Kada se gleda u svemirski brod, oči se obično rašire. Za razliku od aviona ili podmornice izuzetno uglađenih linija, izvana viri mnogo raznih blokova, konstruktivnih elemenata, cjevovoda, kablova... Ali ima i detalja na brodu koji su svima jasni na prvi pogled. Evo, na primjer, prozora. Baš kao avioni ili hidroavioni! U stvari, ovo je daleko od istine...

Od samog početka svemirskih letova postavljalo se pitanje: "Šta je preko palube - bilo bi lijepo vidjeti!" To je, naravno, bilo određenih razmatranja u vezi s tim - pokušavali su astronomi i pioniri astronautike, a da ne spominjemo pisce naučne fantastike. U romanu Žila Verna Od zemlje do mjeseca junaci su krenuli na lunarnu ekspediciju u projektilu opremljenom staklenim prozorima sa kapcima. Likovi Ciolkovskog i Velsa gledaju u svemir kroz velike prozore.

Kada je u pitanju praksa, jednostavna riječ "prozor" činila se neprihvatljivom za programere svemirske tehnologije. Stoga, ono kroz što astronauti mogu gledati iz svemirske letjelice naziva se, ni manje ni više, posebno zastakljivanje, a manje „svečano“ - prozori. Štaviše, sam prozor za ljude je vizuelni, a za neku opremu optički.

Prozori su i strukturni element školjke svemirske letjelice i optički uređaj. S jedne strane, služe za zaštitu instrumenata i posade smještene unutar odjeljka od izlaganja spoljašnje okruženje, s druge strane, moraju obezbijediti mogućnost rada sa različitom optičkom opremom i vizuelno posmatranje. Ne samo, međutim, posmatranje - kada su sa obe strane okeana crtali opremu za “ ratovi zvijezda“, kroz prozore ratnih brodova okupili su se i nišanili.

Amerikanci i raketni naučnici sa engleskog govornog područja općenito su zbunjeni pojmom “porthole”. Ponovo pitaju: "Jesu li ovo prozori ili šta?" IN engleski jezik sve je jednostavno - i u kući i u šatlu - prozor, i nema problema. Ali engleski mornari kažu "porthole". Dakle, ruski proizvođači svemirskih prozora vjerovatno su duhom bliži inozemnim brodograditeljima.

Na svemirskim letjelicama za posmatranje mogu se naći dvije vrste prozora.

Prvi tip potpuno odvaja opremu za snimanje koja se nalazi u odjeljku pod pritiskom (objektiv, dio kasete, prijemnici slike i drugi funkcionalni elementi) od „neprijateljskog” vanjskog okruženja. Svemirske letjelice tipa Zenit izgrađene su prema ovoj šemi.

Drugi tip prozora odvaja kasetni deo, prijemnike slike i ostale elemente od spoljašnjeg okruženja, dok se sočivo nalazi u nezaptivenom pretincu, odnosno u vakuumu. Ova shema se koristi na svemirskim letjelicama tipa Yantar. Sa takvom šemom, zahtjevi za optička svojstva iluminatora postaju posebno strogi, budući da je iluminator sada sastavni dio optički sistem opreme za snimanje, a ne običan „prozor u svemir“.

Verovalo se da će astronaut moći da kontroliše letelicu na osnovu onoga što može da vidi. U određenoj mjeri to je i postignuto. Posebno je važno "gledati naprijed" tijekom pristajanja i pri slijetanju na Mjesec - tamo su američki astronauti više puta koristili ručne kontrole prilikom slijetanja.

Kod većine astronauta psihološka ideja o gore i dolje formira se ovisno o okolini, a u tome mogu pomoći i prozori. Konačno, prozori, poput prozora na Zemlji, služe za osvjetljavanje odjeljaka kada lete iznad osvijetljene strane Zemlje, Mjeseca ili udaljenih planeta.

Kao i svaki optički uređaj, brodski prozor ima žarišnu daljinu (od pola kilometra do pedeset) i mnoge druge specifične optičke parametre.

Prilikom stvaranja prvih svemirskih brodova u našoj zemlji, povjerena je izrada prozora Institut za istraživanje vazduhoplovnog stakla Ministarstva vazduhoplovne industrije(sada ovo OJSC "Istraživački institut tehničkog stakla"). Takođe su učestvovali u stvaranju „prozora u svemir“ Državni optički institut po imenu. S.I. Vavilova, Istraživački institut za industriju gume, Krasnogorska mehanička tvornica i niz drugih preduzeća i organizacija. Ogroman doprinos Moskovska regija doprinijela je topljenju raznih marki stakla, proizvodnji prozora i jedinstvenih dugofokusnih sočiva s velikim otvorima. Fabrika optičkog stakla Lytkarino.

Zadatak se pokazao izuzetno teškim. Svojevremeno je savladavanje proizvodnje avionskih baterijskih lampi trajalo dugo i bilo je teško - staklo je brzo izgubilo svoju prozirnost i postalo je prekriveno pukotinama. Osim osiguravanja transparentnosti, Domovinski rat je prisilio razvoj oklopnog stakla; nakon rata, povećanje brzine mlaznih aviona dovelo je ne samo do povećanih zahtjeva za čvrstoćom, već i do potrebe da se očuvaju svojstva stakla tokom aerodinamike. grijanje. Za svemirske projekte staklo koje se koristilo za nadstrešnice i prozore aviona nije bilo prikladno – temperature i opterećenja nisu bili isti.

Prvi svemirski prozori razvijeni su u našoj zemlji na osnovu Rezolucije CK KPSS i Savjeta ministara SSSR-a br. 569-264 od 22. maja 1959. godine, kojom je predviđen početak priprema za letove s posadom. . I u SSSR-u iu SAD-u, prvi prozori su bili okrugli - bilo ih je lakše izračunati i proizvesti. Osim toga, domaći brodovi su se u pravilu mogli kontrolirati bez ljudske intervencije, pa shodno tome nije bilo potrebe za previše dobrim pregledom poput aviona. Gagarinov Vostok imao je dva prozora. Jedan se nalazio na ulaznom otvoru vozila za spuštanje, odmah iznad glave astronauta, a drugi se nalazio kod njegovih nogu u karoseriji vozila za spuštanje.

Nije na odmet prisjetiti se imena glavnih programera prvih prozora na Institutu za istraživanje stakla za zrakoplovstvo - S.M. Brekhovskikh, V.I. Aleksandrov, Nj.E. Serebryannikova, Yu.I. Nechaev, L.A. Kalašnjikova, F.T. Vorobyov, E.F. Postolskaya, L.V. Kralj, V.P. Kolgankov, E.I. Cvetkov, S.V. Volčanov, V.I. Krasin, E.G. Loginova i drugi.

Iz više razloga, pri stvaranju svoje prve svemirske letjelice, naše američke kolege doživjele su ozbiljnu „nestašicu mase“. Stoga jednostavno nisu mogli priuštiti nivo automatizacije u upravljanju brodom sličan sovjetskom, čak ni uzimajući u obzir lakšu elektroniku, a mnoge funkcije za upravljanje brodom bile su ograničene na iskusne probne pilote odabrane za prvi kosmonautski korpus. Istovremeno, u originalnoj verziji prve američke svemirske letjelice "Merkur" (onoj za koju su rekli da astronaut ne ulazi u nju, već je stavlja na sebe) pilotov prozor uopće nije bio predviđen - čak ni potrebnih 10 kg dodatne mase nije bilo nigdje.

Prozor se pojavio samo na hitan zahtjev samih astronauta nakon Shepardovog prvog leta. Pravi, punopravni "pilotov" prozor pojavio se samo na Geminiju - na otvoru za sletanje posade. Ali nije napravljen okruglog, već složenog trapeznog oblika, jer je za potpunu ručnu kontrolu prilikom pristajanja pilotu bila potrebna vidljivost naprijed; Na Sojuzu je, inače, u tu svrhu postavljen periskop na prozoru modula za spuštanje. Amerikanci su razvili prozore od strane Corninga, dok je odjeljenje JDSU bilo odgovorno za staklene premaze.

Na komandnom modulu lunarnog Apolla, jedan od pet prozora je takođe postavljen na otvor. Druga dva, koja su osiguravala prilaz prilikom pristajanja s lunarnim modulom, gledala su naprijed, a još dva "bočna" omogućila su pogled okomito na uzdužnu osu broda. Na Sojuzu su obično bila tri prozora na modulu za spuštanje i do pet na servisnom odjeljku. Većina prozora uključena orbitalne stanice– do nekoliko desetina, različitih oblika i veličina.

Važna faza u „konstrukciji prozora“ bilo je stvaranje ostakljenja za svemirske avione – Space Shuttle i Buran. Šatlovi sleću kao avion, što znači da pilot treba da obezbedi dobra recenzija iz kabine. Stoga su i američki i domaći programeri obezbijedili šest velikih prozora složenog oblika. Plus par na krovu kabine - ovo je za osiguranje pristajanja. Osim toga, u stražnjem dijelu kabine postoje prozori za rad s teretom. I konačno, duž prozora na ulaznom otvoru.

U dinamičkim fazama leta, prednja stakla šatla ili Burana su podložna potpuno različitim opterećenjima, različitim od onih kojima su izložena stakla vozila s konvencionalnim spuštanjem. Stoga je proračun snage ovdje drugačiji. A kada je šatl već u orbiti, ima „previše“ prozora - kabina se pregreva, a posada dobija dodatno „ultraljubičasto svetlo“. Zbog toga se tokom orbitalnog leta neki od prozora u kabini šatla zatvaraju kevlarskim kapcima. Ali Buran je imao fotokromni sloj unutar prozora, koji je potamnio kada je bio izložen ultraljubičastom zračenju i nije dopuštao "višku" ulazak u kabinu.

Glavni dio prozora je, naravno, staklo. "Za prostor" se ne koristi obično staklo, već kvarc. Tokom ere „Vostok“ izbor nije bio posebno velik - bile su dostupne samo marke SK i KV (potonji nije ništa drugo do topljeni kvarc). Kasnije su stvorene i testirane mnoge druge vrste stakla (KV10S, K-108). Čak su pokušali da koriste SO-120 pleksiglas u svemiru. Amerikanci poznaju marku Vycor stakla otpornog na toplinu i udarce.

Za prozore se koristi staklo različitih veličina - od 80 mm do skoro pola metra (490 mm), a nedavno se u orbiti pojavilo i "staklo" od osamsto milimetara. O vanjskoj zaštiti "svemirskih prozora" bit će riječi kasnije, ali da bi se članovi posade zaštitili od štetnog djelovanja skoro ultraljubičastog zračenja, na prozore prozora koji rade s nestacionarno instaliranim uređajima nanose se posebni premazi za razdjelnike zraka.

Prozor nije samo staklo. Da bi se dobio izdržljiv i funkcionalan dizajn, nekoliko čaša se ubacuje u držač od aluminijuma ili legure titana. Čak su koristili litijum za prozore Shuttlea.

Kako bi se osigurala potrebna razina pouzdanosti, u otvoru je u početku napravljeno nekoliko čaša. Ako se nešto dogodi, jedno staklo će se razbiti, a ostalo će ostati, držeći brod nepropusnim. Domaći prozori na Sojuzu i Vostoku imali su po tri stakla (Sojuz ima jedno dvostruko staklo, ali je pokriveno periskopom tokom većeg dela leta).

Na Apolu i Space Shuttleu, "prozori" su takođe uglavnom trostakljeni, ali su Amerikanci opremili Merkur, svoju "prvu lastu", prozorom od četiri stakla.

Za razliku od sovjetskih, američki prozor na komandnom modulu Apollo nije bio jedan sklop. Jedno staklo je radilo kao dio omotača nosive površine za zaštitu od topline, a druga dva (u suštini dvostakljeni otvor) već su bila dio kruga pod pritiskom. Kao rezultat toga, takvi prozori su bili više vizualni nego optički. Zapravo, s obzirom na ključnu ulogu pilota u upravljanju Apollom, ova odluka se činila sasvim logičnom.

Na lunarnoj kabini Apollo, sva tri prozora su sama po sebi bila jednostakljena, ali su izvana bila prekrivena vanjskim staklom koje nije bilo dio kruga pod pritiskom, a iznutra unutrašnjim sigurnosnim pleksiglasom. Naknadno je postavljeno više prozora sa jednim staklom na orbitalnim stanicama, gdje je opterećenje još uvijek manje nego kod vozila za spuštanje svemirskih letjelica. A na nekim svemirskim letjelicama, na primjer, na sovjetskim međuplanetarnim stanicama "Mars" početkom 70-ih, nekoliko prozora (kompozicije s dvostrukim staklom) zapravo je bilo spojeno u jednom okviru.

Kada je svemirska letjelica u orbiti, temperaturna razlika na njenoj površini može biti nekoliko stotina stepeni. Koeficijenti ekspanzije stakla i metala su prirodno različiti. Dakle, brtve se postavljaju između stakla i metala kaveza. Kod nas se njima bavio Naučno-istraživački institut za gumarsku industriju. Dizajn koristi gumu otpornu na vakuum. Razvoj takvih pečata – težak zadatak: guma je polimer, a kosmičko zračenje molekule polimera s vremenom „seče“ na komadiće, a kao rezultat toga, „obična“ guma se jednostavno raspuzi.

Nakon detaljnijeg razmatranja, ispostavlja se da se dizajn domaćih i američkih "prozora" značajno razlikuje jedan od drugog. Gotovo svo staklo u domaćim izvedbama je cilindričnog oblika (naravno, s izuzetkom ostakljenja krilatih plovila kao što su „Buran” ili „Spirala”). Shodno tome, cilindar ima bočnu površinu koja mora biti posebno obrađena kako bi se odsjaj sveo na minimum. U tu svrhu, reflektirajuće površine unutar prozora prekrivene su posebnim emajlom, a bočne stijenke komora ponekad su prekrivene i polu-baršunom. Staklo je zatvoreno sa tri gumena prstena (kako su ih prvo zvali - gumene brtve).

Staklo američke svemirske letjelice Apollo imalo je zaobljene bočne površine, a preko njih je bila razvučena gumena brtva, poput gume na felgi automobila.

Više nije moguće brisati staklo unutar prozora krpom tokom leta, te stoga nikakvi ostaci ne smiju kategorički dospjeti u komoru (prostor između stakla). Osim toga, staklo se ne bi trebalo ni zamagliti ni smrznuti. Stoga, prije početka svemirski brod Pune se ne samo rezervoari, već i prozori - komora se puni posebno čistim suvim azotom ili suvim vazduhom. Da bi se „istovarilo“ samo staklo, predviđeno je da pritisak u komori bude upola manji u zatvorenom odeljku. Konačno, poželjno je da unutrašnja površina zidova odjeljka nije previše vruća ili prehladna. U tu svrhu se ponekad ugrađuje unutrašnji pleksiglas.

Staklo nije metal, razgrađuje se drugačije. Ovdje neće biti udubljenja - pojavit će se pukotina. Čvrstoća stakla ovisi uglavnom o stanju njegove površine. Stoga se ojačava uklanjanjem površinskih nedostataka - mikropukotina, ureza, ogrebotina. Da bi se to postiglo, staklo je gravirano i kaljeno. Međutim, staklo koje se koristi u optičkim instrumentima nije tretirano na ovaj način. Njihova površina je očvrsnuta takozvanim dubokim brušenjem. Do početka 70-ih, vanjsko staklo optičkih prozora naučilo se ojačati jonska izmjena, što je omogućilo povećanje njihove otpornosti na abraziju.

Kako bi se poboljšao prijenos svjetlosti, staklo je premazano višeslojnim antirefleksnim premazom. Mogu sadržavati kalaj oksid ili indij. Takvi premazi povećavaju propusnost svjetlosti za 10-12%, a nanose se reaktivnim katodnim raspršivanjem. Osim toga, indijum oksid dobro apsorbuje neutrone, što je korisno, na primjer, tokom međuplanetarnog leta s ljudskom posadom. Indija općenito" kamen filozofa» staklena, i ne samo staklena industrija. Ogledala obložena indijem podjednako odražavaju većinu spektra. U jedinicama za trljanje, indijum značajno poboljšava otpornost na habanje.

Tokom leta, prozori se mogu zaprljati i spolja. Nakon početka letova po programu Gemini, astronauti su primijetili da se pare iz toplotno zaštitnog premaza talože na staklu. Svemirske letjelice u letu uglavnom dobijaju takozvanu prateću atmosferu. Nešto curi iz pretinaca pod pritiskom, sitne čestice termo-vakumske termoizolacije „vise“ pored broda, a ima i produkata sagorevanja komponenti goriva tokom rada motora za kontrolu položaja... Generalno, ima više od dovoljno krhotina i prljavštine da ne samo da "pokvare" pogled, već i, na primjer, poremete rad fotografske opreme u vozilu.

Programeri međuplanetarnih svemirskih stanica iz NPO im. S.A. Lavochkina kažu da su tokom leta letjelice do jedne od kometa u njenom sastavu otkrivene dvije "glave" - ​​jezgra. Ovo se smatralo važnim naučno otkriće. Tada se ispostavilo da se druga "glava" pojavila kao rezultat zamagljivanja prozora, što je dovelo do efekta optičke prizme.

Naočare za prozore ne bi trebalo da menjaju prenos svetlosti kada su izložene jonizujuće zračenje od pozadinskog kosmičkog zračenja i kosmičkog zračenja, uključujući i kao rezultat sunčevih baklji.

Interakcija elektromagnetno zračenje Sunce i kosmičke zrake sa staklom su generalno složena pojava. Apsorpcija zračenja staklom može dovesti do stvaranja takozvanih "centara boje", odnosno smanjenja početne transmisije svjetlosti, a također može uzrokovati luminescenciju, jer se dio apsorbirane energije može odmah osloboditi u obliku svjetlosti. quanta.

Luminiscencija stakla stvara dodatnu pozadinu, koja smanjuje kontrast slike, povećava omjer buke i signala i može onemogućiti normalno funkcioniranje opreme. Stoga staklo koje se koristi u optičkim prozorima mora imati, uz visoku radijacijsko-optičku stabilnost, i nizak nivo luminiscencije. Veličina intenziteta luminiscencije nije ništa manje važna za optička stakla koja djeluju pod utjecajem zračenja od otpornosti boje.

Među faktorima let u svemir Jedan od najopasnijih udara za prozore su udari mikrometeora. To dovodi do brzog smanjenja čvrstoće stakla. Njegove optičke karakteristike se također pogoršavaju.

Nakon prve godine leta, na vanjskim površinama dugotrajnih orbitalnih stanica nalaze se krateri i ogrebotine koje dostižu milimetar i pol. Dok većina površine može biti zaštićena od meteorskih i umjetnih čestica, prozori se ne mogu zaštititi na ovaj način.

U određenoj mjeri pomažu sjenila objektiva, ponekad postavljena na prozore kroz koje, na primjer, rade kamere u vozilu. Na prvoj američkoj orbitalnoj stanici, Skylab, pretpostavljalo se da će prozori biti djelimično zaštićeni strukturalnim elementima. Ali, naravno, najradikalnije i najpouzdanije rješenje je pokriti "orbitalne" prozore izvana s kontroliranim poklopcima. Ovo rješenje je primijenjeno, posebno, na sovjetskoj orbitalnoj stanici druge generacije Saljut-7.

Sve je više "smeća" u orbiti. Na jednom od letova šatla, nešto očigledno ljudskom rukom ostavilo je prilično uočljiv krater na jednom od prozora. Staklo je preživjelo, ali ko zna šta bi moglo doći sljedeći put?.. To je, inače, jedan od razloga ozbiljne zabrinutosti “svemirske zajednice” o problemima svemirskog otpada. U našoj zemlji problemima uticaja mikrometeorita na strukturne elemente svemirskih letelica, uključujući prozore, aktivno se bavi, posebno, prof. Samara State Aerospace University L.G. Lukashev.

Prozori vozila za spuštanje rade u još težim uslovima. Prilikom spuštanja u atmosferu nađu se u oblaku visokotemperaturne plazme. Osim pritiska iz unutrašnjosti kupea, vanjski pritisak djeluje na prozor tokom spuštanja. A onda slijedi slijetanje – često na snijeg, ponekad u vodu. Istovremeno, staklo se naglo hladi. Stoga se ovdje posebna pažnja poklanja pitanjima snage.

„Jednostavnost prozoraovo je očigledan fenomen. Neki optičari kažu da se stvara plosnati prozorzadatak je složeniji od izrade sfernog sočiva, budući da je izgradnja mehanizma "precizne beskonačnosti" mnogo teža od mehanizma s konačnim polumjerom, odnosno sferne površine. Pa ipak, nikada nije bilo problema sa prozorima.”- ovo je verovatno najbolja procena za sklop letelice, pogotovo ako je došao iz usta Georgij Fomin, u nedavnoj prošlosti - prvi zamjenik generalnog projektanta Državnog naučnoistraživačkog i dizajnerskog centra "TsSKB - Progress".

Ne tako davno - 8. februara 2010. godine, nakon leta šatla STS-130 - na Međunarodnoj svemirskoj stanici pojavila se kupola za posmatranje, koja se sastoji od nekoliko velikih četverokutnih prozora i okruglog prozora od osamsto milimetara.

Kupola modul je dizajniran za posmatranje Zemlje i rad sa manipulatorom. Razvio ga je evropski koncern Thales Alenia Space, a izgradili su ga italijanski proizvođači mašina u Torinu.

Tako danas Evropljani drže rekord - tako veliki prozori nikada nisu pušteni u orbitu ni u SAD ni u Rusiji. O ogromnim prozorima govore i programeri raznih „svemirskih hotela“ budućnosti, insistirajući na njihovom posebnom značaju za buduće svemirske turiste. Dakle, "izgradnja prozora" ima veliku budućnost, a prozori i dalje ostaju jedan od ključnih elemenata svemirskih letjelica s posadom i bez posade.

"kupola"stvarno cool stvar! Kada gledate Zemlju iz prozora, to je kao da gledate kroz ambrazuru. A u “kuoli” je pogled od 360 stepeni, sve se vidi! Zemlja odavde izgleda kao karta, da, najviše liči geografska karta. Vidite kako sunce zalazi, kako izlazi, kako se približava noć... Gledate svu ovu ljepotu sa nekakvim ledom iznutra.”

Iz dnevnika kosmonauta Maksima Suraeva.

Na lunarnu ekspediciju odlaze u školjki opremljenoj staklenim prozorima sa kapcima. Likovi Ciolkovskog i Velsa gledaju u svemir kroz velike prozore.

Kada je u pitanju praksa, jednostavna riječ "prozor" činila se neprihvatljivom za programere svemirske tehnologije. Stoga, ono kroz što astronauti mogu gledati iz svemirske letjelice naziva se, ni manje ni više, posebno zastakljivanje, a manje „svečano“ - prozori. Štaviše, prozor za ljude je vizuelni, a za neku opremu optički.

Prozori su i strukturni element školjke svemirske letjelice i optički uređaj. S jedne strane služe za zaštitu instrumenata i posade koji se nalaze unutar kupea od utjecaja vanjskog okruženja, s druge strane moraju osigurati mogućnost rada različite optičke opreme i vizualnog posmatranja. Ne samo posmatranje, međutim – kada su sa obe strane okeana crtali opremu za „ratove zvezda“, oni su se okupljali i ciljali kroz prozore ratnih brodova.

Amerikanci i raketni naučnici sa engleskog govornog područja općenito su zbunjeni pojmom “porthole”. Ponovo pitaju: "Jesu li ovo prozori ili šta?" Na engleskom je sve jednostavno - bilo u kući ili u šatlu - prozor, i nema problema. Ali engleski mornari kažu "porthole". Dakle, ruski proizvođači svemirskih prozora vjerovatno su duhom bliži inozemnim brodograditeljima.

Na svemirskim letjelicama za posmatranje mogu se naći dvije vrste prozora. Prvi tip potpuno odvaja opremu za snimanje koja se nalazi u odjeljku pod pritiskom (objektiv, dio kasete, prijemnici slike i drugi funkcionalni elementi) od „neprijateljskog” vanjskog okruženja. Svemirske letjelice tipa Zenit izgrađene su prema ovoj šemi. Drugi tip prozora odvaja kasetni deo, prijemnike slike i ostale elemente od spoljašnjeg okruženja, dok se sočivo nalazi u nezaptivenom pretincu, odnosno u vakuumu. Ova shema se koristi na svemirskim letjelicama tipa Yantar. S takvim dizajnom, zahtjevi za optičkim svojstvima prozora postaju posebno stroži, budući da je otvor sada sastavni dio optičkog sistema opreme za snimanje, a ne običan „prozor u svemir“.

Verovalo se da će astronaut moći da kontroliše letelicu na osnovu onoga što može da vidi. U određenoj mjeri to je i postignuto. Posebno je važno "gledati naprijed" tijekom pristajanja i pri slijetanju na Mjesec - tamo su američki astronauti više puta koristili ručne kontrole prilikom slijetanja.

Kod većine astronauta psihološka ideja o gore i dolje formira se ovisno o okolini, a u tome mogu pomoći i prozori. Konačno, prozori, poput prozora na Zemlji, služe za osvjetljavanje odjeljaka kada lete iznad osvijetljene strane Zemlje, Mjeseca ili udaljenih planeta.

Kao i svaki optički uređaj, brodski prozor ima žarišnu daljinu (od pola kilometra do pedeset) i mnoge druge specifične optičke parametre.

NAŠI STAKLARI SU NAJBOLJE NA SVIJETU

Kada su u našoj zemlji stvoreni prvi svemirski brodovi, izrada prozora je poverena Istraživačkom institutu za vazduhoplovnu staklu Ministarstva vazduhoplovne industrije (sada je OJSC Naučno-istraživački institut tehničkog stakla). Državni optički institut po imenu. S. I. Vavilova, Istraživački institut za industriju gume, Krasnogorska mašinska tvornica i niz drugih preduzeća i organizacija. Fabrika optičkog stakla Lytkarinsky u blizini Moskve dala je veliki doprinos topljenju različitih marki stakla, proizvodnji prozora i jedinstvenih dugofokusnih sočiva sa velikim otvorom blende.

Zadatak se pokazao izuzetno teškim. Svojevremeno je savladavanje proizvodnje avionskih svjetala trajalo dugo i bilo je teško - staklo je brzo izgubilo svoju prozirnost i postalo je prekriveno pukotinama. Osim osiguravanja transparentnosti, Otadžbinski rat prisilio je razvoj oklopnog stakla; nakon rata, povećanje brzine mlaznih zrakoplova dovelo je ne samo do povećanih zahtjeva za čvrstoćom, već i do potrebe da se očuvaju svojstva stakla tijekom aerodinamičkog zagrijavanja. Za svemirske projekte, staklo koje se koristilo za lampione i prozore aviona nije bilo prikladno – temperature i opterećenja nisu bili isti.

Prvi svemirski prozori razvijeni su u našoj zemlji na osnovu Rezolucije CK KPSS i Savjeta ministara SSSR-a br. 569-264 od 22. maja 1959. godine, kojom je predviđen početak priprema za letove s posadom. . I u SSSR-u iu SAD-u, prvi prozori su bili okrugli - bilo ih je lakše izračunati i proizvesti. Osim toga, domaći brodovi su se u pravilu mogli kontrolirati bez ljudske intervencije, pa stoga nije bilo potrebe za previše dobrim pregledom poput aviona. Gagarinov Vostok imao je dva prozora. Jedan se nalazio na ulaznom otvoru vozila za spuštanje, odmah iznad glave astronauta, drugi je bio kod njegovih nogu u karoseriji vozila za spuštanje. Uopće nije na odmet prisjetiti se imena glavnih programera prvih prozora na Institutu za istraživanje stakla za zrakoplovstvo - to su S.M. Brekhovskikh, V.I. Aleksandrov, H. E. Serebryannikova, Yu. I. Nechaev, L. A. Kalashnikova, F. T. Vorobyov, E. F. Postolskaya, L. V. Korol, V. P. Kolgankov, E. I. Tsvetkov, S. V. Volchanov, V. I. Krasin, E. G. Loginova i drugi.

Iz više razloga, pri stvaranju svoje prve svemirske letjelice, naše američke kolege doživjele su ozbiljnu „nestašicu mase“. Stoga jednostavno nisu mogli priuštiti nivo automatizacije u upravljanju brodom sličan sovjetskom, čak ni uzimajući u obzir lakšu elektroniku, a mnoge funkcije za upravljanje brodom bile su ograničene na iskusne probne pilote odabrane za prvi kosmonautski korpus. Istovremeno, u originalnoj verziji prve američke svemirske letjelice "Merkur" (onoj za koju su rekli da astronaut ne ulazi u nju, već je stavlja na sebe) pilotov prozor uopće nije bio predviđen - čak ni potrebnih 10 kg dodatne mase nije bilo nigdje.

Prozor se pojavio samo na hitan zahtjev samih astronauta nakon Shepardovog prvog leta. Pravi, punopravni "pilotov" prozor pojavio se samo na Geminiju - na otvoru za sletanje posade. Ali nije napravljen okruglog, već složenog trapeznog oblika, jer je za potpunu ručnu kontrolu prilikom pristajanja pilotu bila potrebna vidljivost naprijed; Na Sojuzu je, inače, u tu svrhu postavljen periskop na prozoru modula za spuštanje. Amerikanci su razvili prozore od strane Corninga, dok je odjeljenje JDSU bilo odgovorno za staklene premaze.

Na komandnom modulu lunarnog Apolla, jedan od pet prozora je takođe postavljen na otvor. Druga dva, koja su osiguravala prilaz prilikom pristajanja s lunarnim modulom, gledala su naprijed, a još dva "bočna" omogućila su pogled okomito na uzdužnu osu broda. Na Sojuzu su obično bila tri prozora na modulu za spuštanje i do pet na servisnom odjeljku. Najviše su prozori na orbitalnim stanicama - do nekoliko desetina, različitih oblika i veličina.

Važna faza u izgradnji prozora bilo je stvaranje ostakljenja za svemirske avione - Space Shuttle i Buran. Šatlovi slijeću kao avion, što znači da pilot mora imati dobar pogled iz kokpita. Stoga su i američki i domaći programeri osigurali šest velikih prozora složenog oblika. Plus par na krovu kabine - ovo je za osiguranje pristajanja. Plus prozori u zadnjem delu kabine - za operacije sa korisnim teretom. I konačno, duž prozora na ulaznom otvoru.

U dinamičkim fazama leta, prednja stakla šatla ili Burana su podložna potpuno različitim opterećenjima, različitim od onih kojima su izložena stakla vozila s konvencionalnim spuštanjem. Stoga je proračun snage ovdje drugačiji. A kada je šatl već u orbiti, ima „previše“ prozora - kabina se pregreva, a posada dobija dodatno „ultraljubičasto svetlo“. Zbog toga se tokom orbitalnog leta neki od prozora u kabini šatla zatvaraju kevlarskim kapcima. Ali Buran je imao fotokromni sloj unutar prozora, koji je potamnio kada je bio izložen ultraljubičastom zračenju i nije dopuštao "višku" ulazak u kabinu.

OKVIROVI, GRANDNE, KVAKE, REZBLENI PROZORI...

Glavni dio prozora je, naravno, staklo. "Za prostor" se ne koristi obično staklo, već kvarc. Tokom ere „Vostok“ izbor nije bio posebno velik - bile su dostupne samo marke SK i KV (potonji nije ništa drugo do topljeni kvarc). Kasnije su stvorene i testirane mnoge druge vrste stakla (KV10S, K-108). Čak su pokušali da koriste SO-120 pleksiglas u svemiru. Amerikanci poznaju marku Vycor stakla otpornog na toplinu i udarce.

Za prozore se koristi staklo različitih veličina - od 80 mm do skoro pola metra (490 mm), a nedavno se u orbiti pojavilo i "staklo" od osamsto milimetara. O vanjskoj zaštiti "svemirskih prozora" bit će riječi kasnije, ali da bi se članovi posade zaštitili od štetnog djelovanja skoro ultraljubičastog zračenja, na prozore prozora koji rade s nestacionarno instaliranim uređajima nanose se posebni premazi za razdjelnike zraka.

Prozor nije samo staklo. Da bi se dobio izdržljiv i funkcionalan dizajn, nekoliko čaša se ubacuje u držač od aluminijuma ili legure titana. Čak su koristili litijum za prozore Shuttlea.

Kako bi se osigurala potrebna razina pouzdanosti, u otvoru je u početku napravljeno nekoliko čaša. Ako se nešto dogodi, jedno staklo će se razbiti, a ostalo će ostati, držeći brod nepropusnim. Domaći prozori na Sojuzu i Vostoku imali su po tri stakla (Sojuz ima jedno dvostruko staklo, ali je pokriveno periskopom tokom većeg dela leta).

Na Apolu i Space Shuttleu, "prozori" su takođe uglavnom trostakljeni, ali su Amerikanci opremili Merkur, svoju "prvu lastu", sa četiri stakla.

Za razliku od sovjetskih, američki prozor na komandnom modulu Apollo nije bio jedan sklop. Jedno staklo je radilo kao dio omotača nosive površine za zaštitu od topline, a druga dva (u suštini dvostakljeni otvor) već su bila dio kruga pod pritiskom. Kao rezultat toga, takvi prozori su bili više vizualni nego optički. Zapravo, s obzirom na ključnu ulogu pilota u upravljanju Apollom, ova odluka se činila sasvim logičnom.

Na lunarnoj kabini Apollo, sva tri prozora su sama po sebi bila jednostakljena, ali su izvana bila prekrivena vanjskim staklom koje nije bilo dio kruga pod pritiskom, a iznutra unutrašnjim sigurnosnim pleksiglasom. Naknadno je postavljeno više prozora sa jednim staklom na orbitalnim stanicama, gdje je opterećenje još uvijek manje nego kod vozila za spuštanje svemirskih letjelica. A na nekim svemirskim letjelicama, na primjer, na sovjetskim međuplanetarnim stanicama "Mars" početkom 70-ih, nekoliko prozora (kompozicije s dvostrukim staklom) zapravo je bilo spojeno u jednom okviru.

Kada je svemirska letjelica u orbiti, temperaturna razlika na njenoj površini može biti nekoliko stotina stepeni. Koeficijenti ekspanzije stakla i metala su prirodno različiti. Dakle, brtve se postavljaju između stakla i metala kaveza. Kod nas se njima bavio Naučno-istraživački institut za gumarsku industriju. Dizajn koristi gumu otpornu na vakuum. Razvijanje takvih zaptivki je težak zadatak: guma je polimer, a kosmičko zračenje na kraju "presiječe" molekule polimera na komade, a kao rezultat toga, "obična" guma se jednostavno raspada.

Prednje ostakljenje kabine Buran. Unutarnji i vanjski dio prozora Buran

Nakon detaljnijeg razmatranja, ispostavlja se da se dizajn domaćih i američkih "prozora" značajno razlikuje jedan od drugog. Gotovo svo staklo u domaćim izvedbama je cilindričnog oblika (naravno, s izuzetkom ostakljenja krilatih plovila kao što su „Buran” ili „Spirala”). Shodno tome, cilindar ima bočnu površinu koja mora biti posebno obrađena kako bi se odsjaj sveo na minimum. U tu svrhu, reflektirajuće površine unutar prozora prekrivene su posebnim emajlom, a bočne stijenke komora ponekad su prekrivene i polu-baršunom. Staklo je zatvoreno sa tri gumena prstena (kako su ih prvo zvali - gumene brtve).

Staklo američke svemirske letjelice Apollo imalo je zaobljene bočne površine, a preko njih je bila razvučena gumena brtva, poput gume na felgi automobila.

Više nije moguće brisati staklo unutar prozora krpom tokom leta, te stoga nikakvi ostaci ne smiju kategorički dospjeti u komoru (prostor između stakla). Osim toga, staklo se ne bi trebalo ni zamagliti ni smrznuti. Stoga se prije lansiranja ne pune samo rezervoari letjelice, već i prozori - komora se puni posebno čistim suhim dušikom ili suhim zrakom. Da bi se „istovarilo“ samo staklo, predviđeno je da pritisak u komori bude upola manji u zatvorenom odeljku. Konačno, poželjno je da unutrašnja površina zidova odjeljka nije previše vruća ili prehladna. U tu svrhu se ponekad ugrađuje unutrašnji pleksiglas.

SVJETLO JE BILO KLIN U INDIJU. LEĆA JE POKAZALA ONO ŠTO NAM TREBA!

Staklo nije metal, razgrađuje se drugačije. Ovdje neće biti udubljenja - pojavit će se pukotina. Čvrstoća stakla ovisi uglavnom o stanju njegove površine. Stoga se ojačava uklanjanjem površinskih nedostataka - mikropukotina, ureza, ogrebotina. Da bi se to postiglo, staklo je gravirano i kaljeno. Međutim, staklo koje se koristi u optičkim instrumentima nije tretirano na ovaj način. Njihova površina je očvrsnuta takozvanim dubokim brušenjem. Do ranih 70-ih, vanjsko staklo optičkih prozora moglo se ojačati jonskom izmjenom, što je omogućilo povećanje njihove otpornosti na abraziju.

Kako bi se poboljšao prijenos svjetlosti, staklo je premazano višeslojnim antirefleksnim premazom. Mogu sadržavati kalaj oksid ili indij. Takvi premazi povećavaju prijenos svjetlosti za 10-12%, a nanose se reaktivnim katodnim raspršivanjem. Osim toga, indijum oksid dobro apsorbuje neutrone, što je korisno, na primjer, tokom međuplanetarnog leta s ljudskom posadom. Indijum je generalno „kamen filozofa“ staklarske, a ne samo staklene industrije. Ogledala obložena indijem podjednako odražavaju većinu spektra. U jedinicama za trljanje, indijum značajno poboljšava otpornost na habanje.

Tokom leta, prozori se mogu zaprljati i spolja. Nakon početka letova po programu Gemini, astronauti su primijetili da se pare iz toplotno zaštitnog premaza talože na staklu. Svemirske letjelice u letu uglavnom dobijaju takozvanu prateću atmosferu. Nešto curi iz pretinaca pod pritiskom, sitne čestice termo-vakumske termoizolacije „vise“ pored broda, a ima i produkata sagorevanja komponenti goriva tokom rada motora za kontrolu položaja... Generalno, ima više od dovoljno krhotina i prljavštine da ne samo da "pokvare" pogled, već i, na primjer, poremete rad fotografske opreme u vozilu.

Programeri međuplanetarnih svemirskih stanica iz NPO po imenu. S.A. Lavočkina kaže da su tokom leta letjelice do jedne od kometa u njenom sastavu otkrivene dvije "glave" - ​​jezgra. Ovo je prepoznato kao važno naučno otkriće. Tada se ispostavilo da se druga "glava" pojavila kao rezultat zamagljivanja prozora, što je dovelo do efekta optičke prizme.

Prozori na prozorima ne bi trebali mijenjati prijenos svjetlosti kada su izloženi jonizujućem zračenju pozadinskog kosmičkog zračenja i kosmičkog zračenja, uključujući i kao rezultat sunčevih baklji. Interakcija elektromagnetnog zračenja Sunca i kosmičkih zraka sa staklom općenito je složena pojava. Apsorpcija zračenja staklom može dovesti do stvaranja takozvanih "centara boje", odnosno smanjenja početne transmisije svjetlosti, a također može uzrokovati luminescenciju, jer se dio apsorbirane energije može odmah osloboditi u obliku svjetlosti. quanta. Luminiscencija stakla stvara dodatnu pozadinu, koja smanjuje kontrast slike, povećava omjer buke i signala i može onemogućiti normalno funkcioniranje opreme. Stoga staklo koje se koristi u optičkim prozorima mora imati, uz visoku radijacijsko-optičku stabilnost, i nizak nivo luminiscencije. Veličina intenziteta luminiscencije nije ništa manje važna za optička stakla koja djeluju pod utjecajem zračenja od otpornosti boje.

Među faktorima svemirskog leta, jedan od najopasnijih za prozore je udar mikrometeora. To dovodi do brzog smanjenja čvrstoće stakla. Njegove optičke karakteristike se također pogoršavaju. Nakon prve godine leta, na vanjskim površinama dugotrajnih orbitalnih stanica nalaze se krateri i ogrebotine koje dostižu milimetar i pol. Dok većina površine može biti zaštićena od meteorskih i umjetnih čestica, prozori se ne mogu zaštititi na ovaj način. U određenoj mjeri pomažu sjenila objektiva, ponekad postavljena na prozore kroz koje, na primjer, rade kamere u vozilu. Na prvoj američkoj orbitalnoj stanici, Skylab, pretpostavljalo se da će prozori biti djelimično zaštićeni strukturalnim elementima. Ali, naravno, najradikalnije i najpouzdanije rješenje je pokriti "orbitalne" prozore izvana s kontroliranim poklopcima. Ovo rješenje je primijenjeno, posebno, na sovjetskoj orbitalnoj stanici druge generacije Saljut-7.

Sve je više "smeća" u orbiti. Na jednom od letova šatla, nešto očigledno ljudskom rukom ostavilo je prilično uočljiv krater na jednom od prozora. Staklo je preživjelo, ali ko zna šta bi moglo doći sljedeći put?.. To je, inače, jedan od razloga ozbiljne zabrinutosti “svemirske zajednice” o problemima svemirskog otpada. U našoj zemlji, probleme utjecaja mikrometeorita na strukturne elemente svemirskih letjelica, uključujući prozore, aktivno proučava, posebno, profesor Samara State Aerospace University L.G. Lukashev.

Prozori vozila za spuštanje rade u još težim uslovima. Prilikom spuštanja u atmosferu nađu se u oblaku visokotemperaturne plazme. Osim pritiska iz unutrašnjosti kupea, vanjski pritisak djeluje na prozor tokom spuštanja. A onda slijedi slijetanje – često na snijeg, ponekad u vodu. Istovremeno, staklo se naglo hladi. Stoga se ovdje posebna pažnja poklanja pitanjima snage.

„Jednostavnost prozora je očigledan fenomen. Neki optičari kažu da je stvaranje ravnog iluminatora teži zadatak od pravljenja sfernog sočiva, jer je izgradnja mehanizma "precizne beskonačnosti" mnogo teža od mehanizma s konačnim radijusom, odnosno sferne površine. Pa ipak, sa prozorima nikada nije bilo problema”, - ovo je vjerovatno najbolja procjena jedinice svemirske letjelice, pogotovo ako je došla iz usana Georgija Fomina, u nedavnoj prošlosti - prvog zamjenika generalnog konstruktora Državne naučne Istraživačko-proizvodni svemirski centar "TsSKB - Progres".

SVI SMO MI POD "KUPOLOM" EVROPE

Modul za pregled kupole

Ne tako davno - 8. februara 2010. godine, nakon leta šatla STS-130 - na Međunarodnoj svemirskoj stanici pojavila se kupola za posmatranje, koja se sastoji od nekoliko velikih četverokutnih prozora i okruglog prozora od osamsto milimetara.

Kupola modul je dizajniran za posmatranje Zemlje i rad sa manipulatorom. Razvio ga je evropski koncern Thales Alenia Space, a izgradili su ga italijanski proizvođači mašina u Torinu.

Tako danas Evropljani drže rekord - tako veliki prozori nikada nisu pušteni u orbitu ni u SAD ni u Rusiji. O ogromnim prozorima govore i programeri raznih „svemirskih hotela“ budućnosti, insistirajući na njihovom posebnom značaju za buduće svemirske turiste. Dakle, "izgradnja prozora" ima veliku budućnost, a prozori i dalje ostaju jedan od ključnih elemenata svemirskih letjelica s posadom i bez posade.

"Dome" je stvarno super stvar! Kada gledate Zemlju iz prozora, to je kao da gledate kroz ambrazuru. A u “kuoli” je pogled od 360 stepeni, sve se vidi! Zemlja odavde izgleda kao karta, da, najviše liči na geografsku kartu. Vidite kako sunce zalazi, kako izlazi, kako se približava noć... Gledate svu ovu ljepotu sa nekakvim smrzavanjem iznutra.

I želim da kopiram i zalijepim još jedan članak. Prvo sam je pročitao u novinama Nižnji Novgorod Land, ali ispostavilo se da je original objavljen u časopisu Russian Space. Vozeći se od sela do grada, tek sam počeo da čitam. U članku se govori o povijesti nastanka portola, popularno i razumljivo govori kako nastaju kod nas i kod Amerikanaca, od čega se prave i gdje se koriste.


Kada se gleda u svemirski brod, oči se obično rašire. Za razliku od aviona ili podmornice izuzetno uglađenih linija, izvana viri mnogo raznih blokova, konstruktivnih elemenata, cjevovoda, kablova... Ali ima i detalja na brodu koji su svima jasni na prvi pogled. Evo, na primjer, prozora. Baš kao avioni ili hidroavioni! U stvari, ovo je daleko od istine...

ISEĆEMO PROZOR U Univerzum

Od samog početka svemirskih letova postavljalo se pitanje: "Šta je u palubi? Bilo bi lijepo vidjeti!" To je, naravno, bilo određenih razmatranja u vezi s tim - pokušavali su astronomi i pioniri astronautike, a da ne spominjemo pisce naučne fantastike. U romanu Žila Verna Od zemlje do mjeseca junaci su krenuli na lunarnu ekspediciju u projektilu opremljenom staklenim prozorima sa kapcima. Likovi Ciolkovskog i Velsa gledaju u svemir kroz velike prozore.

Svemirska letjelica tipa Zenit prije spajanja s lansirnom raketom. Prozori ispred sočiva kamere prekriveni su poklopcima (foto: RSC Energia) Kada je u pitanju praksa, prosta reč „prozor” se činila neprihvatljivom za programere svemirske tehnologije. Stoga, ono kroz što astronauti mogu gledati iz svemirske letjelice naziva se, ni manje ni više, posebno zastakljivanje, a manje „svečano“ - prozori. Štaviše, prozor za ljude je vizuelni prozor, ali za neku opremu je optički.

Prozori su i strukturni element školjke svemirske letjelice i optički uređaj. S jedne strane služe za zaštitu instrumenata i posade koji se nalaze unutar kupea od utjecaja vanjskog okruženja, s druge strane moraju osigurati mogućnost rada različite optičke opreme i vizualnog posmatranja. Ne samo posmatranje, međutim – kada su sa obe strane okeana crtali opremu za „ratove zvezda“, oni su se sastavljali i ciljali kroz prozore ratnih brodova.

Amerikanci i raketni naučnici sa engleskog govornog područja općenito su zbunjeni pojmom “porthole”. Ponovo pitaju: "Jesu li ovo prozori ili šta?" Na engleskom je sve jednostavno - bilo u kući ili u šatlu - prozor, i nema problema. Ali engleski mornari kažu "porthole". Dakle, ruski proizvođači svemirskih prozora vjerovatno su duhom bliži inozemnim brodograditeljima.

Karen Nyberg na prozoru japanskog modula Kibo koji je stigao na ISS, 2008. (foto: NASA) Postoje dvije vrste prozora na svemirskim letjelicama za posmatranje. Prvi tip potpuno odvaja opremu za snimanje koja se nalazi u odjeljku pod pritiskom (objektiv, dio kasete, prijemnici slike i drugi funkcionalni elementi) od „neprijateljskog” vanjskog okruženja. Svemirske letjelice tipa Zenit izgrađene su prema ovoj šemi. Drugi tip prozora odvaja kasetni deo, prijemnike slike i ostale elemente od spoljašnjeg okruženja, dok se sočivo nalazi u nezaptivenom pretincu, odnosno u vakuumu. Ova shema se koristi na svemirskim letjelicama tipa Yantar. S takvim dizajnom, zahtjevi za optičkim svojstvima prozora postaju posebno stroži, budući da je otvor sada sastavni dio optičkog sistema opreme za snimanje, a ne običan „prozor u svemir“.

Verovalo se da će astronaut moći da kontroliše letelicu na osnovu onoga što može da vidi. U određenoj mjeri to je i postignuto. Posebno je važno "gledati naprijed" tijekom pristajanja i pri slijetanju na Mjesec - tamo su američki astronauti više puta koristili ručne kontrole prilikom slijetanja.

Iza kacige astronauta vidljiva je ivica prozora Vostok.Psihološka ideja većine astronauta o gore-dole formira se u zavisnosti od okruženja, a u tome mogu pomoći i otvore za obličje. Konačno, prozori, poput prozora na Zemlji, služe za osvjetljavanje odjeljaka kada lete iznad osvijetljene strane Zemlje, Mjeseca ili udaljenih planeta.

Kao i svaki optički uređaj, brodski prozor ima žarišnu daljinu (od pola kilometra do pedeset) i mnoge druge specifične optičke parametre.

NAŠI STAKLARI SU NAJBOLJE NA SVIJETU

Kada su u našoj zemlji stvoreni prvi svemirski brodovi, izrada prozora je poverena Istraživačkom institutu za vazduhoplovnu staklu Ministarstva vazduhoplovne industrije (sada je OJSC Naučno-istraživački institut tehničkog stakla). Državni optički institut po imenu. S. I. Vavilova, Istraživački institut za industriju gume, Krasnogorska mašinska tvornica i niz drugih preduzeća i organizacija. Fabrika optičkog stakla Lytkarinsky u blizini Moskve dala je veliki doprinos topljenju različitih marki stakla, proizvodnji prozora i jedinstvenih dugofokusnih sočiva sa velikim otvorom blende.

Prozor na otvoru komandnog modula svemirske letjelice Apollo.Zadatak se pokazao izuzetno teškim. Svojevremeno je savladavanje proizvodnje avionskih baterijskih lampi trajalo dugo i bilo je teško - staklo je brzo izgubilo svoju prozirnost i postalo je prekriveno pukotinama. Osim osiguravanja transparentnosti, Domovinski rat je prisilio razvoj oklopnog stakla; nakon rata, povećanje brzine mlaznih aviona dovelo je ne samo do povećanih zahtjeva za čvrstoćom, već i do potrebe da se očuvaju svojstva stakla tokom aerodinamike. grijanje. Za svemirske projekte staklo koje se koristilo za nadstrešnice i prozore aviona nije bilo prikladno – temperature i opterećenja nisu bili isti.

Prvi svemirski prozori razvijeni su u našoj zemlji na osnovu Rezolucije CK KPSS i Savjeta ministara SSSR-a br. 569-264 od 22. maja 1959. godine, kojom je predviđen početak priprema za letove s posadom. . I u SSSR-u iu SAD-u, prvi prozori su bili okrugli - bilo ih je lakše izračunati i proizvesti. Osim toga, domaći brodovi su se u pravilu mogli kontrolirati bez ljudske intervencije, pa stoga nije bilo potrebe za previše dobrim pregledom poput aviona. Gagarinov Vostok imao je dva prozora. Jedan se nalazio na ulaznom otvoru vozila za spuštanje, odmah iznad glave astronauta, drugi je bio kod njegovih nogu u karoseriji vozila za spuštanje. Uopće nije na odmet prisjetiti se imena glavnih programera prvih prozora na Institutu za istraživanje stakla za zrakoplovstvo - to su S.M. Brekhovskikh, V.I. Aleksandrov, H. E. Serebryannikova, Yu. I. Nechaev, L. A. Kalashnikova, F. T. Vorobyov, E. F. Postolskaya, L. V. Korol, V. P. Kolgankov, E. I. Tsvetkov, S. V. Volchanov, V. I. Krasin, E. G. Loginova i drugi.

Virgil Grissom i kapsula Zvona slobode. Vidi se trapezoidni otvor (foto: NASA) Iz više razloga, pri stvaranju prve letjelice, naše američke kolege su doživjele ozbiljan „masovni deficit“. Stoga jednostavno nisu mogli priuštiti nivo automatizacije u upravljanju brodom sličan sovjetskom, čak ni uzimajući u obzir lakšu elektroniku, a mnoge funkcije za upravljanje brodom bile su ograničene na iskusne probne pilote odabrane za prvi kosmonautski korpus. Istovremeno, u originalnoj verziji prve američke svemirske letjelice Mercury (onoj za koju su rekli da astronaut nije ušao u nju, već je stavio na sebe) pilotov prozor uopće nije bio predviđen - čak ni potreban 10 kg dodatne mase nije bilo nigdje.

Prozor se pojavio samo na hitan zahtjev samih astronauta nakon Shepardovog prvog leta. Pravi, punopravni "pilotov" prozor pojavio se samo na Geminiju - na otvoru za sletanje posade. Ali nije napravljen okruglog, već složenog trapeznog oblika, jer je za potpunu ručnu kontrolu prilikom pristajanja pilotu bila potrebna vidljivost naprijed; Na Sojuzu je, inače, u tu svrhu postavljen periskop na prozoru modula za spuštanje. Amerikanci su razvili prozore od strane Corninga, dok je odjeljenje JDSU bilo odgovorno za staklene premaze.

Na komandnom modulu lunarnog Apolla, jedan od pet prozora je takođe postavljen na otvor. Druga dva, koja su osiguravala prilaz prilikom pristajanja s lunarnim modulom, gledala su naprijed, a još dva "bočna" omogućila su pogled okomito na uzdužnu osu broda. Na Sojuzu su obično bila tri prozora na modulu za spuštanje i do pet na servisnom odjeljku. Većina prozora je na orbitalnim stanicama - do nekoliko desetina, različitih oblika i veličina.

Zastakljivanje nosa kabine Space Shuttlea Važna faza u „konstrukciji prozora“ bilo je stvaranje ostakljenja za svemirske letjelice - Space Shuttle i Buran. Šatlovi slijeću kao avion, što znači da pilot mora imati dobar pogled iz kokpita. Stoga su i američki i domaći programeri osigurali šest velikih prozora složenog oblika. Plus par na krovu kabine - ovo je za osiguranje pristajanja. Osim toga, u stražnjem dijelu kabine postoje prozori za rad s teretom. I konačno, duž prozora na ulaznom otvoru.

U dinamičkim fazama leta, prednja stakla šatla ili Burana su podložna potpuno različitim opterećenjima, različitim od onih kojima su izložena stakla vozila s konvencionalnim spuštanjem. Stoga je proračun snage ovdje drugačiji. A kada je šatl već u orbiti, ima "previše prozora" - kabina se pregrijava, posada dobija dodatno "ultraljubičasto svjetlo". Zbog toga se tokom orbitalnog leta neki od prozora u kabini šatla zatvaraju kevlarskim kapcima. Ali Buran je imao fotokromni sloj unutar prozora, koji je potamnio kada je bio izložen ultraljubičastom zračenju i nije dopuštao "višku" ulazak u kabinu.

OKVIROVI, GRANDNE, KVAKE, REZBLENI PROZORI...

Glavni dio prozora je, naravno, staklo. "Za prostor" se ne koristi obično staklo, već kvarc. Tokom ere „Vostok“ izbor nije bio posebno velik - bile su dostupne samo marke SK i KV (potonji nije ništa drugo do topljeni kvarc). Kasnije su stvorene i testirane mnoge druge vrste stakla (KV10S, K-108). Čak su pokušali da koriste SO-120 pleksiglas u svemiru. Amerikanci poznaju marku Vycor stakla otpornog na toplinu i udarce.

Julie Payette upravlja Endeavorovim manipulatorom na plafonskom otvoru broda (foto: NASA) Za prozore se koristi staklo različitih veličina - od 80 mm do skoro pola metra (490 mm), a nedavno se pojavilo i "staklo" od osamsto milimetara u orbita. O vanjskoj zaštiti "svemirskih prozora" bit će riječi kasnije, ali da bi se članovi posade zaštitili od štetnog djelovanja skoro ultraljubičastog zračenja, na prozore prozora koji rade s nestacionarno instaliranim uređajima nanose se posebni premazi za razdjelnike zraka.

Prozor nije samo staklo. Da bi se dobio izdržljiv i funkcionalan dizajn, nekoliko čaša se ubacuje u držač od aluminijuma ili legure titana. Čak su koristili litijum za prozore Shuttlea.

Kako bi se osigurala potrebna razina pouzdanosti, u otvoru je u početku napravljeno nekoliko čaša. Ako se nešto dogodi, jedno staklo će se razbiti, a ostalo će ostati, držeći brod nepropusnim. Domaći prozori na Sojuzu i Vostoku imali su po tri stakla (Sojuz ima jedno dvostruko staklo, ali je pokriveno periskopom tokom većeg dela leta).

Na Apolu i Space Shuttleu, "prozori" su takođe uglavnom trostakljeni, ali su Amerikanci opremili Merkur, svoju "prvu lastu", prozorom od četiri stakla.

Dvostruko staklo (gore), trostaklo svemirskog broda porodice Sojuz (dole) (foto: Sergej Andrejev) Za razliku od sovjetskih, američki prozor na komandnom modulu Apollo nije bio jedan sklop. Jedno staklo je radilo kao dio omotača nosive površine za zaštitu od topline, a druga dva (u suštini dvostakljeni otvor) već su bila dio kruga pod pritiskom. Kao rezultat toga, takvi prozori su bili više vizualni nego optički. Zapravo, s obzirom na ključnu ulogu pilota u upravljanju Apollom, ova odluka se činila sasvim logičnom.

Na lunarnoj kabini Apollo, sva tri prozora su sama po sebi bila jednostakljena, ali su izvana bila prekrivena vanjskim staklom koje nije bilo dio kruga pod pritiskom, a iznutra unutrašnjim sigurnosnim pleksiglasom. Naknadno je postavljeno više prozora sa jednim staklom na orbitalnim stanicama, gdje je opterećenje još uvijek manje nego kod vozila za spuštanje svemirskih letjelica. A na nekim svemirskim letjelicama, na primjer, na sovjetskim međuplanetarnim stanicama "Mars" početkom 70-ih, nekoliko prozora (kompozicije s dvostrukim staklom) zapravo je bilo spojeno u jednom okviru.

Kada je svemirska letjelica u orbiti, temperaturna razlika na njenoj površini može biti nekoliko stotina stepeni. Koeficijenti ekspanzije stakla i metala su prirodno različiti. Dakle, brtve se postavljaju između stakla i metala kaveza. Kod nas se njima bavio Naučno-istraživački institut za gumarsku industriju. Dizajn koristi gumu otpornu na vakuum. Razvijanje takvih zaptivki je težak zadatak: guma je polimer, a kosmičko zračenje na kraju "isječe" molekule polimera na komade, a kao rezultat toga, "obična" guma se jednostavno raspuca.

Nakon detaljnijeg razmatranja, ispostavlja se da se dizajn domaćih i američkih "prozora" značajno razlikuje jedan od drugog. Gotovo svo staklo u domaćim izvedbama je cilindričnog oblika (naravno, s izuzetkom ostakljenja krilatih plovila kao što su „Buran” ili „Spirala”). Shodno tome, cilindar ima bočnu površinu koja mora biti posebno obrađena kako bi se odsjaj sveo na minimum. U tu svrhu, reflektirajuće površine unutar prozora prekrivene su posebnim emajlom, a bočne stijenke komora ponekad su prekrivene i polu-baršunom. Staklo je zatvoreno sa tri gumena prstena (kako su ih prvo zvali - gumene brtve).

Staklo američke svemirske letjelice Apollo imalo je zaobljene bočne površine, a preko njih je bila razvučena gumena brtva, poput gume na felgi automobila.

Prvi čovjek na Mjesecu, Neil Armstrong, u lunarnom modulu Eagle (foto: NASA) Više nije moguće obrisati staklo unutar prozora krpom tokom leta, pa stoga nikakvi krhotine kategorički ne smiju ući u komoru ( prostor između stakla). Osim toga, staklo se ne bi trebalo ni zamagliti ni smrznuti. Stoga se prije lansiranja ne pune samo rezervoari letjelice, već i prozori - komora se puni posebno čistim suhim dušikom ili suhim zrakom. Da bi se „istovarilo“ samo staklo, predviđeno je da pritisak u komori bude upola manji u zatvorenom odeljku. Konačno, poželjno je da unutrašnja površina zidova odjeljka nije previše vruća ili prehladna. U tu svrhu se ponekad ugrađuje unutrašnji pleksiglas.

SVJETLO JE BILO KLIN U INDIJU. LEĆA JE POKAZALA ONO ŠTO NAM TREBA!

Staklo nije metal, razgrađuje se drugačije. Ovdje neće biti udubljenja - pojavit će se pukotina. Čvrstoća stakla ovisi uglavnom o stanju njegove površine. Stoga se ojačava uklanjanjem površinskih nedostataka - mikropukotina, ureza, ogrebotina. Da bi se to postiglo, staklo je gravirano i kaljeno. Međutim, staklo koje se koristi u optičkim instrumentima nije tretirano na ovaj način. Njihova površina je očvrsnuta takozvanim dubokim brušenjem. Do ranih 70-ih, vanjsko staklo optičkih prozora moglo se ojačati jonskom izmjenom, što je omogućilo povećanje njihove otpornosti na abraziju.

Jedan od prozora modula za spuštanje Soyuz je prekriven periskopom tokom većeg dela leta.Da bi se poboljšao prenos svetlosti, staklo je premazano višeslojnim antirefleksnim premazom. Mogu sadržavati kalaj oksid ili indij. Takvi premazi povećavaju prijenos svjetlosti za 10-12%, a nanose se reaktivnim katodnim raspršivanjem. Osim toga, indijum oksid dobro apsorbuje neutrone, što je korisno, na primjer, tokom međuplanetarnog leta s ljudskom posadom. Indijum je generalno „kamen filozofa“ staklarske, a ne samo staklene industrije. Ogledala obložena indijem podjednako odražavaju većinu spektra. U jedinicama za trljanje, indijum značajno poboljšava otpornost na habanje.

Tokom leta, prozori se mogu zaprljati i spolja. Nakon početka letova po programu Gemini, astronauti su primijetili da se pare iz toplotno zaštitnog premaza talože na staklu. Svemirske letjelice u letu uglavnom dobijaju takozvanu prateću atmosferu. Nešto curi iz pretinaca pod pritiskom, sitne čestice termo-vakumske termoizolacije „vise“ pored broda, a ima i produkata sagorevanja komponenti goriva tokom rada motora za kontrolu položaja... Generalno, ima više od dovoljno krhotina i prljavštine da ne samo da "pokvare" pogled, već i, na primjer, poremete rad fotografske opreme u vozilu.

(foto: ESA) Programeri međuplanetarnih svemirskih stanica iz NPO im. S.A. Lavočkina kaže da su tokom leta letjelice do jedne od kometa u njenom sastavu otkrivene dvije "glave" - ​​jezgra. Ovo je prepoznato kao važno naučno otkriće. Tada se ispostavilo da se druga "glava" pojavila kao rezultat zamagljivanja prozora, što je dovelo do efekta optičke prizme.

Prozori na prozorima ne bi trebali mijenjati prijenos svjetlosti kada su izloženi jonizujućem zračenju pozadinskog kosmičkog zračenja i kosmičkog zračenja, uključujući i kao rezultat sunčevih baklji. Interakcija elektromagnetnog zračenja Sunca i kosmičkih zraka sa staklom općenito je složena pojava. Apsorpcija zračenja staklom može dovesti do stvaranja takozvanih "centara boje", odnosno smanjenja početne transmisije svjetlosti, a također može uzrokovati luminescenciju, jer se dio apsorbirane energije može odmah osloboditi u obliku svjetlosti. quanta. Luminiscencija stakla stvara dodatnu pozadinu, koja smanjuje kontrast slike, povećava omjer buke i signala i može onemogućiti normalno funkcioniranje opreme. Stoga staklo koje se koristi u optičkim prozorima mora imati, uz visoku radijacijsko-optičku stabilnost, i nizak nivo luminiscencije. Veličina intenziteta luminiscencije nije ništa manje važna za optička stakla koja djeluju pod utjecajem zračenja od otpornosti boje.

Prozor sovjetskog svemirskog broda Zond-8 (foto: Sergej Andreev) Među faktorima svemirskog leta, jedan od najopasnijih za prozore je udar mikrometeora. To dovodi do brzog smanjenja čvrstoće stakla. Njegove optičke karakteristike se također pogoršavaju. Nakon prve godine leta, na vanjskim površinama dugotrajnih orbitalnih stanica nalaze se krateri i ogrebotine koje dostižu milimetar i pol. Dok većina površine može biti zaštićena od meteorskih i umjetnih čestica, prozori se ne mogu zaštititi na ovaj način. U određenoj mjeri pomažu sjenila objektiva, ponekad postavljena na prozore kroz koje, na primjer, rade kamere u vozilu. Na prvoj američkoj orbitalnoj stanici, Skylab, pretpostavljalo se da će prozori biti djelimično zaštićeni strukturalnim elementima. Ali, naravno, najradikalnije i najpouzdanije rješenje je pokriti "orbitalne" prozore izvana s kontroliranim poklopcima. Ovo rješenje je primijenjeno, posebno, na sovjetskoj orbitalnoj stanici druge generacije Saljut-7.

Sve je više "smeća" u orbiti. Na jednom od letova šatla, nešto očigledno ljudskom rukom ostavilo je prilično uočljiv krater na jednom od prozora. Staklo je preživjelo, ali ko zna šta bi moglo doći sljedeći put?.. To je, inače, jedan od razloga ozbiljne zabrinutosti “svemirske zajednice” o problemima svemirskog otpada. U našoj zemlji, probleme utjecaja mikrometeorita na strukturne elemente svemirskih letjelica, uključujući prozore, aktivno proučava, posebno, profesor Samara State Aerospace University L.G. Lukashev.

Valerij Poljakov se susreće na putu da pristane sa Discovery World. Nagnuti poklopac prozora je jasno vidljiv, a prozori vozila za spuštanje rade u još težim uslovima. Prilikom spuštanja u atmosferu nađu se u oblaku visokotemperaturne plazme. Osim pritiska iz unutrašnjosti kupea, vanjski pritisak djeluje na prozor tokom spuštanja. A onda slijedi slijetanje – često na snijeg, ponekad u vodu. Istovremeno, staklo se naglo hladi. Stoga se ovdje posebna pažnja poklanja pitanjima snage.

„Jednostavnost prozora je očigledan fenomen. Neki optičari kažu da je stvaranje ravnog iluminatora teži zadatak od pravljenja sfernog sočiva, jer je izgradnja mehanizma "precizne beskonačnosti" mnogo teža od mehanizma s konačnim radijusom, odnosno sferne površine. Pa ipak, sa prozorima nikada nije bilo problema”, - ovo je vjerovatno najbolja procjena jedinice svemirske letjelice, pogotovo ako je došla iz usana Georgija Fomina, u nedavnoj prošlosti - prvog zamjenika generalnog konstruktora Državne naučne Istraživačko-proizvodni svemirski centar "TsSKB - Progres".

SVI SMO MI POD "KUPOLOM" EVROPE

Ne tako davno - 8. februara 2010. godine, nakon leta šatla STS-130 - na Međunarodnoj svemirskoj stanici pojavila se kupola za posmatranje, koja se sastoji od nekoliko velikih četverokutnih prozora i okruglog prozora od osamsto milimetara.

Oštećenje mikrometeorita na prozoru Space Shuttlea (foto: NASA) Modul Cupola je dizajniran za posmatranje Zemlje i rad sa manipulatorom. Razvio ga je evropski koncern Thales Alenia Space, a izgradili su ga italijanski proizvođači mašina u Torinu.

Tako danas Evropljani drže rekord - tako veliki prozori nikada nisu pušteni u orbitu ni u SAD ni u Rusiji. O ogromnim prozorima govore i programeri raznih „svemirskih hotela“ budućnosti, insistirajući na njihovom posebnom značaju za buduće svemirske turiste. Dakle, "izgradnja prozora" ima veliku budućnost, a prozori i dalje ostaju jedan od ključnih elemenata svemirskih letjelica s posadom i bez posade.

"Pogled na modul za posmatranje Kupole "Dome" je stvarno super stvar! Kada pogledate Zemlju sa prozora, to je kao da gledate kroz ambrazuru. A u "kupoli" je pogled od 360 stepeni, možete vidi sve! Zemlja odavde liči na mapu, da, više "Ovo sve liči na geografsku kartu. Vidiš kako sunce odlazi, kako izlazi, kako se približava noć... Vidiš sve ovo lepota sa nekom vrstom smrzavanja iznutra."

BRAVA, REZBLJENI PROZORI, GRANDNE, OKVIRI

Glavni dio prozora je, naravno, staklo. "Za prostor" se ne koristi obično staklo, već kvarc. Tokom ere „Vostok“ izbor nije bio posebno velik - bile su dostupne samo marke SK i KV (potonji nije ništa drugo do topljeni kvarc). Kasnije su stvorene i testirane mnoge druge vrste stakla (KV10S, K-108). Čak su pokušali da koriste SO-120 pleksiglas u svemiru. Amerikanci poznaju marku Vycor stakla otpornog na toplinu i udarce.

Za prozore se koristi staklo različitih veličina - od 80 mm do skoro pola metra (490 mm), a nedavno se u orbiti pojavilo i "staklo" od osamsto milimetara. O vanjskoj zaštiti "svemirskih prozora" bit će riječi kasnije, ali da bi se članovi posade zaštitili od štetnog djelovanja skoro ultraljubičastog zračenja, na prozore prozora koji rade s nestacionarno instaliranim uređajima nanose se posebni premazi za razdjelnike zraka.

Prozor nije samo staklo. Da bi se dobio izdržljiv i funkcionalan dizajn, nekoliko čaša se ubacuje u držač od aluminijuma ili legure titana. Čak su koristili litijum za prozore Shuttlea.

Kako bi se osigurala potrebna razina pouzdanosti, u otvoru je u početku napravljeno nekoliko čaša. Ako se nešto dogodi, jedno staklo će se razbiti, a ostalo će ostati, držeći brod nepropusnim. Domaći prozori na Sojuzu i Vostoku imali su po tri stakla (Sojuz ima jedno dvostruko staklo, ali je pokriveno periskopom tokom većeg dela leta).

Na Apolu i Space Shuttleu, "prozori" su takođe uglavnom trostakljeni, ali su Amerikanci opremili Merkur, svoju "prvu lastu", sa četiri stakla.

Za razliku od sovjetskih, američki prozor na komandnom modulu Apollo nije bio jedan sklop. Jedno staklo je radilo kao dio omotača nosive površine za zaštitu od topline, a druga dva (u suštini dvostakljeni otvor) već su bila dio kruga pod pritiskom. Kao rezultat toga, takvi prozori su bili više vizualni nego optički. Zapravo, s obzirom na ključnu ulogu pilota u upravljanju Apollom, ova odluka se činila sasvim logičnom.

Na lunarnoj kabini Apollo, sva tri prozora su sama po sebi bila jednostakljena, ali su izvana bila prekrivena vanjskim staklom koje nije bilo dio kruga pod pritiskom, a iznutra unutrašnjim sigurnosnim pleksiglasom. Naknadno je postavljeno više prozora sa jednim staklom na orbitalnim stanicama, gdje je opterećenje još uvijek manje nego kod vozila za spuštanje svemirskih letjelica. A na nekim svemirskim letjelicama, na primjer, na sovjetskim međuplanetarnim stanicama "Mars" početkom 70-ih, nekoliko prozora (kompozicije s dvostrukim staklom) zapravo je bilo spojeno u jednom okviru.

Kada je svemirska letjelica u orbiti, temperaturna razlika na njenoj površini može biti nekoliko stotina stepeni. Koeficijenti ekspanzije stakla i metala su prirodno različiti. Dakle, brtve se postavljaju između stakla i metala kaveza. Kod nas se njima bavio Naučno-istraživački institut za gumarsku industriju. Dizajn koristi gumu otpornu na vakuum. Razvijanje takvih zaptivki je težak zadatak: guma je polimer, a kosmičko zračenje na kraju "presiječe" molekule polimera na komade, a kao rezultat toga, "obična" guma se jednostavno raspada.

Prednje ostakljenje kabine Buran. Unutarnji i vanjski dio prozora Buran

Nakon detaljnijeg razmatranja, ispostavlja se da se dizajn domaćih i američkih "prozora" značajno razlikuje jedan od drugog. Gotovo svo staklo u domaćim izvedbama je cilindričnog oblika (naravno, s izuzetkom ostakljenja krilatih plovila kao što su „Buran” ili „Spirala”). Shodno tome, cilindar ima bočnu površinu koja mora biti posebno obrađena kako bi se odsjaj sveo na minimum. U tu svrhu, reflektirajuće površine unutar prozora prekrivene su posebnim emajlom, a bočne stijenke komora ponekad su prekrivene i polu-baršunom. Staklo je zatvoreno sa tri gumena prstena (kako su ih prvo zvali - gumene brtve).

Staklo američke svemirske letjelice Apollo imalo je zaobljene bočne površine, a preko njih je bila razvučena gumena brtva, poput gume na felgi automobila.

Više nije moguće brisati staklo unutar prozora krpom tokom leta, te stoga nikakvi ostaci ne smiju kategorički dospjeti u komoru (prostor između stakla). Osim toga, staklo se ne bi trebalo ni zamagliti ni smrznuti. Stoga se prije lansiranja ne pune samo rezervoari letjelice, već i prozori - komora se puni posebno čistim suhim dušikom ili suhim zrakom. Da bi se „istovarilo“ samo staklo, predviđeno je da pritisak u komori bude upola manji u zatvorenom odeljku. Konačno, poželjno je da unutrašnja površina zidova odjeljka nije previše vruća ili prehladna. U tu svrhu se ponekad ugrađuje unutrašnji pleksiglas.