Při zběžném pohledu na dnešní kosmonauty v porovnání se starými fotografiemi a záznamy, by se mohlo zdát, že se na poli vývoje kosmických skafandrů od 80. let minulého století nic moc neděje.  Ano, dlouhou dobu to byla docela pravda. Koncepce skafandrů prodělávala pouze drobné evoluční či pouze kosmetické změny.

Nyní s příchodem nových technologií a výrazných pokroků v materiálovém inženýrství i u skafandrů nastal čas pro zcela nové koncepce a neotřelé postupy. Skafandry pro nejbližší dekády, které jsou v poměrně pokročilém stádiu vývoje, stále hodně připomínají své starší bratříčky. Ovšem vesmírné obleky pro vzdálenější budoucnost, nacházející se ve stavu počítačových studií a prvních prototypů jsou natolik futuristické, až se zdráháme uvěřit, že by jednou mohly dojít reálného nasazení v kosmu.

Teoreticko-historický úvod

Kosmické skafandry se dělí na dvě základní skupiny: pro použití uvnitř kosmické lodi během kritických částí mise a pro použití ve volném kosmu, které jsou vlastně takovou nejmenší kosmickou lodí pro jednu osobu. V případě Gemini a Apolla byl ovšem použitý skafandr navržen pro obě varianty. Všechny bez výjimky používají kyslíkovou atmosféru, která umožňuje používat přibližně třetinový tlak oproti pozemskému normálu.

První skafandry vycházely z přetlakových obleků pilotů nadzvukových letadel.  To se týkalo zejména projektu Mercury, kde posloužil Navy Mark IV. V Sovětském Svazu byl pro lodě Vostok určen skafandr Sokol-SK1 a jeho ženská varianta SK-2.

Lodě Gemini disponovaly skafandry upravenými pro pobyt ve volném kosmu. Těm posloužily jako základ obleky U.S.Air Force AP/22, kterým přibylo mimojiné několik vrstev mikrometeorické ochrany a klimatizační systém.

Teplákové soupravy Voschodů a prvních Sojuzů opravdu do kosmických skafandrů počítat nemůžeme. Skafandr Berkut, který dopomohl Alexeji Leonovovi k první kosmické vycházce a zejména pak skafandr Krečet, jehož přímým nástupcem jsou dnešní kosmické skafandry typu Orlan, jsou hrdými představiteli prvních ruských obleků pro pobyt mimo loď (EVA – ExtraVehicular Activity). Krečet obvzláště, neboť se u něj prvně objevila koncepce „nalézání zezadu“, o které bude v článku ještě řeč. Škoda, že nakonec nebyl využit kvůli stopnutí ruského pilotovaného měsíčního programu.

Jak bylo psáno výš, v prvních Sojuzech byli kosmonauti oblečeni pouze do teplákových souprav. To se Sovětům vymstilo v roce 1971, kdy při přistávání zahynula posádka Sojuzu 11.  Více než dva roky trvalo, než se do kosmu vydala další posádka. Tentokrát jen dvoučlenná a v nových typech skafandru typu Sokol, které se v modernizované variantě používají dodnes. Zatím poslední typ nese označení Sokol-KV2.

Mise Apollo používaly univerzální skafandr A7L. Na cestě k Měsíci se počítal každý kilogram a tak by dva typy skafandrů byly zbytečný luxus. I z bezpečnostního hlediska bylo takové řešení velmi žádoucí. A7L se skládal ze třinácti vrstev, které měly chránit nejen před mikrometeoroidy, ale i před výkyvy teploty a radiací. Pilot velitelského modulu měl jednodušší skafandr složený ze tří vrstev, avšak pouze v případě, že jej nečekala kosmická vycházka. A7L používal na svou dobu pokrokové materiály jako polykarbonát, mylar nebo kapton. Jeho vývoj byl složitější i v tom, že jako doposud jediný byl využit pro pohyb po cizím kosmickém tělese, zatímco ostatní mají jako své pracovní prostředí volný vesmír navíc pod ochranným magnetickým polem Země.

I Američané si v 80.letech 20.století vyzkoušeli jaké to je létat do kosmu bez bezpečnostních skafandrů. Po havárii Challengeru se k nim opět vrátili v podobě známého oranžového Advance Crew Escape System Pressure Suit (ACES).  Jeho oranžová barva měla sloužit k rychlému nalezení astronautů na vodní hladině, kam by přistáli na záchranném padáku, jenž byl jeho součástí. Kromě dalších bezpečnostních prvků byl součástí skafandru balíček pro přežití a nafukovací člun. NASA oděv ACES získala tak, že si přetvořila k obrazu svému přetlakový oblek pilotů letadel SR-71 Black Bird a U-2, U.S.Air Force S1034, který ovšem koncepčně vychází ze skafandrů pro Gemini. ACES se pak používal až do konce programu raketoplánů STS.

Věnujme se teď zase chvíli činnostem mimo kosmickou loď. Až do konce programu Apollo používali američtí astronauti různě modifikovaný skafandr A7L. Když bylo rozhodnuto, že Američané zůstanou na dlouhá léta přikováni s programem Space Shuttle k nízké oběžné dráze Země, bylo třeba vyvinout skafandr pouze pro pohyb ve volném kosmickém prostoru. V roce 1979 se objevil EMU (Extravehicular Mobility Unit). Na svou premiéru si však díky zpoždění vývoje raketoplánu musel počkat. Vycházel z modelu A7L, ovšem neměl pohyblivé klouby v dolní části, které již nebyly potřeba. Prodloužila se délka pobytu mimo loď až na 8,5 hodiny se záložní 30-ti minutovou rezervou a také celková trvanlivost. S tím se také zvedla hmotnost. Ta však není v prostředí mikrogravitace limitujícím faktorem. EMU je modulární, jednotlivé díly se sestavují podle tělesných proporcí astronauta či astronautky. Jeden exemplář lze použít až na 25 kosmických vycházek.

Velmi známou je také nástavba MMU (Manned Maneuvering Unit) někdy přezdívaná raketové křeslo.  V tom si jako první poletoval Bruce McCandless volně vesmírem bez upoutání lanem. Jeho fotka se stala jedním z nejtypičtějších kosmických výjevů. Díky nadčasové koncepci se v mírně vylepšené podobě používá skafandr EMU dodnes. I MMU se v miniaturizované podobě stala jeho součástí. Ovšem spíše jako bezpečnostní pojistka.

Na ruské/sovětské straně se pro EVA v prvních Sojuzech používal skafandr vycházející z koncepce použité Leonovem ve Voschodu 2. Pak ale zvítězily Orlany, které se později osvědčily nejen na Sojuzech, ale také na stanicích Saljut a Mir. Jejich největší výhodou  je krátký čas potřebný k oblečení. Pouhých 10 minut. Oproti více jak hodině, kterou trvá obléci si jeho americký protějšek EMU, je to neskutečná rychlost. Jeho nevýhodou je kratší doba pobytu oproti EMU (7 hodin) a nižší trvanlivost. Dnes se jejich nejmladší exemplář Orlan-MK používá na ISS.

Dlužno podotknout, že čínské skafandry vycházejí z ruských Sokolů a Orlanů. I když by se na nich našly modernizované prvky vlastní provenience.

Blízká budoucnost z Roskosmosu

To už se dostáváme do současnosti a blízké budoucnosti. Asi za dva roky má současný typ Orlan-MK nahradit modernizovaný Orlan-MKS. Na první pohled by měl vypadat skoro stejně. Díky použití polyuretanu místo gumy jako vnějšího pláště stoupne jeho pevnost a přitom se zlepší pružnost. Dále dostane skafandr systém automatické kontroly a ovládání klimatizace. V současném typu se teplota musela nastavovat ručně. Nově tak kosmonauti pouze nastaví jim vyhovující teplotu a systém jí bude sám udržovat ve stanovených mezích. Na řídícím panelu bude umístěn nový display s vysokým rozlišením. Oproti současnému Orlanu-MK je do konzole tak možné nahrát větší fotografie, podrobnější schémata, atd, která jsou mimo možnosti stávajícího zobrazovače . Životnost nového skafandru bude

prodloužena minimálně na pět let (starý model slouží jen čtyři roky). Co se týče počtu výstupů do otevřeného vesmíru, životnost Orlanu-MKS bude zvýšena z 15 výstupů na 20.  Celkem by měly být zaslány na ISS tři skafandry + jeden bonusový. Vše záleží ale na vytížení zásobovacích lodí Progress.

Pouze v počítači je zatím studie jeho nástupce Orlan-MT. Na obrázku vidíte přibližnou podobu. Nic bližšího k němu zatím není známo.

V rámci experimentu Mars-500 se testoval nový typ Orlanu a sice Orlan-E. Je určen pro autonomní pohyb po pevném povrchu větších kosmických těles například planet a měsíců, v tomto případě Marsu. Jeho povrch je opatřen vrstvou, která má co nejvíce odolávat ulpívajícímu prachu. Dolní část je narozdíl od beztížné verze vybavena ložisky a klouby, které mají umožnit chůzi. S ohýbáním to ani u nového modelu není příliš slavné. Při simulovaném výstupu na povrch si museli „kosmonauti“ pomáhat nástroji, které byly původně vyvinuty pro ruský měsíční program. Novinka má také integrovány do helmy výkonnější ledkové světlomety.

Rusové jsou na informace o novém skafandru poměrně skoupí, takže se lze jen dohadovat, co za typ skafandru je prostřední exemplář s helmou tvaru bubliny a tělem připomínajícím kyrys středověkého brnění. Jisté je, že se objevuje na fotografiích z 80.let, takže to žádná novinka nebude. Mohl by být předchůdcem nového amerického skafandru, který si představíme v další části.

Článek má pokračování…

Zdroje informací:
http://forum.kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=16&t=92
http://forum.kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=24&t=15&p=6447#p6444 (nový ruský skafandr)
http://sk.wikipedia.org/wiki/Skafander
http://en.wikipedia.org/wiki/Bruce_McCandless_II
http://czech.ruvr.ru/2012_04_11/71405265/
http://novostey.com/science/news398647.html
http://spacesimulatorcenter.ru/eng3.html
http://mars500.imbp.ru/en/gallery/520_spacesuit_zvezda.html

Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/images/content/181830main_MarsSuit2.JPG
http://www.nasa.gov/externalflash/spacesuit_gallery/images/11.jpg
http://blogs.esa.int/promisse/files/2012/06/sokol-suits-fitcheck.jpg
http://www.nasa.gov/images/content/235791main_image_1098_946-710.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Sr-71suit.jpg
http://www.nasa.gov/externalflash/spacesuit_gallery/images/10.jpg
http://spacesimulatorcenter.ru/img/orlan.jpg
http://aviapanorama.ru/wp-content/uploads/2011/11/Mars-500_01-861.jpg
http://mars500.imbp.ru/gallery/520_spacesuit_zvezda/0005.jpg
http://mars500.imbp.ru/gallery/520_spacesuit_zvezda/0032.jpg