Выход в открытый космос

Выход в открытый космос — работа или прогулка космонавта в космическом пространстве за пределами своего корабля. Используемый в России, США, Европе термин «внекорабельная деятельность» (ВКД, англ. Extra-vehicular activity, EVA) — более широкий и включает в себя также понятие выхода из корабля на поверхность Луны, планеты или другого космического объекта.

Космонавт Олег Котов в открытом космосе во время космического полёта МКС-22

Исторически из-за разницы в конструктивных особенностях первых космических кораблей в США и в СССР по-разному определяют момент начала выхода в космос. В советских космических кораблях с самого начала имелся отдельный шлюзуемый отсек, из-за чего началом выхода в космос считается момент, когда космонавт разгерметизирует шлюз и оказывается в вакууме, а его завершением — момент закрытия люка.
Ранние американские корабли шлюзовой камеры не имели, и при выполнении выхода в космос разгерметизировался весь корабль. В этих условиях за начало выхода в космос принимался момент, когда голова астронавта выступала за пределы корабля, даже если его тело ещё продолжало находиться внутри отсека (так называемый англ. Stand-up extra-vehicular activity, SEVA). Современный американский критерий принимает переключение скафандра на автономное питание в качестве начала и начало наддува за окончание выхода в открытый космос.

Выходы в открытый космос могут выполняться по-разному. В первом случае космонавт связан с космическим кораблём специальным страховочным фалом, иногда объединённым со шлангом подачи кислорода (в этом случае его называют «пуповиной»), при этом для возвращения на корабль достаточно просто мышечных усилий космонавта. Другой вариант — полностью автономный полёт в космическом пространстве. В этом случае необходимо обеспечить возможность возвращения к космическому кораблю при помощи специальной технической системы (см. Установка для перемещения и маневрирования космонавта).

Перемещение по поверхности станции происходит с перещёлкиванием между установленными на ней поручнями карабинов, соединённых с космонавтом страховочными фалами длиной около 8 м и способных удерживать массу до 4 тонн^[1].

Исторические факты

Алексей Леонов совершает первый в мире выход в открытый космос, 18 марта 1965 года

• Первый выход в космос был совершён советским космонавтом Алексеем Леоновым 18 марта 1965 года^[2] с борта космического корабля «Восход-2» с использованием гибкой (надувной) шлюзовой камеры. Скафандр «Беркут», использованный для первого выхода, был вентиляционного типа и расходовал около 30 л кислорода в минуту при общем запасе в 1666 л, рассчитанном на 30 минут пребывания космонавта в открытом космосе. Из-за разности давлений скафандр раздувался и сильно мешал движениям космонавта, что, в частности, очень затруднило Леонову возвращение на «Восход-2». Общее время первого выхода составило 23 минуты 41 секунду^[3] (из них вне корабля 12 минут 9 секунд), и по его итогам был сделан вывод о возможности человека выполнять различные работы в открытом космосе.
• Первой женщиной, вышедшей в открытый космос, была Светлана Евгеньевна Савицкая. Выход состоялся 25 июля 1984 года с борта орбитальной космической станции «Салют-7».
• Самым длительным выходом в открытый космос стал выход американки Сьюзан Хелмс 11 марта 2001, длившийся 8 часов 56 минут.
• Рекорд по количеству выходов (16) и по общей продолжительности пребывания (78 часов 48 минут) в открытом космическом пространстве принадлежит советскому и российскому космонавту Анатолию Соловьёву.
• Первым выход в открытый космос в межпланетном пространстве выполнил американский астронавт Альфред Уорден, член экипажа лунной экспедиции Аполлон-15. Уорден вышел в открытый космос, чтобы перенести отснятые фотоплёнки картографических и панорамных камер из служебного модуля в командный.
• Первый выход в космос из двух различных космических аппаратов в один и тот же день состоялся 16 сентября 1993 года, из станции «Мир» и «Спейс шаттла» миссии STS-51. Первый выход из двух ОС в один день — 17 ноября 2022 года, когда из МКС совершили выход российские космонавты Сергей Прокопьев и Дмитрий Петелин, а из станции «Тяньгун» — тайконавты Чэнь Дун и Цай Сюйчжэ.

Опасности выходов в открытый космос

Выходы в открытый космос опасны по множеству различных причин. Первая — возможность столкновения с космическим мусором. Орбитальная скорость на высоте 300 км над Землёй (типичная высота полёта пилотируемых космических кораблей) — около 7,7 км/с. Это в 10 раз превышает скорость полёта пули, так что кинетическая энергия маленькой частицы краски или песчинки эквивалентна той же самой энергии пули, обладающей в 100 раз большей массой. С каждым космическим полётом появляется всё больше и больше орбитального мусора, что увеличивает эту опасность.

Астронавт Стив Робинсон во время выхода в открытый космос

Другая причина опасностей выходов в космос — то, что окружающая обстановка в космическом пространстве чрезвычайно сложна для предполётного моделирования. Выходы в космос часто планируются на поздней стадии разработки полётного плана, при обнаружении каких-либо насущных проблем или неисправностей, иногда даже в процессе самого выполнения полёта. Потенциальная опасность выходов в открытый космос неизбежно ведёт к эмоциональному давлению на космонавтов.

Помочь космонавту, вышедшему в открытый космос, очень трудно

Потенциальную опасность несёт возможность потери или недопустимого удаления от космического корабля, грозящая гибелью из-за израсходования запаса дыхательной смеси. Опасны также возможные повреждения или проколы скафандров, разгерметизация которых грозит аноксией и быстрой смертью, если космонавты не успеют вовремя вернуться в корабль. Инцидент с повреждением скафандра произошёл только один раз, когда во время полёта «Атлантиса» STS-37 маленький прут проколол перчатку одного из астронавтов. По счастливой случайности разгерметизации не произошло, поскольку прут застрял и блокировал собою образовавшееся отверстие. Прокол даже не был замечен до тех пор, пока астронавты не вернулись в корабль и не начали проверку скафандров.^[4]

Показательно, что самый первый достаточно опасный инцидент случился уже во время первого выхода космонавта в открытый космос. Выполнив программу первого выхода, Алексей Архипович Леонов испытал трудности с возвращением на корабль, поскольку раздувшийся скафандр не проходил через воздушный шлюз «Восхода». Только стравливание давления кислорода в скафандре позволило тогда благополучно завершить полёт.

Ещё один потенциально опасный случай произошёл во время второго выхода в открытый космос астронавтов космического корабля «Дискавери» (полёт STS-121). От скафандра Пирса Селлерса открепилась специальная лебёдка, которая помогает вернуться на станцию и не даёт астронавту улететь в открытый космос. Вовремя заметив проблему, Селлерс с напарником смогли прикрепить устройство обратно, и выход был завершён благополучно.^[5]

Несмотря на то, что в настоящее время неизвестны какие-либо несчастные случаи, связанные с выходами в открытый космос, разработчики космической техники стараются снизить необходимость внекорабельной деятельности. Устранению подобной необходимости, например, при выполнении сборочных работ в космосе, может помочь разработка специальных телеуправляемых роботов.

Поскольку «сутки» на орбите пилотируемых станций длятся лишь около 90 минут, примерно половину времени работа космонавтов проходит без солнечного света, при освещении лишь фонариками и прожекторами станции.

Статистика и достижения

Нарастание рекордной длительности выхода в открытый космос

Длительность выхода	Дата выхода	Участники выхода	Космический аппарат	Примечания
16 мин	18 марта 1965	Алексей Леонов	Восход-2	Первый в истории выход в открытый космос
36 мин	3 июня 1965	Эдвард Уайт	Джемини-4	Первый американский выход в открытый космос
2 ч 07 мин	5 июня 1966	Юджин Сернан	Джемини-9A
2 ч 08 мин	14 сентября 1966	Ричард Гордон	Джемини-11
2 ч 29 мин	12 ноября 1966	Эдвин Олдрин	Джемини-12
37 мин	16 января 1969 года	Алексей Елисеев Евгений Хрунов	Союз-5, Союз-4	Первый групповой выход в открытый космос Первый переход из одного корабля в другой через открытый космос
2 ч 47 мин	21 июля 1969	Нейл Армстронг Эдвин Олдрин	Аполлон-11	Первый выход на лунную поверхность
4 ч 01 мин	19 ноября 1969	Чарлз Конрад Алан Бин	Аполлон-12	Выход на лунную поверхность
4 ч 48 мин	5 февраля 1971	Алан Шепард Эдгар Митчелл	Аполлон-14	Выход на лунную поверхность
6 ч 33 мин	31 июля 1971	Дэвид Скотт Джеймс Ирвин	Аполлон-15	Выход на лунную поверхность
7 ч 12 мин	1 августа 1971	Дэвид Скотт Джеймс Ирвин	Аполлон-15	Выход на лунную поверхность
7 ч 23 мин	22 апреля 1972	Джон Янг Чарлз Дьюк	Аполлон-16	Выход на лунную поверхность
7 ч 37 мин	13 декабря 1972	Юджин Сернан Харрисон Шмитт	Аполлон-17	Выход на лунную поверхность
8 ч 29 мин	13 мая 1992	Пьерр Туот Ричард Хиб Томас Эйкерс	STS-49 «Индевор»
8 ч 56 мин	11 марта 2001	Джеймс Восс Сьюзен Хелмс	STS-102 «Дискавери» / МКС

Нарастание максимального числа выходов в открытый космос, выполненных одним человеком в ходе одного полёта

Число выходов за один полёт	Дата достижения	Космонавт / астронавт	Космический аппарат	Примечания
1	18 марта 1965	Алексей Леонов	Восход-2	Первый в истории выход в открытый космос
2	20 июля 1966	Майкл Коллинз	Джемини-10
3	14 ноября 1966	Эдвин Олдрин	Джемини-12
4	2 августа 1971	Дэвид Скотт	Аполлон-15	Из четырех выходов три выхода на лунную поверхность
5	18 мая 1984	Леонид Кизим Владимир Соловьёв	Салют-7
6	8 августа 1984	Леонид Кизим Владимир Соловьёв	Салют-7
7	20 февраля 1992	Сергей Крикалёв	Мир	Достижение повторили Анатолий Соловьёв 14 января 1998 в ходе полёта на станции Мир и Эндрю Морган 25 января 2020 в ходе полёта на МКС

10-летие выхода первого человека — летчика-космонавта СССР Героя Советского Союза А. А. Леонова — в открытый космос. Марка СССР 1975 г., номинал — 6 коп.

Нарастание максимального числа выходов в открытый космос за карьеру космонавта / астронавта

Число выходов за карьеру	Дата достижения	Космонавт / астронавт
1	18 марта 1965	Алексей Леонов
2	20 июля 1966	Майкл Коллинз
3	14 ноября 1966	Эдвин Олдрин
4	21 июля 1969	Эдвин Олдрин
5	2 августа 1971	Дэвид Скотт
6	8 августа 1984	Леонид Кизим Владимир Соловьёв
7	28 мая 1986	Леонид Кизим Владимир Соловьёв
8	31 мая 1986	Леонид Кизим Владимир Соловьёв
9	22 октября 1993	Александр Серебров
10	29 октября 1993	Александр Серебров
11	6 сентября 1997	Анатолий Соловьёв
12	20 октября 1997	Анатолий Соловьёв
13	3 ноября 1997	Анатолий Соловьёв
14	6 ноября 1997	Анатолий Соловьёв
15	8 января 1998	Анатолий Соловьёв
16	14 января 1998	Анатолий Соловьёв

См. также

• Списки выходов в открытый космос
• Космическая гонка

Примечания

1. Космический инструментарий: Чем строят МКС // TechInsider
2. ЛЕОНОВ Архивная копия от 22 августа 2018 на Wayback Machine // Большая российская энциклопедия. Том 17. Москва, 2010, стр. 281
3. 45 лет назад человек вышел в открытый космос  (неопр.). Дата обращения: 18 марта 2010. Архивировано 31 марта 2014 года.
4. Взрывная декомпрессия и прямое воздействие вакуума Архивная копия от 21 ноября 2008 на Wayback Machine (Explosive Decompression and Vacuum Exposure) (англ.)
5. Во время выхода в открытый космос у одного из астронавтов США возникли проблемы Архивная копия от 2 марта 2008 на Wayback Machine (рус.)

Литература

• Новости космонавтики Т.16 № 1 (276) 2007
• Борисенко И. Г. В открытом космосе. Москва, издательство «Машиностроение», 1984, 176 стр., тираж 40 000 экз.

Ссылки

• Документ NASA JSC «Восхождение на Олимп: Хронология EVA» (англ. Walking to Olympus: An EVA Chronology) (pdf) (англ.)
• Доклад 1974 года о подготовке выходов в открытый космос со станции Скайлеб (англ. Skylab Extravehicular Activity Development Report - 1974) (pdf) (англ.)
• Анализ разработки модуля для выхода в открытый космос с для кораблей Спейс Шаттл 1986 года (англ. Analysis of the Space Shuttle Extravehicular Mobility Unit - 1986) (pdf) (англ.)
• Описание инструментария НАСА для выходов в открытый космос сделанное в 1993 году (англ. NASA Space Shuttle EVA tools and equipment reference book - 1993) (pdf) (англ.)
• EXTRAVEHICULAR ACTIVITY (развёрнутое техническое описание) // НАСА  (англ.)