Скафандр Илона Маска: революция или безумие?

Внекорабельный космический скафандр — по сути, одноместный космический корабль (иногда даже со своим микродвигателем). Неудивительно, что они весят за 110 килограммов, стоят десятки миллионов долларов и больше. Поэтому SpaceX неизбежно придется делать собственные, причем массово — тысячами штук и куда дешевле, чем существующие.

Значимость этого намерения для будущего человечества трудно переоценить. Без внекорабельных скафандров освоение космоса в принципе невозможно.

Вопреки часто повторяющимся в СМИ историям о крайней успешности автоматов в изучении других миров, на практике лучшие внеземные автоматы на Марсе или Луне ездят от силы на 100 метров в день. А копать могут на 45 сантиметров в глубину — как дети в песочнице. 

По современным данным, на Марсе и даже Луне вполне может быть жизнь, но на глубинах от метра или даже, в случае Селены, от сотен метров. Автоматы в принципе не могут попасть туда ни в каком обозримом будущем.

Человек, напротив, крайне универсален. Он еще в 1970-х показал способность преодолевать на другом небесном теле много километров в день, копать и перемещаться по сложным рельефам, где планетоходы стабильно застревают. 

Именно поэтому всего шесть пилотируемых миссий на Луну дали земной науке намного больше, чем буквально десятки лет полетов людей на орбитальные станции: астронавты брали на Селене те образцы местных пород, что требовались и откуда требовалось, причем в количествах на порядки больших, чем могут автоматы.

Но все это возможно при соблюдении одного важнейшего условия: работоспособного скафандра. Первый такой неплохо описал Циолковский в повести «Вне Земли» в 1918-м. К сожалению, современные скафандры сильно отстают от описаний 1918 года. И это создавало и создает очень большие проблемы в освоении космоса.

Почему существующие скафандры не годятся для освоения Луны и Марса?

Во-первых, современные скафандры — если не брать российский «Орлан», которому полеты на Луну или Марс в обозримом будущем не грозят из-за позиции «Роскосмоса» — крайне неудобны или крайне небезопасны. «Крайне» — это не преувеличение. 

Внекорабельный скафандр NASA, Extravehicular Mobility Unit, используется со времен шаттлов и к настоящему времени их сохранилось всего 11 штук (остальные были потеряны в катастрофах). США их чинят, латают и перешивают, но изделия из 1980-х действительно требуют замены.

И не только из-за физического износа. Они используют давление в 0,3 атмосферы — как на Эвересте. Обычным воздухом при таком давлении не подышишь, поэтому там чистый кислород. Но если человек сразу после 1 атмосферы на МКС попадет в скафандр с 0,3 атмосферами, то у него случится кессонная болезнь. Чтобы ее не было, надо «выгнать» из крови лишний азот. Для этого астронавт перед выходом садится на велотренажер и начинает дышать чистым кислородом.

И дышит им, крутя педали, четыре долгих, однообразных часа. После этого он идет на выход, что-то чинить или устанавливать в открытом космосе. Преодолевать избыточное давление скафандра — дело очень непростое. В типичном выходе в 2-3 часа человек в нем теряет 2-3 килограмма, как танкист на Т-34 времен Великой Отечественной войны за 2-3 часа танкового боя. Излишне говорить, что четырехчасовые велогонки перед такими работами — серьезная обуза. Да даже и простые четыре часа ожидания, если уж на то пошло. Все это более или менее работает на МКС, но…

SpaceX основана Илоном Маском не для полетов к МКС. Ее создателю — как и NASA в программе Artemis — нужны другие небесные тела. Там, в отличие от МКС, есть какая-никакая сила тяжести. А еще — много тяжелой физической работы для астронавтов. Прогулки по Луне на километры в центнерных скафандрах, сбор образцов, отбивание камней геологическими молотками, а со временем — и бурение.

Четырехчасовая велогонка перед каждым таким выходом — это гиря на ноге. Хорошо бы сделать другие скафандры — типа российских «Орланов», где достаточно подышать кислородом полчаса, а не четыре.

Но с разработкой новых скафандров в США большие проблемы. В 2023 году NASA начало искать замену своим, износившимся за сорок лет. Однако сделать новые Агентство даже не планировало: в 2010-х оно пробовало само их разработать, и поняло, что это будет слишком дорого.

В ход пошла свежая идея: взять их напрокат, так вышло бы дешевле. Но даже на оплату аренды NASA было вынуждено зарезервировать 3,5 миллиарда долларов. За меньшие деньги не находилось охотников их разработать. 

3,5 миллиарда долларов — это много. Для сравнения: за обеспечение доставки астронавтов на МКС NASA заплатило SpaceX всего лишь 2,6 миллиарда долларов. То есть полететь в космос может быть существенно дешевле, чем добыть новые скафандры для работы в нем.

SpaceX прямо заявила, что ей нужны сотни и тысячи скафандров уже в близком будущем. Если бы они создавались по принципам NASA, то стоили триллионы долларов и были бы просто не по карману космическим частникам.

Иными словами компания Илона Маска снова хочет устроить техническую революцию, как когда-то с посадкой «Фальконов» на хвост. Но в этот раз с ней идут еще бОльшие риски, чем раньше.

В космос без кислородного баллона

В мае 2024 года группа частных астронавтов во главе с Джаредом Азейкманом (мы писали про нее здесь) показала общий облик внекорабельного скафандра от SpaceX. Скафандра, в котором астронавты планируют выйти в космос во время  Polaris Dawn и проверить возможность работать в нем часами.

И это видео вызывает что-то среднее между беспокойством и шоком. Дело в том, что показанный на нем скафандр выглядит совершенно так же, как внутрикорабельный скафандр SpaceX, на котором астронавты летают к МКС — тот, естественно, не предназначен для работы в вакууме. В нем нельзя даже далеко отойти от кресла: воздух туда поступает по гибкому шлангу, соединенному с системой жизнеобеспечения космического корабля Crew Dragon.

Скафандр внекорабельный у SpaceX пока тоже не имеет кислородного баллона и зависит от гибкого шланга, соединяющегося со скафандром в районе бедра астронавта. Что будет, если она потеряет герметичность или «сложится» от движений астронавта — сказать непросто.

Специалисты, однако, обеспокоены даже не отсутствием у SpaceX кислородного баллона на скафандре. Вопреки шуткам из западных соцсетей, компания не собирается высаживать людей на Луне и Марсе с гибким шлангом, идущей от корабля. Понятно, что со временем там все же доделают и носимую астронавтом систему жизнеобеспечения.

Но показанный дизайн наводит и на массу других неприятных вопросов. Например, внекорабельный скафандр таких очертаний не может иметь места для подгузника. И действительно, его в новом скафандре нет. Как же в  Polaris Dawn будут обстоять дела, если кто-то захочет в туалет? Никак: придется терпеть часами. Нельзя будет даже вернуться на корабль, потому что на Crew Dragon нет шлюза, и для выхода людей из него в космос весь воздух из него выпустят. В вакууме бортовым туалетом не воспользуешься.

Николай Моисеев, в прошлом работавший в России (перчатка «Орлана»), отметил* и ряд других узких мест показанного скафандра:

«Нет плечевых шарниров, только плечевые подшипники малого диаметра. Нет подшипников для верхней части руки. Нет запястных сочленений с двумя степенями свободы. Многое отсутствует. Очень простой скафандр «из 1960-х» с «пуповиной» [жизнеобеспечения, тянущейся к кораблю]. Плечевые подшипники [видные на нем] болезненны для людей в скафандре при посадке. Посмотрите на историю развития Orion MACES или историю развития внутрикорабельных русских скафандров. Я не думаю, что они [SpaceX] сертифицируют этот для высоких перегрузок».

Если скафандр нельзя носить при высоких перегрузках, то находиться в нем во время посадки нельзя — или астронавтам, в прямом смысле, будет больно: плечевые подшипники вдавятся в их руки при посадке, травмы мягких тканей почти неизбежны. Но по имеющимся на сегодня данным в миссии Polaris Dawn никаких отдельных внутрикорабельных скафандров нет (места не хватит): и на взлете, и при посадке все четыре человека будут сидеть во внекорабельных скафандрах.

Все это очень похоже на какой-то эксперимент: мол, а давайте посмотрим, насколько крупные синяки оставят на плечах людей подшипники. А давайте посмотрим, насколько неудобно ходить с пуповиной в открытом космосе. А давайте посмотрим, можно ли работать в космосе два часа (плюс час на сброс давления до выхода) без подгузника. Собственно, и траектория корабля Crew Dragon во время миссии Polaris Down такая же «экспериментальная»: корабль пройдет через радиационные пояса Земли, чтобы посмотреть, какой при этом уровень радиации будет внутри корабля.

Билл Эйри (Bill Ayrey), автор книги о разработке американских лунных скафандров «Lunar Outfitters, Making the Apollo Space Suit», в связи с тезисами Моисеева, суммировал опасения специалистов по поводу скафандра SpaceX так:

«Николай имеет больше опыта в разработке скафандров, чем все «инженеры по скафандрам» из SpaceX вместе взятые. SpaceX гордится тем, что терпит неудачи, на основе которых учится и переделывает свои разработки. Но во внекорабельных скафандрах для открытого космоса нет места для неудачи».

Губит астронавта не скафандр, губит астронавта поспешность его проектировщика

Чтобы понять, до какой степени прав Эйри, стоит вспомнить гибель трех американских астронавтов еще на репетиции первой миссии «Аполлонов». Почему они погибли?

Несложно догадаться: четырехчасовые велогонки перед выходом в космос неприемлемы для полетов на Луну не только в нашу эпоху, но и в 1960-х. Поэтому разработчики миссий «Аполлонов» даже не планировали так издеваться над астронавтами. Вместо этого они отправили их на Селену в кораблях и лунных модулях с атмосферой «как в скафандре» — с внутренним давлением 0,3 земного, отчего воздух внутри него состоял почти из чистого кислорода.

Любой, кто долго работал с кислородом, в этот момент вздрогнул. Его эмоции несложно понять: чистый кислород — это то, в чем нельзя долго жить, потому что у вас начнутся проблемы со здоровьем. А еще потому, что в нем легкое трение о ткань дает искру, способную поджечь даже пластик и алюминий. И многое другое, что в обычном воздухе поджечь весьма сложно.

Когда такая атмосфера только в скафандре — это еще куда ни шло (риски ограничены только тем, кто в нем находится). Но когда ею же заполняют целый корабль и летят таких много дней — шансы на опасную искру резко возрастают.

Впрочем, что там «много дней»? На первой же тестовой отработке миссии «Аполлон-1» еще на Земле три американских астронавта заживо сгорели прямо в тестовой камере, где находился их корабль. Причем сгорели не сразу: по радиосвязи обслуживавший их наземный персонал вне корабля слышал, как они кричали, пытаясь вырваться из огненной ловушки. Пожар в чистом кислороде протекает быстро, а люки спроектировали со слишком сложными внутренними замками: спастись не удалось никому.

Мы приводим эти подробности не из желания шокировать читателей, а потому что, не держа их в памяти, нельзя по-настоящему понять слова Билла Эйри «во внекорабельных скафандрах для открытого космоса нет места для неудачи».

Конечно, после этого скафандры и корабля переделали под меньшую горючесть, заменив часть материалов. Часть материалов заменить было нельзя: это потребовало бы коренной переработки проекта. А в горячке лунной гонки пойти на такое не мог никто.

Ключевые архитектурные решения полетов на Луну после той роковой репетиции было уже не пересмотреть. Поэтому корабль и посадочный лунный модуль так и летали на Селену под давлением 0,3 и в потенциально убийственно опасном чистом кислороде.

Что еще можно было сделать? Перепроектировать в пылу лунной гонки космические корабли и модули под другое давление, поднимая их массу и срочно меняя вообще все? Найти в крохотном лунном модуле место для четырех часов на тренажере?

Естественно, тогда лунный проект пошел по линии минимальных изменений. Но если бы полеты «Аполлонов» продолжились на той же технике, рано или поздно за это пришлось бы заплатить новыми пожарами и новыми смертями. Каковы были бы шансы астронавтов на Луне пережить их — несложно догадаться.

SpaceX прыгает на грабли фон Брауна?

Теперь компания Илона Маска обнародовала свои планы по миссии Polaris Dawn. И что-то они удивительно напоминают.

Чтобы избежать четырехчасовых велогонок перед двухчасовым выходом в открытый космос, SpaceX задумала… перед выходом в космос постепенно поменять атмосферу на чисто кислородную, с давлением 0,3. Иными словами, скопировали решение, которое в 1960-х уже сожгло заживо троих человек. 

Конечно, мы не понимаем, и это другое. Разумеется, в этот раз такого не будет.

Но есть нюанс: как и в 1960-е, с кислородом не договорились. Он никак не изменил свои химические свойства, поэтому риски тех лет так никуда и не ушли.

Повторение скафандром SpaceX ошибок проектировщиков скафандров из 1960-х опасны не только для четырех храбрецов на борту Crew Dragon. Да, для них это лето будет рискованным, но проблемы на них только начинаются.

Дело в том, что частные подрядчики, которых NASA подписало для создания своих скафандров к высадке на Луне в 2026 году, тоже не справляются со своей задачей вовремя. Те испытания, которые они сейчас проводят, очень далеки от нужного графика. К 2026 году вероятность наличия у NASA нормальных внекорабельных скафандров для Луны не особенно велика (хотя пока ее и нельзя исключить полностью).

В такой ситуации можно было бы пойти в обход. Проще говоря, купить то, что NASA не смогло получить от других, у SpaceX. Такое ведь уже случалось. В 2014 году NASA заказало пилотируемые корабли для полетов к МКС у Boeing и SpaceX одновременно, но никто в агентстве не рассчитывал на последнюю всерьез. Все считали, что Boeing сделает корабль первым, поэтому ей и выделили по тому контракту много больше денег, чем компании Илона Маска. 

Boeing тоже не видела в Маске конкурента по пилотируемом кораблям. Когда журналист в 2014-м спросил вице-президента Boeing, не беспокоит ли его такая конкуренция, тот ответил:  «Мы стремимся к сути, а не к шумихе». Он имел в виду, что Маск — мастер пиара, но не серьезный разработчик в такой сложной области, как пилотируемая космонавтика.

В 2024 году ничто не может звучать смешнее. Пилотируемый Dragon годами возит людей к МКС, а Starliner от Boeing все еще не совершил первый полет, на много лет сорвав оговоренные в контракте сроки. Так те, кого в NASA мнили аутсайдерами, на деле оказались монополистами, от которых зависит сама возможность США летать в космос.

Аналогичная история может сложиться с полетом на Луну. Американский Orion, созданный агентством за десятки миллиардов долларов, — самый дорогой космический корабль в истории. Но если с освоением государственных денег у него все хорошо, то с космосом похуже. На последних испытаниях при входе в атмосферу от его теплозащиты отваливались куски. Это, по мнению самого NASA, может погубить экипаж, возвращающийся с Луны, а его планировали вернуть оттуда именно на таком корабле.

Поэтому американская пресса уже открыто пишет: очень может быть, что возвращаться с Луны астронавты будут на том же Starship, на котором они на нее будут садиться. И это действительно не исключено: Starship регулярно совершает новые испытательные пуски, и к 2026 году может получить большую статистику полетов. А вот Orion за каждый пуск просит 4,3 миллиарда долларов — то есть в десять раз больше, чем SpaceX потратила на разработку ракеты Falcon 9 и базовой версии корабля Dragon. Поэтому денег на его испытательные полеты у NASA особо нет.

Но даже если с Orion все будет в порядке — или если его заменит  Starship — высадки на Луне все равно не будет без новых скафандров. Не будет потому, что текущие американские внекорабельные скафандры для МКС слишком стары и изношенны, чтобы на них кто-то рисковал пускать людей на Луну. И на МКС-то страшновато: итальянскому астронавту в американском скафандре не так давно заливало лицо водой, потому что плохая герметизация водного блока приводила к вливанию воды в скафандр. Такая «американская рулетка» не для Селены: на ней может не получиться быстро вернуться в корабль, а тогда человек просто задохнется, наглотавшись воды.

То, что у SpaceX пока получился скафандр из шестидесятых, с пуповиной, но без подгузника (и возможностей для него в будущем) и прочими плохо продуманными вещами, сама компания Маска переживет. Да, может быть, кто-то при испытаниях и погибнет. SpaceX не впервой: в этой компании очень силен дух «мы первые, поэтому риски неизбежны». У них уже есть один работник, лежащий в коме из-за травмы на производстве, и если кто-то погибнет еще и из-за скафандра — что ж, это космос.

Маск быстро учится, именно поэтому у него сегодня больше запусков ракет, чем у любой страны мира и больше своих спутников, чем у всех остальных стран Земли за всю ее историю. Да и самый продаваемый автомобиль мира делает его компания — то есть, он способен справляться со сложными вызовами в самых разных областях. Все это наводит на мысль, что несмотря на все вопиющие недостатки его текущих скафандров, рано или поздно он придет к нормальным конструкциям. С заметной долей вероятности большинство скафандров будущего все равно будут производства именно SpaceX, а не какой-то другой компании, частной или государственной. Просто потому, что именно ей предстоит летать в космос чаще, чем любому другому игроку.

Но вот NASA не купит у него скафандры, которые выглядят так пугающе, как нынешние, для миссии Polaris Down. А это создает очень большой риск, что вместо миссии «Артемида III» с первой в XXI веке посадкой на Луну в 2026 году мы увидим лишь ее облет — без посадки. Какой смысл садиться туда, куда вам все равно не выйти — потому что «совершенно нечего надеть»?

*Деятельность Meta (соцсети Facebook и Instagram) запрещена в России как экстремистская.