Главная Наука и технологии 00:13 16 Апреля 2021 14075
Свет под звездным небом

Как конструкторы и инженеры ВНИСИ вывели космонавтов из тени

Николай Бобров
В условиях невесомости космонавты работают на полу, на стенах и даже на потолке. Поэтому специалистам по светотехнике ВНИСИ приходилось поломать голову. Фото: NASA

В условиях орбитальных полетов освещение, как внутреннее, так и наружное, считается одной из самых сложных задач. На пилотируемых кораблях и на МКС жизненно необходимо обеспечить привычные человеческому глазу условия, чтобы обеспечить хорошее самочувствие и работоспособность космонавтов.

Специалисты знают, что космические аппараты имеют множество особенностей, исключающих принятые в земных условиях методы проектирования и создания осветительных установок. С середины 60-х годов ХХ века решением проблем освещения наших летательных аппаратов занимался ВНИСИ (Всесоюзный научно-исследовательский светотехнический институт им. С.И. Вавилова) — многолетний научный партнер МСК «БЛ ГРУПП». Институт участвовал во всех космических программах СССР и России.

Исследователи, конструкторы, испытатели, инженеры ВНИСИ создали множество уникальных осветительных приборов для наружного, внутреннего и специального освещения, многие из которых до сих пор используются на орбите. Все советские и российские пилотируемые корабли, орбитальные станции («Союз», «Салют», «Мир», «Буран», модули МКС) были оборудованы созданными и изготовленными во ВНИСИ светильниками и светосигнальными приборами.

Цена света на орбите

Орбитальные полеты выявили множество специфических проблем, которые пришлось решать специалистам по светотехнике. Во-первых, из-за невесомости космонавты могут работать в самых невероятных положениях, поэтому приборы и оборудование располагаются на всех доступных местах — на полу, стенах и даже на потолке. То есть «рабочей плоскостью» является фактически вся внутренняя поверхность корабля или станции.

Во-вторых, космонавтам приходится постоянно наблюдать за приборами внутри станции и за наружной обстановкой через иллюминатор. При этом перепад яркостей внутри и снаружи, как на солнечной, так и на теневой части орбиты, составляет несколько порядков. То есть глаза из-за неизбежной частой переадаптации испытывают колоссальную нагрузку.

В-третьих, источниками электроэнергии служат солнечные батареи и аккумуляторы, дающие постоянное и к тому же нестабильное напряжение. Поэтому для люминесцентных ламп (ЛЛ) необходимы преобразователи, а для ламп накаливания (ЛН) — стабилизаторы. Кроме того, невесомость исключает конвекционный отвод тепла для охлаждения световых приборов, что также должно учитываться при создании осветительных установок.

Есть и проблема высокой стоимости электроэнергии от солнечных батарей и вывода на орбиту полезного груза. В том числе из-за этого освещенность рабочих поверхностей на первых пилотируемых аппаратах была порядка всего 30 лк, то есть на уровне подсобных помещений.

Как удивили американцев

Начиная с «Салюта-3», выведенного на орбиту в 1974 году, все осветительное оборудование для космических аппаратов полностью проектировалось, изготавливалось и совершенствовалось во ВНИСИ. Разработки специалистов института сделали в прямом смысле слова пребывание на корабле светлее и комфортнее.

В 1975 году на корабле «Союз-19», созданном для советско-американской космической программы «Союз — Аполлон», уже были качественно улучшенные условия освещения. Специально для этой программы в короткий срок были разработаны светильники рабочего и местного освещения СД1-5М и СД1-6 с U-образной амальгамной люминесцентной лампой мощностью 8 Вт. При этом СД1-6 был первым в мире орбитальным светильником с регулируемым световым потоком. Освещенность рабочих мест на корабле составляла около 200 лк и могла плавно снижаться космонавтами в зависимости от характера выполняемой работы. Для черно-белых съемок освещенность достигала 100 лк, для цветных — около 300 лк, что обеспечивало вполне приемлемое качество репортажей. По просьбе телевизионщиков были использованы лампы цветности ЛДЦ, обеспечивающие лучшее качество цветопередачи.

Тогдашний руководитель ведущей лаборатории ВНИСИ по космической тематике Л.П. Варфоломеев рассказывает, что освещение «Союза» вызвало у приехавших в Звездный Городок на тренировки американских астронавтов настоящее потрясение. Освещение «Аполлона» тогда было значительно хуже, а о возможности регулирования светильников они даже не подозревали. Приборы ВНИСИ показали высокую надежность и удобство во время полетов и многолетней работы на станциях «Салют», «Мир» и МКС.

К началу 80-х годов инженеры и конструкторы ВНИСИ при участии специалистов из ИМБП, ГОИ, ИКМ, КБ общего машиностроения, ВНИИТЭ совершили качественный прорыв. Благодаря специально созданным в институте установкам, имитирующим условия на орбите, в ходе масштабных экспериментальных НИР были разработаны еще более совершенные лампы ЛБ8-4 и ЛДЦ-8 и под них светильники СД1-7, СПР-1 и СР-2. Эти приборы нового поколения до сих пор служат основными источниками света на борту российских модулей МКС. По светотехническим и эксплуатационным параметрам они до сих пор остаются на уровне лучших мировых образцов. Добавим, что специально для работы в труднодоступных местах был разработан светильник СГ2-7, который также использовался при выходе в открытый космос.

Репортаж на спуске

Телерепортажи из спускаемых аппаратов могут обеспечить только лампы накаливания — внутри очень тесно, при этом необходим высокий уровень освещенности. Для программы «Союз — Аполлон» во ВНИСИ был разработан светильник СГ2-9 с галогенной лампой накаливания КГМ27-27 мощностью 27 Вт. Позднее он был модифицирован в СГ2-14, летавший на многих советских и российских «Союзах».

Благодаря специальному отражателю светильник создает равномерную освещенность около 300 лк в круге метрового диаметра и обеспечивает высокое качество съемки. Четыре светильника включались через один общий блок питания, стабилизирующий бортовое напряжение.

Позже для обеспечения телерепортажей и кинофотосъемок на борту станции «Мир» специалисты ВНИСИ создали стационарный СР-2 и переносной СПР-1 с шестью лампами по 8 Вт. Всего на станции было четыре переносных светильника, которые могли легко крепиться в любом месте как на кронштейнах, так и с помощью «липучек». Это позволяло космонавтам их использовать в труднодоступных местах, где требовалось дополнительное освещение. Со временем и для съемок, и для рабочего освещения был разработан универсальный светильник СР-3 с тремя съемными блоками.

Заменитель солнца

ВНИСИ в партнерстве с Институтом медико-биологических проблем РАН удалось избавить космонавтов от так называемого солнечного голодания. Внутрь орбитальных станций фактически не попадает естественный солнечный свет, поэтому их обитатели нуждаются в компенсации нехватки витамина D3, который синтезируется в организме под воздействием ультрафиолетового излучения. Как показали первые длительные полеты, этот витамин практически не усваивается с пищей или в виде таблеток, что приводит к вымыванию кальция из костей.

Для решения этой проблемы были созданы приборы БУФ — бортовые ультрафиолетовые облучатели. Первый был доставлен на борт станции «Салют-7», находившейся на орбите с 1982 по 1991 год. В БУФ, установленный над тренажером «беговая дорожка», был встроен таймер, позволяющий регулировать время работы в диапазоне от 5 до 45 минут. Подобный облучатель работал и на борту станции «Мир». Кроме того, с помощью бактерицидной лампы ДБ 8 ультрафиолетовое излучение использовалось для обеззараживания воды.

Космическая оранжерея

Эксперименты по выращиванию растений в условиях невесомости начались в 1974 году. Первая установка для культивирования растений под названием «Оазис» тестировалась на борту орбитальной станции «Салют-4». Для освещения растений использовался светильник СД1-4 с двумя люминесцентными лампами по 4 Вт. По отзыву Юрия Артюхина, «Оазис» был самым светлым местом, и обитатели орбитальной станции проводили около него значительную часть свободного времени.

Внимание: идет стыковка!

Во ВНИСИ создавали прожекторы, которые использовались на всех модификациях кораблей типа «Союз» для ручной стыковки корабля и станции. Первым в 70-х годах был разработан прожектор сми 3-3 с галогенной лампой накаливания КГМ27-100, имеющей рекордную для этого типа ламп световую отдачу — 33 лм/Вт. Однако из-за большого разброса бортового напряжения и его значительного падения на проводах лампы часто наблюдалось ухудшение светотехнических параметров прожектора.

Для устранения этого недостатка в конце 80-х годов был разработан осветительный комплекс СМИ-4 с импульсным стабилизатором и новыми лампами КГМ12-100, созданными в НИИ источников света им. А.Н. Лодыгина. Комплекс имеет три прожектора: два с углом рассеяния 4° для освещения стыковочного узла и один с углом 20° для общего освещения станции. При стыковке работает один из «четырехградусных» прожекторов, а другой остается в резерве и включается автоматически при отказе первого. Это обеспечивает исключительную надежность комплекса. За многолетнюю историю его использования не было ни одного случая отказа основного прожектора.

Во ВНИСИ также были разработаны и выпускались несколько типов габаритных и сигнальных огней-маяков для космических аппаратов.

От «Бурана» до Марса

Специалисты ВНИСИ участвовали в амбициозной космической программе «Энергия — Буран». Для освещения погрузочно-разгрузочной площадки многоразового транспортного корабля был создан светильник СГ2-12 с галогенной лампой накаливания. Выбор типа источника света был обусловлен невозможностью работы разрядных ламп в заданном интервале температур — от минус 150 до плюс 150 градусов, а светодиодов в те годы еще не было. В итоге в светильнике использована лампа КГСМ27-40 мощностью 40 Вт. Поскольку бортовое напряжение имеет широкий разброс, светильник включался через стабилизатор. Сегодня в институте можно увидеть макет фары «Бурана», совершившего свой первый и единственный космический полет.

С 2006 года ВНИСИ привлекли к работам по проведению наземного эксперимента, имитирующего полет и высадку на Марс. В рамках проекта «Перспектива» институт создал осветительные приборы для помещений наземного экспериментального комплекса. В 2008-2011 годах в рамках программы «Марс-500» силами ВНИСИ проведена НИР по исследованию влияния искусственной световой среды обитаемых космических аппаратов на психофизиологическое состояние членов экипажа, их умственную и физическую работоспособность.

Испытания на Земле

С интенсивным развитием космических технологий в конце 60-х годов ВНИСИ была поручена разработка специальных устройств, позволяющих изучать воздействие на летательные аппараты солнечного излучения вне земной атмосферы.

В середине 80-х ВНИСИ создал и запустил крупнейший в Европе имитатор солнечного излучения диаметром 6 метров, высотой 22 метра и мощностью более 5000 кВт. В нем использовались 84 разработанные в институте самые мощные в мире дуговые ксеноновые лампы.

Слово эксперту

Илья Эпельфельд, заслуженный конструктор РФ, участник разработок ВНИСИ по космическим программам с 1968-го по 2000-е годы

— Участие в космических программах — это славная страница в истории нашего института. Но это была и очень сложная, ответственная работа, к тому же с высокой степенью секретности. В институте находились представители заказчика, выдвигавшие жесткие требования по срокам и качеству работы. Если конструкция не обеспечивала необходимую прочность и надежность, то приходилось буквально ночи напролет заниматься устранением недостатков. А у нас ведь никогда не было гарантии успеха, поскольку в ходе испытаний приходилось иметь дело с экстремальными параметрами температурных и механических воздействий.

Если отвечать на вопрос, какие разработки тогда стали самыми сложными, то можно сказать так: абсолютно все. Множество задач приходилось решать по внутреннему освещению. Не менее сложным было создание светового малогабаритного излучателя. Это прожектор, трехглазая фара, которая обеспечивала визуальное наблюдение в процессе ручной стыковки. Мы тогда очень долго не могли выйти на заданные параметры. Но в итоге добились успеха — и теперь вправе гордиться, что нашим конструкторам и инженерам все это удалось.

Комментарии для сайта Cackle

Компания «Роснефть» подвела итоги юбилейного, десятого сезона арктических научных исследований

Александр Дмитриев
Труд
Фото: Konrad Wothe/imageBROKER.com, globallookpress.com

Историю Арктики можно поделить на три эпохи: сначала — географических, потом — геологических, а ныне еще и экологических открытий. И если географию Крайнего Севера создавали далекие и близкие предки,...

Роботы, боты и искусственный интеллект давно стали частью нашей повседневной жизни. К чему все это может привести?

Максим Башкеев, спецкор «Труда»
Труд
Эксперты в один голос твердят: страна не готова к поголовной биометризации. Фото: CHROMORANGE/Bilderbox, globallookpress.com

Роботы, боты и искусственный интеллект давно стали частью нашей повседневной жизни. Там, где еще недавно трудились телефонисты и операторы, сегодня работают «голосовые помощники». Зачастую доводя до белого каления...

Фото автора

Курским рудокопам пролетарский поэт Владимир Маяковский посвятил стихотворение «Временный памятник». Заканчивалось оно такими строчками: «Двери в славу — двери узкие, / но как бы ни были...

Кропотливо очищенные археологами от земли руины Королевского замка в Калининграде решено… закопать обратно

Владислав Ржевский, Калининград
Труд
Еще недавно эти исторические развалины обещали музеефицировать, накрыв куполом. А теперь вдруг решили закопать обратно. Фото автора

С замка Кенигсберг (сегодня его чаще именуют Королевским) в 1255 году и началась история города. Во время войны замок превратился в руины. Когда город стал Калининградом, их мало-помалу сносили. А в конце...

Инновационные разработки МСК «БЛ ГРУПП» позволяют получать урожаи зелени и овощей круглый год в любом помещении и любой климатической зоне

Николай Рублев
Труд
Автоматизированные многоярусные фитоустановки – новое слово в светокультуре растений от МСК «БЛ ГРУПП». Фото «БЛ ГРУПП»

МСК «БЛ ГРУПП» специализируется не только на разработке и производстве светильников и оборудования для выполнения проектов наружного, внутреннего, архитектурного, музейного освещения, но и фитосветильников...

Ученые выяснили наиболее вероятную причину исчезновения неандертальцев. Это было своего рода преступление страсти, и виновны в нем наши предки - Homo Sapiens

Вера Михайлова
Труд
Фото: Arkadius Kozera/imageBROKER.com, globallookpress.com

Срок давности, конечно, давно истек, но это неважно. Ведь это открытие — очередной шаг к пониманию того, кто мы, откуда произошли и, что важнее, с какими угрозами можем столкнуться в будущем. В русском...

310 лет назад родился гениальный русский ученый Михаил Ломоносов

Труд
Михаил Васильевич Ломоносов, картина неизвестного художника, Государственный Исторический музей, Москва. Фото: globallookpress.com

1581 В Архангельском соборе Кремля похоронен старший сын Ивана Грозного, 28-летний царевич Иоанн, убитый отцом в ссоре. Она случилась после того, как царь избил невестку, посчитав ее одетой неподобающим образом. Ожидавшая ребенка...

Глава Роскосмоса пообещал, что РФ не станет участвовать в развлечении для «богатеньких буратин», а сосредоточится на развитии технологий 

Виктория Фоменко
Фото: https://roscosmos.ru

Глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин принял участие в 72-м Международном астронавтическом конгрессе, который с 25 по 29 октября проходит в Объединенных Арабских Эмиратах, во Всемирном торговом центре Дубая. Накануне глава российской госкорпорации...

Самая умная техника беззащитна перед хакерами. И смарт-часы – не исключение

Максим Башкеев
Труд
Покупая все новые и новые «умные» устройства, люди не думают о защите смарт-устройств от хакерских атак. Фото: Axel Heimken/dpa? globallookpress.com

Каждый год продажи «умных» устройств во всем мире увеличиваются, и Россия тут не исключение. Вот только житейский опыт показывает, что самая умная техника беззащитна перед хакерами, которые в любой момент могут...

Подписчики Кэтрин Меган Макартур в твиттере выяснили, откуда и куда он летел

Астронавт национального аэрокосмического агентства США (НАСА) Кэтрин Меган Макартур случайно сфотографировала с борта Международной космической станции (МКС) пролетавший самолет. Снимок Макартур опубликовала на своей странице в социальной...

В настоящее время ни одна иностранная армия не имеет на вооружении систем такого класса 

Фото: www.mil.ru

Российские военные в начале октября проели учения по отражению ударов гиперзвуковыми ракетами. Об этом газете «Известия» сообщил источник в военном ведомстве. «Ставилась задача проверки возможностей сил ПВО отразить одновременный...

Аппарат должен отправиться на орбиту на ракете-носителе Falcon 9 в декабре, но старт перенесли на январь 2022 года

Фото: НАСА, globallookpress.com

Американская аэрокосмическая компания SpaceX, которой владеет Илон Маск, отложила запуск украинского спутника дистанционного зондирования Земли «Січ-2-30». Об этом сообщает информационно-консалтинговое агентство Defence Express. Аппарат...

«Охотник» может стать одним из самых совершенных беспилотных летательных аппаратов в мире

Фото из открытых источников

Российский беспилотный летательный аппарат С-70 «Охотник», если будут подтверждены все заявленные его характеристики, после ввода в эксплуатацию может стать серьезной боевой машиной, одной из лучших в мире. Такого мнения придерживается...

В августе в Москве уже началась раздача браслетов «Амулет», предназначенных для людей с ментальными нарушениями, детей и стариков, которые могут потеряться 

Фото: https://pixabay.com

Холдинг «Росэлектроника», входящий в состав госкорпорации «Ростех», займется выпуском отечественных браслетов-трекеров для дистанционного присмотра за людьми. Об этом сообщается в пятницу, 15 октября на...

Исполнитель роли Джеймса Кирка, капитана звездолета «Энтерпрайз», совершил суборбитальный полет на корабле New Shepard Джеффа Безоса 

Уильям Шетнер (второй слева) с коллегами по команде New Shepard. Фото: © Cover Images, globallookpress.com

Голливудский актер канадского происхождения Уильям Шетнер, прославившийся ролью капитана Джеймса Тиберия Кирка в легендарном научно-фантастическом телесериале Star Trek («Звездный путь»), в среду, 13 октября совершил не кинематографический,...

Российские официальные лица обещали начать серийные поставки этих машин в армию РФ еще в 2017 году 

Фото: http://kcna.kp

Военно-промышленный комплекс Северной Кореи сумел скопировать новейший российский танк Т-14 на базе тяжелой гусеничной платформы «Армата». Визуально идентичное российскому танку изделие представлено на оружейной выставке «Самооборона-2021»,...







Подписаться

Еженедельная рассылка самых важных и интересных новостей от Труда. Без спама.

Подписаться
Спасибо!

Вы подписались на еженедельную рассылку от Труда. Мы пришлем Вам первый выпуск сегодня.

Порядок разделов

Для того, чтобы изменить порядок раделов, передвиньте их и установите в нужной последовательности

Сохранить
Спроси у юриста

Квалифицированные юристы помогут разобраться в правовых коллизиях вашей проблемы

Хотите получать уведомления о самых важных новостях от Труда?