Системы жизнеобеспечения

Системы жизнеобеспечения

NASA так и не рассказало конкретно, где находится выпускное отверстие у астронавтов, но если бы я был в команде дизайнеров, я бы последовал примеру матушки-природы и расположил его в центре верхней части рюкзака. Этот рюкзак называется ПСЖО — Портативная система жизнеобеспечения (PLSS — Portable Life Support System). Готовая к использованию ПСЖО весит 38 кг на Земле и чуть больше 6 кг на Луне, имеет 66 см в длину, 46 см в ширину и 25 см в толщину. Общий объем рюкзака, таким образом, составляет 0,66 х 0,46 х 0,25 = 0,076 куб.м. NASA утверждало, что ПСЖО предоставляла астронавту полное жизнеобеспечение на несколько часов. Там находились: баллон с кислородом, углекислотный нейтрализатор, аппарат для отвода влаги, емкость с водой для охлаждения, еще одна емкость с отработанной водой для выброса, теплообменник, система датчиков для контроля жизненных функций организма, мощная рация для передачи сигнала на Землю, 4 литра воды. И в довершение всего — батареи достаточной емкости для питания всего оборудования в этом рюкзачке.

Давайте еще раз проанализируем: ЛЭМ отправили на Луну и оснастили его кондиционером, достаточным для охлаждения лишь электронного оборудования, но при этом каждый скафандр имел свое собственное охлаждение. Неужели скафандры летали на какую-то другую Луну? NASA утверждает, что астронавты носили комбинезоны, в которые были вшиты тонкие пластиковые трубки с водой, соединенные с водяным бачком:

«Применялась более эффективная система охлаждения, использующая охлаждаемое водой белье, в которое были вшиты тонкие пластиковые трубки» (7, с. 117).

Горячий воздух в скафандрах, создаваемый метаболическими процессами организма астронавта, по-видимому, отводился с помощью этой системы в теплообменник ПСЖО. Когда скафандр начинал накапливать излишнее тепло, астронавт нажимал кнопочку, приводя в действие механизм выброса отработанной воды из выпускного отверстия теплообменника:

«Вода извергалась из скафандра, превращалась в лед и распылялась в пространстве» (37, с. 221).

Единственное достоинство пластика — его гибкость. Во всем остальном пластик — это худший выбор для системы охлаждения, поскольку он является хорошим теплоизолятором. Система могла бы работать только при достаточном количестве воды в ПСЖО. Видимо, она функционировала идеально, поскольку по окончании каждой миссии Аполлона наши киногерои возвращались на Землю целыми и невредимыми.

Чтобы проверить честность NASA, давайте посчитаем, какое количество воды требуется, чтобы выполнить поставленную задачу. Площадь поверхности астронавта составляет приблизительно 0,75 кв.м. Используя коэффициент излучения 0,2, мы находим поглощаемое солнечное излучение:

 1353 Вт / m? ? 0.2 ? 0.75 m? = 203 Вт

Авторы публикации «Первые на Луне» утверждают:

«ПСЖО был сконструирован так, чтобы отводить метаболическое тепло, выделяемое астронавтом, в ритме 1600 британских тепловых единиц (БТЕ) в час» (11, с. 261).

Поскольку 1 БТЕ в час округленно равняется 0,293 Вт, мы получаем 469 Вт. Это надо приплюсовать к тепловому излучению Солнца: 203 + 469 = 672 Вт.

Теперь необходимо вычислить тепло, излучаемое теневой стороной скафандра. Но сначала нам придется сделать определенные допущения относительно температуры воздуха и скафандра. Чем выше температура, тем легче охладителю работать.

Предположим, что температура скафандров была +38 град. С, то есть +311 град. К. Теперь мы можем применить формулу Стефана-Больцмана. Для этого перевернем исходное уравнение:

Таким образом, округлив результат, мы получаем излучение в 80 Вт. Вычитаем его из 672 и получаем 592 Вт. Чтобы округлить, прибавим 8 Вт на различные тепловые излучения от раций, водяного насоса и т. д. Итого 600 Вт. В одном ватте 860 калорий. Взяв в расчет крайний случай (работу с 100 % эффективностью), необходимо производить достаточное количество льда, способное выдержать 516 000 кал в час. За 4 часа набегает 2 064 000 кал.

Чтобы снизить температуру 1 г воды на 1 град. С, требуется потеря 1 кал тепла. Для формирования льда 1 г воды должен потерять еще 80 кал. Таким образом, падение температуры с +38 град. С до точки замерзания (0 град. С) влечет за собой передачу 38 кал, плюс еще 80 кал для замерзания — итого 118 калорий на каждый грамм, выброшенный через выпускное отверстие. Если разделить 2 064 000 кал на 118, то получается 17 491 г, которые надо выпустить. Это 17,5 л, или 0,0175 куб.м. То есть почти четверть объема ПСЖО. Это количество воды весит на Земле 17,5 кг, что составляет 46 % от веса рюкзака!

Давайте теперь посмотрим на вещи реально. Используя эффективность 40 % (это достаточно высокий показатель для большинства механизмов), мы получим гораздо более впечатляющие цифры, говорящие о том, что ПСЖО элементарно не вместил бы даже охлаждающий агрегат! Но в рюкзаке ведь еще находится баллон с кислородом, углекислотный нейтрализатор, аппарат для отвода влаги, емкость с водой для охлаждения, емкость с отработанной водой, теплообменник, система датчиков, рация, мощные батареи. Вам не кажется, что сконструировать такие рюкзачки под силу лишь волшебнику?

Однако продолжим про охлаждение. Если мы разделим 17 491 г воды на 240 мин, получается, что в минуту из выпускного отверстия надо было извергать примерно 70 г воды, и этот «замороженный пар» вылетал бы с изрядным свистом. Это наверняка стало бы поводом для шуток. Кто-нибудь слышал в исполнении астронавтов «китовые» анекдоты про выпускные отверстия? Когда астронавт «испускал пар», кто-нибудь вообще обращал на это внимание? Или это нечто такое, что неприлично делать на людях?

Впрочем, все это не имеет значения, поскольку теоретические выкладки порой жестоко разбиваются о реальные факты. Недавно мне удалось найти схему ПСЖО в разрезе. На ней контейнер для воды имеет всего 7,6 см в диаметре и 35,5 см в длину (30, с. 161). Соответственно, объем этого контейнера равен 1600 куб. см (1,6 л). Этой воды хватило бы лишь на 25–30 минут при невозможной 100 % эффективности! Но ведь NASA рассказывало нам про 4 часа! Может быть, изобретен новый способ концентрирования воды? Из всех достижений космической эры это было бы самым потрясающим!

Если смотреть на вещи реально, то наши космические герои должны были носить с собой зонтик от солнца. Защита от прямого солнечного света избавила бы их от многих проблем с перегревом, по крайней мере, пока они скакали по Луне. Однако зонтик а-ля Мэри Поппинс не только подпортил бы их имидж настоящих «мачо», но и не дал бы астронавтам резвиться так, как они это делали. А еще это могло стать указующим перстом на «голый» ЛЭМ, стоящий под палящим солнцем без всякой защиты. Такие проблемы NASA были не нужны.

NASA утверждает, что вращение помогало кораблю избежать перегрева. Может быть, астронавтам тоже следовало прыгать по Луне, весело кружась в пируэтах? Но и такие балетные па вряд ли выглядели бы очень мужественно. В конце концов, единственное, что могло бы спасти их жизни, пока они прогуливались под палящим солнцем, это кондиционеры, которых у них не было. Работающие кондиционеры в скафандрах при выпуске воды в космический вакуум должны были производить фантастический эффект: быстро расширяющийся туман ледяных кристаллов отражался бы в ярчайшем солнечном свете, и выброс ледяной крошки стал бы незабываемым зрелищем.

Мы можем не сомневаться, что наши астронавты никогда не выпускали воду таким образом, поскольку ни одна из десятков тысяч фотографий, сделанных на Луне и во время выходов в открытый космос, не запечатлела ничего подобного. NASA вряд ли могло пропустить такую потрясающую картину.

Базз Олдрин писал, что в ЛЭМе было так холодно, что ему пришлось убавить кондиционер в скафандре. С другой стороны, Коллинз вещал:

«Отведенные им 2,5 часа пролетели очень быстро, после чего они вскарабкались обратно в лунный модуль, закрыли дверь и закачали воздух в салон» (16, с. 8).

Это очень странно, поскольку кондиционер скафандра (если он вообще существовал!) не мог работать в условиях нормального давления внутри ЛЭМа. Он был способен функционировать только в вакууме. Закрадываются сомнения — эти два астронавта летали на одну и ту же Луну?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.