Первые эксперименты в условиях гидроневесомости проводились в 60-е годы в акватории. В подобных экспериментах полномасштабные ракеты объектов, выполненные в виде сетчатых каркасов, помещались в водоем на глубину до 10 м. Интенсивное использование гидроневесомости при подготовке космонавтов привело к созданию гидробассейнов, а в последующем — гидролабораторий, которые представляют собой сложное гидротехническое сооружение, содержащее большой комплекс технологического оборудования, специальных систем, аппаратуры и механизмов (рис. 3). Резервуар, действующий в гидролаборатории, имеет цилиндрическую форму диаметром 23 м и высоту 12 м с вмонтированными в него иллюминаторами. Над резервуаром установлена управляемая подвижная платформа, на которой находится макет орбитальной станции.
Рис. 3. Структурный состав гидролаборатории
Платформа обеспечивает дистанционно управляемый подъем и погружение макета на заданную глубину. Через иллюминаторы осуществляется освещение макета прожекторами, что позволяет производить кино- и фотосъемку, визуальное и телевизионное наблюдение за деятельностью космонавтов в гидросреде.
Система наземных и подводных телевизионных камер позволяет на центральном пункте управления непрерывно наблюдать и записывать всю динамику процесса тренировки на информационном табло. Воспроизведение видеозаписи позволяет акцентировать внимание обучаемых на тех или иных (ошибочных или удачных) приемах деятельности в гидросреде с помощью стопкадров непосредственно после выполнения задания. Это позволяет значительно быстрее сформировать модель операторской деятельности в условиях невесомости.
Гидролаборатория оснащена универсальным телеметрическим комплексом, который регистрирует и передает физиолого-гигиеническую информацию о состоянии испытателя под водой и технических параметров скафандра, а также обеспечивает переговорной связью. Получаемая информация обрабатывается на специализированной ЭВМ и выводится на магнитные накопители, самописцы, цифропечатающие устройства или визуальные приборы, установленные в центральном пункте управления.
Одетые в специальные скафандры космонавты отрабатывают приёмы выхода в космос, производство монтажных и демонтажных работ
Грузоподъемные механизмы позволяют механизировать операции по спуску и подъему космонавтов в скафандрах и проведение монтажно-демонтажных работ с макетами. Скафандры, используемые для тренировок космонавтов в гидролаборатории, по своим параметрам почти не отличаются от штатных. В отличие от полетного, в скафандре для гидросреды ранец системы жизнеобеспечения (СЖО) представлен макетом, размеры которого соответствуют реальному. Воздух для дыхания и вода системы терморегулирования подаются по шлангу, связывающему космонавта в скафандре с наземными системами жизнеобеспечения. Передача данных о параметрах скафандра, о состоянии космонавта, а также радиосвязь осуществляются по кабелю. Структурная схема скафандра показана на рис. 4.
Рис. 4. Структурный состав космического скафандра
Для придания нейтральной плавучести и безразличного равновесия добиваются равенства массы скафандра и выталкивающей силы, а также совмещают его центр тяжести с геометрическим центром, путем размещения в специальных карманах на скафандре свинцовых грузиков. Балансировка выполняется аквалангистами непосредственно в гидробассейне. Воспроизведение жесткости, которой обладает скафандр в открытом космосе при величине избыточного давления 0,4 атм., обеспечивается специальным регулятором избыточного давления, большим на величину гидростатического давления глубины, на которой находится скафандр.
Система терморегулирования скафандров предназначена для подачи воды в костюм водяного охлаждения (КВО). КВО обеспечивает снятие тепла, выделяемого оператором при работе в скафандре. Температура на выходе из системы охлаждения может изменяться в зависимости от теплоощущений оператора, находящегося в скафандре.
Средства обеспечения воздухом предназначены для подачи воздуха в скафандр — на вентиляцию и поддержание соответствующего парциального давления кислорода внутри скафандра не менее 140 мм.рт.ст. Этими же средствами обеспечивается и дыхание операторов, снаряженных в легководолазное снаряжение.
Поскольку работы под водой связаны с определенной опасностью, космонавтов и испытателей в скафандрах страхуют несколько аквалангистов. Как испытатели, так и аквалангисты должны иметь разрешение на проведение подводных работ. Кроме того, перед каждым экспериментом испытатели и аквалангисты проходят специальный медицинский контроль и инструктаж по технике безопасности при проведении подводных работ.
Круг задач, решаемых аквалангистами и персоналом, участвующим в эксперименте, включает: обеспечение безопасности испытателей и аквалангистов, работающих под водой; контроль за работой систем скафандра; медицинский контроль состояния испытателей и аквалангистов; обеспечение записи результатов экспериментов (кино- и фоторегистрация); руководство экспериментом.
В течение всего эксперимента испытатель находится под наблюдением аквалангистов, которые обеспечивают его безопасность и оказывают ему необходимую помощь при отработке операций в условиях открытого космоса. В частности, они же поднимают случайно упавшие на дно бассейна приспособления, используемые в эксперименте и не имеющие — нейтральной плавучести. Остальные аквалангисты находятся на поверхности воды и страхуют тех, кто принимает непосредственное участие в эксперименте. Они проводят также подводную кино-и фотосъемку. Часть специалистов из числа обслуживающего персонала гидролаборатории находится, за пультом управления и контроля. В состав этой группы входят: руководитель, специалист, осуществляющий контроль. параметров скафандра до входа и после выхода испытателя из воды, включая наддув и сброс давления; оператор, осуществляющий контроль за аквалангистами; специалисты по обслуживанию скафандра и декомпрессионной камеры.
Они оказывают помощь тренируемым космонавтам при возникновении нештатных ситуаций при работе в скафандре.
Вспомогательный персонал, обеспечивающий эксперимент, располагается в комнате управления. Здесь же находится оператор, обслуживающий телевизионные системы. В этой комнате размещено оборудование для управления электронно-вычислительным комплексом, системой связи, системой надводного и подводного телевидения, средствами надводного освещения и другими вспомогательными системами.
В число вспомогательных систем гидробассейна входят: система управления окружающими условиями (средства обеспечения воздухом, водой и т. д.); система подводного освещения и специальное подводное оборудование с пневматическими и электрическими приводами, обеспечивающими функционирование макетов космических объектов.
Медицинский контроль за испытателями и аквалангистами осуществляется врачами-физиологами. В частности, в процессе эксперимента и по его окончании проводится контроль деятельности сердца, частоты дыхания испытателя в скафандре и рабочих характеристик систем водяного охлаждения индивидуальной СОЖ. Эти данные используются для определения энергозатрат — одного из важнейших показателей при выполнении операций в гидроневесомости.
Макет орбитального комплекса «Салют» — «Союз», помещенный в резервуар гидролаборатории, выполнен в натуральную величину с полной имитацией объемов внутренних и внешних обводов, элементов интерьера, внутренних переходов наружного выхода из станции. Для обеспечения безопасности подводных работ на макетах предусмотрены аварийные выходы.
Гидролаборатория позволяет проводить тщательную отработку штатных операций в разгерметизированных отсеках и на внешней поверхности станции. Выполнение всех элементов операций проводится в реальном масштабе времени. При этом производится оценка энергозатрат и психологической напряженности космонавтов. Практика показала близкое совпадение временных значений и энергозатрат в гидросреде с аналогичными параметрами в условиях космического полета.
