosmo.cz - Pilotované lety - Apollo - Skafandr pro Měsíc

Co na sebe ?

Pro časopis Letectví + kosmonautika zpracoval: Jan Kolář, SPACE
(L+K č.14/1969)

Cesta člověka na Měsíc patří k naší současnosti. Za tímto faktem se však neskrývá pouze nepředstavitelné úsilí těch, kteří tuto cestu vykonali, ale především těch, kteří ji dokázali připravit. Zaznamenat ona léta příprav je práce pro historiky; s odstupem času snad budeme schopni plně ocenit práci statisíců lidí, kteří vymýšleli a vyráběli vše potřebné k uskutečnění nejstaršího snu lidstva.

Vyřešení skafandru pro první pozemšťany na Měsíci patřilo mezi základní úkoly. Kosmonauti potřebovali takový oblek, který by je chránil před nehostinností a nebezpečím kosmického prostředí. Požadavky na vlastnosti podobného obleku byly zpočátku nejasné; konkrétnější se stávaly s přibývajícími zkušenostmi z pilotovaných letů v programu Mercury a Gemini a informacemi o podmínkách na měsíčním povrchu, které předaly automatické měsíční sondy. Na základě získaných poznatků se jednotlivé části skafandru neustále měnily, až pracovníci amerického závodu International Latex Co. dospěli k typu A7L, v němž vystoupí člověk na povrch Měsíce. Popisovaný skafandr poprvé vyzkoušeli kompletně kosmonauti z Apolla 9 (v předcházejících letech použili jen některých částí).

Skafandr A7L existuje ve dvou verzích. Jednodušší (označená IV*) je určena pro kosmonauta zůstávajícího ve velitelské sekci, druhá (označená EV**) pro pobyt a práci na měsíčním povrchu. Oba skafandry shodně sestávají ze tří samostatných vrstev, které si kosmonauti oblékají postupně. První vrstva — “spodní prádlo" — je u skafandru IV bavlněná, podobně jako u verze EV, a obsahuje navíc chladicí systém. (Zmíněný systém zamezí nadměrnému zahřívání a pocení při práci — obojí by kosmonautovi značně znepříjemnilo pobyt ve skafandru; mj. by se mu zamlžovala přílba). Vlastní chlazení zajišťuje voda, cirkulující sítí trubek uložených přímo na kosmonautově těle. Od původního záměru použít k chlazení kyslíku se upustilo poté, co výpočty prokázaly, že k dostatečnému chlazení by bylo třeba do skafandru dodávat 3,2 m³/h plynu, což je nad možnosti PLSS — systému, zabezpečujícímu kosmonautovi životní podmínky (blíže o PLSS viz L+K č.18/1968). Voda se do skafandru přivádí a odvádí dvojcestným ventilem nad levou stranou hrudi. Celou síť trubiček chlazení pak pokrývá tkanina z nylonového vlákna Spandex. Jádrem celého skafandru jsou “šaty", společné oběma verzím. Úkolem druhé vrstvy je obklopit kosmonauta vhodným prostředím, v tomto případě kyslíkem pod potřebným tlakem. Podšívka druhé vrstvy je zhotovena z pohodlného Nomexu, utkaného z nylonu, který odolává vysokým teplotám. Na ní spočívá vlastní ventilační a tlakový systém, vytvořený pravoúhlou sítí neoprenových trubiček potažených nylonem. Podél trubiček jsou upevněny nylonové pružiny, chránící síť před zborcením. Kyslík vstupuje do skafandru jedním ze dvou vstupních ventilů, odkud se rozvádí do přílby, k ramenům a předloktí, trupu, stehnům a chodidlům. V přílbě proudí kyslík nejprve dozadu a pak kolem týlu hlavy kosmonauta dopředu, před obličej. Tím se jednak zásobí kosmonaut čerstvým kyslíkem na dýchání, jednak se zamezí pocení vnitřních stěn přílby. Během výstupu z kosmické lodi proudí do přílby veškerý kyslík, který do skafandru vstupuje. Po průchodu celým skafandrem se ohřátý, vlhký a znečištěný kyslík vytlačuje výpustným ventilem. Počet ventilů je ostatně jediným vizuálním rozlišovacím znakem verzí IV a EV. První jich má pochopitelně méně, neboť je neustále napojena výhradně na zabezpečovací systém kabiny. Na pravé straně trupu je nejníže umístěn vstupní a těsně nad ním výstupní ventil kyslíku. O něco výše a více uprostřed prochází třetím otvorem konektor komunikačních prostředků. Výčet otvorů ve skafandru IV uzavírá výpustný ventil moče na pravém stehně. U druhé verze přibývají další tři ventily na připojení skafandru k PLSS, vzhledem k předchozím symetricky umístěné. Protějškem ke komunikačnímu konektoru je zde dvojcestný ventil vodního chlazení, pod nímž se nachází vstup a níže výstup kyslíku. Kyslíkové ventily jsou navzájem barevně odlišeny — vstupní jsou modré a výstupní červené. Pokud kosmonauti dlí uvnitř kosmické lodi, jsou bez rozdílu všichni napojeni na systém lodě ventily na pravé straně těla. Při přípravě na výstup si po připevnění PLSS na zádech napojí na levé straně chlazení a kyslíkovou ventilaci tohoto systému, a ještě před odpojením kabinového systému si celou funkci PLSS vyzkoušejí nízkotlakým cejchem na pravém předloktí. Potom oddělí přívod a odvod kyslíku z palubních zásob a na modrý ventil pravé strany připojí nouzovou zásobu kyslíku z PLSS, zatímco červený ventil zůstane neobsazený. V případě použití záchranného systému se znečištěný kyslík vypouští ven přímo ze skafandru.

Síť ventilačního systému má nylonový potah, impregnovaný neoprenem (působí jako první tlaková bariéra), pokrytý ještě vrstvou z tmavomodrého nylonu.

Jednolitost modrého povrchu porušují kloubní spojení, jejichž konstrukce byla pro vývojové pracovníky nejtvrdším oříškem. Při jejich vývoji šlo hlavně o odstranění dvou největších závad, vyskytujících se u předcházejících skafandrů pro Mercury a Gemini: zmenšení vnitřního objemu při ohnutí, což působilo zvýšení přetlaku a tedy i větší únik plynu, a pak tření vnitřních vrstev při pohybu. Nové řešení, patentované výrobní firmou, připomíná vzhledově měch tahací harmoniky. Počet závitů z laminátu odpovídá délce kloubu. K “měchu" patří vždy jeden nebo dva tlumicí pásky, nepomáhající udržet správný tvar kloubu a současně umožňující plynulý pohyb kloubu správným směrem. Životnost každého z kloubů je 100 000 cyklů; pohyblivost zachovávají do přetlaku 0,56 at.

U ramenního kloubu je tlumicí pásek z nerezavějící oceli a probíhá od upevnění na hrudi přes deltový sval k zakončení na zádech. Na rameni prochází teflonovou trubičkou, v níž při pohybu ruky prokluzuje. Ve vertikální rovině má ramenní kloub dvě stabilní polohy — v připažení a ve vzpažení. To znamená, že k udržení ruky v blízkosti trupu nebo nad hlavou nemusí kosmonaut vyvinout zvláštní úsilí. Obě polohy existují i ve vodorovné rovině, ale tření tlumícího pásku je silnější, takže výsledný pohyb je plynulý.

Loketní kloub je nejdelší proto, aby zajistil dostatečné pokrčení v lokti. Naproti tomu však neumožňuje rotační pohyb, neboť konstruktéři usoudili, že v těsném prostoru velitelské kabiny nebude využíván. Loketní kloub jako jediný nemá vodicí pásky — upevnění zajišťuje zvláštní síťový rukáv, navlečený přes kloub. Sítka je uháčkována ručně (z jednoho kusu 180 m dlouhého provázku), neboť na vzorek předepsaný konstruktéry neexistuje žádný stroj.

Zápěstní kloub je součástí rukavice a sám dovoluje jen ohýbání. Rotaci celou rukavicí umožňuje rotační těsnění, umístěné přímo ve spojovacím mechanismu. Rukavice má dva tlakové pásky, navlečené do trubiček, podobně jako u ramene. Jsou upevněny po straně, podél zápěstí pokračují k druhému úchytu na opačné straně ruky. Pásky spojuje vyrovnávací zařízení, zaručující jejich stejnoměrný tah ve všech směrech.

Pohyblivost kyčelního kloubu značně omezuje zdrhovadlo v rozkroku, kterým se u všech částí skafandru zapíná příslušná vrstva. Oproti tomu nejideálnější kloub má koleno. Měch kloubu drží po stranách ocelové pásky, které (jako spínací špendlík) zabraňují vyklonění ze svislé roviny. Velmi jednoduchý kloub (umožňuje pouze pohyb špičkou nahoru a dolů) má kotník. Na vnější a vnitřní straně jej obepínají tlumicí pásky dole upnuté již na boty, ve které oblek plynule přechází. S ohledem na zdrhovadlo není žádný kloub v pase, takže kosmonaut při předklánění musí překonávat vnitřní přetlak. Námahu mu snižuje popruh, spojující střed prsou a břicha, jehož potahováním si kosmonaut ulehčuje ohýbání.

Rukavice, zhotovené z nylonu a neoprenu, mají článkované prsty a dlaň zpevněnou páskem proti nafouknutí. Při navlékání kosmonaut nasadí konec rukavice na obrubu rukávu; když zaklapne pružinová západka, uzamkne zámek otočením. Poněkud náročnější operací je stahování rukavice: nejprve se palcem a prostředníkem druhé ruky přitlačí k sobě dvě pilovitá poutka na hřbetě ruky a potom ukazováčkem stiskne tlačítko mezi nimi. Teprve pak může kosmonaut rukavici otočit a sejmout. Límec skafandru tvoří obruba pro nasazení přilby, oproti dřívějším typům natolik rozměrné, že umožňuje volný pohyb hlavy ve všech směrech. Pro kosmonauty ji zhotovili pracovníci závodu Air Lock z vysokopevnostního plastického polykarbonátu. Spojovací mechanismus přílby se podobá mechanismu rukavic. Při jejím uvolňování stiskne kosmonaut tlačítko lichoběžníkové rukojeti v obrubě před bradou, vytáhne ji a obrubu otočí asi o 20° doleva.

Poslední částí oděvu, kterou kosmonauti oblékají, je “kabát", opět pro obě verze různý. U IV skafandru slouží jako ochranná vrstva především proti ohni. Proto jsou vrchní dvě vrstvy (každá o síle 0,37 mm) ze speciální látky Beta. Podšívka je z nomexové tkaniny. Verze EV má “kabát" opět důkladnější, neboť musí navíc chránit proti mikrometeoritům a tepelně izolovat kosmonauta od okolí. Zevnitř je podšitý obdobným materiálem jako tlaková vrstva “šatů" — nylonem, potaženým neoprenem. Tato poměrně těžká a pružná tkanina slouží jako odrážeč mikrometeoritú. Při zkouškách musela odolat palbě pyrexových skleněných kuliček o průměru 0,2 až 0,3 mm a váze 0,00005 g, dopadající rychlostí 8,5 km/s. Další vrstvy nad podšívkou tvoří tepelná izolace — pět vrstev pohliníkovaného Mylaru, oddělených netkaným Dacronem. Nad nimi jsou dvě vrstvy pohliníkovaného Kaptonu, opět z izolačních důvodů oddělené tkaninou Beta. Povrch “kabátu" je utkán z vlákna Beta, vzniklého během rekonstrukce skafandru (po požáru Apolla v roce 1967), kdy se hledaly vyhovující nehořlavé materiály. Látka Beta je naprosto nehořlavá i v atmosféře čistého kyslíku. Tvoří ji v podstatě skelné vlákno, potažené teflonem. Původně byla látka nejprve utkána ze skelného vlákna a teprve pak potažena plastickou hmotou. V této podobě se ale snadno mačkala a praskala v záhybech. Teprve když se látka tkala z vláken potažených teflonem, bylo vše v pořádku.

Rukávy “kabátu" zakončuje obruba pro nasazení rukavic. EV rukavice mají k tepelné ochraně navíc vrstvu tvořenou pěti až sedmi vrstvami (střídavě) Dacronu a pohliníkovaného Mylaru. Počet vrstev je daný umístěním na ruce. EV rukavici pokrývá svrchu látka z kovového vlákna Chromel-R, udržujícího si pevnost ve vysokých teplotách a nehořlavého v kyslíku. Pod nimi má kosmonaut ještě IV rukavice, které jsou s vnějšími rukavicemi sešity v konečcích prstů. V případě poškození IV rukavic je může kosmonaut převrácením naruby a přeřezáním provázku vyjmout a ponechat si jen rukavice vnější.

Kosmonaut, který vyjde z kosmické lodi, má na přílbě ještě dva štítky proti oslnění světlem. Oba jsou uloženy v čepech po stranách přílby, takže se mohou střídavě stahovat před obličej. Spodní štít má větši propustnost světla a zesiluje odrazivost infračerveného záření, a to nejen směrem ven, ale i dovnitř, kde odráží tepelné záření zpět na přílbu, ta se zahřívá a zabraňuje tvoření mlhy nebo i námrazy z vydechovaného vzduchu. Uvedeného štítu použijí kosmonauti za měsíční noci. Vnější štít, zevnitř potažený slabou vrstvou zlata, takže silně odráží infračervené záření i ostatní světlo, má celkovou propustnost pouze 18 %. Zlato je přetřeno interferenčním nátěrem, aby se v něm zevnitř neodrážel kosmonautův obličej. Vnější štít je stejně jako přílba zhotoven z polykarbonátového plastiku. (I vnitřní štít byl původně z téhož materiálu, ale ani tři vrstvy nezajišťovaly potřebnou ochranu proti ultrafialovému záření. Proto jej u vnitřního štítu nahradilo plexisklo UF-4 firmy Rohm & Haas, vyvinuté k ochraně archívních dokumentů na výstavách proti ničivému ultrafialovému záření.) Přes hlavu si kosmonaut může stáhnout ještě kapuci ze stejného materiálu, jako je “kabát".

Nohavice přecházejí do bot, které mají po stranách čtrnáct vrstev izolačního materiálu. Pro výstup na měsíční povrch se přes ně přetahuji ještě galoše — měsíční boty. Na boku mají stejný počet vrstev jako boty pod nimi, na podrážce nejprve izolaci a pak vnější vrstvu Chromelu-R. Izolace sestává z vrstvy Beta, dvou vrstev pohliníkovaného Kaptonu (proložených izolací z Beta), devíti vrstev Dacronu (prokládaných pohliníkovaným Mylarem) a nakonec dvou vrstev Kaptonu, oddělených třímilimetrovým plstěním z Beta pro tlumení kosmonautovy váhy. Pro větší pohodlí mají galoše dvojitý jazyk a na noze jsou připevněny přezkami a popruhem.

Není toho tedy málo ... Kosmonautovo oblečení váží přes 30 kg, nepočítaje v to 54 kg těžké zavazadlo na zádech. Štěstí, že na Měsíci ho bude tížit jen šestina celé váhy!

Obleky jsou samozřejmě šité na míru. Při četných zkouškách si každý může v zájmu pohodlí poručit malé úpravy, např. vypodložení některých míst skafandru, delší či kratší rukavice, umístění kapsy na pravé nebo levé noze, popřípadě instalaci zařízení k pročištění Eustachovy trubice při sestupu do atmosféry. Tímto zařízením jsou dva gumové “prsty", upevněné zevnitř na obrubě přílby. Jejich použití je vcelku jednoduché — kosmonaut co nejvíce předkloní hlavu, vsune mezi ně nos a fouknutím pak pročistí zalehlé uši.

Dílo pracovníků International Latex Co. je skutečně pozoruhodné a plně dokazuje, kolik úsilí a práce se skrývá za celým projektem Apollo. Vývojové práce se ovšem ani na okamžik nezastaví, a tak již v prosinci má být k dispozici dokonalejší skafandr A9L. Připravovaný “model" bude mít již krční kloub, kloub v pase, zdrhovadlo kolem trupu a ventily posunuté více nahoru. A konečně “módní novinkou" bude speciální žaket, který si kosmonauti před výstupem do prostoru přetáhnou přes skafandr.

-----------

*) **) IV - Intra Vehicular; EV - Extra-Vehicular, tj. uvnitř a vně lodi.

Fotografie k článku ,,Co na sebe ?,, : (Snímky: Aviation Week)

Přepis textu: M.Filip, 10.11.2002

Aktualizováno : 24.11.2002

[ Obsah | Pilotované lety | Apollo ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.

(originál je na https://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/apollo/lk7.htm)