Skafandr pro výstupy do volného prostoru lze přirovnat k jakémusi obalu, jenž chrání svého nositele před všemi nepřízněmi okolního nepřátelského prostředí. Lidské tělo tak s jeho pomocí odolává chladu, radiaci, nízkému tlaku a nedostatku kyslíku. Všechny tyto aspekty kosmické skafandry od počátku splňovaly. Postupně se také zvyšovala výdrž a úroveň práceschopnosti kosmonautů, vystupujících do volného prostoru. Stále však cosi překáželo. Když pomineme lunární skafandry A7L/LB, všechny obleky, používané pro EVA sdílely stejný limitující prvek. K jejich funkci bylo třeba kabelu. Ať už jeho prostřednictvím kosmonauti a astronauti dostávali životodárný kyslík, či z něj jejich skafandry čerpaly elektřinu, pořád tady byl. Ovšem s nástupem nových typů stanic a také s příchodem amerického Shuttlu začínalo být jasné, že kabel musí zmizet. Stejně jako je třeba v jistý okamžik přetnout pupečníkovou šňůru právě narozeného dítěte, aby začalo existovat jako samostatná entita, i u skafandrů musel tento krok nadejít. Zatímco u Američanů k tomu došlo už v roce 1983, Sověti na tento okamžik čekali o pět let déle…

Orlan – modely DMA, M, MK, MKS

V roce 1986 startoval na orbit základní blok nové sovětské stanice s názvem Mir. Jednalo se o zcela novou koncepci stanice, kdy k základnímu bloku měly přibýt ještě další stálé doplňující bloky. Generální zkouška proběhla svým způsobem už na Saljutu 7, kdy byl ke stanici vyslán modul zvaný Kosmos-1686 (ač pojmenován tímto nic- a zároveň všeříkajícím názvem, pod označením Kosmos-1686 se skrývala osekaná transportní a nákladní loď TKS z kanceláře OKB-52) a zůstal u stanice připojen až do jejího zániku v únoru 1991.

U Miru se rovněž počítalo s připojením doplňkových modulů, ovšem ty už neměly být improvizací, nýbrž dobře vybavenými laboratořemi vždy s jednoznačným zaměřením. Krom Kvantu-1, který se připojil k zadnímu stykovacímu uzlu Miru, nakonec ke stanici přibyly ještě čtyři další moduly, tentokrát umístěné radiálně kolem předního stykovacího uzlu. Přestože se do finální plánované konfigurace Mir dostal až v roce 1996, již v předstihu museli s členitým exteriérem stanice počítat všichni, co s Mirem měli co do činění. Výjimkou nebyli ani vývojáři skafandrů.

Bylo zjevné, že je třeba zbavit se poutacího kabelu a vytvořit z Orlanu samostatně fungující jednotku. Koneckonců Mir nebyl jediným důvodem k tomuto kroku – s novou generací Orlanu se počítalo i pro využití v rámci programu sovětských raketoplánů a jednou z aplikací, jehož měl být skafandr součástí, bylo i raketové křeslo UPMK, obdoba amerického MMU. Tady by skutečně poutací kabel výrazně překážel.

V září 1985 započal v továrně Zvezda vývoj skafandru Orlan-DMA coby samostatně fungující jednotky, která ke své práci nepotřebovala vnější zdroje energie ani externí radiovybavení. Konstruktéři celou záležitost vyřešili elegantně – na spodní část „batohu“ se systémem pro zachování životních podmínek přidali schránku, obsahující baterie, rádio a telemetrické vybavení. Současně však byla zachována schopnost Orlanu pracovat i za pomoci 25 metrů dlouhého poutacího kabelu, který mohl suplovat právě tyto prostředky.

To ovšem nebylo jediné vylepšení Orlanu. Model DMA se honosil vylepšeným tvrdým torzem, možností výměny „nohavic“ skafandru v případě jejich opotřebování, vylepšenými rukavicemi, které nyní obsahovaly i membránu, jež byla schopna zajistit po jistou dobu vzduchotěsnost pro případ, že by rukavice samotná byla poškozena např. protržením. Ke skafandru přibylo druhé jisticí lanko, byla zvýšena kapacita patron pro odlučování CO₂ a ventilátory dostal nový elektromotor. Významná byla také změna antropometrických požadavků na kosmonauty. Zatímco u předchozích modelů mohl skafandr využít kosmonaut s obvodem hrudníku 96-108 cm a výškou 164-180 cm, nyní přicházeli v úvahu kosmonauti s obvodem hrudníku 96-110 cm a výškou 164-185 cm. Počet telemetricky přenášených parametrů stoupnul na 23 (zatímco například u Orlanu-D to bylo 14 parametrů).

Poprvé se Orlan-DMA podíval do volného prostoru 20. října 1988, Vladimir Titov a Musa Manarov jej vyzkoušeli pouze s poutacím kabelem. První skutečně autonomní výstup proběhl v podání 26. ledna 1990 v podání Alexandra Viktorenka a Alexandra Serebrova. O týden později, 1. února, provedl Alexandr Serebrov první test raketového křesla UPMK a vzdálil se 33 metrů od povrchu stanice, jištěn 60 metrů dlouhým lanem. 4. února se pak Alexandr Viktorenko vzdálil (opět jištěn lanem) až na 45 metrů od stanice. To bylo také naposledy, kdy se křeslo UPMK prohánělo mimo stanici. Jeho funkci nahradil staniční manipulátor Strela a nevyužívané křeslo shořelo spolu s Mirem v roce 2001 v hustých vrstvách atmosféry.

Celkově bylo z Miru s Orlany-DMA vykonáno 56 výstupů (vždy ve dvojicích). Z dílen Zvezdy pocházelo 16 testovacích a tréninkových kusů a 12 letových kusů, přičemž deset z nich se skutečně podívalo mimo stěny stanice.

V roce 1995 byl položen základ pro vývoj nového typu Orlanu, který by vyhovoval všem nárokům, jež na něj kladly společné operace Rusů a Američanů na stanici Mir. Bylo třeba navýšit mobilitu a výdrž skafandru a zároveň zlepšit spolehlivost a zlepšit ochranu kosmonautů a astronautů. Světlo světa tak spatřil typ Orlan-M, přičemž ono „M“ znamenalo „Модернизированний (Modernizovaný)“.

Poměrně značné změny prodělalo pevné torzo skafandru, jehož rozměry byly zvětšeny tak, aby jej mohli používat i astronauti a kosmonauti větších tělesných proporcí. Vstupní dvířka se posunula mírně nahoru a zlepšila tak pohodlí při oblékání. Rukávy a nohavice byly prodlouženy. Na helmě přibyl horní průzor nad temenem, rozšiřující zorné pole kosmonauta. Upraveny byly i rukavice (u nichž zmizely vzduchotěsné membrány – rukavice nyní byly spolehlivější, takže membrány začaly být považovány za přebytečné), příruby rukávů a nohavic, skafandr dostal navíjecí bezpečnostní lanko, jež zvýšilo akční rádius během výstupu a vylepšeními prošlo také další vybavení jako ventilátory, injektor nouzového kyslíkového systému atd.

Nově mohli skafandr obléci jedinci s obvodem hrudníku až 112 cm (o 4 cm více oproti modelu DMA) a vysocí až 190 cm (o 5 cm více oproti DMA). Díky zvětšeným rozměrům mohl být poprvé do skafandru přidán vak s pitím a kosmonauti mohli oblékat plenkové kalhoty, což bezesporu přispělo ke zlepšeným pracovním výkonům. Na jaře roku 1997 byly dva kusy Orlanu-M doručeny na palubu stanice Mir. 29. dubna si tyto exempláře s výrobními čísly 4 a 5 odbyly doslova mezinárodní premiéru, když se v nich mimo stěny stanice vydala dvojice Vasilij Ciblijev a Jerry Linenger. Pro Američana nebyl výstup zrovna příjemným zážitkem, po letu přiznal, že u něj během výstupu propukla agorafobie a návaly panického strachu, nicméně na vznik těchto obtíží neměl žádný vliv nový skafandr. Naopak, Orlany-M se více než osvědčily. Staly se prvními skafandry, ve kterých byl proveden výstup ze stanice ISS, celkově zajišťovaly 68 výstupů. 10. března 2009 se Orlany-M podívaly do volného prostoru naposledy.

V té době už na stanici čekaly na svoji premiéru nové kusy s označením „–MK“. Přesněji řečeno – první kus tohoto typu byl na stanici od září 2008 a další dva přibyly v únoru a květnu 2009. Oproti typu „-M“ se Orlan-MK lišil zejména v elektronickém vybavení. Odtud také pocházelo ono „K“ v názvu – znamená „Компютеризированниый (komputerizovaný)“. Místo dosavadní radiotelemetické jednotky na spodní části „batohu“ se nyní ukrývá malý počítač, který slouží jednak jako diagnostická jednotka a také jako „našeptávač“ pro kosmonauty. Počítač dokáže zjistit případné nesrovnalosti ve funkci skafandru a oznámit je kosmonautovi prostřednictvím varovného signálu ve sluchátkách a na obrazovce malého alfanumerického displeje na ovládací jednotce na pravé části hrudníku. V jeho paměti jsou uloženy i sekvence při oblékání a prověrkách skafandru (při němž je třeba provést až 50 kroků) a také postupy při nouzových situacích.

V takovém případě dokáže systém kosmonautovi prostřednictvím displeje „napovídat“, do té doby museli kosmonauti znát nouzové postupy zpaměti. Pokud by došlo k poruše počítače, Orlan-MK se vrátí zpět do analogového módu a začne fungovat stejně jako jeho předchůdce Orlan-M. První výstup s Orlanem-MK byl proveden 5. června 2009 a do současnosti (leden 2016) narostl počet využití těchto skafandrů na číslo 21. V současné době se na palubě ISS nacházejí tři exempláře s výrobními čísly 4, 5 a 6.

Asi by bylo načase podívat se, jak vlastně Orlan vlastně vypadal a vypadá. Kosmonaut si před vstupem do skafandru na své bavlněné spodní prádlo natáhne modré vodou chlazené prádlo KVO-M, které obsahuje 65 metrů trubiček s ultračistou chladicí vodou a má hmotnost přibližně 3 kg. Zajímavá je přítomnost jakési „kapuce“ jež se nasazuje na komunikační čapku s mikrofony a sluchátky. Kapuce dovoluje chladit temeno hlavy a chránit tak kosmonauta před možnými problémy, jež může působit horní průzor helmy. Současně zachovává v helmě samotné přijatelný tepelný komfort. Prádlo je vyráběno ve čtyřech standardních velikostech.

Po navlečení komunikační čepičky a obléknutí chladicího prádla přichází samotné oblékání skafandru. Skafandr se ani tak neobléká, jako se do něj spíše vstupuje skrze zadní průlez, jež po vykonání všech nutných úkonů uzavřou dvířka. Ona dvířka současně tvoří i „batoh“ se systémy, zabezpečujícími funkci skafandru. Je zde umístěna zásoba kyslíku (1 kg v hlavní a 1 kg v rezervní nádržce), patrony s chemickou substancí na bázi hydroxidu lithného, zachytávající oxid uhličitý z vydechovaného vzduchu (výdrž jedné patrony činí až 9 hodin), baterie, počítač a další náležitosti.

Skafandr jako takový je tvořen pevným torzem a měkkými rukávy a nohavicemi. Torzo je vyrobeno z hliníkové slitiny a jeho tloušťka je 1,2 mm. Vnitřní stěny pokrývá vrstva pogumované tkaniny pro případ, že by se v hliníkové stěně objevily trhliny. Integrální součástí torza je i helma. Ta disponuje hlavním hledím ze dvou vrstev polykarbonátu a jedním menším průzorem nad hlavou kosmonauta, jež umožňuje výhled směrem vzhůru. Hlavní hledí je opatřeno světelným filtrem s možností jeho posuvu a aretace vždy po 30°krocích. Doplňkový průzor má světelný filtr uchycen pevně.

Zadní část torza tvoří batoh se systémem zabezpečení životních podmínek, který lze odklopit směrem doleva až na 90°a tím umožnit vstup do skafandru. Batoh je uzavírán a zajišťován samotným kosmonautem, jemuž k pevnému uzavření stačí několik pohybů páky na pravém boku skafandru. Hermetizace je zajištěna prostřednictvím gumové hadičky po obvodu vstupního otvoru, jež je po natlakování přitlačena proti liště v protikusu (tento systém používalo už hledí skafandru SK-1/-2, jak si možná pozorní čtenáři vzpomínají). Systém je redundantní, hadičky a lišty jsou dvě. Pokud by tedy jedna z nich selhala, kosmonauta ochrání druhý kus. Redundance je celkově u Orlanů výrazným rysem, většina systémů je zálohována, například pumpy chladicího systému, ventilátory, tlakové lahve s kyslíkem, to vše je zastoupeno ve dvou exemplářích.

K torzu jsou připojeny rukávy a nohavice. Vnitřní vrstvu končetin tvoří kapron, následuje sekundární tlaková vrstva z pogumované tkaniny, primární vrstva z pogumované tkaniny a navrch vrstva lavsanu. Jak rukávy, tak nohavice umožňují úpravu délky a obsahují hermetická ložiska pro dobrou mobilitu končetin kosmonautů. Zatímco rukávy jsou ke skafandru připevněny trvale, nohavice lze odpojit a vyměnit.

Vnější vrstvu torza i končetin tvoří odnímatelná vrstva vakuové izolace, nazývaná VSTI. Tvoří ji několik vrstev (5-20, podle exponovanosti dotyčné oblasti skafandru) pokoveného polyetylen-ftalátu. Na něj nasedá bělavá vrstva „fenylonu“, což je tkanina podobná nomexu. Zajímavostí je i fakt, že antény rádia jsou v podobě pruhů vodivého textilu všity do této vrstvy skafandru.

Rukavice obsahují, stejně jako zbytek skafandru, dvě tlakové vrstvy, přičemž vnější je primární a je vyrobena z gumy. Vnitřní, záložní vrstva, je pak tvořena pogumovanou tkaninou. Na konečcích prstů bychom našli gumové „náprstky“ podobné těm u skafandrů A7L. Usnadňují práci s nástroji a poskytují dobrou taktilní odezvu. Přes rukavice je natažena vrstva izolace VSTI.

Skafandr využívá regenerativní způsob ventilace, kdy vydechovaný vzduch je v batohu očištěn, vysušen a posílán zpět do skafandru k dalšímu využití. Ventilaci zajišťují dva ventilátory, v nominální režimu v objemu 140 l/min (ve většině situací pracuje jen jeden ventilátor). Ve skafandru je udržován tlak 400 hPa, v záložním režimu pak 392 hPa (u modelů -D až -DMA to bylo 270 hPa). V případě nouze, když je aktivována nouzová dodávka kyslíku, je tlak ve skafandru udržován minimálně na 270 hPa. Chlazení je realizováno pomocí sublimátoru, přičemž zásoba chladicí vody činí cca 3,6 kg.

O stavu důležitých systémů skafandru a případných nenominálních situacích je kosmonaut informován prostřednictvím konzoly na pravé části hrudníku. Hlavním prvkem na konzole je LCD displej. Konzola umožňuje kosmonautovi prostřednictvím přepínačů také ovládat některé funkce skafandru a obsluhovat také radiostanici „Korona“.

Kosmonautům při práci pomáhají svítilny po stranách helmy. Do roku 2007 každá svítilna obsahovala dvě žárovky, od února zmíněného roku byly nahrazeny tělesy, z nichž každé obsahuje 42 LED diod s vysokou svítivostí. K tělesnému komfortu přspívá i vak na vodu o objemu 1 litr, který je zavěšen uvnitř hrudní části torza. Je možné jej zaměnit za vak americké provenience.

Jedna zajímavá perlička ohledně komfortu uvnitř Orlanu – pokud kosmonauta svědí nos a potřebuje kýchnout, jedná se o velmi nepříjemnou situaci. Minimálně hledí helmy ztratí, slušně řečeno, část své průhlednosti. Na rozdíl od amerických skafandrů EMU je Orlan malinko méně stísněný a při troše úsilí je možné vytáhnout ruku z rukávu, prostrčit ji do helmy a odvrátit tak trapnou nehodu.

Skafandr Orlan-MK může být, stejně jako jeho předchůdci, uchováván na palubě stanice po dobu až 4 let, přičemž během této doby může vykonat 15 výstupů o trvání až 7 hodin (měřeno od momentu přechodu na autonomní režim po připojení na palubní prostředky v přechodové komoře). Jedná se o výrazné zlepšení v porovnání s prvním modelem Orlan-D, který zaručoval 6 výstupů po dobu 3,5 roku. Jeho celková hmotnost (se všemi náplněmi) je 112 kg.

Zvezda ovšem nezapomněla ani na výcvik kosmonautů. K tomu jsou určeny dedikované skafandry, jež umožňují nácviky různých situací za pomoci pozemních prostředků. Pro výcvik v bazénu se používají Orlany s přívlastkem GN (dnes jsou to tedy Orlany-MK-GN). Co se týče obleku jako takového, ten je identický. Na místě batohu se systémem zabezpečení životních podmínek však je pouze rozměrová maketa se zabudovanou hadicí, přivádějící vzduch a vodu do chladicího obleku ze břehu. Chlazení atmosféry uvnitř skafandru je zajištěno tepelným výměníkem. V batohu je také lahev se stlačeným vzduchem pro případ, že by se vzduchová hadice odpojila. Několik těchto skafandrů bylo dodáno také do americké NBL. Pro výcvik v krátkodobém stavu beztíže při parabolickém letu a integrační testy se používá Orlan-V, jehož batoh také tvoří pouze rozměrová a hmotnostní maketa. Poslední varietou je Orlan-T, jenž je uzpůsoben pro pozemní výcvik v maketě přechodové komory a umožňuje také simulaci různých poruch a závad.

V současné době Zvezda finišuje s přípravami na dodávku následovníka Orlanu-MK. Nový model Orlan-MKS se má honosit automatickou regulací teploty skafandru, která bude reflektovat aktuální energetický výdej kosmonauta a novým výkonnějším počítačem, který bude své informace posílat na vylepšený displej. Ovšem hlavní inovací je nahrazení tlakových vrstev z pogumované tkaniny vrstvami polyuretanu. Ten prokazuje lepší vlastnosti v případě porušení celistvosti vrstvy a zároveň znamená nemalou úsporu hmotnosti.

Skafandry Orlan jsou jedním z nejúspěšnějších výrobků továrny Zvezda. V průběhu jejich užívání v nich kosmonauti Sovětského svazu, Ruska, USA, Francie, Japonska a dalších zemí provedli stovky výstupů, v naprosté většině bez problémů a k plné spokojenosti všech zainteresovaných. Na orbitu byly a jsou také rutinně prováděny údržbářské a opravářské úkony. Zřejmě nejrozsáhlejší a nejzajímavější zákrok provedli v roce 1983 Vladimir Ljachov a Alexandr Alexandrov. Během příprav na svůj výstup z paluby Saljutu 7 zjistili, že se v důsledku nesprávného uložení obleků předchozí posádkou pod pravým kolenem jednoho z orlanů objevila trhlina v primární tlakové vrstvě. Přestože výstup bylo možno v nejzašším případě vykonat pouze s využitím sekundární tlakové vrstvy, Zvezda v rekordně krátkém čase vypracovala postup opravy s využitím nástrojů a materiálů, jež byly na palubě Saljutu dostupné. Skafandr byl zručnými kosmonauty opraven a během následujícího výstupu fungoval zcela perfektně.

O kvalitě designu svědčí také fakt, že je používán i v jiném programu, než v tom rusko/americkém. Orlany-M jsou totiž součástí čínského kosmického programu, kde nesou název Haijing (jedná se o doslovný překlad slova Orlan do čínštiny). Jeden Orlan-M (výrobní číslo 42) dokonce figuroval i během prvního čínského výstupu, když jej měl na sobě oblečen Liu Boming, který jistil Žai Žiganga, jenž výstup prováděl (ten měl na sobě čínský klon Orlanu, zvaný Feitan).

K Orlanům se váže ještě jeden zajímavý primát. Většina skafandrů pro výstupy do volného prostoru jsou na konci své životnosti nakládány do nákladních Progressů, aby spolu s nimi shořely v atmosféře. Občas je některý z nich odhozen přímo do prostoru během některé z EVA. V těchto případech skafandry vystupují v roli kosmického smetí. Ovšem našla se i jedna výjimka: jeden kus modelu Orlan-M s výrobním číslem 14 byl na konci své životnosti upraven přidáním baterií a radioaparatury a 3. února 2006 jej Bill McArthur a Valerij Tokarev během svého výstupu vypustili na samostatnou pouť. Výrobek Zvezdy se tak pod názvem SuiSat-1 stal prvním aktivním skafandrem-satelitem v historii! Přestože vše nedopadlo podle představ (rádio se odmlčelo už po několika dnech, podle některých pramenů dokonce už po několika hodinách), SuitSat-1 kroužil kolem naší planety sedm měsíců. 7. září 2006 zanikl v hustých vrstvách atmosféry.

Orlany jsou zkrátka skutečnými „tažnými koňmi“ sovětského a ruského kosmického programu. Pokud započítáme i jeho lunárního předka, jedná se o projekt s nejdelší historií v oblasti skafandrů. Nezbývá než doufat, že tento velmi zajímavý kousek techniky ještě nečeká derniéra. Orlan má podle všeho stále ne zcela zanedbatelný potenciál…

(článek má pokračování)

Zdroje obrázků:

http://spacecenter.org/wp-content/uploads/2013/04/orlan_suit_bg-2000×2000.jpg
http://www.npp-zvezda.ru/sites/default/files/uploads/history_event_photos/obshchiy_vid_skafandra_orlan-dma_s_ustanovkoy_21ks.jpg (kredit: NPP Zvezda)
http://www.pvsm.ru/images/2015/03/06/v-rossii-do-konca-marta-izgotovyat-obrazec-reaktivnogo-ranca-dlya-kosmonavtov-5.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ISS-11_Phillips_at_EVA.jpg
http://hjkc.de/samantha-ax.gif
http://images2.pics4learning.com/catalog/p/picture1044.jpg

New Generation Orlan-MKS Spacesuit Testing Almost Completed

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SuitSat_after_release.jpg