„Matroschka“ ist erlaubt! Auch die Druckanzüge der Astronauten haben Außenhüllen

Mit der vollständigen Fertigstellung der chinesischen Raumstation sind immer mehr unserer Astronauten ins Blickfeld der Öffentlichkeit geraten. Vielen ist vielleicht ein Detail aufgefallen: Die Astronauten tragen beim Start der Rakete und bei der Rückkehr des Raumschiffs immer eine ganz besondere Kleidung. Es hat eine blau-weiße Erscheinung und am ganzen Körper befinden sich einige Schläuche. Diese spezielle Kleidung ist der Lebensretter der Astronauten – der Druckanzug.

Die Druckanzüge, die derzeit von chinesischen Astronauten verwendet werden

Wie Druckanzüge erfunden wurden

Druckanzüge tauchten erstmals in der Luftfahrt auf. Nachdem der Mensch die Fähigkeit zum Fliegen erlangt hatte, entwickelte sich die Luftfahrtindustrie rasant. Im frühen 20. Jahrhundert kamen immer wieder neue Flugzeugtypen auf den Markt und die Luftfahrtindustrie entwickelte sich zu einer dynamischen und wettbewerbsintensiven Branche. Damals stellte man fest, dass mit zunehmender Höhe der Flugzeuge nicht nur die Temperaturen ständig sanken und Maßnahmen zum Warmhalten notwendig wurden, sondern dass auch der Luftdruck ständig abnahm. Bei längeren Flügen in großen Höhen litten Piloten häufig unter der Dekompressionskrankheit, was ihre Gesundheit und Flugsicherheit beeinträchtigte. Das Konzept des „Druckanzugs“ war geboren.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei Druckanzügen um Kleidungsstücke, die einen bestimmten Luftdruck im Inneren des Kleidungsstücks aufrechterhalten können. Obwohl aktuelle Flugzeuge über Druckkabinen verfügen, ist es für die meisten Flugzeuge, die in einer Höhe von etwa 10.000 Metern fliegen, nicht erforderlich, dass Piloten oder Passagiere solch komplizierte Kleidung tragen. Bei manchen Flugzeugen, die teilweise in extrem großen Höhen fliegen müssen, wie etwa Kampfjets oder Aufklärungsflugzeugen, ist das Tragen von Druckanzügen jedoch weiterhin vorgeschrieben.

Druckanzüge, die von Piloten bei Höhenflügen in den 1930er Jahren getragen wurden

Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs begann für Flugzeuge rasch das Düsenzeitalter, und Propellerflugzeuge wurden am Himmel rasch durch Hochgeschwindigkeitsdüsenflugzeuge ersetzt. Während des Koreakrieges benötigten sowjetische Piloten ihrer MiG-15-Düsenjäger professionelle und einfach zu handhabende Druckanzüge. Zur Herstellung moderner Druckanzüge wurde eine auf die Forschung und Produktion von Druckanzügen spezialisierte Gruppe gegründet, das Xingchen Scientific Research and Production Consortium, das 1994 in eine Aktiengesellschaft umstrukturiert wurde. Das Unternehmen wurde ursprünglich gegründet, um Druckanzüge und Schleudersitze für die Luftwaffe und Luft- und Raumfahrtprojekte bereitzustellen. Später sammelte das Unternehmen umfassende technische Kenntnisse und Erfahrungen im Bereich Druckanzüge und Schleudersitze. Derzeit werden alle in Russland verwendeten Luft- und Raumfahrt-Druckanzüge von Swesda hergestellt.

Wie sah der ursprüngliche Raumdruckanzug aus?

Am 12. April 1961 betrat der sowjetische Astronaut Juri Alexejewitsch Gagarin mit einem SK-1-Druckanzug den Weltraum und war damit der erste Astronaut der Welt im Weltraum.

Gagarin im SK-1-Druckanzug auf dem Weg zum Startplatz

Das Erste Konstruktionsbüro, das das Raumschiff Wostok entwarf, war zunächst der Ansicht, dass die Konstruktion des Raumschiffs sehr sicher sei und es nicht notwendig sei, einen derart komplizierten Druckanzug zu tragen. Es wurde lediglich warme Kleidung benötigt. Darüber hinaus waren der Druckanzug und die dazugehörigen lebenserhaltenden Geräte selbst recht schwer. Das Mehrgewicht könnte für den Einbau zusätzlicher Instrumente eingespart werden. Schließlich entschied Korolev, dass 500 kg Gewicht für Druckanzüge und lebenserhaltende Geräte eingespart werden könnten, diese Dinge mussten jedoch vor Ende 1960 an Ort und Stelle sein, und Swesda leistete hervorragende Arbeit.

Der Druckanzug SK-1 ist ein individuell angepasster Raumanzug für eine Person, der mit Hilfe einer weiteren Person innerhalb von 10 Minuten angezogen werden kann. Der gesamte Druckanzug besteht aus einer äußeren Schicht aus orange-gelbem Stoff und einem inneren Gummifutter. Jeder Druckanzug wird durch Zuschneiden und Verkleben von Gummi individuell angepasst. Die Maske ist direkt mit dem Druckanzug verbunden und kann nicht abgenommen werden.

An der rechten Rippe des Druckanzugs befindet sich ein Belüftungsschlauch, der an die Lebenserhaltungsgeräte des Wostok-Raumschiffs angeschlossen werden kann. Das Lebenserhaltungssystem kann den Luftdruck des Druckanzugs sicherstellen und Kohlendioxid aus dem Ausatemgas der Astronauten herausfiltern. Um die Beweglichkeit des Astronauten unter Druck zu gewährleisten, befinden sich im Inneren des Druckanzugs spezielle weiche Scharniere in den Beugebereichen der Arme und Beine der Person. In der Dekompressionsumgebung des Raumfahrzeugs sorgt der Druckanzug nach dem Verriegeln der Maske für eine sichere Luftdruckumgebung, und die Gasflaschen im Raumfahrzeug liefern Sauerstoff, um die Lebensfunktionen der Astronauten aufrechtzuerhalten.

Der Druckanzug SK-1 kann sicherstellen, dass Astronauten ihre Vitalfunktionen etwa fünf Stunden lang aufrechterhalten, wenn das Raumschiff dekomprimiert wird oder das Kühlsystem ausfällt. Außerdem kann er ihnen Schutz bieten, wenn sie nach dem Ausstieg aus dem Raumschiff zu Boden fallen oder ins Wasser spritzen. Was diesen Druckanzug fortschrittlicher macht als den ersten amerikanischen Weltraumdruckanzug, ist die Tatsache, dass er mit einer Weltraumtoilette ausgestattet ist. 1963 flog die erste Astronautin der Welt, Valentina Tereschkowa, ins All. Der SK-2, den sie trug, war im Grunde derselbe wie der SK-1, allerdings mit Anpassungen an der Toilette für Frauen.

Was wäre, wenn es in der Raumfahrt keinen Druckanzug gäbe?

Als das weltweit erste Raumschiff mit mehreren Besatzungsmitgliedern „Woschod 1“ startete, trugen die drei Astronauten keine Druckanzüge, da die Raketenkapazität damals begrenzt war. Um sicherzustellen, dass das Gewicht des bemannten Raumschiffs den Standard nicht überschreitet und das Raumschiff Platz für drei Astronauten bietet, wurde auf die Druckanzüge und die sie unterstützenden Lebenserhaltungssysteme verzichtet. Bis einige Zeit nach dem Beginn der Sojus-Ära im bemannten Raumschiff der Sowjetunion kamen die Druckanzüge und die sie unterstützenden Lebenserhaltungssysteme nicht wieder zum Einsatz. Erst als sich eine Tragödie ereignete, erkannte die Sowjetunion die Bedeutung von Druckanzügen und der sie unterstützenden lebenserhaltenden Ausrüstung wieder.

Am 19. April 1971 startete die Sowjetunion erfolgreich die erste Raumstation der Welt, Saljut 1. Am 6. Juni 1971 erreichte das Raumschiff Sojus 11 erfolgreich Saljut 1 und war damit die erste Astronautengruppe der Welt, die eine Raumstation betrat. Zu Beginn lief alles reibungslos und die Astronauten erledigten verschiedene Aufgaben im Orbit. Bei der Rückkehr zum Boden am 29. Juni kam es jedoch zu einem Unfall.

Besatzung von Sojus 11

Um 23:16 Uhr Am 29. landete die Rückkehrkapsel von Sojus 11 in der Wüste Kasachstans. Das Personal, das es abholen kam, versuchte, die Astronauten in der Kapsel zu kontaktieren, erhielt jedoch keine Antwort. Nach dem Öffnen der Luke stellte das Rettungspersonal fest, dass die drei Astronauten, Kommandant George Dobrovolsky und die Ingenieure Vladislav Volkov und Victor Pasayev, keine Lebenszeichen aufwiesen.

Durch die Untersuchung der Blackbox im Inneren des Raumfahrzeugs wurde festgestellt, dass nach der Trennung des Raumfahrzeugs Sojus 11 von der Wiedereintrittskapsel in einer Höhe von 150 Kilometern die Innenluft schnell aus der Wiedereintrittskapsel entwich. In nur 115 Sekunden herrschte in der Wiedereintrittskapsel fast ein Vakuum, und die drei Astronauten starben, bevor sie wieder auf die Erde zurückkehrten.

Diese Tragödie zwang das Zentrale Konstruktionsbüro für experimentellen Maschinenbau (die Reorganisation des 1. Konstruktionsbüros), das das Sojus-Raumschiff entworfen hatte, dazu, aus seinen Fehlern zu lernen und verschiedene Situationen, die das Leben der Astronauten während des Aufstiegs und der Rückkehr des Raumschiffs bedrohen könnten, ernsthaft zu untersuchen.

Das neue Sojus-Raumschiff Sojus 7K-T startete am 26. Juni 1972 mit Druckanzügen. Danach starb kein Astronaut mehr während des Fluges mit dem Sojus-Raumschiff, und das Sojus-Raumschiff wurde zu einem der sichersten bemannten Raumschiffe der Welt.

Auch Raumdruckanzüge können maßgeschneidert werden

Die Sojus 7K-T ist das erste Sojus-Raumschiff, das einen Druckanzug verwendet. Um Gewicht zu sparen und die für den Druckanzug erforderliche lebenserhaltende Ausrüstung unterzubringen, wurde die Besatzung von drei auf zwei reduziert. Doch die Forscher standen vor neuen Problemen. Zu diesem Zeitpunkt verfügte die Sowjetunion nicht über geeignete Druckanzüge für die Sojus und die verfügbaren Druckanzüge waren grundsätzlich zu groß und zu schwer. Um einen Druckanzug zu haben, der in der Sojus-Rückkehrkapsel verwendet werden konnte, wurde das Star Bureau erneut mit der Neugestaltung der für Piloten der Luftwaffe konzipierten Druckanzüge beauftragt und fertigte den Druckanzug „Falcon“-K.

Der Falcon-K-Druckanzug wurde speziell für Astronauten entwickelt, die mit dem Raumschiff Sojus reisen. Um die Anforderungen zur Gewichtsreduzierung zu erfüllen, wird das Gewicht dieses Druckanzugtyps auf 10 Kilogramm begrenzt. Jeder Druckanzug kann an die lebenserhaltende Ausrüstung an Bord im Wiedereintrittsmodul angeschlossen werden, um Luft, Strom, Belüftung und Wasser bereitzustellen. Der Druckanzug behindert die Astronauten nicht bei der Durchführung verschiedener Operationen in der Rückkehrkapsel, kann aber das Leben der Astronauten während der Dekompression schützen. Wenn die Rückkehrkapsel des Raumfahrzeugs von ihrer Route abweicht und ins Meer stürzt, kann der Druckanzug den Astronauten außerdem ermöglichen, auf dem Wasser zu treiben. Der Druckanzug besteht aus einer zweilagigen Außenschicht, einer Außenschicht aus weißem Nylon-Canvas mit blauem Besatz und einer Innenschicht aus Gumminähten. Eine aufklappbare Gesichtsmaske aus Kunststoff ist direkt am Druckanzug befestigt. Am linken Handgelenk befindet sich ein Druckmesser und Sie können auch eine Uhr tragen. Am rechten Handgelenk ist ein Spiegel befestigt. Die Handschuhe des Druckanzugs können ausgezogen werden. Die Stiefel sind fest mit der Hose verbunden und können nicht voneinander getrennt werden. An den Gelenken befinden sich Falten, um die Bewegung zu erleichtern. Auf der rechten Seite des Bauches befindet sich ein elektrischer Schlauch und auf der linken Seite ein Druckventil und ein Beatmungsschlauch, die an die Klimaanlage angeschlossen werden können, die der Astronaut am Boden in der linken Hand hält. Mit zwei Taschen zum Aufbewahren von Dingen ausgestattet. Am Rücken und an anderen Stellen befinden sich Gummibänder zur Anpassung der Körperform. Beim Anziehen dieser Art von Druckanzug steigen die Astronauten durch die Öffnung an der Vorderseite des Druckanzugs ein und verschließen dann die Vorderseite und den Schritt mit Seilen, ähnlich wie beim Binden von Schnürsenkeln.

Jeder Falcon-Druckanzug wird individuell an die Körperform des Astronauten angepasst. Im Trainingszentrum tragen die Astronauten den Falcon-Druckanzug und sitzen zwei Stunden lang in den für sie angepassten Sitzen, um sicherzustellen, dass der Anzug gut sitzt und keine Beschwerden verursacht. Die Astronauten würden dann dieselben Schritte in der Vakuumkammer wiederholen. Vor dem Start besteht noch eine letzte Möglichkeit, den Druckanzug anzupassen. Vor dem Abheben und der Rückkehr zur Erde schließen die Astronauten die Strom- und Luftversorgungsschläuche des Druckanzugs an das Lebenserhaltungssystem an und befestigen die Maske. Erst wenn die Sicherheit der Maske bestätigt ist, kann diese geöffnet werden. Dieses Verfahren wird auch heute noch angewendet.

Der Falcon-K ist ein maßgeschneiderter Druckanzug für Sojus-Astronauten

Die Produktion des Falcon-K-Druckanzugs begann 1971 und er wurde erstmals am 27. September 1973 von der Besatzung des Raumschiffs Sojus 12 eingesetzt. Der Falcon-K-Druckanzug wurde auch verwendet, bis der neuere Falcon-KV2 im Jahr 1980 in Dienst gestellt wurde.

„Matroschka“ ist erlaubt! Raumdruckanzüge haben auch Außenhüllen

Nachdem der Druckanzug vom Typ K in Betrieb genommen worden war, wurde die Entwicklung eines neuen „Falcon“-Druckanzugs vom Star Bureau auf die Tagesordnung gesetzt. Zwischen 1973 und 1980 produzierte das Swesda-Büro die Modelle Falcon-KM und Falcon-KV. Im Gegensatz zum Typ K wird bei den Typen KM und KV eine Ober- und Unterteiltrennmethode verwendet, bei der Ober- und Unterkörper durch einen Reißverschluss verbunden werden. Beide Typen sind außerdem mit flüssigkeitsgekühlter Unterwäsche ausgestattet, um die Körperwärme abzuleiten und so den Komfort der Astronauten zu gewährleisten. Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise hinsichtlich der Leistung, Zuverlässigkeit und Komplexität, kamen diese beiden Druckanzugtypen jedoch nicht zum Einsatz. Als das Star Bureau eine neue Generation von Druckanzügen auf den Markt brachte, hieß das Modell bereits KV2.

Druckanzug „Falcon“ KV2

Der Falcon-KV2 ist seit 1980 im Einsatz und wird noch heute verwendet. Das Druckventil dieses Typs wird in den oberen mittleren Brustbereich an der Vorderseite des Druckanzugs verlegt, sodass Astronauten den Druckpegel des Druckanzugs mit beiden Händen regulieren können. Die elektrischen und Sauerstoffbeatmungsschläuche wurden neu positioniert und die schnürsenkelartige Versiegelung wurde zugunsten von zwei wesentlich praktischeren Reißverschlussverschlüssen auf der Vorderseite entfernt, wodurch die Zeit, die Astronauten mit dem Tragen von Druckanzügen verbringen, deutlich verkürzt wird. Die schnürsenkelartige Versiegelung bleibt jedoch an Stellen wie dem Schritt erhalten.

Der japanische Milliardär Yusaku Maezawa unterzieht sich einem zweistündigen Test in einem KV2-Druckanzug

Das Material des Typs KV2 wurde verbessert. Die Innenschicht wurde von der Gummierung des Typs K auf Polycaprolactam umgestellt, was das Gewicht reduziert. Das Modell KV2 vergrößert den Maskenbereich und ermöglicht Astronauten so ein besseres Sichtfeld. Das Modell KV2 verwendet zur Wärmeableitung nicht die Flüssigkeitskühlungsunterwäsche der Modelle KM und KV, nutzt aber dennoch die gleiche Luftkühlung wie das Modell K. Dies liegt vor allem daran, dass für die Flüssigkeitskühlung ein komplexerer Pumpensatz erforderlich ist und der Druckanzug unter Schwerkraft oder Überlastung verwendet wird. Wenn Sie in diesem Szenario Unterwäsche mit Flüssigkeitskühlung verwenden, behindert das Gewicht den normalen Betrieb der Flüssigkeitskühlung. Der Typ KV2 übernahm jedoch das Design der Hände und Beine vom vorherigen Typ KV. Das Modell KV2 verfügt weiterhin über ein Manometer am linken Handgelenk und einen Spiegel am rechten Handgelenk. In anderen Aspekten ist das KV2-Modell grundsätzlich dasselbe wie das K-Modell.

Und noch ein zusätzlicher Hinweis: Wenn die Temperatur am Startplatz Baikonur so weit gesunken ist, dass die Druckanzüge allein den Astronauten keine ausreichende Isolierung mehr bieten können, zieht das Personal den Astronauten zusätzliche warme Kleidung an, bevor sie das Raumschiff betreten. Dieser Ganzkörper-Thermoanzug kann Astronauten bei Temperaturen von bis zu minus 50 Grad Celsius warm halten und wird ausgezogen, nachdem die Astronauten das Raumschiff betreten haben. Aufgrund seines reinweißen Aussehens wird dieses Tier im Volksmund „großer weißer Bär“ genannt.

Thermokleidung über dem Druckanzug

Der erste Falcon-Druckanzug wurde 1973 in Gebrauch genommen und ein halbes Jahrhundert ist vergangen. In den letzten 50 Jahren hat der Falcon-Druckanzug Hunderte von Astronauten aus verschiedenen Ländern vom Boden ins All begleitet und sicher wieder zurückgebracht. Da das russische Raumschiff Sojus in absehbarer Zukunft nicht außer Dienst gestellt wird, wird auch der mitgelieferte Druckanzug „Falcon“ nicht so bald außer Dienst gestellt, sondern wird bis zur Inbetriebnahme des russischen Raumschiffs „Eagle“ weiterhin seinen Dienst verrichten. Bis es soweit ist, dürfte noch einige Zeit vergehen, doch der Modellflieger „Falcon“ wird auch in Zukunft dafür sorgen, dass Astronauten aus verschiedenen Ländern ins All fliegen und wieder zur Erde zurückkehren können.