「マトリョーシカ」は許可されています！宇宙飛行士が着用する圧力服にもアウタージャケットがある

中国の宇宙ステーションの完全完成により、ますます多くの中国の宇宙飛行士が世間の注目を集めるようになりました。多くの人が、ロケットの打ち上げ時と宇宙船の帰還時に宇宙飛行士が常に特別な服を着ていることに気づいたかもしれません。見た目は青と白で、体中に管がいくつかある。この特別な衣服は宇宙飛行士の命を守るもの、つまり圧力服です。

現在中国の宇宙飛行士が使用している圧力服

圧力スーツの発明の経緯

圧力服は航空分野で初めて登場しました。人類が飛行能力を獲得した後、航空産業は急速に発展しました。 20 世紀初頭にはさまざまな新型航空機が次々と登場し、航空業界は活気にあふれた競争の激しい業界となりました。当時、飛行機がどんどん高く飛ぶにつれて、気温がどんどん下がり、保温対策が必要になるだけでなく、大気圧もどんどん下がっていくことが分かりました。パイロットは高高度を長時間飛行すると減圧症に悩まされることが多く、健康と航空の安全に影響を与えていました。 「加圧服」という概念が誕生しました。

圧力スーツは、その名の通り、衣服内部に一定の空気圧を維持できる衣服です。現在の航空機には与圧された客室があるが、高度約1万メートルを飛行する航空機のほとんどは、パイロットや乗客にそのような複雑な衣服を着用させる必要はない。しかし、戦闘機や偵察機など、超高高度を飛行する必要がある航空機では、依然として与圧服の着用が義務付けられています。

1930年代に高高度巡航中にパイロットが着用した圧力服

第二次世界大戦の終結後、航空機は急速にジェット時代に入り、空を飛ぶプロペラ機に代わって高速ジェット機が急速に普及しました。朝鮮戦争中、MiG-15ジェット戦闘機を操縦するソ連のパイロットは、プロ仕様で使いやすい与圧服を求めていました。高度な圧力服を製造するために、圧力服の研究と製造を専門とするグループ、すなわち星辰科学研究生産コンソーシアムが設立され、1994年に株式会社に再編されました。同社はもともと、空軍と航空宇宙プロジェクトに圧力服と射出座席を提供するために設立されました。その後、加圧服や射出座席の分野で深い技術的蓄積と経験を積み重ねてきました。現在、ロシアで使用されている航空用および宇宙用の圧力服はすべてズベズダ社によって製造されています。

オリジナルの宇宙圧力服はどのようなものだったのでしょうか?

1961年4月12日、ソ連の宇宙飛行士ユーリイ・アレクセーエヴィチ・ガガーリンはSK-1圧力服を着用して宇宙に飛び立ち、宇宙に行った世界初の宇宙飛行士となった。

SK-1 与圧服を着て発射場に向かうガガーリン

当初、ボストーク宇宙船を設計した第一設計局は、宇宙船の設計は非常に安全であり、このような複雑な圧力服を着用する必要はないと考えていました。暖かい服だけ必要でした。さらに、加圧服とそれに伴う生命維持装置自体もかなり重いものでした。余分な重量を節約して、追加の機器を取り付けることができます。最終的にコロリョフは、圧力服と生命維持装置のために 500 kg の重量を削減できると判断しましたが、これらは 1960 年末までに設置する必要があり、ズヴェズダは素晴らしい仕事をしました。

SK-1 加圧服は、1 人用にカスタマイズされた宇宙服で、他の人の助けを借りて 10 分以内に着用できます。圧力服全体は、オレンジがかった黄色の布の外層と内側のゴム裏地で作られています。それぞれの圧力スーツはゴムを切断し、接着することでカスタマイズされます。マスクは圧力服に直接接続されており、取り外すことはできません。

圧力服の右肋骨部分には換気ホースがあり、ボストーク宇宙船の生命維持装置に接続することができます。生命維持システムは、圧力服の空気圧を確保し、宇宙飛行士の呼気中の二酸化炭素をろ過することができます。加圧された状態で宇宙飛行士の動きやすさを確保するため、加圧服の内側の腕と脚の曲がる部分には特別な柔らかいヒンジが取り付けられています。宇宙船の減圧環境では、マスクをロックした後、圧力服が安全な気圧環境を提供し、宇宙船内のガスボンベが酸素を供給して宇宙飛行士のバイタルサインを維持します。

SK-1 圧力服は、宇宙船の減圧や冷却システムの故障時に宇宙飛行士の生命兆候を約 5 時間維持することを保証し、宇宙船から放出された後に宇宙飛行士が地面に落ちたり、水中に飛び込んだりした場合にも保護を提供します。この圧力服が最初のアメリカの宇宙圧力服よりも先進的なのは、宇宙トイレが付属している点です。 1963年、世界初の女性宇宙飛行士、ワレンチナ・テレシコワが宇宙へ行きました。彼女が着用していたSK-2は、基本的にはSK-1と同じものでしたが、女性用トイレに調整が加えられていました。

もし宇宙飛行に圧力服がなかったらどうなるでしょうか?

世界初の複数人乗り宇宙船「ボスホート１号」が打ち上げられたとき、当時のロケットの容量が限られていたため、３人の宇宙飛行士は与圧服を着用していなかった。有人宇宙船の重量が基準を超えないこと、そして宇宙船が 3 人の宇宙飛行士を収容できることを保証するために、圧力服とそれを支える生命維持システムは省略されました。ソ連の有人宇宙船がソユーズ宇宙船の時代に入ってしばらく経つまで、圧力服とそれを支える生命維持システムは復活しなかった。悲劇が起こるまで、ソ連は圧力服とそれを支える生命維持装置の重要性を改めて認識していなかった。

1971 年 4 月 19 日、ソビエト連邦は世界初の宇宙ステーションであるサリュート 1 号の打ち上げに成功しました。1971 年 6 月 6 日、ソユーズ 11 号宇宙船がサリュート 1 号への入室に成功し、宇宙ステーションに入った世界初の宇宙飛行士グループとなりました。当初はすべて順調に進み、宇宙飛行士たちは軌道上でさまざまなタスクを完了しました。しかし、6月29日に地上に戻った際に事故が起きた。

ソユーズ11号の乗組員

午後11時16分29日、ソユーズ11号の帰還カプセルがカザフスタンの砂漠に着陸した。回収に来た職員はカプセル内の宇宙飛行士と連絡を取ろうとしたが、応答はなかった。ハッチを開けた後、救助隊員は、司令官ジョージ・ドブロボルスキー、エンジニアのウラジスラフ・ボルコフとヴィクトル・パサエフの3人の宇宙飛行士に生命兆候がないことを確認した。

宇宙船内部のブラックボックスを調査したところ、ソユーズ11号宇宙船が高度150キロで再突入カプセルから分離した後、内部の空気が再突入カプセルから急速に逃げたことが判明した。わずか115秒で再突入カプセルはほぼ真空状態となり、3人の宇宙飛行士は地上に帰還する前に死亡した。

この悲劇をきっかけに、ソユーズ宇宙船を設計した中央実験機設計局（第1設計局の再編）は、その失敗から学び、宇宙船の上昇・帰還時に宇宙飛行士の生命を脅かす可能性のあるさまざまな状況を真剣に研究し始めた。

新しいソユーズ宇宙船、ソユーズ 7K-T は、圧力服を積んで 1972 年 6 月 26 日に打ち上げられました。その後、ソユーズ宇宙船に搭乗中に死亡した宇宙飛行士は出なくなり、ソユーズ宇宙船は世界で最も安全な有人宇宙船の一つとなった。

宇宙圧力服もカスタマイズ可能

ソユーズ 7K-T は、圧力服を使用する最初のソユーズ宇宙船です。重量を軽減し、圧力服に必要な生命維持装置を搭載するために、乗組員は 3 人から 2 人に削減されました。しかし、研究者たちは新たな問題に直面した。当時、ソ連にはソユーズで着用できる圧力服がなく、入手可能な圧力服は基本的に大きすぎて重すぎた。ソユーズ帰還カプセルで使用できる与圧服を作るために、スター局は再び空軍パイロット用に設計された与圧服の再設計を任され、「ファルコン」-K 与圧服を製作しました。

ファルコンK圧力服は、ソユーズ宇宙船で旅行する宇宙飛行士のために特別に設計されています。軽量化の要件を満たすため、このタイプの圧力服の重量は 10 キログラムに制限されます。各圧力服は再突入モジュール内の搭載生命維持装置に接続され、空気、電気、換気、水を供給することができます。圧力服は宇宙飛行士が帰還カプセル内でさまざまな作業を行うことを妨げることなく、減圧状態で宇宙飛行士の生命を守ることができます。宇宙船の帰還カプセルが航路を外れて海に落ちた場合でも、圧力服があれば宇宙飛行士は水に浮かぶことができる。圧力服は2層のシェルで構成されており、外側は青い縁取りの白いナイロンキャンバスで作られ、内側はゴムのステッチで作られています。ヒンジ付きのプラスチック製フェイスマスクが圧力服に直接取り付けられています。左手首に圧力計が付いており、時計をつけることもできます。右手首にミラーが固定されています。加圧服の手袋は取り外し可能です。ブーツはパンツと一体化しており分離はできず、関節部分には動きやすいようプリーツが施されています。腹部の右側には電気チューブ、左側には圧力弁と換気チューブがあり、地上にいるときに宇宙飛行士が左手に持つエアコンに接続できる。物を収納できるポケットが2つ付いています。背中などに体型調整用のゴムバンドが付いています。このタイプの圧力服に入るとき、宇宙飛行士は圧力服の前面の開口部から入り、靴ひもを結ぶようにロープを使って前面と股間を密閉します。

ファルコンの圧力服は、宇宙飛行士の体型に合わせてカスタマイズされます。宇宙飛行士は訓練センターでファルコン加圧スーツを着用し、スーツが体にフィットし不快感を与えないことを確認するために、自分用にカスタマイズされた座席に2時間座ります。その後、宇宙飛行士は真空チャンバー内で同じ手順を繰り返すことになります。離陸前に、圧力服を調整する最後のチャンスがあります。宇宙飛行士は離陸して地上に戻る前に、圧力服の電気ホースと空気供給ホースを生命維持装置に接続し、マスクを固定します。マスクは安全であることが確認された後にのみ開封できます。このプロセスは今でも使用されています。

ファルコンKはソユーズ宇宙船の宇宙飛行士のために特別に作られた圧力服である。

ファルコン K 圧力服の生産は 1971 年に始まり、1973 年 9 月 27 日にソユーズ 12 号宇宙船の乗組員によって初めて使用されました。ファルコン K 圧力服は、1980 年に新しいファルコン KV2 が運用開始されるまで使用されました。

「マトリョーシカ」は許可されています！宇宙圧力服にも外殻がある

K型与圧服の実用化後、スタービューローでは新しい「ファルコン」与圧服の開発が議題に上がった。 1973 年から 1980 年にかけて、ズベズダ局は Falcon-KM および Falcon-KV モデルを製造しました。 KM型、KV型はK型と異なり、上半身と下半身がファスナーで繋がった上下分離方式を採用しています。どちらのタイプも、宇宙飛行士の快適性を確保するために、体の熱を除去する液体冷却下着も装備されています。しかし、性能、信頼性、複雑さなどのさまざまな理由により、これら 2 種類の圧力服は実用化されませんでした。スタービューローが新世代の圧力服を発売したとき、そのモデルはすでに KV2 でした。

「ファルコン」KV2 加圧服

ファルコン KV2 は 1980 年から運用されており、現在でも使用されています。このタイプの圧力バルブは、加圧服の前面の胸部中央上部に移動されており、宇宙飛行士はどちらの手でも加圧服の圧力レベルを調整できます。電気ホースと酸素換気ホースの位置が変更され、靴ひも式のシールが取り外され、代わりに前面に 2 つのより便利なジッパー シールが取り付けられました。これにより、宇宙飛行士が圧力服を着用する時間が大幅に短縮されましたが、股間などの場所では靴ひも式のシールがまだ残っています。

日本の億万長者前澤友作氏がKV2圧力スーツを着て2時間のテストを受けている

KV2タイプの材質が改良されました。内層をKタイプのゴムライニングからポリカプロラクタムに変更し、軽量化を実現しました。 KV2 モデルではマスクの面積が拡大され、宇宙飛行士の視野が広がります。 KV2 モデルは、放熱のために KM モデルや KV モデルのような液体冷却アンダーウェアを使用しませんが、K モデルと同じ空冷方式を採用しています。これは主に、液体冷却にはより複雑なポンプ セットが必要であり、圧力スーツは重力または過負荷の状態で使用されるためです。このようなシナリオで液体冷却下着を使用すると、重量により液体冷却の正常な動作が妨げられます。ただし、KV2型は手足のデザインを前身のKV型から継承しています。 KV2 モデルには、左手首に圧力計、右手首にミラーが付いています。その他の点では、KV2 モデルは基本的に K モデルと同じです。

ちょっとした豆知識ですが、バイコヌール宇宙基地の発射場の現地の気温が、宇宙飛行士に圧力服だけでは十分な断熱効果を発揮できないレベルまで下がった場合、スタッフは宇宙飛行士が宇宙船に搭乗する前に追加の暖かい衣服を着せます。この全身防寒服は、マイナス50度という低温でも宇宙飛行士を暖かく保つことができ、宇宙飛行士が宇宙船に入った後は脱がされる。純白の外観のため、この動物は「大きな白い熊」と呼ばれています。

加圧スーツの上に保温性のある衣類

最初のファルコン圧力服は1973年に使用され、半世紀が経過しました。過去 50 年間、ファルコン圧力服はさまざまな国の何百人もの宇宙飛行士を地上から護衛し、宇宙から無事帰還させてきました。近い将来、ロシアのソユーズ宇宙船はすぐに退役することはないため、それに付属する「ファルコン」圧力服もすぐに退役することはなく、ロシアの「イーグル」宇宙船が使用されるまで使用され続けることになる。この日が来るまでには、まだ時間がかかるかもしれませんが、模範的な働き者「ファルコン」は、これからも長い間、各国の宇宙飛行士が宇宙へ行き、地球に帰還できるよう尽力し続けることでしょう。