Астронавт Базз Олдрин (архив НАСА)
Несмотря на все распространенные мифы, космос на самом деле не холодный и не горячий. Лишь материя может иметь эти свойства, а космос – это отсутствие материи. Наука утверждает, что тепло – это мера молекулярной активности. Поскольку в космосе очень мало атомов или молекул, он является практически идеальным вакуумом.
Только наличие или удаленность источников тепла определяют температуры кипения или замерзания и, соответственно, человеческие ощущения – холодно в данный момент или жарко. Именно от этого так важен вопрос терморегуляции и обитаемой капсулы космического корабля, и тем более скафандра. Ведь если судить по рапортам астронавтов и представленным ими кино- и фотоматериалам, в скафандрах им проходилось проводить часы (а то и по 10-12 часов) в открытом космосе (т. е. либо под испепеляющим Солнцем, либо в его ледовитой тени), и скафандр был для них и единственным укрытием, и едва ли не домом родным.
И вот когда и в 1969 году, и в последующие три года американские астронавты бодро запрыгали по лунной поверхности, все, конечно, обратили внимание на рюкзачки у них за спиной. Трудящиеся всей планеты с несомненным почтением взирали на этот шедевр передовой американской технологии. Ведь этот универсальный рюкзачок обеспечивал астронавту все жизненно необходимое. Поскольку космос «холодный», как все тогда считали, рюкзак должен был обеспечивать достаточный обогрев. А еще нормальное давление, подачу кислорода, удаление избытка влаги и т. д. Потом, правда, вспомнили, что Луна днем горячее кипятка (Солнце нагревает ее поверхность до 120°С), и астронавт скорее нуждается в системах охлаждения. Но это вызвало еще большее почтение к американским технологам: какие замечательные системы обеспечения они сделали – и от жары спасают, и от холода!
Снимок Луны (архив wordpress.com)
Коротко эта система и содержащий ее рюкзак названы 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.
Остряки, правда, отмечают аналогию системы с дыхалом китов и кашалотов: те, возвращаясь из океанических пучин на поверхность, с мощным фонтаном должны выбрасывать отработанный воздух и пар. А астронавты – еще и прочие продукты жизнедеятельности. Т. е. по Луне они должны были разгуливать в ореоле либо фонтанов пара, либо мелкого ледяного крошева извергаемых из скафандров пота, мочи и прочих естественных выбросов организма. Ну ладно, допустим, что эти снимки НАСА не стало публиковать из этических соображений.
Но как это все делалось с технической точки зрения? НАСА 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»
Базз Олдрин (архив НАСА)
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», – свидетельствуют астронавты.
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. А 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 / m² × 0.2 × 0,75 m² = 203 Вт.
Сторонники официальной версии НАСА утверждают: «ПСЖО была сконструирована так, чтобы отводить метаболическое тепло, выделяемое астронавтом, в ритме 1600 британских тепловых единиц (БТЕ) в час». 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°С, т. е. +311°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 калорий.
Чтобы снизить температуру 1 г воды на 1°С, требуется потеря 1 калория тепла. Для формирования льда 1 г воды должен потерять еще 80 калорий. Таким образом, падение температуры с +38°С до точки замерзания (0°С) влечет за собой передачу 38 калорий, плюс еще 80 калорий для замерзания – итого 118 калорий на каждый грамм, выброшенный через выпускное отверстие. Если разделить 2 064 000 калорий на 118, то получается 17 491 г, которые надо выпустить. Это 17,5 л, или 0,0175 куб. м, т. е. 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 вместила бы даже охлаждающий агрегат! Но в рюкзаке ведь еще находятся 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 17491 г воды на 240 минут, получается, что в минуту из выпускного отверстия надо было извергать примерно 70 г воды, вылетающей из скафандра в виде «замороженного пара». Последнее выражение звучит примерно как «жареный лед», но специалисты из НАСА, похоже, привыкли к парадоксам.
Впрочем, все это не имеет значения, поскольку теоретические выкладки противоречат реальным фактам. Согласно официально опубликованной схеме ПСЖО в разрезе, на ней контейнер для воды имеет всего 7,6 см в диаметре и 35,5 см в длину. 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 НАСА рассказывало нам про 4 часа! Может быть, изобретен новый способ концентрирования воды? Из всех достижений космической эры это было бы самым потрясающим!
Деталь снимка с изображением скафандра Майкла Коллинза (архив НАСА)
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.
Но даже если бы они, прыгая, прикрывались неким зонтиком, то почему ничем не были прикрыты лунные модули? Они часами стояли под палящим Солнцем. Представьте-ка себе ваш автомобиль, простоявший прошлым летом несколько часов на солнцепеке! Наверное, долго не сможете забыть ощущений при посадке в него, правда же? Но астронавты почему-то вдруг заявляют, что в лунных модулях их ждала леденящая холодрыга.
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». 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?..
Комментариев нет:
Отправить комментарий