Вид з ілюмінатора космічного корабля. Часті помилки про космос Иллюминатор на космічному кораблі знижує міцність vk

Шпінгалети, кватирки різанини, віконниці, РАМИ

Основна частина ілюмінатора - це, звичайно, скла. «Для космосу» використовується не звичайне скло, а кварцове. За часів «Сходу» вибір був не особливо великий - доступні були лише марки СК і КВ (остання - не що інше, як плавлений кварц). Пізніше створили і випробували багато інших різновидів скла (КВ10С, К-108). Пробували навіть використовувати в космосі оргскло марки СО-120. У американців же відома марка термо- і ударостійкого скла Vycor.

Для ілюмінаторів застосовуються скла різних розмірів - від 80 мм до без малого півметра (490 мм), а недавно на орбіті з'явилося і восьмісотмілліметровое «скельце». Про зовнішню захисту «космічних вікон» йтиметься далі, а ось для захисту членів екіпажу від шкідливого впливу ближнього ультрафіолетового випромінювання на стекла ілюмінаторів, що працюють з нестаціонарних встановленими приладами, наносять спеціальні светоделітельние покриття.

Ілюмінатор - це не тільки скла. Щоб отримати міцну і функціональну конструкцію, кілька стекол вставляють в обойму, виконану з алюмінієвого або титанового сплаву. Для ілюмінаторів «Шаттл» використовували навіть літієвий.

Для забезпечення необхідного рівня надійності стекол в ілюмінаторі спочатку стали робити кілька. У разі чого одне скло зруйнується, а решта залишаться, зберігаючи корабель герметичним. Вітчизняні ілюмінатори на «Союзах» і «Схід» мали по три скла (на «Союзі» є один двохскляні, але він велику частину польоту прикритий перископом).

На «Аполлоні» і «Спейс Шаттл» «вікна» в основному також трехстекольних, а ось «Меркурій» - свою «першу ластівку» - американці оснастили аж четирехстекольним ілюмінатором.

На відміну від радянських американський ілюмінатор на командному модулі «Аполлона» не уявляв собою єдину збірку. Одне скло працювало в складі оболонки несучої теплозахисної поверхні, а два інших (по суті, двохскляні ілюмінатор) вже входили до складу гермоконтура. В результаті такі ілюмінатори були більше візуальними, ніж оптичними. Власне, з урахуванням ключової ролі пілотів в управлінні «Аполлонами», таке рішення виглядало цілком логічно.

На місячної кабіні «Аполлонов» все три ілюмінатори самі по собі були одностекольние, однак із зовнішнього боку їх прикривало зовнішнє скло, що не входить в гермоконтур, а зсередини - внутрішнє запобіжний оргскло. Ще одностекольние ілюмінатори встановлювалися згодом на орбітальних станціях, де навантаження все ж менше, ніж у апаратів, що спускаються космічних кораблів. А на деяких космічних апаратах, наприклад, на радянських міжпланетних станціях «Марс» почала 70-х років, в одній обоймі були об'єднані фактично кілька ілюмінаторів (двохскляні композицій).

Коли космічний апарат знаходиться на орбіті, перепад температур на його поверхні може становити пару сотень градусів. Коефіцієнти розширення у скла і металу, природно, різні. Так що між склом і металом обойми ставлять ущільнення. У нас в країні ними займався НДІ гумотехнічної промисловості. У конструкції використовується вакуумостойкий гума. Розробка таких ущільнень - складне завдання: гума - полімер, а космічне випромінювання з часом «рубає» полімерні молекули на шматки, і в підсумку «звичайна» гума просто розповзається.

Носове скління кабіни Бурана. Внутрішня і зовнішня частина ілюмінатора Бурана

При найближчому розгляді з'ясовується, що за конструкцією вітчизняні та американські «вікна» істотно один від одного відрізняються. Практично всі стекла в вітчизняних конструкціях мають форму циліндра (природно, за винятком скління крилатих апаратів типу «Бурана» або «Спіралі»). Відповідно, у циліндра є бокова поверхня, яку потрібно спеціально обробляти, щоб звести до мінімуму відблиски. Відображають поверхні всередині ілюмінатора для цього покривають спеціальною емаллю, а бічні стінки камер іноді навіть обклеюють напівоксамит. Ущільнюється скло трьома гумовими кільцями (як їх спочатку називали - ущільнювачів гумками).

У стекол американських кораблів «Аполлон» бічні поверхні були закруглені, і на них, як покришка на колісний диску автомобіля, було натягнуто гумове ущільнення.

Скло всередині ілюмінатора протерти ганчіркою під час польоту вже не вийде, а тому ніякої сміття в камеру (межстекольное простір) потрапляти категорично не повинен. Крім того, скла не повинні ні пітніти, ні замерзати. Тому перед стартом у космічного корабля заправляють не тільки баки, а й ілюмінатори - камеру заповнюють особливо чистим сухим азотом або сухим повітрям. Щоб «розвантажити» власне скла, тиск в камері передбачається вдвічі меншим, ніж в герметичному відсіку. Нарешті, бажано, щоб з внутрішньої сторони поверхню стінок відсіку не була дуже гарячою або дуже холодною. Для цього іноді встановлюють внутрішній екран з оргскла.

Чого б вони там не малювали в "зоряних війнах" і серіалі "Стартрек", космос не океан. Занадто багато шоу оперують науково неточними припущеннями, відображаючи переміщення в космосі схожим на плавання по морю. Це не так

Взагалі, космос не двомірний, в ньому немає тертя, і у космолета палуби не такі, як у корабля.

Більш спірні пункти - космічні апарати не будуть називатися згідно морської класифікації (наприклад "крейсер", "лінкор", "есмінець" або "фрегат", структура армійських звань буде схожа на звання ВВС, а не флоту, а піратів, скоріше за все, взагалі не буде.

космос трёхмерен

Космос трёхмерен, він не двомірний. Двомірність - наслідок помилки "космос це океан". Космічні апарати рухаються не як човни, для них є переміщення "нагору" і "вниз" Це не можна порівнювати навіть з польотом літака, оскільки у космічного апарату немає "стелі", його маневр теоретично ніяк не обмежений

Орієнтація в просторі теж не має значення. Якщо ви бачите як космічні кораблі "Ентерпрайз" і "Інтрепід" проходять повз один одного "догори ногами" - тут немає нічого дивного, в реальності таке їхнє становище нічим не заборонено. Більше того: ніс корабля може бути спрямований зовсім не туди, куди в даний момент летить корабель.

Це означає, що атака противника з вигідного напрямку з максимальною щільністю вогню "бортовим залпом" утруднена. Космічні кораблі можуть наближатися до вас з будь-якого напрямку, зовсім не так, як в двомірному просторі

Ракета не кораблі

Плювати на те, як виглядає планування корабля "Ентерпрайз" або "Бойовий Зірки Галактика". У науково правильної ракеті "вниз" - це в сторону вихлопу ракетних двигунів. Іншими словами, планування космічного корабля куди більше схожа на хмарочос, ніж на літак. Поверхи розташовані перпендикулярно осі прискорення, і "верх" - напрям, в якому прискорюється в даний момент ваш корабель. Думати інакше - одна з найбільш настирливих помилок, вкрай популярна в НФ-творах. Це я ПРО ВАС Зоряні війни, Стартрек і Бойова зірка Галактика!

Це оману зросла з помилки "космос двухмерен". Деякі твори і зовсім перетворюють космічні ракети в щось на зразок човнів. Навіть з точки зору звичайної дурості, що стирчить з корпусу "місток" буде відстріл ворожим вогнем куди швидше, ніж розміщений в глибині корабля, де у нього буде хоч якийсь захист (тут негайно згадуються Star Trek і "Uchuu Senkan Yamato").

(Ентоні Джексон вказав два винятки. Перше: якщо космічний апарат діє як атмосферне літак, в атмосфері "вниз" буде перпендикулярний крил, протилежно підйомної силі, але в космосі "вниз" стане напрямом вихлопу двигунів. Друге: іонний двигун або інший двигун малого прискорення може надати кораблю деякий доцентровийприскорення, і "вниз" виявиться спрямований по радіусу від осі обертання.)

Ракета не винищувачі

Крестокрил і "вайпер" можуть маневрувати на екрані як їм заманеться, але без атмосфери і крил атмосферних маневрів не буває.

Так, розвернутися "на п'ятачку" теж не вдасться. Чим швидше рухається космічний апарат, тим важче маневрувати. Він НЕ БУДЕ рухатися як літак. Більш вдалою аналогією буде поведінка розігнаного на великій швидкості повністю завантаженого тягача з причепом на голому льоду.

Також під питанням сама виправданість винищувачів з військової, наукової та економічної точки зору.

Ракета не стріли

Космічний апарат зовсім не обов'язково летить туди, куди вказує його ніс. Поки двигун працює, прискорення направлено туди, куди дивиться ніс корабля. Але якщо відключити двигун, корабель можна вільно обертати в бажаному напрямку. При необхідності цілком можна летіти "боком". Це може бути корисним для здійснення повного бортового залпу в бою.

Так що всі сцени з "зоряних війн" з винищувачем, які намагаються скинути ворога з хвоста - повна нісенітниця. Їм досить розвернутися навколо своєї осі і розстріляти переслідувача (непоганим прикладом буде епізод серіалу Babylon 5 "Midnight on the Firing Line").

У ракет є крила

Якщо на вашій ракеті є силова установка на кілька мегават, абсурдно потужний тепловий двигун або енергетичну зброю, їй будуть потрібні величезні радіатори для відводу тепла. В іншому випадку, вона досить швидко розплавиться, а то і запросто випарується. Радіатори будуть виглядати як величезні крила або панелі. Це неабияка проблема для бойових кораблів, оскільки радіатори вкрай вразливі до вогню.

У ракет немає вікон

Ілюмінатори на космічному кораблі потрібні приблизно в тій же мірі, що і на підводному човні. (Ні, Seaview не рахується. Строго наукова фантастика. Вікон панорамного огляду на підводному човні Trident не буває). Ілюмінатори - ослаблення структурної міцності, та й потім, на що там дивитися? Якщо корабель не на орбіті планети або не поблизу іншого корабля, видно тільки глибини космосу і сліпуче сонце. А ще, на відміну від субмарин, на борту космічного корабля вікна пропускають потік радіації.

Серіали Star Trek, Star Wars, і Battlestar Galactica помилкові, оскільки битви НЕ БУДУТЬ відбуватися на дистанціях в лічені метри. Направлене енергетичну зброю буде працювати на тих дистанціях, де ворожі кораблі видно тільки в телескоп. Дивлячись на битву в ілюмінатор, ви нічого не побачите. Кораблі будуть занадто далеко, або ж вас засліпить спалах ядерного вибуху або лазерного вогню, відбитого від поверхні цілі.

Навігаційний відсік може мати оглядовий астрономічний купол на екстрений випадок, але велика частина вікон буде замінена радаром, телескопічними телекамерами і схожого типу сенсорами.

У космосі немає тертя

У космосі немає тертя. Тут, на Терре, якщо ви ведете машину, досить відпустити газ, і машина почне гальмуватися тертям об дорогу. У космосі, відключивши двигуни, корабель збереже свою швидкість на весь залишок вічності (або поки не вріжеться в планету або щось ще). У фільмі "2001 A Space Odyssey" ви могли помітити, що космічний апарат "Діскавері" летів до Юпітера без жодної хмарини вихлопу з двигунів.

Ось чому безглуздо говорити про "дистанції" ракетного польоту. Будь-яка ракета не на орбіті планети і не в гравітаційному колодязі Сонця володіє нескінченною дистанцією польоту. В теорії можна запалити двигуни і відправитися в Галактику Андромеди ... діставшись до мети за якийсь мільйон років. Замість дальності має сенс говорити про зміну швидкостей.

Прискорення і гальмування симетричні. Час прискорення до швидкості в 1000 кілометрів в секунду вимагає приблизно години гальмування щоб зупинитися. Не можна просто "натиснути на гальма" - як на човні або автомобілі. (Слово "приблизно" використано тому, що корабель при прискоренні втрачає масу і його стає легше загальмувати. Але ці деталі поки можна ігнорувати.)

Якщо ви хочете осягнути інтуїтивно принципи руху космічних кораблів, рекомендую пограти в якусь одну з небагатьох точних ігор-симуляторів. Список включає комп'ютерну гру Orbiter, комп'ютерну ж (нажаль не перевидавалася) гру Independence War і настільні військові ігри Attack Vector: Tactical, Voidstriker, Triplanetary, і Star Fist (ці дві більше не видаються, але можуть попастися тут).

Паливо не обов'язково призводить корабель в рух безпосередньо

У ракет є різниця між "паливом" (вказано червоним) і "реакційної маси" (вказана блакитним). Ракети дотримуються третій закон Ньютона при русі. Маса викидається, надаючи ракеті прискорення.

Паливо в даному випадку витрачається на те, щоб викидати цю реакційну масу. У класичній атомної ракеті уран-235 буде паливом, звичайні уранові стрижні в ядерному реакторі, але реакційна маса - водень, розігрітий в цьому самому реакторі і вилітає з сопла корабля.

Плутанина викликана тим, що в хімічних ракетах паливо і реакційна маса - одне і те ж. Шаттл або ракета Сатурн 5 витрачають хімічне паливо, безпосередньо викидаючи його з дюз.

Автомобілі, літаки і човни обходяться порівняно малими кількостями палива, але для ракет це не так. Половина ракети може бути зайнята реакційної масою, а інша половина - елементами конструкції, екіпажем і всім іншим. Але куди ймовірніше співвідношення в 75% реакційної маси, а то й гірше. Більшість ракет - величезний бак реакційної маси з двигуном на одному кінці і крихітним відсіком екіпажу на іншому.

У космосі немає невидимок

У космосі немає ніякого практичного способу заховати корабель від виявлення.

У космосі звуку немає

Мені плювати, скільки ви бачили фільмів з ревучими двигунами і грюкати вибухами. Звук передається атмосферою. Немає атмосфери - немає звуку. Ніхто не почує ваш останній "бабах". Правильно цей момент відображався в украй небагатьох серіалах, серед яких Babylon 5 і Firefly.

Єдиний виняток - вибух ядерної боєголовки в сотнях метрів від корабля, в цьому випадку потік гамма-променів змусить корпус видати звук при деформації.

Маса не вага

Є різниця між вагою і масою. Маса завжди однакова для об'єкта, а от вага залежить від того, на якій планеті об'єкт. Цегла масою в один кілограм буде важити 9.81 ньютонів (2.2 фунта) на Терре, 1.62 ньютона на Місяці (0.36 фунтів), і нуль ньютонів (0 фунтів) на борту Міжнародної Космічної Станції. А ось маса всюди залишиться одним кілограмом. (Кріс Базон вказав, що якщо об'єкт рухається на релятивістської швидкості щодо вас, то ви виявите збільшення маси. Але це не можна помітити на звичайних відносних швидкостях.)

Практичні наслідки цього зводяться до того, що на борту МКС не можна рухати щось важке, постукуючи по предмету одним мізинцем. (Ну, тобто, можна, десь по міліметру в тиждень або близько того.). Шаттл може висіти поруч зі станцією, володіючи нульовим вагою ... але зберігаючи масу в 90 метричних тонн. Якщо ви його штовхне - ефект виявиться вкрай незначним. (Приблизно як якби ви штовхнули його на посадковій смузі на мисі Кеннеді).

І, якщо шаттл повільно рухається до станції, а ви попалися між ними, нульова вага шаттла все одно не врятує вас від сумної долі перетворитися в коржик. Не варто гальмувати рухомий шаттл, впираючись в нього руками. На це треба стільки ж енергії, скільки і на те, щоб привести його в рух. В людині стільки енергії немає.

Вибачте, але ваші орбітальні будівельники не зможуть перевертати багатотонні сталеві балки так, немов це зубочистки.

Інший вимагає уваги фактор - третій закон Ньютона. Поштовх сталевої балки залучає до себе дію і протидію. Оскільки маса балки скоріше за все більше, вона ледь зрушиться. А ось ви, як менш масивний об'єкт, підете в протилежному напрямку з куди більшим прискоренням. Це робить велику частину інструментів (наприклад, молотки і викрутки) марними для умов вільного падіння - доводиться йти на величезні хитрощі, щоб створити схожі інструменти для умов нульового тяжіння.

Вільне падіння не є нульовою силою тяжіння

Технічно, люди на борту космічної станції не знаходяться в "нульової гравітації". Вона там майже не відрізняється від гравітації на поверхні Землі (близько 93% земної). Причина, по якій все "літають" - стан "вільного падіння". Якщо ви опинитеся в ліфті коли обірветься кабель, ви теж переживете стан вільного падіння і будете "літати" ... поки не впадете. (Так, Джонатан вказав, що тут ігнорується опір повітря, але ви зрозуміли основну ідею.)

Справа в тому, що станція знаходиться на "орбіті" - що є хитрим способом падати, постійно промахуючись повз землі. Подробиці дивіться тут.

Вибуху не буде

Опинившись в вакуумі без захисного костюма ви не луснете як кулька. Доктор Джеффрі Лендіс провів досить докладний аналіз цього питання.
Коротко: Ви залишитеся в свідомості протягом десяти секунд, не вибухне, всього проживете близько 90 секунд.

Їм не потрібна наша вода

Маркус Баур вказав, що вторгнення інопланетян на Терру заради нашої води - все одно що вторгнення ескімосів в центральну америку заради крадіжки льоду. Так, так, це про горезвісний серіал V.

Маркус: Немає потреби прилітати на Землю за водою. Це одна з найпоширеніших субстанцій "там, нагорі" ... так що навіщо гнати корабель за кілька світлових років заради того, що можна без праці роздобути куди дешевше (і без цього настирливого людського опору) в своїй рідній системі, мало не " за рогом"?

І ще одну статтю хочу откопіпастіть. Я її спочатку прочитав в газеті "Земля Нижегородська", але оригінал, виявляється, був надрукований в журналі "Російський космос". Поки їхав з села в місто, просто зачитався. Стаття розповідає про історію створення ілюмінаторів, популярно і дохідливо розповідає про те, як вони створюються у нас і у американців, з чого складаються і де використовуються.

При погляді на космічний апарат зазвичай очі розбігаються. На відміну від літака або підводного човна з гранично «зализаними» обводами, зовні стирчить маса всяких блоків, елементів конструкції, трубопроводів, кабелів ... Але є на борту і деталі, зрозумілі на перший погляд будь-кому. Ось ілюмінатори, наприклад. Зовсім як літакові або морські! Насправді, це далеко не так ...

Прорубувати ВІКНО ВО ВСЕСВІТ

З самого початку польотів в космос стояло питання: «А що ж за бортом - добре б побачити!» Тобто, звичайно, певні міркування з цього приводу були - постаралися астрономи і піонери космонавтики, не кажучи вже про письменників-фантастів. У романі Жюля Верна «З Землі на Місяць» герої відправляються в місячну експедицію в снаряді, забезпеченому скляними вікнами з заслінками. Крізь великі вікна дивляться у Всесвіт герої Ціолковського і Уеллса.

Космічний апарат типу Зеніт перед стикуванням з ракетою-носієм. Ілюмінатори перед об'єктивами фотокамер прикриті кришками (фото: РКК Енергія) Коли справа дійшла до практики, просте слово «вікно» здалося розробникам космічної техніки неприйнятним. Тому то, через що космонавти можуть подивитися з корабля назовні, зветься, ні багато ні мало, спецостекленіем, а менш «парадно» - ілюмінаторами. Причому ілюмінатор власне для людей - це ілюмінатор візуальний, а для якоїсь апаратури - оптичний.

Ілюмінатори є одночасно і конструктивним елементом оболонки космічного апарату, і оптичним пристроєм. З одного боку, вони служать для захисту приладів і екіпажу, які перебувають всередині відсіку, від впливу зовнішнього середовища, з іншого ж - повинні забезпечувати можливість роботи різної оптичної апаратури і візуальне спостереження. Не тільки, втім, спостереження - коли по обидва боки океану малювали техніку для «зоряних воєн», через ілюмінатори бойових кораблів збиралися і прицілюватися.

Американців і взагалі англомовних ракетників, термін «ілюмінатор» ставить в тупик. Перепитують: «Це вікна, чи що?» В англійською все просто - що в будинку, що в «Шаттл» - window, і ніяких проблем. А ось англійські моряки кажуть porthole. Так що російські космічні окностроітелі, напевно, ближче по духу заокеанським корабелам.

Карен Найберг біля віконця прибув до МКС японського модуля Kibo, 2008 г. (фото: NASA) На космічних апаратах спостереження можна зустріти два типи ілюмінаторів. Перший тип повністю відокремлює знаходиться в гермовідсіків знімальну апаратуру (об'єктив, касетну частина, приймачі зображення та інші функціональні елементи) від «ворожої» зовнішнього середовища. За такою схемою побудовані космічні апарати типу «Зеніт». Другий тип ілюмінаторів відокремлює касетну частина, приймачі зображення та інші елементи від зовнішнього середовища, при цьому об'єктив знаходиться в негерметичному відсіку, тобто в вакуумі. Така схема застосована на космічних апаратах типу «Янтар». При подібній схемі вимоги до оптичних властивостей ілюмінатора стають особливо жорсткими, оскільки ілюмінатор тепер є складовою частиною оптичної системи знімальної апаратури, а не простим «вікном в космос».

Вважалося, що космонавт зможе управляти кораблем, виходячи з того, що йому видно. Певною мірою це вдалося здійснити. Особливо важливо «дивитися вперед» при стикуванні і при посадці на Місяць - там американські астронавти не раз задіяли при посадках ручне управління.

Край ілюмінатора Сходу видно за шоломом космонавтаУ більшості космонавтів психологічне уявлення про верху і низі формується в залежності від навколишнього оточення, і в цьому теж можуть допомогти ілюмінатори. Нарешті, ілюмінатори, як і вікна на Землі, служать для освітлення відсіків при польоті над освітленій стороною Землі, Місяця або далеких планет.

Як і у будь-якого оптичного приладу, у корабельного ілюмінатора є фокусна відстань (від півкілометра до півсотні) і багато інших специфічних оптичних параметрів.

НАШІ скляра - НАЙКРАЩІ В СВІТІ

При створенні в нашій країні перших космічних кораблів розробка ілюмінаторів була доручена НДІ авіаційного скла Мінавіапрому (тепер це ВАТ «НДІ технічного скла»). У створенні «вікон у Всесвіт» брали також участь Державний оптичний інститут ім. С. І. Вавилова, НДІ гумотехнічної промисловості, Красногорський механічний завод і ряд інших підприємств і організацій. Великий внесок у варіння скла різних марок, виготовлення ілюмінаторів і унікальних довгофокусних об'єктивів з великою апертурою вніс підмосковний Литкарінскій завод оптичного скла.

Ілюмінатор на люку командного модуля корабля АполлонЗадача виявилася вкрай складною. Ще виробництво літакових ліхтарів освоювали свого часу довго і важко - скло швидко втрачала прозорість, покривалося тріщинами. Крім забезпечення прозорості, вітчизняна війна змусила розробити бронестекла, після війни зростання швидкостей реактивної авіації призвів не тільки до зростання вимог до міцності, але і до необхідності збереження властивостей скління при аеродинамічному нагріванні. Для космічних же проектів скло, яке застосовувалося для ліхтарів і ілюмінаторів літаків, не годилося - не ті температури і навантаження.

Перші космічні ілюмінатори були розроблені в нашій країні на підставі Постанови ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР №569-264 від 22 травня 1959 р передбачав початок підготовки до пілотованих польотів. І в СРСР, і в США перші ілюмінатори були круглими - таких було простіше розрахувати і виготовити. Крім того, вітчизняні кораблі, як правило, могли управлятися без участі людини, і відповідно не було необхідності в занадто хорошому огляді «з літакового». Гагарінський «Схід» мав два ілюмінатора. Один розміщувався на вхідному люку спускається, трохи вище за голову космонавта, інший - біля його ніг у корпусі апарату, що спускається. Зовсім не зайве згадати по іменах основних розробників перших ілюмінаторів в НДІ авіаційного скла - це С. М. Бреховских, В.І. Александров, Х. Е. Серебрянникова, Ю. І. Нечаєв, Л. А. Калашникова, Ф. Т. Воробйов, Є. Ф. Постольская, Л. В. Король, B. П. Колганков, Е. І. Цвєтков, C. В. Волчанов, В. І. Красін, Е. Г. Логінова і інші.

Вірджіл Гриссом і капсула корабля liberty bell. Видно ілюмінатор-трапеція (фото: NASA) Внаслідок багатьох причин при створенні своїх перших космічних кораблів наші американські колеги відчували серйозний «дефіцит мас». Тому рівень автоматизації управління кораблем, подібний радянському, вони просто не могли собі дозволити навіть з урахуванням більш легкої електроніки, і багато функцій з управління кораблем замикалися на досвідчених льотчиків-випробувачів, відібраних в перший загін космонавтів. При цьому в початковій версії першого американського корабля «Меркурій» (того, про який говорили, що астронавт не входить в нього, а надягає його на себе), пілотський ілюмінатор взагалі передбачений ні - навіть потрібні 10 кг додаткової маси взяти не було звідки.

Ілюмінатор з'явився лише на наполегливе прохання самих астронавтів вже після першого польоту Шепарда. Справжній, повноцінний «пілотський» ілюмінатор з'явився лише на «Джеміні» - на посадковому люку екіпажу. Зате його зробили не круглим, а складною трапецеподібні, оскільки для повноцінного ручного управління при стикуванні пілотові був потрібний огляд вперед; на «Союзі», до речі кажучи, для цієї мети на ілюмінатор спускається був встановлений перископ. Розробкою ілюмінаторів у американців займалася фірма Corning, за покриття на стеклах відповідало підрозділ фірми JDSU.

На командному модулі місячного «Аполлона» один з п'яти ілюмінаторів теж поставили на люку. Два інших, що забезпечують зближення при стикуванні з місячним модулем, дивилися вперед, а ще два «бічних» дозволяли кинути погляд перпендикулярно поздовжньої осі корабля. На «Союзах» було зазвичай по три ілюмінатори на спусковому апараті і до п'яти - на побутовому відсіку. Найбільше ілюмінаторів на орбітальних станціях - до декількох десятків, різних форм і розмірів.

Носове скління кабіни Спейс ШаттлаВажним етапом в «окностроеніі» стало створення скління для космічних літаків - «Спейс Шаттл» і «Бурана». «Човники» садять по-літакового, а значить, пілоту необхідно забезпечити хороший огляд з кабіни. Тому і американські, і вітчизняні розробники передбачили по шість великих ілюмінаторів складної форми. Плюс по парі в даху кабіни - це вже для забезпечення стикування. Плюс вікна в задній частині кабіни - для операцій з корисним вантажем. І нарешті, по ілюмінатора на вхідному люку.

На динамічних ділянках польоту на передні ілюмінатори «Шаттл» або «Бурана» діють зовсім інші навантаження, відмінні від тих, до яких схильні ілюмінатори звичайних апаратів, що спускаються. Тому і розрахунок на міцність тут інший. А коли «човник» вже на орбіті, ілюмінаторів виявляється «занадто багато» - кабіна перегрівається, екіпаж отримує зайвий «ультрафіолет». Тому під час орбітального польоту частина ілюмінаторів в кабіні «Шаттл» закривають кевларовими заслінками-віконницями. А ось у «Бурана» всередині ілюмінаторів був фотохромний шар, який темнів при дії ультрафіолетового випромінювання і «зайвого» в кабіну не пропускав.

РАМИ, віконниці, шпінгалети, кватирки різьблені ...

Основна частина ілюмінатора - це, звичайно, скла. «Для космосу» використовується не звичайне скло, а кварцове. За часів «Сходу» вибір був не особливо великий - доступні були лише марки СК і КВ (остання - не що інше, як плавлений кварц). Пізніше створили і випробували багато інших різновидів скла (КВ10С, К-108). Пробували навіть використовувати в космосі оргскло марки СО-120. У американців же відома марка термо- і ударостійкого скла Vycor.

Жюлі Пайетт управляє маніпулятором Індевора у стельового ілюмінатора корабля (фото: NASA) Для ілюмінаторів застосовуються скла різних розмірів - від 80 мм до без малого півметра (490 мм), а недавно на орбіті з'явилося і восьмісотмілліметровое «скельце». Про зовнішню захисту «космічних вікон» йтиметься далі, а ось для захисту членів екіпажу від шкідливого впливу ближнього ультрафіолетового випромінювання на стекла ілюмінаторів, що працюють з нестаціонарних встановленими приладами, наносять спеціальні светоделітельние покриття.

Ілюмінатор - це не тільки скла. Щоб отримати міцну і функціональну конструкцію, кілька стекол вставляють в обойму, виконану з алюмінієвого або титанового сплаву. Для ілюмінаторів «Шаттл» використовували навіть літієвий.

Для забезпечення необхідного рівня надійності стекол в ілюмінаторі спочатку стали робити кілька. У разі чого одне скло зруйнується, а решта залишаться, зберігаючи корабель герметичним. Вітчизняні ілюмінатори на «Союзах» і «Схід» мали по три скла (на «Союзі» є один двохскляні, але він більшу частину польоту прикритий перископом).

На «Аполлоні» і «Спейс Шаттл» «вікна» в основному також трехстекольних, а ось «Меркурій» - свою «першу ластівку» - американці оснастили аж четирехстекольним ілюмінатором.

Двохскляні ілюмінатор (вгорі), трехстекольних ілюмінатор космічного корабля сімейства Союз (внизу) (фото: Сергія Андрєєва) На відміну від радянських американський ілюмінатор на командному модулі «Аполлона» не уявляв собою єдину збірку. Одне скло працювало в складі оболонки несучої теплозахисної поверхні, а два інших (по суті, двохскляні ілюмінатор) вже входили до складу гермоконтура. В результаті такі ілюмінатори були більше візуальними, ніж оптичними. Власне, з урахуванням ключової ролі пілотів в управлінні «Аполлонами», таке рішення виглядало цілком логічно.

На місячної кабіні «Аполлонов» все три ілюмінатори самі по собі були одностекольние, однак із зовнішнього боку їх прикривало зовнішнє скло, що не входить в гермоконтур, а зсередини - внутрішнє запобіжний оргскло. Ще одностекольние ілюмінатори встановлювалися згодом на орбітальних станціях, де навантаження все ж менше, ніж у апаратів, що спускаються космічних кораблів. А на деяких космічних апаратах, наприклад, на радянських міжпланетних станціях «Марс» почала 70-х років, в одній обоймі були об'єднані фактично кілька ілюмінаторів (двохскляні композицій).

Коли космічний апарат знаходиться на орбіті, перепад температур на його поверхні може становити пару сотень градусів. Коефіцієнти розширення у скла і металу, природно, різні. Так що між склом і металом обойми ставлять ущільнення. У нас в країні ними займався НДІ гумотехнічної промисловості. У конструкції використовується вакуумостойкий гума. Розробка таких ущільнень - складне завдання: гума - полімер, а космічне випромінювання з часом «рубає» полімерні молекули на шматки, і в підсумку «звичайна» гума просто розповзається.

При найближчому розгляді з'ясовується, що за конструкцією вітчизняні та американські «вікна» істотно один від одного відрізняються. Практично всі стекла в вітчизняних конструкціях мають форму циліндра (природно, за винятком скління крилатих апаратів типу «Бурана» або «Спіралі»). Відповідно, у циліндра є бокова поверхня, яку потрібно спеціально обробляти, щоб звести до мінімуму відблиски. Відображають поверхні всередині ілюмінатора для цього покривають спеціальною емаллю, а бічні стінки камер іноді навіть обклеюють напівоксамит. Ущільнюється скло трьома гумовими кільцями (як їх спочатку називали - ущільнювачів гумками).

У стекол американських кораблів «Аполлон» бічні поверхні були закруглені, і на них, як покришка на колісний диску автомобіля, було натягнуто гумове ущільнення.

Перша людина на Місяці Нейл Армстронг в місячному модулі Орел (фото: NASA) Скло всередині ілюмінатора протерти ганчіркою під час польоту вже не вийде, а тому ніякої сміття в камеру (межстекольное простір) потрапляти категорично не повинен. Крім того, скла не повинні ні пітніти, ні замерзати. Тому перед стартом у космічного корабля заправляють не тільки баки, а й ілюмінатори - камеру заповнюють особливо чистим сухим азотом або сухим повітрям. Щоб «розвантажити» власне скла, тиск в камері передбачається вдвічі меншим, ніж в герметичному відсіку. Нарешті, бажано, щоб з внутрішньої сторони поверхню стінок відсіку не була дуже гарячою або дуже холодною. Для цього іноді встановлюють внутрішній екран з оргскла.

СВІТЛО НА ІНДІЇ зійшовся клином. ЛІНЗА отримати ЩО ТРЕБА!

Скло - не метал, руйнується воно по-іншому. Ніяких вм'ятин тут не буде - з'явиться тріщина. Міцність скла залежить, головним чином, від стану його поверхні. Тому його зміцнюють, усуваючи поверхневі дефекти - мікротріщини, посічки, подряпини. Для цього скло труять, гартують. Однак зі склом, використовуваними в оптичних приладах, так звертатися не прийнято. Їх поверхня зміцнюється при так званому глибокому шліфуванні. До початку 70-х років зовнішні скла оптичних ілюмінаторів навчилися зміцнювати іонним обміном, що дозволило збільшити їх абразивну стійкість.

Один з ілюмінаторів спускається Cоюза більшу частину польоту прикритий періскопомДля поліпшення світлопропускання скла просвітлюються багатошаровим покриттям. До їх складу можуть входити окис олова або індію. Такі покриття збільшують світлопропускання на 10-12%, а наносяться вони методом реактивного катодного розпилення. Крім того, окис індію добре поглинає нейтрони, що не зайве, наприклад, під час пілотованого міжпланетного польоту. Індій взагалі «філософський камінь» скляній, та й не тільки скляній, промисловості. Дзеркала з індієвий покриттям відображають велику частину спектру однаково. У труться вузлах індій істотно покращує стійкість до стирання.

У польоті ілюмінатори можуть забруднюватися і з зовнішнього боку. Вже після початку польотів за програмою «Джеміні» астронавти помітили, що на скла осідають випаровування з теплозахисного покриття. Космічні апарати в польоті взагалі набувають так звану супутню атмосферу. Щось витікає з гермотсеков, «висять» поруч з кораблем дрібні частинки екранно-вакуумної теплоізоляції, тут же - продукти згоряння компонентів палива при роботі двигунів орієнтації ... Загалом, сміття і бруду виявляється більш ніж достатньо, щоб не тільки «зіпсувати вид », а й, наприклад, порушити роботу бортовий фотоапаратури.

(Фото: ESA) Розробники міжпланетних космічних станцій з НВО ім. C.А.Лавочкіна розповідають, що під час польоту космічного апарату до однієї з комет в її складі було виявлено дві «голови» - ядра. Це було визнано важливим науковим відкриттям. Потім з'ясувалося, що друга «голова» з'явилася внаслідок запотівання ілюмінатора, що призвів до ефекту оптичної призми.

Скло ілюмінаторів не повинні змінювати світлопропускання при впливі на них іонізуючого випромінювання від фонової космічної радіації і космічних випромінювань, в тому числі - в результаті спалахів на Сонці. Взаємодія електромагнітних випромінювань Сонця і космічних променів зі склом - взагалі явище складне. Поглинання випромінювання склом може привести до утворення так званих «центрів забарвлення», тобто до зменшення вихідного світлопропускання, а також викликати люмінесценцію, оскільки частина поглиненої енергії може негайно виділитися у вигляді світлових квантів. Люмінесценція скла створює додатковий фон, що знижує контрастність зображення, збільшує відношення шуму до сигналу і може унеможливити нормальне функціонування апаратури. Тому скла, застосовувані в оптичних ілюмінаторі, повинні володіти, поряд з високою радіаційно-оптичної стійкістю, низьким рівнем люмінесценції. Величина інтенсивності люмінесценції не менш важлива для оптичних стекол, що працюють під впливом випромінювань, ніж стійкість до фарбування.

Ілюмінатор радянського космічного корабля Зонд-8 (фото: Сергія Андрєєва) Серед факторів космічного польоту одним з найбільш небезпечних для ілюмінаторів є мікрометеорних вплив. Воно призводить до швидкого падіння міцності скла. Погіршуються і його оптичні характеристики. Вже після першого року польоту на зовнішніх поверхнях довгострокових орбітальних станцій виявляються кратери і подряпини, що досягають півтора міліметрів. Якщо більшу частину поверхні можна заекранувати від метеорних і техногенних частинок, то ілюмінатори так не захистиш. Певною мірою рятують бленди, що встановлюються іноді на ілюмінатори, через які працюють, наприклад, бортові фотоапарати. На першій американської орбітальної станції «Скайлеб» передбачалося, що ілюмінатори будуть частково екранувати елементами конструкції. Але, звичайно, найбільш радикальне і надійне рішення - прикрити зовні ілюмінатори «орбітального» керованими кришками. Таке рішення було застосовано, зокрема, на радянської орбітальної станції другого покоління «Салют-7».

«Сміття» на орбіті стає все більше і більше. В одному з польотів «Шаттл» щось явно техногенне залишило на одному з ілюмінаторів досить помітну вибоїну-кратер. Скло витримало, але хто знає, що може прилетіти в наступний раз? .. Це, до речі, одна з причин серйозного занепокоєння «космічної громадськості» проблемами космічного сміття. У нашій країні проблемами мікрометеорітного впливу на елементи конструкції космічних апаратів, в тому числі і на ілюмінатори, активно займається, зокрема, професор Самарського державного аерокосмічного університету Л.Г.Лукашев.

Валерій Поляков зустрічає йде на стиковку з Світом Діскавері. Добре видно відкинута кришка іллюмінатораВ ще більш важких умовах працюють ілюмінатори спускаються. При спуску в атмосфері вони виявляються в хмарі високотемпературної плазми. Крім тиску зсередини відсіку на ілюмінатор при спуску діє зовнішній тиск. А потім слід приземлення - часто на сніг, іноді в воду. При цьому скло різко охолоджується. Тому тут питань міцності приділяють особливу увагу.

«Простота ілюмінатора - це позірна явище. Деякі оптики говорять, що створення плоского ілюмінатора - завдання більш складна, ніж виготовлення сферичної лінзи, оскільки побудувати механізм «точної нескінченності» істотно складніше, ніж механізм з кінцевим радіусом, тобто поверхні сферичної. І тим не менше ніколи ніяких проблем з ілюмінаторами не було », - напевно, це найкраща з оцінок для вузла космічного корабля, особливо якщо вона прозвучала з вуст Георгія Фоміна, в недавньому минулому - першого заступника Генерального конструктора ГНПРКЦ« ЦСКБ - Прогрес ».

ВСІ МИ ПІД "КУПОЛОМ" У ЄВРОПИ

Вже не так давно - 8 лютого 2010 року після польоту «Шаттл» STS-130 - на Міжнародній космічній станції з'явився оглядовий купол, що складається з декількох великих ілюмінаторів чотирикутної форми і круглого восьмісотмілліметрового ілюмінатора.

Мікрометеорітное пошкодження на ілюмінаторі Спейс Шаттл (фото: NASA) Модуль Cupola призначений для спостережень Землі і роботи з маніпулятором. Його розробив європейський концерн Thales Alenia Space, а будували італійські машинобудівники в Турині.

Таким чином, сьогодні європейці утримують рекорд - таких великих ілюмінаторів ні в США, ні в Росії на орбіту ще не виводили. Про величезні вікнах говорять і розробники різних «космічних готелів» майбутнього, наполягаючи на їх особливу значущість для майбутніх космічних туристів. Так що у «окностроенія» велике майбутнє, а ілюмінатори продовжують залишатися одним з ключових елементів пілотованих і безпілотних космічних кораблів.

"Вид оглядового модуля Cupola« Купол »- дійсно класна штука! Коли з ілюмінатора дивишся на Землю, це все одно, що через амбразуру. А в« куполі »на 360 градусів огляд, видно все! Земля звідси виглядає як карта, так, більше за все це нагадує географічну карту. Видно, як сонце йде, як встає, як ніч насувається ... Дивишся на всю цю красу з якимось завмиранням всередині. "

Відправляються в місячну експедицію в снаряді, забезпеченому скляними вікнами з заслінками. Крізь великі вікна дивляться у Всесвіт герої Ціолковського і Уеллса.

Коли справа дійшла до практики, просте слово «вікно» здалося розробникам космічної техніки неприйнятним. Тому то, через що космонавти можуть подивитися з корабля назовні, зветься, ні багато ні мало, спецостекленіем, а менш «парадно» - ілюмінаторами. Причому ілюмінатор власне для людей - це ілюмінатор візуальний, а для якоїсь апаратури - оптичний.

Ілюмінатори є одночасно і конструктивним елементом оболонки космічного апарату, і оптичним пристроєм. З одного боку, вони служать для захисту приладів і екіпажу, які перебувають всередині відсіку, від впливу зовнішнього середовища, з іншого ж - повинні забезпечувати можливість роботи різної оптичної апаратури і візуальне спостереження. Не тільки, втім, спостереження - коли по обидва боки океану малювали техніку для «зоряних воєн», через ілюмінатори бойових кораблів збиралися і прицілюватися.

Американців і взагалі англомовних ракетників, термін «ілюмінатор» ставить в тупик. Перепитують: «Це вікна, чи що?» В англійській мові все просто - що в будинку, що в «Шаттл» - window, і ніяких проблем. А ось англійські моряки кажуть porthole. Так що російські космічні окностроітелі, напевно, ближче по духу заокеанським корабелам.

На космічних апаратах спостереження можна зустріти два типи ілюмінаторів. Перший тип повністю відокремлює знаходиться в гермовідсіків знімальну апаратуру (об'єктив, касетну частина, приймачі зображення та інші функціональні елементи) від «ворожої» зовнішнього середовища. За такою схемою побудовані космічні апарати типу «Зеніт». Другий тип ілюмінаторів відокремлює касетну частина, приймачі зображення та інші елементи від зовнішнього середовища, при цьому об'єктив знаходиться в негерметичному відсіку, тобто в вакуумі. Така схема застосована на космічних апаратах типу «Янтар». При подібній схемі вимоги до оптичних властивостей ілюмінатора стають особливо жорсткими, оскільки ілюмінатор тепер є складовою частиною оптичної системи знімальної апаратури, а не простим «вікном в космос».

Вважалося, що космонавт зможе управляти кораблем, виходячи з того, що йому видно. Певною мірою це вдалося здійснити. Особливо важливо «дивитися вперед» при стикуванні і при посадці на Місяць - там американські астронавти не раз задіяли при посадках ручне управління.

У більшості космонавтів психологічне уявлення про верху і низі формується в залежності від навколишнього оточення, і в цьому теж можуть допомогти ілюмінатори. Нарешті, ілюмінатори, як і вікна на Землі, служать для освітлення відсіків при польоті над освітленій стороною Землі, Місяця або далеких планет.

Як і у будь-якого оптичного приладу, у корабельного ілюмінатора є фокусна відстань (від півкілометра до півсотні) і багато інших специфічних оптичних параметрів.

НАШІ скляра - НАЙКРАЩІ В СВІТІ

При створенні в нашій країні перших космічних кораблів розробка ілюмінаторів була доручена НДІ авіаційного скла Мінавіапрому (тепер це ВАТ «НДІ технічного скла»). У створенні «вікон у Всесвіт» брали також участь Державний оптичний інститут ім. С. І. Вавилова, НДІ гумотехнічної промисловості, Красногорський механічний завод і ряд інших підприємств і організацій. Великий внесок у варіння скла різних марок, виготовлення ілюмінаторів і унікальних довгофокусних об'єктивів з великою апертурою вніс підмосковний Литкарінскій завод оптичного скла.

Завдання виявилося вкрай складною. Ще виробництво літакових ліхтарів освоювали свого часу довго і важко - скло швидко втрачала прозорість, покривалося тріщинами. Крім забезпечення прозорості, вітчизняна війна змусила розробити бронестекла, після війни зростання швидкостей реактивної авіації призвів не тільки до зростання вимог до міцності, але і до необхідності збереження властивостей скління при аеродинамічному нагріванні. Для космічних же проектів скло, яке застосовувалося для ліхтарів і ілюмінаторів літаків, не годилося - не ті температури і навантаження.

Перші космічні ілюмінатори були розроблені в нашій країні на підставі Постанови ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР №569-264 від 22 травня 1959 р передбачав початок підготовки до пілотованих польотів. І в СРСР, і в США перші ілюмінатори були круглими - таких було простіше розрахувати і виготовити. Крім того, вітчизняні кораблі, як правило, могли управлятися без участі людини, і відповідно не було необхідності в занадто хорошому огляді «з літакового». Гагарінський «Схід» мав два ілюмінатора. Один розміщувався на вхідному люку спускається, трохи вище за голову космонавта, інший - біля його ніг у корпусі апарату, що спускається. Зовсім не зайве згадати по іменах основних розробників перших ілюмінаторів в НДІ авіаційного скла - це С. М. Бреховских, В.І. Александров, Х. Е. Серебрянникова, Ю. І. Нечаєв, Л. А. Калашникова, Ф. Т. Воробйов, Є. Ф. Постольская, Л. В. Король, B. П. Колганков, Е. І. Цвєтков, C. В. Волчанов, В. І. Красін, Е. Г. Логінова і інші.

Внаслідок багатьох причин при створенні своїх перших космічних кораблів наші американські колеги відчували серйозний «дефіцит мас». Тому рівень автоматизації управління кораблем, подібний радянському, вони просто не могли собі дозволити навіть з урахуванням більш легкої електроніки, і багато функцій з управління кораблем замикалися на досвідчених льотчиків-випробувачів, відібраних в перший загін космонавтів. При цьому в початковій версії першого американського корабля «Меркурій» (того, про який говорили, що астронавт не входить в нього, а надягає його на себе), пілотський ілюмінатор взагалі передбачений ні - навіть потрібні 10 кг додаткової маси взяти не було звідки.

Ілюмінатор з'явився лише на наполегливе прохання самих астронавтів вже після першого польоту Шепарда. Справжній, повноцінний «пілотський» ілюмінатор з'явився лише на «Джеміні» - на посадковому люку екіпажу. Зате його зробили не круглим, а складною трапецеподібні, оскільки для повноцінного ручного управління при стикуванні пілотові був потрібний огляд вперед; на «Союзі», до речі кажучи, для цієї мети на ілюмінатор спускається був встановлений перископ. Розробкою ілюмінаторів у американців займалася фірма Corning, за покриття на стеклах відповідало підрозділ фірми JDSU.

На командному модулі місячного «Аполлона» один з п'яти ілюмінаторів теж поставили на люку. Два інших, що забезпечують зближення при стикуванні з місячним модулем, дивилися вперед, а ще два «бічних» дозволяли кинути погляд перпендикулярно поздовжньої осі корабля. На «Союзах» було зазвичай по три ілюмінатори на спусковому апараті і до п'яти - на побутовому відсіку. Найбільше ілюмінаторів на орбітальних станціях - до декількох десятків, різних форм і розмірів.

Важливим етапом в «окностроеніі» стало створення скління для космічних літаків - «Спейс Шаттл» і «Бурана». «Човники» садять по-літакового, а значить, пілоту необхідно забезпечити хороший огляд з кабіни. Тому і американські, і вітчизняні розробники передбачили по шість великих ілюмінаторів складної форми. Плюс по парі в даху кабіни - це вже для забезпечення стикування. Плюс вікна в задній частині кабіни - для операцій з корисним вантажем. І нарешті, по ілюмінатора на вхідному люку.

На динамічних ділянках польоту на передні ілюмінатори «Шаттл» або «Бурана» діють зовсім інші навантаження, відмінні від тих, до яких схильні ілюмінатори звичайних апаратів, що спускаються. Тому і розрахунок на міцність тут інший. А коли «човник» вже на орбіті, ілюмінаторів виявляється «занадто багато» - кабіна перегрівається, екіпаж отримує зайвий «ультрафіолет». Тому під час орбітального польоту частина ілюмінаторів в кабіні «Шаттл» закривають кевларовими заслінками-віконницями. А ось у «Бурана» всередині ілюмінаторів був фотохромний шар, який темнів при дії ультрафіолетового випромінювання і «зайвого» в кабіну не пропускав.

РАМИ, віконниці, шпінгалети, кватирки різьблені ...

Основна частина ілюмінатора - це, звичайно, скла. «Для космосу» використовується не звичайне скло, а кварцове. За часів «Сходу» вибір був не особливо великий - доступні були лише марки СК і КВ (остання - не що інше, як плавлений кварц). Пізніше створили і випробували багато інших різновидів скла (КВ10С, К-108). Пробували навіть використовувати в космосі оргскло марки СО-120. У американців же відома марка термо- і ударостійкого скла Vycor.

Для ілюмінаторів застосовуються скла різних розмірів - від 80 мм до без малого півметра (490 мм), а недавно на орбіті з'явилося і восьмісотмілліметровое «скельце». Про зовнішню захисту «космічних вікон» йтиметься далі, а ось для захисту членів екіпажу від шкідливого впливу ближнього ультрафіолетового випромінювання на стекла ілюмінаторів, що працюють з нестаціонарних встановленими приладами, наносять спеціальні светоделітельние покриття.

Ілюмінатор - це не тільки скла. Щоб отримати міцну і функціональну конструкцію, кілька стекол вставляють в обойму, виконану з алюмінієвого або титанового сплаву. Для ілюмінаторів «Шаттл» використовували навіть літієвий.

Для забезпечення необхідного рівня надійності стекол в ілюмінаторі спочатку стали робити кілька. У разі чого одне скло зруйнується, а решта залишаться, зберігаючи корабель герметичним. Вітчизняні ілюмінатори на «Союзах» і «Схід» мали по три скла (на «Союзі» є один двохскляні, але він більшу частину польоту прикритий перископом).

На «Аполлоні» і «Спейс Шаттл» «вікна» в основному також трехстекольних, а ось «Меркурій» - свою «першу ластівку» - американці оснастили аж четирехстекольним ілюмінатором.

На відміну від радянських американський ілюмінатор на командному модулі «Аполлона» не уявляв собою єдину збірку. Одне скло працювало в складі оболонки несучої теплозахисної поверхні, а два інших (по суті, двохскляні ілюмінатор) вже входили до складу гермоконтура. В результаті такі ілюмінатори були більше візуальними, ніж оптичними. Власне, з урахуванням ключової ролі пілотів в управлінні «Аполлонами», таке рішення виглядало цілком логічно.

На місячної кабіні «Аполлонов» все три ілюмінатори самі по собі були одностекольние, однак із зовнішнього боку їх прикривало зовнішнє скло, що не входить в гермоконтур, а зсередини - внутрішнє запобіжний оргскло. Ще одностекольние ілюмінатори встановлювалися згодом на орбітальних станціях, де навантаження все ж менше, ніж у апаратів, що спускаються космічних кораблів. А на деяких космічних апаратах, наприклад, на радянських міжпланетних станціях «Марс» почала 70-х років, в одній обоймі були об'єднані фактично кілька ілюмінаторів (двохскляні композицій).

Коли космічний апарат знаходиться на орбіті, перепад температур на його поверхні може становити пару сотень градусів. Коефіцієнти розширення у скла і металу, природно, різні. Так що між склом і металом обойми ставлять ущільнення. У нас в країні ними займався НДІ гумотехнічної промисловості. У конструкції використовується вакуумостойкий гума. Розробка таких ущільнень - складне завдання: гума - полімер, а космічне випромінювання з часом «рубає» полімерні молекули на шматки, і в підсумку «звичайна» гума просто розповзається.

Носове скління кабіни Бурана. Внутрішня і зовнішня частина ілюмінатора Бурана

При найближчому розгляді з'ясовується, що за конструкцією вітчизняні та американські «вікна» істотно один від одного відрізняються. Практично всі стекла в вітчизняних конструкціях мають форму циліндра (природно, за винятком скління крилатих апаратів типу «Бурана» або «Спіралі»). Відповідно, у циліндра є бокова поверхня, яку потрібно спеціально обробляти, щоб звести до мінімуму відблиски. Відображають поверхні всередині ілюмінатора для цього покривають спеціальною емаллю, а бічні стінки камер іноді навіть обклеюють напівоксамит. Ущільнюється скло трьома гумовими кільцями (як їх спочатку називали - ущільнювачів гумками).

У стекол американських кораблів «Аполлон» бічні поверхні були закруглені, і на них, як покришка на колісний диску автомобіля, було натягнуто гумове ущільнення.

Скло всередині ілюмінатора протерти ганчіркою під час польоту вже не вийде, а тому ніякої сміття в камеру (межстекольное простір) потрапляти категорично не повинен. Крім того, скла не повинні ні пітніти, ні замерзати. Тому перед стартом у космічного корабля заправляють не тільки баки, а й ілюмінатори - камеру заповнюють особливо чистим сухим азотом або сухим повітрям. Щоб «розвантажити» власне скла, тиск в камері передбачається вдвічі меншим, ніж в герметичному відсіку. Нарешті, бажано, щоб з внутрішньої сторони поверхню стінок відсіку не була дуже гарячою або дуже холодною. Для цього іноді встановлюють внутрішній екран з оргскла.

СВІТЛО НА ІНДІЇ зійшовся клином. ЛІНЗА отримати ЩО ТРЕБА!

Скло - не метал, руйнується воно по-іншому. Ніяких вм'ятин тут не буде - з'явиться тріщина. Міцність скла залежить, головним чином, від стану його поверхні. Тому його зміцнюють, усуваючи поверхневі дефекти - мікротріщини, посічки, подряпини. Для цього скло труять, гартують. Однак зі склом, використовуваними в оптичних приладах, так звертатися не прийнято. Їх поверхня зміцнюється при так званому глибокому шліфуванні. До початку 70-х років зовнішні скла оптичних ілюмінаторів навчилися зміцнювати іонним обміном, що дозволило збільшити їх абразивну стійкість.

Для поліпшення світлопропускання скла просвітлюються багатошаровим покриттям. До їх складу можуть входити окис олова або індію. Такі покриття збільшують світлопропускання на 10-12%, а наносяться вони методом реактивного катодного розпилення. Крім того, окис індію добре поглинає нейтрони, що не зайве, наприклад, під час пілотованого міжпланетного польоту. Індій взагалі «філософський камінь» скляній, та й не тільки скляній, промисловості. Дзеркала з індієвий покриттям відображають велику частину спектру однаково. У труться вузлах індій істотно покращує стійкість до стирання.

У польоті ілюмінатори можуть забруднюватися і з зовнішнього боку. Вже після початку польотів за програмою «Джеміні» астронавти помітили, що на скла осідають випаровування з теплозахисного покриття. Космічні апарати в польоті взагалі набувають так звану супутню атмосферу. Щось витікає з гермотсеков, «висять» поруч з кораблем дрібні частинки екранно-вакуумної теплоізоляції, тут же - продукти згоряння компонентів палива при роботі двигунів орієнтації ... Загалом, сміття і бруду виявляється більш ніж достатньо, щоб не тільки «зіпсувати вид », а й, наприклад, порушити роботу бортовий фотоапаратури.

Розробники міжпланетних космічних станцій з НВО ім. C.А.Лавочкіна розповідають, що під час польоту космічного апарату до однієї з комет в її складі було виявлено дві «голови» - ядра. Це було визнано важливим науковим відкриттям. Потім з'ясувалося, що друга «голова» з'явилася внаслідок запотівання ілюмінатора, що призвів до ефекту оптичної призми.

Скло ілюмінаторів не повинні змінювати світлопропускання при впливі на них іонізуючого випромінювання від фонової космічної радіації і космічних випромінювань, в тому числі - в результаті спалахів на Сонці. Взаємодія електромагнітних випромінювань Сонця і космічних променів зі склом - взагалі явище складне. Поглинання випромінювання склом може привести до утворення так званих «центрів забарвлення», тобто до зменшення вихідного світлопропускання, а також викликати люмінесценцію, оскільки частина поглиненої енергії може негайно виділитися у вигляді світлових квантів. Люмінесценція скла створює додатковий фон, що знижує контрастність зображення, збільшує відношення шуму до сигналу і може унеможливити нормальне функціонування апаратури. Тому скла, застосовувані в оптичних ілюмінаторі, повинні володіти, поряд з високою радіаційно-оптичної стійкістю, низьким рівнем люмінесценції. Величина інтенсивності люмінесценції не менш важлива для оптичних стекол, що працюють під впливом випромінювань, ніж стійкість до фарбування.

Серед факторів космічного польоту одним з найбільш небезпечних для ілюмінаторів є мікрометеорних вплив. Воно призводить до швидкого падіння міцності скла. Погіршуються і його оптичні характеристики. Вже після першого року польоту на зовнішніх поверхнях довгострокових орбітальних станцій виявляються кратери і подряпини, що досягають півтора міліметрів. Якщо більшу частину поверхні можна заекранувати від метеорних і техногенних частинок, то ілюмінатори так не захистиш. Певною мірою рятують бленди, що встановлюються іноді на ілюмінатори, через які працюють, наприклад, бортові фотоапарати. На першій американської орбітальної станції «Скайлеб» передбачалося, що ілюмінатори будуть частково екранувати елементами конструкції. Але, звичайно, найбільш радикальне і надійне рішення - прикрити зовні ілюмінатори «орбітального» керованими кришками. Таке рішення було застосовано, зокрема, на радянської орбітальної станції другого покоління «Салют-7».

«Сміття» на орбіті стає все більше і більше. В одному з польотів «Шаттл» щось явно техногенне залишило на одному з ілюмінаторів досить помітну вибоїну-кратер. Скло витримало, але хто знає, що може прилетіти в наступний раз? .. Це, до речі, одна з причин серйозного занепокоєння «космічної громадськості» проблемами космічного сміття. У нашій країні проблемами мікрометеорітного впливу на елементи конструкції космічних апаратів, в тому числі і на ілюмінатори, активно займається, зокрема, професор Самарського державного аерокосмічного університету Л.Г.Лукашев.

У ще більш важких умовах працюють ілюмінатори спускаються. При спуску в атмосфері вони виявляються в хмарі високотемпературної плазми. Крім тиску зсередини відсіку на ілюмінатор при спуску діє зовнішній тиск. А потім слід приземлення - часто на сніг, іноді в воду. При цьому скло різко охолоджується. Тому тут питань міцності приділяють особливу увагу.

«Простота ілюмінатора - це позірна явище. Деякі оптики говорять, що створення плоского ілюмінатора - завдання більш складна, ніж виготовлення сферичної лінзи, оскільки побудувати механізм «точної нескінченності» істотно складніше, ніж механізм з кінцевим радіусом, тобто поверхні сферичної. І тим не менше ніколи ніяких проблем з ілюмінаторами не було », - напевно, це найкраща з оцінок для вузла космічного корабля, особливо якщо вона прозвучала з вуст Георгія Фоміна, в недавньому минулому - першого заступника Генерального конструктора ГНПРКЦ« ЦСКБ - Прогрес ».

ВСІ МИ ПІД "КУПОЛОМ" У ЄВРОПИ

Оглядовий модуль Cupola

Вже не так давно - 8 лютого 2010 року після польоту «Шаттл» STS-130 - на Міжнародній космічній станції з'явився оглядовий купол, що складається з декількох великих ілюмінаторів чотирикутної форми і круглого восьмісотмілліметрового ілюмінатора.

Модуль Cupola призначений для спостережень Землі і роботи з маніпулятором. Його розробив європейський концерн Thales Alenia Space, а будували італійські машинобудівники в Турині.

Таким чином, сьогодні європейці утримують рекорд - таких великих ілюмінаторів ні в США, ні в Росії на орбіту ще не виводили. Про величезні вікнах говорять і розробники різних «космічних готелів» майбутнього, наполягаючи на їх особливу значущість для майбутніх космічних туристів. Так що у «окностроенія» велике майбутнє, а ілюмінатори продовжують залишатися одним з ключових елементів пілотованих і безпілотних космічних кораблів.

«Купол» - дійсно класна штука! Коли з ілюмінатора дивишся на Землю, це все одно, що через амбразуру. А в «куполі» на 360 градусів огляд, видно все! Земля звідси виглядає як карта, так, найбільше це нагадує географічну карту. Видно, як сонце йде, як встає, як ніч насувається ... Дивишся на всю цю красу з якимось завмиранням всередині.

Багатоцільовий транспортний космічний корабель Orion розробляється агентством NASA і компанією Lockheed Martin з середини 2000-х і вже зробив свій перший безпілотний випробувальний політ в грудні 2014 року. За допомогою Orion в космос будуть виводитися вантажі і астронавти, але це ще не все, на що здатний цей корабель. В майбутньому саме Orion повинен буде доставляти людей на поверхню Місяця і Марса. При створенні корабля його розробники використовували чимало цікавих технологій і нових матеріалів, про один з яких ми б хотіли вам сьогодні розповісти. Коли астронавти будуть подорожувати в напрямку астероїдів, Місяця або Марса, перед ними відкриються приголомшливі види космосу, які вони будуть бачити через невеликі ілюмінатори в корпусі корабля. Інженери NASA прагнуть до того, щоб зробити ці «вікна в космос» міцнішими, легкими і дешевими для виробництва, ніж в попередніх моделях космічних кораблів. У випадку з МКС і Спейс Шатлами ілюмінатори виготовлялися з багатошарового скла. У випадку з Orion вперше буде використаний акриловий пластик, що значно поліпшить цілісність вікон корабля. «Скляні віконні панелі історично були частиною оболонки корабля, що підтримує всередині нього необхідний тиск і запобігає загибель астронавтів. Також скло повинне максимально захищати екіпаж від величезної температури при вході в атмосферу Землі. Але основним недоліком скла є його структурна недосконалість. При великому навантаженні міцність скла з часом падає. При польотах в космосі це слабке місце може зіграти злий жарт з кораблем », - розповідає Лінда Естес, керівник відділу ілюмінаторне субсистему в NASA. Саме тому, що скло не є ідеальним матеріалом для ілюмінаторів, інженери постійно шукали більш підходящий матеріал для цього. У світі існує безліч структурно стійких матеріалів, але при цьому серед них всього декілька досить прозорих для того, щоб використовувати їх при створенні ілюмінаторів. На ранніх стадіях розробки Orion фахівці NASA намагалися використовувати в якості матеріалу для ілюмінаторів полікарбонати, але вони не відповідали оптичним вимогам, необхідним для отримання зображення високої роздільної здатності. Після цього інженери переключилися на акриловий матеріал, який забезпечував найвищу прозорість і більшу міцність. У США з акрилу виготовляють величезні акваріуми, які захищають своїх мешканців від навколишнього потенційно небезпечною для них середовища, при цьому витримуючи величезний тиск води. На сьогоднішній день Orion забезпечений чотирма ілюмінаторами, вмонтованими в модуль екіпажу, а також додатковими вікнами в кожному з двох люків. Кожен ілюмінатор складається з трьох панелей. Внутрішня панель виготовлена \u200b\u200bз акрилу, а дві інші - все ще зі скла. Саме в такому вигляді Orion вже встиг побувати в космосі під час першого випробувального польоту. Протягом цього року інженери NASA повинні вирішити - чи можуть вони використовувати в ілюмінаторі дві акрилові панелі і одну скляну. У найближчі місяці Лінда Естес і її команда повинні провести з акриловими панелями так званий «тест на повзучість». Повзучість в даному випадку - це повільна, яка відбувається з плином часу деформація твердого тіла під впливом постійного навантаження або механічної напруги. Повзучості піддаються всі без винятку тверді тіла - як кристалічні, так і аморфні. Акрилові панелі будуть відчувати протягом 270 днів під величезними навантаженнями. Акрилові ілюмінатори повинні зробити корабель Orion значно легше, а їх структурна міцність виключить небезпеку руйнування ілюмінаторів через випадкових подряпин і інших пошкоджень. За твердженнями інженерів NASA, завдяки акриловим панелям, їм вдасться знизити вагу корабля більш ніж на 90 кілограмів. Зниження маси дозволить зробити висновок корабля в космос значно дешевше. Перехід на акрилові панелі також здешевить і будівництво кораблів типу Orion, адже акрил куди дешевше скла. Заощадити на одних тільки ілюмінаторі вдасться близько 2 мільйонів доларів при будівництві одного космічного корабля. Можливо, в майбутньому скляні панелі і зовсім виключать з ілюмінаторів, але поки для цього потрібні додаткові ретельні випробування. Взято з hi-news.ru