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NASAアポロ計画の宇宙服(A7LB PGA)

アポロ計画においては、宇宙服の開発も重要な課題でした。 せっかく月まで行っても、窓から写真を撮ってくるだけではソビエトには勝てません。 宇宙服はアポロ計画における、もう一つの宇宙船でした。
  • 運用温度 : セ氏-179度～+154度(華氏-290度～+310度)
  • 運用圧力 : 3.70 - 3.90 ポンド/平方インチ
  • 運用時間 : 7時間(連続)、160時間(総合)
  • 重量 : 約180ポンド(約81.6kg)(PLSS含む全装備)
  • 製造：宇宙服 : International Latex Corp.(現在の ILC DOVER Inc.) バックバック : Hamilton Standard Division of United Aircraft Corp., Windsor Locks, Connecticut
AS17-134-20382 Jack Schmitt poses beside the U.S. flag JSC scan
NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA (Scale model photo)

概要


宇宙の厳しい温度差、真空、微小隕石から人体を守るためには特別に作られた「宇宙服」が必要である。 月面の日中はセ氏120度(華氏250度)になり、また月面の夜はセ氏-157度(華氏-250度)となる。 また、月面には微小隕石が102,400km/h(64,000mph)の速度で降り注いでいる。 さらに月面には大気がないため、太陽の有害な紫外線が直接降り注ぐ。 そのため宇宙空間では、宇宙服なしでは数秒で死んでしまう。

歴史


マーキュリー計画の宇宙服は、アメリカ海軍の高度ジェット戦闘機用与圧服の改良品であった。 このときは完全な与圧は行われず、あくまで宇宙船の与圧が失われた場合のバックアップとしての意味しかなかった。 ジェミニ計画においては、アメリカ空軍の研究を元に、加圧されても関節が曲げられるようなジョイントが考えられた。 ネオプレーンがコートされたナイロンの外側にはダクロンとテフロンで編まれた網がかぶせられ、与圧しても風船のようにふくらんでしまうことはなくなった。 アポロ計画では、さらに月面の砂利や岩に当たっても傷つかず、しかも岩石採集や観測機器の設置などの細かい作業を行える機能が要求された。 また、地球を遠く離れるアポロ計画では、高速で降り注ぐ微小隕石にも耐える必要があった。

NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA Back View(Scale model photo)
NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA Front View(Scale model photo)

型番


アポロの月着陸ミッションに使用された宇宙服は、A7L / A7LB と呼ばれている。 先頭の'A'はアポロ計画を意味し、２文字目がモデルナンバー、３文字目が製造会社を示す。 アポロ計画では、初期の A1C から最後の A7LB まで、15種類の宇宙服が開発された。 アポロ１号では A6L が使用されたが、火災事故のため改良され、アポロ７号からは、耐火性能をそなえた A7L が使用された。 アポロ15号(Ｊミッション)以降ではさらに改良された A7LB が使用された、これは SkyLab, ASTP プロジェクトでも使用された。 その後 A8L も開発されたが、これは使用されることはなかった。

Ed Mitchell's Apollo 14 Suit Photographed at the National Air and Space Museum's Garber Facility on 10 - 11 April 2006 by Ulli Lotzmann, Amanda Young, and Bill Ayrey.

製造


アポロの宇宙服は、完全なオーダーメイドで、宇宙飛行士に合わせて制作され、各ミッション限りの使い捨てであった。 また、アポロの各ミッションでは合計１５着ずつの宇宙服が作成された。 ３人の飛行士ごとに、本番用１着、トレーニング用１着、予備に１着。合計３着×３名＝９着。 さらにバックアップクルー用に本番用１着、トレーニング用１着。合計２着×３名＝６着。 あわせて１５着である。
対してスペースシャトルで使用されている宇宙服は各パーツを交換してサイズを変えることが出来、再利用可能となっている。 現在NASAジョンソンスペースセンターには、約５０着分の宇宙服を準備可能なパーツがそろっている。

値段


宇宙服は多くの企業でパーツが製造されており、また、運用形態によってその構造なども異なるため、正確に１着の値段を求めることは困難である。 ニュースメディアで、そのコストは約200万ドル(約２億４千万円)であると報道されたことがある。 アポロのような１回きりで使い捨ての宇宙服だとそれ以上になると思われる。

AS16-114-18387 Young at the ALSEP site JSC scan

構造


宇宙服の内部は、月旅行計画のためにデュポン(Du Pont)社が特別に開発した２０～２１層の素材が重ねられている。 これはカプトン(Kapton)フィルムと呼ばれる新素材や、ナイロンなどである。 そして一番外側は、テフロンコートされたグラスファイバー・ベータ・クロスである。 この外側は、太陽の熱を反射して温度が少しでも低くなるようにするため、白く作られている。 また、アポロ１３号から１７号では、船長はひじと膝に赤いバンドをはめるようになった。
宇宙服は正式には 与圧服:Pressure Garment Assembly (PGA)と呼ばれている。 そしてこれに生命維持装置などを含めた一式を、Extravehicular Mobility Units (EMU)と呼んでいる。 この宇宙服には１００％の酸素が供給される。

NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA (Scale model photo)

運用形態


アポロ計画においては、宇宙服は２種類の形態で運用された。 一つは宇宙船内(Intravehicular:IV)にいるときの形態で、CMP A7LB PGA と呼ばれている。
72-HC-878 December 6, 1972 Gene Cernan undergoes final spacesuit pressure checks research: J.L. Pickering
もう一つは、月面もしくは宇宙空間(Extravehicular:EV)の形態で、EV A7LB PGA と呼ばれている。 CMP A7LB PGA はコマンドモジュールパイロット(CMP)によって着用され、 EV A7LB PGA は船長(CMD)および月着陸船パイロット(LMP)によって月面で着用された。 また、スカイラブ計画では、EV A7LB PGA の改良型が使用された。

CMP A7LB PGA のひざ、手首、肩、ひじ、足首、ももには、加圧時にも容易に体を曲げることが出来るように、特別製のジョイントが組み込まれている。 EV A7LB PGA には、これに加えて、首とウエストにもジョイントが取り付けられている。 CMP A7LB PGA は、背中の中央、首から股にかけてジッパーが付いており、ここから宇宙服に入る。 EV A7LB PGA はウエストの左から背中を通って右まで、また胸の上から右にかけて斜めにジッパーがついいる。 このジッパーの操作は飛行士自身でも可能であるが、通常は同僚飛行士に開け閉めしてもらうことになる。

船内用宇宙服


船内用(Intravehicular)宇宙服は、次の各ユニットからなっている。
  • fecal containment subsystem
  • constant wear garment(下着)
  • biomedical belt(生物医学情報を採取するセンサー)
  • urine collection transfer assembly(尿採取装置)
  • torso limb suit assembly(TLSA)(宇宙服胴体部分)
  • integrated thermal micrometeoroid garment(ITMG)(与圧外皮)
  • pressure helmet(ヘルメット)
  • pressure glove(グローブ)
  • communications carrier(通信機)

船外用宇宙服


船外用(Extravehicular)宇宙服は、船内用宇宙服から constant wear garment をはずし、 代わりに下記の５つを追加したものである。
  • liquid-cooling garment(液冷式の下着)
  • lunar extravehicular visor assembly(LEVA)(船外活動用バイザー)
  • lunar extravehicular glove assembly(船外活動用グローブ)
  • lunar overshoe(船外活動用月面ブーツ)
  • cover which fits over umbilical connections(コネクタカバー)

KSC-68PC-321 December 21, 1968 Apollo 8 Commander Frank Borman suiting up on launch day J.L. Pickering

Torso and Limb Suit Assembly (TLSA):宇宙服胴体部分


宇宙服の外皮は、このTLSAと、その外側のITMGの二重構造となっている。 このTLSAは、３層構造で、頭と手をのぞく体全体をカバーし、ヘルメット、グローブと接続される。 胴体の部分は各宇宙飛行士の体に合わせて制作されるカスタムメードである。 腰の部分はいくつかの固定サイズのなかから宇宙飛行士に合ったものを選び、サイズを調整する。 このなかには、酸素を供給、排気するダクトや、通信機器などと接続するケーブルなどが取り付けられている。 右手首には宇宙服内の圧力をはかる圧力計があり、左手首にはこの圧力が5.5psiを越えたときに排気する排気バルブがある。

AS11-40-5903 Aldrin poses for portrait / Armstrong's reflection in visor JSC scan

Integrated Thermal Micrometeoroid Garment (ITMG):与圧外皮


この外側のITMGは、熱と微小隕石を遮断するためのもので、TLSAの上に縫いつけられ、船外活動用バイザー、船外活動用月面ブーツと接続される。 この一番内側と外側は、ベータ・クロスで覆われている。 そしてその中に７層のアルミニウム・カプトン・フィルム(aluminized Kapton film)、６層のBeta Marquisette、２層のネオプレーンがコートされたナイロン Ripstop (Neoprene-coated nylon Ripstop)からなっている。 さらに、膝とひじ、肩は、金属を編んだクロメルＲ(Chromel-R)で保護されている。 左上腕にはペンとペンライト用のポケット、右上腕にはサングラス用のポケット、右上腿にはユーティリティポケット、 両足にはストラップ・オン・ポケット(左にはデータリスト、右にはチェックリストとはさみを入れる)がある。 背中の部分には、PLSSとの摩擦による摩耗をさけるため、テフロンのパッチが縫いつけられている。

コネクタ


NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA connectors (Scale model photo)
位置色用途
右上青電力、生物医学計測、通信機器用コネクタ
electrical,biomedical and communication connector
右中青酸素取り入れ口
oxygen inlet
右下赤排気口
exhaust outlet
左上青給水コネクタ
double water connector
左中青酸素取り入れ口
oxygen inlet
左下赤排気口
exhaust outlet
左右の酸素取り入れ口、排気口はそれぞれ入れ替え可能である。

69-H-1089 July 10, 1969 Neil Armstrong with astronaut Don L. Lind in KSC's Flight Crew Training Building Ed Hengeveld

pressure helmet:ヘルメット


ヘルメットは強化ポリカーボネート(プラスチック)で出来ており、アルミ製の圧力密封リング(pressure-sealing neckring)でTLSAと接続される。 これは宇宙服に対して固定されており、首を回してもヘルメットは動かない。 このヘルメットの左横には、空気を送り込むバルブを取り付けるためのフィード・ポートがある。 また後ろには、換気口の機能も持つクッションが取り付けられている。

NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA lunar extravehicular visor assembly(LEVA) and pressure helmet (Scale model photo)

lunar extravehicular visor assembly(LEVA):船外活動用バイザー


バイザーはヘルメットをすっぽり覆うような形に作られており、 ２つの覆い、２つのサイドアイシェード(日よけ)、一つのセンターアイシェードが取り付けられている。 外側のsun visorは、太陽の熱と光を遮るため、ゴールドコーティングが施されている。 内側のinner protective visorは透明で、顔からの熱が逃げないようなコーティングが施されている。 それぞれのシェード、バイザーは任意の位置で固定することが出来る。

lunar overshoe:船外活動用月面ブーツ


NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA lunar overshoe (Scale model photo)
月面ブーツの布の部分はITMGと同じ素材である。 さらにクロメルＲ(Chromel-R)と呼ばれる金属を編んだ素材が全体を覆い、月面からの熱と摩耗を遮断する。 また、靴底にはシリコンラバーが縫いつけられている。 このブーツは、宇宙服(ITMG)のブーツの上から履き、Ioop tape によって固定される。

pressure glove & extravehicular glove:グローブ


NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA pressure glove and extravehicular glove (Scale model photo)
各宇宙服(PGA)には、船内用(Intravehicular:IV)と船外用(Extravehicular:EV)の、２セットのグローブが準備される。 このグローブは宇宙飛行士の手形を型どりして作られる。 船内用グローブは一層のゴム製で、指先部分はオープンになっている。また、外側には摩耗防止と細かい作業を可能にするための、 outer gauntlet and palm restraint system が取り付けられている。
船外用グローブは船内用グローブの上から身につける。月面ブーツと同様の金属を編んだ素材、クロメルＲ(Chromel-R)で覆われ、 指先には鋭い感覚を残すためにシリコンゴムのキャップが取り付けられている。 また、船外用グローブは船内用グローブとTLSAの継ぎ目を覆い、保護する役目もある。

PLSS:バックパック


NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA Apollo Portable Life Support System (PLSS) (Scale model photo)
アポロで使用された生命維持装置：バックパックは約26kgの重さがあり、 Apollo Portable Life Support System (PLSS)と呼ぶ。 ここから宇宙服に酸素が供給され、連続７時間もの間、宇宙飛行士の生命を維持する。 1.05ポンドの酸素が46.6立方インチのタンクに、900psiの圧力で格納される。 酸素は宇宙服のインレット・ガス・コネクタ(Inlet gas connectors)からセ氏7.2～10度(華氏45～50度)で直接ヘルメットに送り込まれ、 体、手足の先端まで行き渡り、最後にセ氏26.6～29.4度(華氏80～85度)で宇宙服のエクゾースト・ガス・コネクタ(exhaust gas connectors)から排気される。 そしてPLSSで不純物などが取り除かれた後、また呼吸用酸素として再使用される。 水酸化リチウムのフィルターで二酸化炭素を取り除き、活性炭とオーロンという合成繊維で臭いやこまかなゴミを取り除く。 換気システムは宇宙服内の熱を逃がすのに使用される。
S69-38889 July 1969 table-top view of Neil Armstrong's lunar EVA suit research: Frederic Artner
しかし月面活動中に発生する体温の上昇はこれだけでは押さえきれない。 そのため液体式の冷却システム Liquid Cooling Garment (LCG) も使用される。 これは網目状のポリビニール・チューブをスパンディクスの布でカバーしたもので、 手足と頭をのぞいた全身を覆うように、肌に直接着込む。 PLSSから、水または冷却液がこの中に通され、体温を吸収し、PLSS内でまた冷却される。 PLSSの電源は、２つの16.8ボルトのバッテリーである。このバッテリーは各々４ポンドの重さがある。 PLSSの上部には、３０分供給可能な非常用酸素タンクと、飛行士間および宇宙船との間の通信装置が搭載されている。 ちなみにスカイラブ計画で使用された生命維持装置は Skylab Astronaut Life Support Assembly (ALSA)と呼ぶ。

REMOTE CONTROL UNIT(RCU):リモートコントロールユニット


NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK' A7L PGA REMOTE CONTROL UNIT(RCU) (Scale model photo)
PLSS、通信システム、電力システムを制御するためのリモートコントロールユニットを胸に取り付ける。 PLSSをはじめ、宇宙服の全ての機能は、このリモートコントロールユニットで操作することが出来る。

Space Watch:腕時計


KSC-71P-88 January 31, 1971 Mitchell adjusts his wristwatch during suit-up on launch day Ed Hengeveld
NASA公式備品として宇宙飛行士の腕にまかれ、月まで行った唯一の腕時計がオメガ・スピードマスター・プロフェッショナルである。 1965年、NASAジョンソンスペースセンターの職員が、宇宙空間でも使用可能な時計を探すため、ヒューストンの町中の宝飾店Corrigan'sで、いくつかのブランドのクロノグラフ腕時計を購入してきた。 これらの時計は、温度、湿度、加速度、その他非常に過酷なテストにさらされた。 そして全てのテストを終えた後、最後まで時計としての機能を失わなかったのが、1957年に発売開始されたオメガ社のスピードマスタープロフェッショナルであった。 アポロ計画のあとも、スペースシャトル計画の公式腕時計に採用されるなど、現在も宇宙空間で活躍し続けている。 我々が店頭で買うことが出来る唯一のNASA公式備品と言える。
なお、宇宙飛行士が使用しているモデルは、無重力空間での使用を考慮し、自動巻きのAUTOMATICではなく手巻きのPROFESSIONALである。

  • OMEGA SPEEDMASTER PROFESSIONAL MODEL 3570.50

    OMEGA

    PROFESSIONALの最新ノーマルモデルです。アポロ計画で使用されたのも、ムーブメントこそ異なりますがこの系統です。 風防は、過酷な環境で割れても危なくないようプレキシグラス(プラスチック系)でキズに弱い。 何度もデザインがリファインされ、アポロ計画の頃とは細部が異なっています。

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  • OMEGA SPEEDMASTER PROFESSIONAL MODEL 3573.50

    OMEGA

    PROFESSIONALのスペシャルモデル。裏蓋がスケルトンでメカが見える通称「裏スケ」。 風防はサファイヤガラスなのでキズには強い。

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このほかにもスピードマスターシリーズには多くの記念モデルやカラーバラエティがあります。

Space pen:ボールペン


無重力下では、普通のボールペンは使用できない。 Fisher社が独自に開発した、35psiの窒素で加圧したインクカートリッジと、高精度な炭化タングステンのペン先を持つ“Space pen”は、 無重力下、水中、12,500 feet (3800m)の気圧、摂氏 35度～120度の温度、そしてあらゆる角度で、筆記が可能である。 NASAは当初宇宙空間での筆記にシャープペンシルを使用していたが、ペン先が折れて浮遊した場合の危険を考慮し、多額の費用をつぎ込んで宇宙で使用できるペンを開発、しかしうまくいかなかった。 1965年、Fisher社の創業者：Paul C. Fisher が、自ら開発したこのボールペンの試用をNASAに勧めたところ、NASAはアポロ計画での採用を決定。 1967年には、NASAは１本USD6.00で、400本のSpace penを購入したと伝えられている。 なお、アポロ計画で使用されたSpace penは、 AG7 "Astronaut pen"と呼ばれるモデルである。

  • Fisher スペースペン アストロノート AG-7

    Fisher

    無重力の状態で使用するために窒素ガスで圧力を一定に保ち、特殊インクを使用した画期的な芯です。 そのクオリティーは、上向きでも水中でも使用可能。-34℃?+121℃の温度変化にも負けません。

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Space suit in movies:映画の宇宙服


映画などで使用される宇宙服は、全て撮影用の模造品であり、NASAから本物を借りるわけではない。 「アポロ１３」では SPACE WORKS という会社の製品が使用された。 また、海外ドラマ「人類、月に立つ」では、 GLOBAL EFFECTS INC.という会社の製品が使用された。

宇宙飛行士の模型


このページに掲載されている宇宙服とそのパーツの写真は、 Dragon Modelsの製品であるアクション・フィギュア 「NASA APOLLO ASTRONAUT 'BUCK'」 を撮影したものです。詳細はアポロ模型のページをご覧ください。

アクション・フィギュア NASA APOLLO ASTRONAUT を買う(あみあみ)
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Drawings

NASA Apollo Spacesuit front diagrams of the PLSS/OPS assembly NASA Apollo Spacesuit back diagrams of the PLSS/OPS assembly NASA Apollo Spacesuit PLSS Back View at the National Air and Space Museum taken by Ulli Lotzmann at Air and Space in October 2004 NASA Apollo Spacesuit PLSS Front View at the National Air and Space Museum taken by Ulli Lotzmann at Air and Space in October 2004 NASA Apollo Spacesuit PLSS Back/Left View at the National Air and Space Museum taken by Ulli Lotzmann at Air and Space in October 2004 NASA Apollo Spacesuit PLSS Front/Left View at the National Air and Space Museum taken by Ulli Lotzmann at Air and Space in October 2004 NASA Apollo Extravehicular pressure garment assembly with arm bearing NASA Apollo Lunar surface configuration of hte extravehicular mobility unit Cutaway of Apollo extravehicular mobility unit NASA Apollo Spacesuit Extravehicular configuration of torso limb suit assembly (TLSA) NASA Apollo Spacesuit Pressure garment assembly (PGA) liner NASA Apollo Spacesuit Pressure helmet NASA Apollo Spacesuit Lunar extravehicular visor assembly (LEVA) NASA Apollo Spacesuit Pressure garment assembly electrical harness NASA Apollo Spacesuit Lunar integrated thermal micrometeroid garment configuration NASA Apollo Spacesuit Liquid cooling garment and coolant system NASA Apollo Spacesuit Constant wear garment NASA Apollo Spacesuit Communications carrier NASA Apollo Spacesuit Portable life support system and oxygen purge system NASA Apollo Spacesuit Oxygen purge system NASA Apollo Spacesuit Buddy secondary life support system

関連リンク

SP-368 Biomedical Results of Apollo CHAPTER 6 EXTRAVEHICULAR MOBILITY UNIT(NASA)
PLSS(Portable Life Support System)(NASA)
Apollo experience report - development of the extravehicular mobility unit(PDF:NASA)
The Apollo Portable Life Support System(PDF:NASA)
Ed Mitchell's Apollo 14 Suit(Apollo 14 ALSJ : NASA)

関連書籍・ビデオ

  • 1/6 アクションフィギュア アポロ17号船長 “ユージーン・サーナン”

    LM

    ホビーマスター 40,490円

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  • U. S. Spacesuits

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    Springer 2011/11/02 USD35.96

    Spacesuits are far more than garments. They are a personalized spacecraft that allows direct contact and interaction with everything beyond our world, and a last refuge for survival in a disaster. Creating safe, reliable, and comfortable spacesuits is an ongoing challenge that has spanned over four decades. "U. S. Spacesuits, 2nd Edition" by Kenneth S. Thomas and Harold J. McMann details the technical evolution of U. S. spacesuits from their roots in high altitude aviation and vacuum tube development to present day, with an additional look into the future. This primary source of spacesuit information explains the functions, historical development, and use of spacesuits from a worldwide perspective. In this new edition, the authors update the story of U.S. spacesuit development and efforts, from the design challenges modern engineers face to the latest roles of spacesuits in space exploration.

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  • Spacesuits: The Smithsonian National Air and Space Museum Collection

    powerHouse Books 2009/5/26 USD19.77

    The goal of landing a man on the Moon and returning him safely to Earth required the development of three things: spacecraft, launch vehicles, and protective clothing. Spacesuits: Within the Collections of the Smithsonian National Air and Space Museum takes the reader through the development of the last category, the spacesuits used during this venture. Highlighting the pressure suits created during the years leading up to the lunar missions and beyond, this book features dramatic photographs of the Smithsonian’s collection, as well as never-before-published historical images of spacesuit development and testingge-of-motion studies, for example, in which researchers wore spacesuits while playing baseball and football. The book also includes a group of advanced spacesuits, which, though never used on a mission, are in many respects the most exciting suits ever created. One suit glove has steel fingernails and sharkskin pads, in an attempt to harness the abilities of the human hand.

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  • US Spacesuits

    Springer-Verlag 2006/1/31 USD39.95

    The authors will provide both the reader with an appreciation of spacesuits and US suit efforts, through development challenges to their role in space exploration. The text will explain how the routine use of clothing provides a link to the function of spacesuits and why spacesuits are far more than garments. They are a last refuge for survival in disaster or a personalized spacecraft that allows direct contact and interaction with everything beyond our world. Successfully meeting the challenges to creating safe, reliable and comfortable spacesuits is an ongoing effort that has spanned over four decades. The book will detail the technical evolution of U.S. spacesuits from their roots in high altitude aviation and vacuum tube development to the present day, with an additional look into the future. This primary source of spacesuit information will explain the function, historical development, and use of spacesuits from a worldwide perspective in a readable way. The story includes many technically and historically interesting efforts that never reached flight, and were either misunderstood or not widely reported.

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  • Russian Spacesuits

    Springer-Verlag 2003/8/27 USD39.95

    Russian spacesuits is a unique contribution to space science. The authors, part of the original Zveda team that manufactured spacesuits for the first Russian space flights, still play an integral role in spacesuit research and development. Thus there is no-one better to describe the technical innovations of the past 40 years, which enabled Gagarin's first flight in 1961, the first space walk in 1965 and the Mir missions of the 1980s and 1990s, and which have culminated in today's International space Station. The authors also describe how the political climate within the Soviet Union and internationally has affected the development of the space programme and their work. Many documents are published for the first time that, together with photographs, detailed descriptions of the events of the time and the authors' personal memories, provide a fascinating review of a previously unknown aspect of space science

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