Jestliže vyzvete libovolného jedince, aby namaloval kosmonauta, můžete si být téměř jisti, že fyziognomie nakreslené postavy bude bezpečně skryta za konturami pracovního oděvu, zvaného skafandr. Zatímco mnozí zájemci o kosmonautiku se zabývají i těmi nejtitěrnějšími detaily konstrukce kosmických lodí, modulů a stanic, není výjimkou, že právě skafandry jsou přehlíženým detailem. Onen detail ale v sobě skrývá hodně fascinujících konstrukčních řešení a nezřídka má také neméně fascinující historii. V žádném případě se nejedná pouze o jakýsi „vzduchotěsný vak ve tvaru lidské postavy“. U jednodušších verzí je poslední bariérou mezi tělem a vakuem v případě, že jeho velký bráška v podobě samotné kosmické lodi selže, u složitějších typů se jedná o samostatnou miniaturní kosmickou loď, která je schopna udržet člověka naživu v neuvěřitelně drsných podmínkách a navrch je schopna zajistit i jeho práceschopnost. Jak vlastně vypadaly skafandry, které psaly historii? V tomto seriálu se postupně pokusíme „probrat“ šatník kosmonautů a astronautů tak, jak se v průběhu dobývání vesmíru vyvíjel.

 SK-1/SK-2

Ve druhé polovině padesátých let minulého století probíhal v USA i v SSSR tichý závod o to, kdo dostane rychleji člověka do vesmíru. Sovětský svaz v tomto úsilí vedl legendární Sergej Koroljov, jehož konstrukční kancelář OKB-1 vyvíjela nejen nosnou raketu (8K72K, později pojmenovanou Vostok), ale také samotnou kosmickou loď. Bylo poměrně logické, že odvážlivec, který se poveze za hranice atmosféry, bude muset být velmi dobře izolován od okolního vakua. Tuto izolaci sice poskytovala samotná loď, ovšem pro případ selhání jejích systémů, eventuálně narušení hermetičnosti bylo třeba zajistit ještě další stupeň ochrany.

17. dubna 1959 vzešla z OKB-1 první sada specifikací budoucího skafandru pro program Vostok. Bylo osloveno několik potenciálních dodavatelů, nakonec padl výběr na závod č. 918, nacházející se v podmoskevském městě Tomilino a známý spíše pod pozdějším názvem „Zvezda“ (název se v průběhu let několikrát měnil). Volba tohoto konkrétního dodavatele skafandrů nebyla náhodná. Závod č.918 se od svého založení v roce 1952 věnoval především konstrukci přetlakových obleků pro letectvo. S OKB-1 spolupracoval na vývoji kontejnerů a přetlakových obleků pro psy, kteří vykonávali suborbitální lety v raketách R-1D a mimo jiné měl „na svědomí“ také kontejner pro prvního živého tvora na orbitu – fenku Lajku.

Konstruktéři v Tomilinu se úkolu chopili s vervou a záhy byl na světě prototyp skafandru s označením S-10. Ten vycházel ze zkušeností s přetlakovými oděvy pro letectvo a měl v sobě zakomponována zajímavá technická řešení: například automatické uzavírání hledí přílby, uzavřená ventilační smyčka (tj. vydechovaný vzduch byl pročišťován, zbaven nežádoucích složek a znovu vrácen do systému) nebo rudimentární vodní chlazení, které trup kosmonauta zalévalo vodou.

Zajímavý byl ovšem postoj některých inženýrů z OKB-1, kteří měli za to, že skafandr je pro Vostok naprosto zbytečnou věcí. Domnívali se, že pravděpodobnost dehermetizace lodi je dostatečně malá na to, aby bylo nutné vézt s sebou navíc několik desítek kilogramů zátěže v podobě skafandru a jeho systémů. V jeden okamžik byla dokonce idea skafandru zavrhnuta a Zvezda místo něj začala vyvíjet ochranný oblek pod názvem V-3 (měl sloužit k záchraně života kosmonauta v případě přistání v arktických podmínkách, eventuálně na vodu). S tím ovšem nesouhlasili hlavně zástupci ozbrojených sil, kteří pro své kosmonauty chtěli co největší možnou ochranu. Diskuze o použití skafandrů trvala až do srpna 1960, kdy bylo definitivně rozhodnuto: Zvezda vyrobí skafandr, který bude vycházet z dosavadních zkušeností s prototypem skafandru S-10 i s ochranným oblekem V-3.

I tady ovšem vyvstal problém: odpovědní pracovníci Zvezdy odhadovali, že uzavřený ventilační okruh pro skafandr bude hotov až ke konci roku 1961. Jako odpověď použil šéfkonstruktér OKB-1 Sergej Koroljov metodu cukru a biče: dal zelenou vývoji skafandru s tím, že jeho hmotnost a hmotnost souvisejícího vybavení může dosáhnout až 500 kg, ovšem s podmínkou, že vše musí být hotovo do konce roku. To byl doslova šibeniční termín – do konce roku v té době zbývaly čtyři měsíce! Od uzavřeného ventilačního systému bylo tedy upuštěno a ke slovu přišel systém s otevřenou smyčkou, u nějž byl vzduch, který kosmonaut vydechoval, vypouštěn mimo systém a nahrazován čerstvým vzduchem z příslušných nádrží.

Inženýři Zvezdy se s výzvou poprali se ctí a ke konci roku 1960 bylo na světě 8 kusů nového skafandru SK-1 (Cпасательный скафандр-1), z nichž některé zůstaly k testování u výrobce, jiné putovaly k dalším testům do Vědecko-výzkumného ústavu letecké a kosmické medicíny a konečně několik kusů bylo odesláno do OKB-1.
Je dobré si uvědomit, v jakém časovém úseku se celý vývoj, testování a příprava na první použití odvíjela – od spuštění vývoje skafandru SK-1 do jeho zhotovení uplynuly čtyři měsíce a do prvního startu kosmonauta uplynuly pouhé čtyři další měsíce!

Když 12. dubna 1961 usedal Jurij Gagarin do katapultážního křesla (mimochodem také provenience závodu č. 918), měl na sobě jeden ze skafandrů SK-1. Ten den se Gagarin stal zřejmě nejslavnějším člověkem na světě a vstoupil do historie. Svoji kosmickou pouť zakončil 108 minut po startu nedaleko Saratova. Jeho skafandr fungoval bezvadně, naštěstí Gagarin nemusel využít jeho dobrodiní v nouzové situaci. Stejné skafandry pak použili i jeho následovníci na dalších Vostocích – German Titov, Andrian Nikolajev, Pavel Popovič a Valerij Bykovskij. První žena ve vesmíru, Valentina Těreškova, měla během svého letu na sobě skafandr SK-2, který byl modifikací SK-1 a byl uzpůsoben pro použití něžným pohlavím. Celkem bylo vyrobeno 40 kusů typu SK-1 (z toho 20 testovacích kusů a 11 kusů určených pro výcvik) a 8 kusů SK-2 (z toho 4 testovací kusy a 2 tréningové kusy).

Jak vlastně skafandr SK-1 vypadal? Většina lidí má jeho vzhled zafixován jako lehce pytlovitý oranžový oblek s bílou helmou s nápisem CCCP nad hledím. Je to tak trochu klam, skafandr samotný totiž ve skutečnosti nebyl oranžový a ona písmena původně na helmě vůbec neměla být.

Oblékání skafandru trvalo přibližně 5-10 minut a byla nutná asistence techniků (sejmutí skafandru zvládl kosmonaut sám). Nejprve kosmonaut oblékl speciální spodní prádlo s patnácti senzory pro sledování životních funkcí. Na něj pak navlékl izolační oblek, který přímo vycházel z výše zmiňovaného obleku V-3. Skládal se ze čtyř vrstev – vnitřní hedvábná vrstva, nad ní vrstva z čisté vlny, na ní pak vrstva pěnové gumy a vnější modrá hedvábná vrstva. Izolační oblek měl kosmonauta ochránit před vlivy počasí nebo ledové vody – díky němu měl být schopen vydržet až 12 hodin v ledové vodě a až 3 dny při teplotě -15°C v záchranném člunu nebo na souši. Oblek měl hmotnost přibližně dva kilogramy a byly v něm také všity perforované trubičky, které zajišťovaly prostřednictvím proudícího vzduchu ventilaci.

Na izolační oblek se navlékal přetlakový oblek. Právě přetlakový oblek byl klíčovou součástí skafandru, měl zajistit přežití kosmonauta v případě dekomprese a také v počáteční fázi sestupu na padáku během přistání. Přetlaková část skafandru se skládala ze dvou vrstev: vnitřní vrstva slepovaných plátů přírodní pryže o tloušťce 0,6 mm, zajišťující vzduchotěsnost, překrytá druhou vrstvou z modré polyesterové tkaniny s názvem Lavsan. Tato vrstva měla za úkol zabránit „bobtnání“ skafandru a udržení jeho tvaru při natlakování.

Pro přizpůsobení osobní fyziognomii kosmonautů bylo použito systému ocelových lanek. Ty probíhaly ze ztužené oblasti v pase systémem uchycení a kladek do oblasti hrudníku, kde byla cívka s rohatkou. Pomocí ní bylo možné lanka zkrátit a přizpůsobit tak velikost skafandru postavě kosmonauta.

Asi každý zvídavý čtenář je zvědavý na způsob, jakým se Sověti vypořádali s nevyhnutelným voláním přírody“. Pro tyto případy skafandr nesl v rozkroku „apendix“, tedy jakýsi minirukáv, který byl normálně zavázán a jeho otevřený konec zašněrován. V případě potřeby jej pak stačilo rozšněrovat a použít speciální sanitární zařízení, dostupné v kabině. Jako první rozšněrovával apendix German Titov při misi Vostoku-2, Valerij Bykovskij na Vostoku-5 zase zjistil, že ani „číslo 2“ nebude s tímto konstrukčním řešením problém.

Jako poslední vrstva skafandru sloužil oranžový kapronový overal. Nejednalo se o životně důležitou součástku. Měl pouze zabránit otěru samotného skafandru při pohybu kosmonauta v kabině a zároveň díky své oranžové barvě usnadnit záchranným jednotkám pátrání po kosmonautovi. V overalu byl skryt nafukovací límec pro případ přistání na vodu. Nafouknout jej bylo možné bud z malé tlakové lahve se stlačeným CO2, nebo ústy za pomocí k tomu určené hadičky. Overal současně obsahoval i kapsy pro pistoli, nůž, vysílačku a dozimetr.

Sebelepší přetlakový oblek je ale k ničemu, pokud dotyčný na sobě nemá rukavice a helmu. Rukavice byly u skafandru SK-1 malým uměleckým dílem (koneckonců rukavice jsou uměleckým dílem u každého skafandru – nároky, jež jsou na rukavice kladeny, jsou enormní a často i protichůdné). Obsahovaly čtyři vrstvy – vnitřní textilní, na kterou navazovala vrstva pěnové gumy o tloušťce 5 mm pro termální ochranu, na ní latexová tlaková vrstva a celé dílo na povrchu uzavírala látková vrstva, sloužící proti bobtnání během natlakování. Rukavice byly ke skafandru připevněny prostřednictvím rychlospojů, takže bylo možné je kdykoli bleskově sundat či nasadit. Příruby v sobě měly zabudována hermetická ložiska, která umožňovala rotaci zápěstí i při natlakování. Zajímavostí je, že příruby v rukávech skafandru obsahovaly membrány, jež umožňovaly zachovat hermetičnost skafandru i bez nasazených rukavic.

Typická bílá helma byla vlastně tvořena dvěma skořepinami, přičemž mezi vnitřní a vnější skořepinou byla malá mezera. Vepředu bylo dvouvrstvé sférické hledí, jež bylo pruhem pogumované látky spojeno s týlní částí helmy. Když bylo hledí zvednuto, onen pruh byl složen (či spíše skrčen) mezi dvěma skořepinami a při jeho uzavření tak nemohlo dojít k jeho skřípnutí o hlavu kosmonauta, eventuálně o opěrku sedadla. Hledí bylo možné spustit jak ručně, tak automaticky (na fotografiích s otevřeným hledím jsou zřetelně vidět lanka, která průzor automaticky uzavírala). Přechod mezi hledím a spodním rámem průzoru byl hermetizován gumovou hadicí, jež byla spojena s vnitřním prostředím skafandru. Při jeho natlakování se tak nafoukla a byla tím přitlačena proti liště ve spodní části hledí. Tento „nožový“ systém hermetizace se ukázal být velmi úspěšný a spolehlivý a Sověti jej pak s úspěchem využívali i u dalších typů skafandrů.

Nepočítalo se s tím, že by se skafandr během letu svlékal, helma byla proto k přetlakové části skafandru přilepena. Od skafandru samotného byla ale oddělena gumovou přepážkou v oblasti krku. V případě nouze byl skafandr samotný tlakován vzduchem, do helmy byla pak přiváděna vzducho-kyslíková směs nebo čistý tlakový kyslík. Ventil v gumové přepážce propouštěl vydechovaný vzduch k trupu kosmonauta. Helma nesla vpravo dole na přední straně také další, tentokrát velmi dobře viditelný ventil, umožňující během sestupu na padáku ventilaci helmy vzduchem zvnějšku.

Zajímavý je původ červených písmen CCCP (azbukou psaný nápis znamená v překladu SSSR – tedy Союз Советских Социалистических Республик) nad průzorem helmy. Původně nebylo nic takového v plánu, pak ale kohosi napadlo, že při nouzovém přistání si může někdo kosmonauta splést se špionem. Incident s americkým pilotem letounu U-2 Gary Powersem, který byl sestřelen rok předtím na špionážní misi u Sverdlovska, byl ještě v čerstvé paměti. Rozhodnutí o namalování nápisu přišlo až poté, co měl ráno 12. dubna 1961 Jurij Gagarin už skafandr oblečen na sobě. Jeden z techniků Zvezdy proto krasopisně červenou barvou vytvořil nápis a současně tak poskytl vodítko všem entuziastům – jestliže se někde vyskytne fotografie Gagarina, či jeho kolegů s nápisem CCCP na helmě, s největší pravděpodobností se jedná o snímek z doby po Gagarinově letu.

K helmě samozřejmě ještě patřila bílá textilní komunikační čapka se sluchátky a dvěma mikrofony a dvěma laryngofony na řemínku kolem krku. Na nohách měl kosmonaut černé kožené vysoké šněrovací boty – měly chránit nohy zejména při dopadu na padáku na zem. Celková hmotnost skafandru činila zhruba 20 kg.

Model SK-2 pro dámské osazenstvo Vostoku byl téměř identický s typem SK-1. Rozdílný byl zejména střih skafandru, beroucí v potaz odlišné křivky ženské postavy. Upraven byl také systém lanek, jenž nastavoval velikost skafandru a současně držel helmu po natlakování v přirozené pozici. Samozřejmostí byla také úprava „apendixu“ pro vykonávání základních potřeb.

Pokud během letu nenastala žádná krizová situace, měl kosmonaut zajištěnu ventilaci helmy vzduchem z kabiny skrze separátní hadici a další hadice ventilovala torzo skafandru. Pokud klesl v kabině tlak na hodnotu 730 hPa, ztráty vzduchu začaly kompenzovat tlakové lahve v přístrojovém úseku Vostoku. Pakliže se ztrátu kompenzovat nepodařilo a tlak klesl na 600 hPa, bylo automaticky uzavřeno hledí skafandru a helmu začala promývat směs vzduchu a kyslíku z výše zmíněných lahví. Při poklesu tlaku v kabině pod 300 hPa začala být helma ventilována čistým kyslíkem, byla vypnuta ventilace torza skafandru a v obleku byl udržován tlak 270-300 hPa. Zajímavostí byla instalace patrony, zachycující CO₂ z vydechovaného vzduchu, přímo ve skafandru. Tato patrona byla určena pro období po katapultáži a zajišťovala možnost setrvání kosmonauta v hermetizovaném skafandru po dobu až 30 minut bez obav z otravy oxidem uhličitým. Po odhození přístrojového úseku byl kyslík dodáván ze dvou tlakových lahví, umístěných v katapultovacím křesle.

Celkově byl kosmonaut schopen ve skafandru za běžných podmínek vydržet až 12 dní. Pokud nastala dekomprese, skafandr a příslušné systémy byly schopny svého nositele udržet v bezpečí po dobu 4-5 hodin.
Skafandr SK-1 byl prvním skafandrem, jenž se dostal se svým nositelem na orbit. Během žádného z pěti letů (a jednoho letu v podání SK-2) naštěstí nedošlo k situaci, kdy by musel svého nositele zachránit. Nicméně fakt, že někteří konstruktéři z kanceláře OKB-1 považovali jeho použití za zbytečnost (posléze se na jejich stranu přiklonil i sám Koroljov), byl neblahým znamením pro následující roky. Zdálo se, že ochranným oblekům pro běžné orbitální operace v sovětském podání odzvonilo…

Na druhé straně oceánu však také nezaháleli a pro své astronauty měli konstruktéři připraven neméně zajímavý šatník. O tom ale až příště!

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

http://pop.h-cdn.co/assets/15/26/980×490/landscape-1435344275-piers-sellers-spacewalk.jpg
http://rostec.ru/news/1603
http://historicspacecraft.com/Photos/Suit/YG_SK-1_NASM2009RK_1.jpg
http://www.npp-zvezda.ru/sites/default/files/uploads/history_event_photos/file0001.jpg
http://vesmir.stoplusjednicka.cz/sites/default/files/styles/full_width/public/obrazky/2014/04/gagarin2.jpg?itok=FPH41Nxg
http://i.obozrevatel.ua/8/1374504/gallery/537174.jpg
http://www.npp-zvezda.ru/sites/default/files/uploads/history_event_photos/s.p._korolev_beseduet_s_v._tereshkovoy_pered_ee_poletom.jpg