Дыхательные трудности NASA

С самого начала позиция NASA была уязвимой: оно ввязалось в космическую гонку с нацией, имевшей мощные рабочие ракеты, по сравнению с которыми наши были просто детскими игрушками. Советский Союз начал свою космическую программу в капсулах, которые были в 50 раз тяжелее тех, что мы запускали спустя шесть месяцев.

Советские капсулы, походившие на емкости со сжатым воздухом, были куда более приспособлены к полетам, чем наши космические скорлупки. Космические корабли русских имели достаточную прочность стен, чтобы выдержать нормальное атмосферное давление внутри и противостоять внешнему вакууму. Но мы, не имея ракет, способных поднять подобную массу, не могли себе позволить такой роскоши и вынуждены были сооружать легкие (из оловянной фольги!) капсулы, чтобы просто «вступить в игру».

Разница между нашим нормальным атмосферным давлением (1 атм) и вакуумом предполагает нагрузку на внутренние стены капсулы, равную 144 атм. Поэтому нужен сравнительно тяжелый и прочный металл для скелета и оболочки капсулы, чтобы наслаждаться комфортом нормального давления. Именно высокая прочность стен и предотвращает катастрофическую взрывную разгерметизацию маленьких капсул.

Большая подъемная сила советских ракет давала им возможность использовать дыхательную смесь, состоящую из 20 % кислорода и 80 % азота — эквивалент обычного воздуха. На борту эта смесь хранилась в виде жидкостей в низкотемпературных цистернах. Запас азота был меньше, поскольку этот газ инертен для человеческого организма и требуется лишь для восстановления внутреннего давления капсулы после герметизации. Цистерны с кислородом были гораздо объемнее, так как он превращался посредством дыхания в углекислый газ, который моментально удалялся из кабины с помощью химикатов. Большое количество кислорода расходовалось также во время разгерметизации при открытии кабины.

Не имея в своем распоряжении толстостенных капсул, NASA с самого начала решило использовать смесь из 50 % кислорода и 50 % азота при давлении в 0,5 атм. В августе 1962 года это требование было снижено до использования чистого кислорода при давлении в 0,3 атм (15, с. 193).

Такое изменение говорило лишь о том, что утвержденная конструкция капсул оказалась еще слабее, чем изначально предполагалось. Удивительно, но NASA приняло это смертельное решение, невзирая на результаты испытаний, которые, как правило, заканчивались катастрофами. Казалось бы, провальные результаты должны были хотя бы приостановить опасную гонку. Но у NASA не было времени на такие «глупости», как доводы здравого смысла.

Ниже приведен список всех испытаний NASA, которые закончились кислородными пожарами. Данные взяты из приложения G книги «Миссия на Луну», написанной Кеннаном и Харви (Kennan & Harvey).

* 9 сентября 1962 г. * — Первый описанный пожар случился в кабине летательного тренажера на авиабазе Брукс в камере с использованием 100 % кислорода при давлении в 0,34 атм. Из-за угрозы взрыва пришлось применить углекислотный огнетушитель. Оба испытателя потеряли сознание от удушья, но были спасены.

* 17 ноября 1962 г. * — Еще одна авария с использованием 100 % кислорода при давлении в 0,34 атм в камере лаборатории ВМФ. В камере находилось четыре человека, и обычная замена перегоревшей лампочки привела к возгоранию их одежды. Им понадобилось всего 40 секунд, чтобы покинуть камеру, но все четверо получили ожоги. Два человека были серьезно травмированы. Кроме того, асбестовое покрытие, установленное для «безопасности», воспламенилось и обожгло руки одному из испытателей.

* 1 июля 1964 г. * — Этот взрыв произошел в авиационной исследовательской лаборатории во время испытаний датчика температуры воздуха в кабине Аполлона. Никто не пострадал. Состав воздушной смеси не указан, но мы можем предположить использование 100 % кислорода (давление, возможно, близкое к атмосферному).

* 16 февраля 1965 г. * — Пожар погубил двух испытателей в Экспериментальном водолазном центре ВМФ в Вашингтоне. Содержание кислорода составляло 28 % при давлении в 3,78 атм. Материалы камеры, по-видимому, способствовали сверхбыстрому воспламенению, подняв давление до 8,8 атм.

* 13 апреля 1965 г. * — Еще один взрыв в авиационной исследовательской лаборатории во время испытаний оборудования для Аполлона. Состав воздушной смеси и давление не указаны, но полиуретановая прокладка взорвалась.

* 28 апреля 1966 г. * — Очередное оборудование для Аполлона было уничтожено во время тестирования в испытательном центре города Торранс, штат Калифорния. Состав смеси — 100 % кислорода, давление — 0,34 атм.

* 1 января 1967 г. * — Последнее из известных испытаний проводилось за три недели до «жертвоприношения» Гриссома, Чаффи и Уайта. В камере на авиабазе Брукс находились два человека и 16 кроликов. Испытания проводились при 100 % кислорода и давлении 0,49 атм. Все живое погибло в пламени. Возгорание могло произойти от обычного электростатического разряда, аккумулировавшегося на мехе одного из кроликов… Но мы никогда не узнаем это наверняка.

Без сомнения, скоропалительное решение NASA использовать чистый кислород впоследствии сыграло роковую роль в пожаре на площадке 34. Тем удивительнее тот факт, что это испытание было оценено NASA как «безопасное». Лишь после гибели Гриссома, Уайта и Чаффи NASA снова изменило свои требования к содержанию кислорода/азота — до 60–40 или 50–50 (в источниках приводятся разные данные) (34, с. 163).

В чистом кислороде даже при нормальном давлении кусок стали быстро сгорит. Более того, по утверждению Майкла Коллинза, сгорит даже нержавеющая сталь (7, с. 275). Как уже указывалось, асбестовое покрытие, в обычных условиях считающееся огнеупорным, было поглощено огнем во время кислородного пожара (15, с. 194). Чистый кислород исключительно огнеопасен!

Чтобы благополучно переключиться на дыхание чистым кислородом при пониженном давлении, необходимо сначала вывести из организма азот. Это предотвращает формирование в организме его пузырьков, которые расширяются от пониженного давления. Водолазам, работающим на большой глубине, такое явление хорошо знакомо. Чтобы избежать смертельной опасности, астронавтам необходимо провести какой-то период времени, вдыхая чистый кислород при нормальном атмосферном давлении, что даже с медицинской точки зрения очень опасно.

Проблема с давлением в космической капсуле аналогична той, с которой сталкиваются подводники — только «с точностью до наоборот». Стены подлодки должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать давление воды на глубине. Если бы они были такими же тонкими, как у наших космических кораблей, то на глубине 60 метров потребовалось бы компенсировать внешнее давление воды внутренним давлением почти в 7 атм, а на глубине 90 метров — более 10 атм.