Потребность жить во «внеземных» условиях — на высоте, в космосе и под водой — появилась у человека относительно недавно, в XIX веке. За это время способы создания комфортной автономной среды прошли путь от баллонов с кислородом и оленьего войлока на стратостатах до физико-химических систем регенерации воздуха и воды на Международной космической станции. Сделано немало, и сегодня человек может больше года непрерывно находиться в космическом полете. Однако для освоения Луны, Марса и других планет потребуется создавать в космосе аналоги земной биосферы. Подробнее об истории и сегодняшнем дне этих разработок специально для рассказали основатели краудфандингового проекта «435nm. Жить за пределами Земли!», члены сообщества «Твой сектор космоса».
Система жизнеобеспечения (СЖО) создает и поддерживает комфортную для человека окружающую среду во «враждебном» окружении. Конечно, свои СЖО существуют на подводных лодках или в подземных убежищах, но мы будем говорить только о «летающих» системах. Вспомним, с чего все начиналось.
Освоение стратосферы
Пятого сентября 1862 года профессиональный воздухоплаватель Генри Трейси Коксуэлл и ученый Джеймс Глэшер на аэростате Mammoth поднялись на высоту 9000 метров без кислородных приборов и чудом остались живы. Аэронавты выжили благодаря профессионализму и выдержке Коксуэлла, который в условиях кислородного голодания смог открыть газовый клапан баллона для снижения высоты.
Двенадцать лет спустя к стратосфере поднялись французы. Пятнадцатого апреля 1875 года аэростат Le Zenith с экипажем в составе Иосифа Кроче-Спинелли, Теодора Сивеля и Гастона Тиссандье достиг высоты 8600 метров. Несмотря на то, что аэронавты дышали кислородом из баллонов, на высоте около 8000 метров они потеряли сознание, и в итоге живым на землю вернулся только Тиссандье.
Следует отметить, что в этих первых полетах экипажи находились в открытых гондолах, поэтому о создании безопасной атмосферы для людей речь еще не шла.
Тем не менее, немецким воздухоплавателям Артуру Берсоному и Рейнхарду Зюрингу почти удалось достичь стратосферы, нижняя граница которой располагается на высоте 11 километров от земли. Их аэростат Preussen 31 июля 1900 года поднялся на высоту 10500 метров. Несмотря на кислородные приборы, Берсоном и Зюринг на высоте свыше 9000 метров теряли сознание и едва не погибли.
В дальнейшем было поставлено еще несколько рекордов высоты для аэростатов с открытой гондолой, но в итоге никто из воздухоплавателей-рекордсменов не выжил. Так, 4 мая 1927 года американец Хауторн Грей сумел подняться на высоту 12944 метра и благополучно спуститься, но полгода спустя, во время второго полета на ту же высоту, Грей погиб на этапе спуска из-за нехватки кислорода. Через год, 15 сентября 1928 года, в открытой кабине стратостата Espana из-за поломки кислородного прибора погиб аэронавт Бенито Моласа.
Все последующие полеты в стратосферу выполнялись уже в герметичной гондоле.
Первым стратостатом, выполненным по этой схеме, стал бельгийский FNRS-1, построенный в 1930 году швейцарцем Огюстом Пикаром. Первый свой полет Пикар совершил 27 мая 1931 года совместно с Паулем Кипфером, причем им удалось достичь высоты 15785 метров. Кстати, Пикар занимался и глубинными погружениями, в частности построил батискафы FNRS-2 и «Триес». На последнем из них его сын Жак достиг дна Марианской впадины на глубине 10916 метров.
Переход на герметичные кабины привел к необходимости не только снабжать экипаж кислородом, но и удалять выдыхаемый углекислый газ, а также регулировать влажность. В качестве источника кислорода продолжали применяться баллоны с кислородом, а для поглощения СО2 применялись патроны с гашеной известью. Химическая реакция при этом протекала следующим образом:
Са (ОН)2 + СО2 —> Са (СО3) + Н2О.
Вслед за FNRS-1 состоялось рекордные полеты американских и советских стратостатов, например «СССР-1», который 30 сентября 1933 года установил мировой рекорд, достигнув высоты 19 километров. После войны серии уникальных запусков проводили и в Советском Союзе, и в Соединенных Штатах. Из самых последних достижений можно вспомнить прыжок Феликса Баумгартена 14 октября 2012 года, совершившего прыжок с парашютом с высоты 39 045 метров. Сейчас рекорд подъема человека над землей принадлежит Алану Юстасу, который 24 октября 2014 года достиг высоты 41 419 метров.
Но все эти полеты не привнесли в развитие систем жизнеобеспечения ничего радикального нового. В отличие от космонавтики.