Прыжки из стратосферы в России

С.Филипенков
Сергей Филипенков,
редактор журнала «Авиапанорама»
начальник сектора авиакосмической медицины ОАО «НПП «Звезда», кандидат медицинских наук
На заре воздухоплавания вопросами обеспечения безопасности высотных полетов на аэростатах заинтересовались такие корифеи российской науки, как физиолог Иван Михайлович Сеченов и химик Дмитрий Иванович Менделеев. Анализируя причину гибели двух членов экипажа французского воздушного шара «Зенит» при подъеме на высоту 8595 м в 1875 г., Менделеев на заседании общества естествоиспытателей Москвы тогда же предложил использовать герметическую кабину с нормальным давлением воздуха специально для исследования самых верхних слоев атмосферы. Он же летал на воздушном шаре из Москвы в Клин 20 августа 1887 г. для исследования солнечного затмения, достигнув высоты 3 км. Сеченов первым применил математику для выяснения причин той трагедии и вывел экспоненциальную формулу изменения газового состава альвеолярного воздуха в зависимости от количества вдохов, сделанных воздухоплавателями на высоте. На съезде естествоиспытателей в 1880 г. он предложил теоретический закон легочного газообмена при падении барометрического давления и развитии кислородного голодания у воздухоплавателей, дышавших воздухом, но так и не применивших систему кислородного обеспечения, которая была у них на воздушном шаре. Практическая реализация идей ученых, как в царской, так и в современной России была никому не нужна. Эпизодически прыжками с максимальной высоты интересовались только советские военные.

Центральный музей  Военно-воздушных  сил (Монино). Ангар уникальных летательных аппаратов

С началом Второй мировой войны в летных испытаниях на скоростном бомбардировщике СБ-3 инженером ЦАГИ Яковом Солодовником была осуществлена серия прыжков с высот 6, 8 и 10 км в скафандре «ЦАГИ-5» разработки А.И. Бойко. В том числе, прыжок из бомболюка бомбардировщика с 10 км состоялся 28 сентября 1939 г. и сразу же стал абсолютным мировым рекордом того времени, поскольку впервые был выполнен из стратосферы. Доработанная в ходе испытаний конструкция шарниров рукавов и штанин скафандра позволяла человеку легко совершать изгиб туловища на 90О и, более того, делала возможным его выход из негерметичной кабины для парашютирования (Рис.1). Скафандр «ЦАГИ-5» был снабжен регенерационной системой обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) с использованием элементов горноспасательного кислородного оборудования, рассчитанного на 6 ч работы (Рис. 2). На рис. 2. представлена схема двух вариантов СОЖ для скафандров ЦАГИ, создававшихся в высотной лаборатории под руководством Андрея Ивановича Хромушкина. Конструкция СОЖ и скафандров ЦАГИ послужила прообразом как для авиационных, так и космических систем. Впервые шланги СОЖ подсоединялись к скафандру при помощи герметичного замка, который легко разъединялся движением руки без потери избыточного давления в скафандре. Размещенная на борту стационарная СОЖ обеспечивала 6 ч работы при избыточном давлении внутри скафандра, равном 0,3 атм (аналогичная система в скафандре Юрия Гагарина должна была функционировать не менее 10 ч), а автономная кислородная система была рассчитана на 45 минут (так же как в выходном скафандре у Алексея Леонова). Новым было расположение кислородного баллона непосредственно на внешней поверхности оболочки скафандра, а поглотительный патрон с поглотителем влаги и СО2 был размещен внутри скафандра вместе с инжектором кислородной системы.
В срочном порядке Бойко и Хромушкиным были разработаны, изготовлены и испытаны внутри первой в стране высотной климатической термобарокамеры ТБК-1 еще более совершенные модификации скафандров «ЦАГИ-6»…«ЦАГИ-8». Для борьбы с запотеванием остекления шлема и для защиты летчиков от холода в этих скафандрах успешно применили электрообогрев стекла и подскафандровой оболочки. Для защиты от низких температур воздуха на больших высотах под скафандр с целью утепления летчика сначала одевался трикотажный комбинезон, а на руки – шерстяные перчатки. Кроме того, оболочка скафандра с внутренней стороны была также утеплена одним слоем байки. С данной теплозащитой человек вполне мог выдержать 4-часовое пребывание в термобарокамере при отрицательной температуре минус 40°С при имитации подъема на высоту до 12 км. В качестве варианта для активного обогрева летчика в составе скафандра впервые испытывался, а в более поздних версиях и применялся при прыжках с высоты 10 км электрокомбинезон с электрообогреваемыми панелями, выполненными из электрополотна. В результате усложнения конструкции, которая должна была соответствовать самым жестким требованиям военной приемки, скафандр был излишне перетяжелен. И все же он оказался самым лучшим из существовавших в то время высотных скафандров, т.к. обеспечил безопасность полетов в разгерметизированной кабине. Следует отметить, что скафандры «ЦАГИ-4» и «ЦАГИ-5» успешно применялись летно-испытательным отделом №8 ЦАГИ с сентября 1939 по март 1941 года в полетах на тяжелом бомбардировщике ТБ-3 на высотах до 8 км, а также в парашютных прыжках со скоростного бомбардировщика СБ-3 на высотах до 10 км. Последующая модификация скафандра «ЦАГИ-8» использовалась в экспериментальных полетах экипажей ТБ-3 по маршруту Москва-Воронеж-Москва с выполнением бомбометания, прицеливания и других рабочих операций на высотах 9–10 км непрерывно в течение 4-6 часов. В 1940 году летчик Н.В. Гаврилов испытал скафандр «ЦАГИ-8» на одноместном высотном истребителе И-153 в открытой кабине без защитного фонаря при подъеме на высоту до 12 км. Однако для пилотирования самолета в скафандрах «ЦАГИ-8» летчикам требовалась существенно более высокая подвижность рукавов и перчаток, кроме того, они отметили большие затруднения при работе с самолетным оборудованием в негерметичной кабине. По этой причине скафандры не пошли в серийное производство, а дорабатывались вплоть до начала Великой Отечественной войны. Она помешала достижению еще больших высот полета. Остановились успешно начатые сотрудниками высотной лаборатории ЦАГИ работы по применению «стратосферных скафандров». Однако лабораторию и её оборудование успели эвакуировать.
Следующий рекордный прыжок из стратосферы с высоты 25 км был проведен в России по заказу ВВС СССР с целью испытания высотного защитного снаряжения и систем спасения, которыми предполагалось оснастить высотный самолет-разведчик Як-25РВ. Он был выполнен парашютистами испытателями ВВС майором Евгением Николаевичем Андреевым и полковником Петром Ивановичем Долговым на стратостате «Волга» 1 ноября 1962 г. Для достижения максимальной высоты на заводе в Долгопрудном была изготовлена уникальная по своим характеристикам оболочка стартостата, которая в надутом состоянии имела длину более 100 м, а объем достигал 72 900 м3. Эксперимент осуществлялся под руководством В.Г. Романюка, а медицинским обеспечением безопасности полета и прыжков руководил д.м.н. Е.М. Пешков. Дублерами основного экипажа стратостата были военные врачи Иван Камышев и Василий Лазарев (после мединститута прошел подготовку как летчик-испытатель, а позднее стал летчиком- космонавтом, дважды слетавшим в космос). Программа подготовки была обширной. Парашютисты детально изучили конструкцию стратостата «Волга» и различные системы аэростатов. Специалисты рассказали об автоматике, об управлении стратостатом и капсулой. С Долговым, Андреевым, Камышевым и Лазаревым занимались электрики, радисты, штурманы, инженеры по кислородной аппаратуре, высотно-компенсирующему костюму, скафандру и другому защитному снаряжению. В отработке в термобарокамере комплекта защитного снаряжения из высотно-компенсирующего костюма ВКК-3 и авиационного скафандра истребителя СИ-3М, а также бортовой СОЖ стратостата «Волга» (модернизированной сферической капсулы корабля «Восток») принимал участие главный специалист ЛИИ А.И. Хромушкин, начавший свою работу еще в высотной лаборатории ЦАГИ в 1936 г. Физиологические тренировки парашютистов на высотах до 30 км по профилю изменения давления и температуры атмосферы в процессе подъема с выдержкой расчетного временного графика полета и парашютных прыжков проходили в лаборатории ЛИИ в термобарокамере ТБК-2 и в барокамере на Чкаловской. В задачу дублеров, кроме самой подготовки к эксперименту, входил испытательный полет в загерметизированной кабине стратостата «Волга» с максимальным набором высоты, который они совершили в сентябре 1962 г. Дублеры были облачены в то же снаряжение, что Андреев и Долгов, имели те же средства спасения в аварийной ситуации разгерметизации кабины стратостата, но не использовали их, поскольку подъем до 25 км и спуск стратостата прошли штатно. Непосредственно перед полетом были также проведены специальные тренировочные прыжки основного экипажа и дублеров с привязного стратостата с 800–1000 м.
Согласно полетному заданию перед подъемом проводилась 40-минутная десатурация организма стратонавтов дыханием кислородом в процессе подготовки и герметизации кабины стратостата «Волга». Приблизительно через два часа от начала подъема, сразу же после разгерметизации кабины стратостата на заданной высоте Андреев катапультировался. Он совершил затяжной прыжок с высоты 25 458 м, который был 1510-м на его личном счету. Этот прыжок стал мировым рекордом, сохранившимся по настоящее время. Сразу же после катапультирования для того, чтобы не замерзло остекление, парашютист-испытатель перевернулся во время падения на спину. В свободном падении он перенес огромные перегрузки. Во время свободного падения в течение 270 с до высоты 950 м (при расчетной высоте раскрытия парашюта на 800 м) он разогнался до скорости 900 км/ч. После высоты 12 км избыточное давление в ВКК-3 исчезло, а парашютист почувствовал облегчение от того, что ослабли натяжные устройства костюма и стало свободно дышать. Он перевернулся лицом вниз и принялся управлять парением. Однако только на высоте 8 км парашютист-испытатель почувствовал, что способен маневрировать руками и ногами и смог стабилизировать полет.
После катапультирования Андреева разгерметизированную кабину стратостата сильно раскачивало, но парашютист-испытатель Долгов, следуя команде, вторым покинул стратостат «Волга» на высоте 28 640 м. Ему предстояло после покидания стратостата испытать парашютную систему, разработанную по его схеме немедленного раскрытия парашюта. Она предварительно проверялась в испытаниях с манекеном, который несколько раз сбрасывали со стратостата при испытаниях этой системы с высоты до 25 км без каких-либо отказов в срабатывании схемы немедленного раскрытия. По этой причине расчетное время снижения в скафандре было в несколько раз больше и составляло 38 минут. Однако в проведение испытаний с экипажем стратостата «Волга» вмешался «человеческий фактор», и в процессе выхода из кабины Долгов ударился шлемом из оргстекла (плексигласа) о выступ обреза люка и о выступающий острый предмет арматуры кабины, пробив остекление. В гермошлеме образовалась трещина длиной около 9 х 16 мм, но и ее оказалось достаточно для быстрой разгерметизации. У парашютиста хватило сил раскрыть парашют, а предложенная им схема раскрытия купола сработала безотказно. За те считанные секунды, во время которых Долгов сохранял сознание и слышал зловещий свист выходящего из гермошлема кислорода, он успел дотянуться и снять с пояса нож. Вероятно, он попытался обрезать стропы раскрывавшегося основного парашюта для быстрейшего падения до безопасной высоты, где парашютист смог бы раскрыть запасной парашют, не опасаясь гибели от кислородного голодания. Однако через 10–15 с по причине острой гипоксии сознание оставило испытателя и уже бездыханное тело парашютиста спустилось на Землю после срабатывания автоматического раскрытия парашюта. С вертолета сопровождения поисковая группа видела, что парашют раскрыт, но происходил неуправляемый спуск и тело парашютиста раскачивалось из стороны в сторону, а после касания о землю парашют долго тащил неподвижное тело в скафандре, пока через 300 м не изменил направления и не погас купол парашюта. По заключению комиссии, расследовавшей летное происшествие, Долгов погиб еще в процессе медленного спуска от острой формы гипоксии, возникшей в результате разгерметизации гермошлема скафандра при ударе об острый угол в момент выхода из люка кабины. Андрееву и Долгову было присвоено звание Героев Советского Союза, но Петру Ивановичу Долгову – посмертно. На счету парашютиста-испытателя ВВС полковника Долгова было уже 1408 прыжков, в том числе 8 мировых и всероссийских рекордов, включая прыжок из стратосферы с высоты более 14 км. К тому времени Долгов уже был лауреатом Государственной премии и кавалером ордена Ленина, полученного за разработку и испытание авиационной техники. Музей героя существует в средней школе №829 тушинского района Москвы, что находится на улице имени П.И. Долгова.
Следующая долговременная программа стратосферных прыжков по проекту «Потолок Мира» была объявлена заслуженным летчиком-испытателем РФ, Героем России Магомедом Омаровичем Толбоевым в ходе Международного авиакосмического салона в городе Жуковском в августе 2003 года. Он хотел побить рекорд полковника ВВС США Джо Киттинджера и опередить готовившиеся в то время рекордные прыжки с 40 км француза Мишеля Фурнье и австрийца Феликса Баумгартнера. По заявлению руководителя проекта «Потолок Мира» ожидалось, что на внебюджетные средства будет изготовлена высотная аэростатная лаборатория «Авгуръ-40000», которая поднимется на 35 000 м, откуда один из участников проекта совершит затяжной прыжок с парашютом, преодолев на высоте около 31 000 м скорость звука. Затем стратостат со вторым пилотом достигнет высоты 40 500 метров и произведет посадку приблизительно через 9 часов полета. В аварийной ситуации оба члена экипажа смогли бы воспользоваться для стабилизации аэродинамики прыжка с максимальной высоты специальной надувной системой «Волан» (рис. 3).
Использование аэростатной лаборатории «Авгуръ-40000» предусматривало применение открытой, негерметичной гондолы и высотных скафандров «Стриж-СТР» для обоих членов экипажа. Для безопасного покидания аэростата в аварийной ситуации была разработана НИЦ им. Г.Н. Бабакина надувная стабилизирующая полет система «Волан», которая могла отделяться от гондолы на любой высоте подъема вплоть до максимальной. После стабилизированного системой «Волан» спуска до безопасной для парашютирования высоты 1000–3000 м члены экипажа могли покинуть «Волан» и продолжить спуск на парашюте. Однако дальнейший ход событий не позволил руководству проекта заручиться поддержкой Президента и Правительства Российской Федерации, а без вложения бюджетных средств спонсоров среди российских миллионеров у проекта не оказалось. По этим причинам подготовка была прекращена на стадии изготовления макетов. Циклограмма планировавшегося полета представлена на рис. 4.
Следует сделать вывод, что в России прыжки из стратосферы, как и полеты туристов на ракетопланах за пределы атмосферы, никогда не смогут стать видом спорта даже для богатых, т.к. счет расходам идет на сотни миллионов рублей. Отметим, что основными спонсорами рекордного полета Феликса Баумгартнера выступили производитель энергетического напитка – компания Red Bull и швейцарская часовая фирма Zenith, вложившие в программу не менее $50 млн. Именно их эмблемы были на герметичной капсуле и на скафандре.
Помимо стратостата стоимостью в десятки миллионов рублей необходимо, чтобы парашютист имел высочайшую физическую подготовку, надежное высотное и теплозащитное снаряжение, а также кислородно-дыхательную аппаратуру. Все это вместе тоже стоит не мало десятков миллионов. При прыжках с высоты в несколько десятков километров, как минимум, потребуется скафандр с автономной кислородной системой замкнутого типа и подогревом циркулирующего в ней газа (уже был сделан ЦАГИ в 1930-е гг.). Если же выполнять затяжной прыжок, то также придется выдержать большие перегрузки, а значит, предпочтительнее высотно-компенсирующий костюм с противоперегрузочной защитой в виде натяжных устройств, обжимающих тело и препятствующих перераспределению крови по направлению действия инерциальных сил. Однако это далеко не все. Парашютист в процессе длительного подъема на стратостате может обморозиться, как Джо Киттинджер при температуре воздуха минус 50…60°С на высоте в 12 км. Лучше лететь на максимальную высоту в скоростном летательном аппарате (что будет стоить не дороже стратостата). Кроме того, парашютист вполне может перегреться до температуры кипения во время прыжка с высоты в 50-100 км, т.к. во время разгона в свободном падении достигнет скорости звука и значимым будет аэродинамическое торможение с нагревом оболочки скафандра до сотни градусов по Цельсию. В последнем случае необходимо озадачиться дополнительной пассивной теплозащитой и системой терморегулирования. Да и сам парашют не будет простым и надежным, т.к. включает сложную систему вытяжных, тормозных и основных куполов. Необходим будет и запасной парашют, а, может быть, даже спасательная система типа «Волан». В общем, защитное снаряжение рекордных прыжков будет очень тяжелым и столь же дорогим, как космические скафандры, а это – миллионы (рублей и долларов).
Прыжки на границе космоса с высоты 100–150 км обойдутся еще дороже.

2 Комментариев для Прыжки из стратосферы в России

  1. Можно только порадоваться за Магомета Толбоева и российское правительство, которое не выделило финансирования очередного рекорда по прыжкам с максимальной высоты. Иначе кто-нибудь точно убился — как Петр Иванович Долгов! Вечная ему память!
    Однако, затяжной прыжок Андреева наверняка помог советской авиации перейти от скафандров к высотно-компенсирующим костюмам как единственному защитному снаряжению пригодному для спасения летчика при разгерметизации кабины на максимальных высотах полета. Вероятно, современные российские самолеты на такой высоте вероятно не летают и летать не будут поскольку технологии МиГ-25 и МиГ-31 современная Россия воспроизвести вряд ли в состоянии.

Написать ответ

Выш Mail не будет опубликован


*


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика