«Техника-молодежи» 2003 г №1, с.1-6
| Игорь БОЕЧИН, Юрий ЕГОРОВ (фото) | ДЛЯ НАШЕГО ДОМА |
Все объясняется просто. Дело в том, что одновременно с запуском «Мира» в Центре подготовки космонавтов имени Ю А Гагарина (ЦПК) установили копию станции! На ней наземный экипаж дублировал действия коллег, работавших в космосе, пособляя им — с помощью находящихся рядом специалистов — находить выходы из всяческих «нештатных ситуаций». Когда же к «Миру» пристыковывали очередной модуль, таким же дополняли и комплекс в ЦПК. И если основную станцию, оснащенную уникальным, к тому же исправным оборудованием, в прошлом году поспешили столкнуть с орбиты, чтобы несгоревшие в верхних слоях атмосферы остатки пошли на океанское дно, то дублер по-прежнему остается в строю.
На нем-то мы и побывали.
Дублер орбитальной научно-исследовательской станции «Мир» в Центре подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина. ▼
| Сотрудник ЦПК показывает нам велотренажер ВБ-3: в центре, на раме, боковые барабаны с тягами, над ними — контрольный пульт, справа педальный привод и подставки для ног. ▼ | Внизу — места командира и бортинженера, в центре — приборные панели, вверху — люк для перехода в соседний модуль. ▼
| ||
 | ||||
Сопровождавший нас сотрудник ЦПК первым делом показал стеллаж с компактными упаковками дневных рационов космонавтов. Продукты размещены так, чтобы не тратить времени на поиски нужного, а скажем, перед обедом сразу достать готовое к употреблению и поставить на стол со встроенными подогревателем и отсеками с откидными крышками, а под ними — гнездами для блюд, хлеба и десерта в герметичных пакетах (чтобы сохранялись свежими), столовыми приборами и особыми салфетками, заменяющими и рукомойник, и полотенце.
За сдвижной шторкой — крохотный отсек. Подобные помещения на Земле, и в космосе посещают в одиночку, только на станции оно называется не туалетом, не гальюном, а ассенизационно-санитарной установкой и оборудовано специфическими «космическими» причиндалами.
Затем нам предложили примериться к местам командира и бортинженера. Перед каждым — необходимый набор приборов, систем управления и отображения информации о делах на станции, об ее положении на орбите. Любопытно, что в рабочем положении оба вращающихся кресла развернуты Т-образными спинками вперед. Оказывается, для того, чтобы космонавты в результате резкого движения не оторвались от них и не отправились в свободный «полет» по модулю, ведь спинка у каждого под руками и над ногами, так что есть за что удержаться.
После этого наш экскурсовод объяснил устройство некоторых приборов и систем. Впрочем, о нескольких образцах мы уже имели представление по разным описаниям этого орбитального комплекса и рассказам побывавших на нем. А в заключение наше внимание обратили на встроенный заподлицо с полом, между столом и креслами, велотренажер. С другой стороны стола, напротив люка, ведущего в соседний модуль, подобным образом смонтирован тренажер типа «бегущая дорожка». В длительных полетах нынешним космонавтам без таких механизмов не обойтись...
| Педальный привод и подножки крупным планом. | Испытатель ЦПК готовится к тренировке на ВБ. | Вот так велотренажер готовят к работе на «Мире» — его уже извлекли из ниши в полу станции. |
| ◄ Модификация велотренажера ВБ-3: справа откидываемая назад спинка сидения, слева от него пульт, ниже — телескопическая тяга и педальный привод. Педали сняты перед «накачкой» рук. | ||
НЕИЗВЕСТНЫЙ КОСМОС. Многое из того, что может ожидать покорителей если не Вселенной, то, на первых порах, околоземного пространства, люди знали, о прочем догадывались. Это касалось явлений, не свойственных нашей планете, и к встрече с неведомым готовились. Так, невесомость пробовали имитировать под водой, в бассейне, оснащая кандидатов в космонавты гидрокостюмами и аквалангами. Или же они испытывали кратковременную потерю веса в салоне переоборудованного авиалайнера Ту-104, когда он круто шел вверх и сразу переходил в пикирование.
К солидным перегрузкам, возникающим при взлете ракеты-носителя и при входе спускаемого аппарата в верхние слои атмосферы, привыкали на центрифуге. Но всего этого оказалось недостаточно, а об истинном влиянии той же невесомости на человека можно было судить только по результатам пилотируемых полетов.
Первый состоялся 12 апреля 1961 г., однако Юрий Гагарин провел в околоземном пространстве только 108 мин. В августе того же года Герман Титов, пробыв в кабине «Востока-2» 25 ч 18 мин, ощутил расстройство вестибулярного аппарата, сопровождавшееся признаками «морской болезни» — укачивания. Зато командир «Востока-3» Андриян Николаев отцепился от привязных ремней и около часа испытывал настоящую невесомость, почувствовав «ни с чем не сравнимое состояние души и тела. Мозг работал четко и ясно, все движения координированы». Понятно, каждый переносит неизвестное по-своему. Более длительные полеты обещали очередные сюрпризы...
 | ||
| Инженер-испытатель СКБ ЭО П. В. Богомолец показывает, как работали на одном из первых вариантов тренажера типа «бегущая дорожка». | Стенд для испытаний «бегущих дорожек» на прочность — «колесо» с электроприводом и «башмаками» на спицах. «Дорожка» устанавливается внизу. | Так выглядит старт на «бегущей дорожке» — на сотруднике ЦПК специальный пояс с боковыми эластичными притягами к основанию. |
И вот после 18-суточной экспедиции двух космонавтов никто из них не смог самостоятельно выйти из спускаемого аппарата и отойти от него без посторонней помощи. Сказалось долгое отсутствие привычной, земной нагрузки на мышцы тренированных, физически развитых, молодых людей...
Стало ясно, чго космонавтам мало «накачиваться» перед стартом, нужно основательно нагружать их организм и в полете, а после приземления быстро приводить его в нормальное состояние. Для этого понадобились особые методики и технические средства. Сотрудники Центра подготовки космонавтов (ЦПК) имени Ю.А. Гагарина рассказали, что у нас это делается комплексно, по рекомендациям специалистов. Перед полетом производится снятие «фоновых» данных о функциональном состоянии организма, и в дальнейшем оно контролируется на орбите и после полета. К разработке и изготовлению специальных бортовых и наземных технических устройств, призванных осуществлять профилактические мероприятия и контролировать их эффективность, привлекаются соответствующие организации и учреждения.
В их числе — организованный в 1963 г., по инициативе С.П. Королева и М.В. Келдыша, Институт медико-биологических проблем, в котором создавались системы жизнеобеспечения для орбитальных кораблей, станций, а также аппаратура для научных исследований. В 1970 г. при нем сформировали Отдел экспериментального оборудования и для него через 5 лет построили производственный комплекс, а потом преобразовали в Специальное конструкторское бюро, которое возглавил инженер В.И. Сухачев. От известного предприятия РКК «Энергия» работы курировала Т.В. Батенчук-Туско, а готовые изделия испытывались в ЦПК.
Обычно врачи-физиологи составляют требования на будущее изделие, затем готовится техническое задание, а в СКБ ЭО воплощают его в металле
— Производство у нас опытное, уникальное, продукция штучная, о серийном выпуске говорить не приходится, — заметил ведущий инженер СКБ ЭО ИМБП Виктор Иванович Сухачев. — На такое способны лишь считанные предприятия...
Заметим, что устройства, предназначенные для пилотов орбитальных аппаратов, наземных испытателей и экипажей научно-исследовательских станций, можно условно подразделить на три категории. На одних в ЦПК создается обстановка, близкая к невесомости; на других — кандидаты в космонавты занимаются физическими упражнениями по особым программам, а медики наблюдают за их здоровьем; третьи, аналогичные по устройству, применяются на самих станциях.
ИМИТАТОРЫ И ТРЕНАЖЕРЫ. В первую очередь, познакомимся с иммерсионной ванной. Ее, как и одноименную принадлежность любой квартиры, заполняют водой, в которой поддерживается температура 30 — 33°С. На поверхности воды расстилается непромокаемая ткань и на нее укладывается испытатель; выталкивающая сила жидкости уменьшает его вес до 4 кг, и через некоторое время возникает (как в космосе) прилив крови от ног к голове и ощущение потери тяжести. Словом, все, как на орбите.
В иной, рамной конструкции, человека вывешивают на талях параллельно полу, а перед его ногами устанавливают вертикальную «бегущую дорожку» (о ней чуть ниже). Воспроизводили и выход из станции в открытый космос. Для этого космонавта, облаченного в скафандр, помещали в бассейн. Или в самолет, в котором создавалась кратковременная невесомость. Однако более простым и эффективным оказалось устройство, к которому испытателя в полном снаряжении подвешивали на талях, и он отрабатывал руками операции, которые предстояло повторить на орбите.
А вот известные всем велотренажеры служат не только для наращивания мускулов и тренировки сердечно-сосудистой системы. Как объяснили нам специалисты ЦПК имени Ю.А. Гагарина, на них еще и оценивают состояние космонавтов перед полетом, во время него и после приземления. Обычные агрегаты такого рода, спортивные и бытовые, для этого не годятся, ибо необходимо комплексное воздействие на организм, причем при изменении нагрузки с помощью особых, встроенных устройств. Однако на орбитальных станциях приходится на всем экономить, поэтому забирать электроэнергию для генератора нагрузок от бортовой сети нежелательно. Фрикционные передачи сочли неподходящими и остановились на автономной электромеханической схеме нагрузок. Конструкторы «ЗИЛа», которым также поручили создание подобного устройства, отдали предпочтение серийному тракторному генератору, и на его базе изготовили велотренажер ВЭЛ-1, а в СБК ЭО поступили иначе, заказав подобный агрегат заводу «Машиноаппарат». Его разработчики во главе с В.М. Михайловой блестяще справились с необычным заданием — достаточно сказать, что сделанный ими генератор невозможно даже нарочно вывести из строя!
«Бегущая дорожка» на «Мире». За тренажером — «обеденный» стол. |
«Взвешиваемый» упирается в подножки, левой рукой держится за стойку, ложится грудью на платформу, кладет подбородок на выдвижную подставку и правой рукой приводит прибор в действие. |
На раме бортового велотренажера ВБ-3 сотрудники СКБ ЭО поместили генератор, блок регулирования нагрузок на педальной оси, ложемент и пульт управления. Комплект универсальных педалей с туклипсами, почти такой же, как у велосипедов, легко снимается, и освободившиеся оси крутят руками. А по бокам ложемента установлены силовые нагружатели, которые позволяют создавать различные усилия при физической тренировке космонавтов на борту российского сегмента МКС — типа гребли, поднятия штанги и других упражнений, тренируя мышцы верхней части тела и позвоночник, что особенно важно в невесомости. Сведения о величине нагрузок, числе оборотов педалей, времени и прочие данные высвечиваются на пульте, удобно расположенном перед глазами тренирующегося.
ВБ-3 получился компактным и мобильным, выработанный генератором ток ничто не мешает использовать для подзарядки аккумуляторов на станции и подачи на некоторые приборы и инструменты. Стоит добавить, что этот тренажер рассчитан на непрерывную службу без смазки и профилактических ремонтов в течение 5 лет, но проработал на «Мире» втрое дольше.
Таков универсальный, комплексный ВБ-3. Как видно из маркировки, это третий вариант наземно-орбитального устройства. Виктор Иванович заметил, что первый вышел не очень удачным, зато усовершенствованный третий отправили на транспортном корабле на станцию «Салют-7». Он был оснащен ложементом для спины с подголовником, последний оказался ненужным, и космонавт Валерий Рюмин попросту отпилил его. Через некоторое время ВБ-3 грузовым кораблем доставили и на станцию «Мир».
Использование новых методов подготовки космонавтов и внедрение технических средств их жизнеобеспечения на орбите сказались наилучшим образом. Валерий Поляков и Сергей Крикалев, пробывшие на станциях в условиях естественной невесомости более года, после посадки чувствовали себя ничуть не хуже, чем перед стартом.
 ▲ «Бегущая дорожка», смонтированная на модуле «Кристалл». За ней переходный люк. Измеритель масс. Общий вид. ▲ |
А перед запуском аэрокосмического аппарата «Буран» для его экипажа разработали несколько облегченных и компактных тренажеров. Как известно, его первый полет был автоматическим, тренажеры не понадобились, а потом эту перспективную программу свернули...
Условия, близкие к невесомости, создаются и на упрощенном велотренажере. Испытатель усаживается на него, ставит ноги на педали, откидывается до горизонтального положения и начинает трудиться «по-велосипедному». Вот только на орбите больше приходится действовать руками, значит, следует разрабатывать и кисти. Тогда педали убирают и оси вращают вручную.
Упоминавшиеся выше тренажеры типа «бегущая дорожка» можно увидеть в спортивных залах и лечебно-оздоровительных комплексах. Устраивая на них забеги на месте, создают вертикальные нагрузки на опорно-мышечный аппарат и тренируют сердечно-сосудистую систему. К сожалению, такие механизмы тоже не устраивают наставников космонавтов, ибо не обеспечивают полного воздействия на их организм в невесомости.
Поэтому был разработан комплексный тренажер для физической нагрузки (КТФ), а затем инженеры СКБ ЭО подготовили универсальный вариант УКТФ. В его барабан встроен двигатель с редуктором, позволяющий перемещать ленту дорожки со скоростью 5—13 км/ч. Система «притяга» космонавта к ней смонтирована в раме тренажера. Впрочем, мотор можно отключить и, взявшись для устойчивости за боковые поручни, толкать полотно ногами. На таких устройствах тренируются в ЦПК и поддерживают форму на станциях, а чтобы пребывающие в невесомости вдруг не воспарили, предусмотрены пристегивающиеся к нагрузочному костюму ремни.
На модернизированном УКТФ-2 можно регулировать нагрузки на плечи и таз, а еще изменять усилия на правую и левую сторону тела. Для этого предназначено специальное снаряжение — тренировочно-нагрузочный костюм ТНК, состоящий из эластичных пояса, плечевых и боковых лямок. С ним выполняют комплексы упражнений, включая наклоны и повороты, поддерживая кардиореспираторную систему и мускулы в «земном» состоянии. Перед лицом тренирующегося установлен небольшой прямоугольный пульт, на котором высвечиваются скорость бега, пройденный путь, время и другие данные.
Эта «бегущая дорожка» нашла применение на «Салюте-7» и «Мире». Подобные устройства использовали астронавты США на станции «Скайлэб» и персонал Международной космической станции.
 | Испытатель в тренировочно-нагрузочном костюме ТНК, в который вшиты поясные, плечевые и боковые лямки, не позволяющие мышцам расслабиться в условиях невесомости. Примерно так на своей «бегущей дорожке» занимаются астронавты США (в центре). Тренировка на нашей дорожке. На испытуемом система датчиков, с которых врачи снимают так называемый фон — сведения о состоянии его здоровья. |
...Невесомость так и называется потому, что у находящихся в ней предметов и тел сохраняется масса, но исчезает тяжесть. А взвешивать те и другие приходится, хотя бы для того, чтобы проследить за здоровьем и провести некоторые опыты. Как же поступать в таких случаях? Очень просто — воспользоваться измерителем масс. Это устройство (заметим, не имеющее аналогов) сконструировали в СКТБ «Биофизприбор». Оно состоит из двух стен: одна — неподвижна, другая — перемещается по ее направляющим с помощью тарированных пружин.
Специалист ЦПК продемонстрировал прибор в действии, начиная с этапа калибровки и «реального» измерения массы тела в невесомости. Ногами оперся на подножки, грудью — на плоскую платформу, подбородком — на выдвижную подставку, левой рукой притянулся к основанию стойки, а правой нажал на спусковое устройство. Стойка резко сорвалась вверх и, совершая затухающие колебания, вернулась в исходное положение. За это время система с помощью датчиков определила периоды колебаний подвижной стойки под влиянием массы тела и после еще двух циклов замеров вывела «среднее арифметическое» — истинный вес. Аналогичным образом определяют малые массы — от 2 г до 20 кг: исследуемый объект укладывают на плоской площадке, фиксируют и «потрясают».
О встроенной в пол «бегущей дорожке» мы уже упоминали, вторая дорожка УКТФ-2 также смонтирована на модуле «Кристалл».
Столь же рационально, на откидывающейся панели пола, размещен велотренажер бортовой ВБ. Перед занятием его извлекают из ниши, закрепляют в наклонном положении, подгоняют ложемент, генераторный узел с педалями по росту космонавта, выдвигают пульт и принимаются за упражнения. Закончив их, ВБ-3 складывают и убирают в настил. Подобным же образом достают измеритель масс, фиксируют стойку, закрепляют платформу, подключают блоки и проводят тестирование и взвешивание членов экипажа.
Итак, все размещено с учетом размеров и особенностей орбитальной станции, чтобы в нерабочем положении тренажеры и приборы, что называется, не «мозолили глаза».
АНАЛОГОВ НЕТ. Сотрудники СКБ ЭО планировали очередные изделия для Земли и Космоса, однако случилось то, чего никто не ожидал. По личному распоряжению А.Б. Чубайса, корпус СКБ ЭО с уникальным оборудованием общей стоимостью 2 млрд «старых» рублей (примерно равных доллару) приватизировали по цене... однокомнатной квартиры, технику продали, работников разогнали. И тогда конструктор А.Т Логунов с девятью единомышленниками образовали в 1997 г. закрытое акционерное общество «СКБ ЭО». В нем для российского модуля МКС уже разработан ряд устройств: велотренажер ВБ-ЗМ, силовой нагружатель НС-1 и др. Но у Алексея Тимофеевича и его коллег есть и дальний прицел — работа на отечественную космонавтику, ведь это дело «Миром» не кончится...
Напомним, что на Салоне промышленной собственности «Архимед-2001» демонстрировались модели орбитальных космических станций нового поколения «Надежда» и «Русь», чьи проекты разработали сотрудники Московского авиационного института во главе с Г.В. Малышевым. Обе предназначены для длительных полетов в околоземном пространстве, значит, пилотам, инженерам и исследователям понадобятся более совершенные и эффективные средства жизнеобеспечения в невесомости. В том числе и разнообразные тренажеры...
В «СКБ ЭО» накопили солидный опыт разработки и создания весьма удачных устройств такого типа. Достаточно сказать, что ВБ-3 и его «потомки» по сей день остаются единственными в своем роде. А «бегущей дорожкой» московского производства американцам предлагали заменить их агрегат аналогичного назначения, размещенный на их модуле МКС. Его авторы объявили, что их устройство обладает ресурсом не менее 15 тыс. ч, однако оно сломалось через 2 недели после того, как по нему впервые пробежался астронавт...