Russia's Cosmonauts Inside the Yuri Gagarin Training Center

Foale: Ground training for Foale for the unplanned EVA on 6 September (with

Anatoliy Solovyov) to inspect the depressurised Spektr module was not completed.

He utilised his back-up training to Linenger, his previous US EVA experience and

training, and on-orbit revision to prepare for the task.

Wolf and Thomas A: These two astronauts completed training (no dates given in the

report) in the pool on Mir mock-ups, using scuba gear and in Orlan DMA and M

spacesuits. Scuba training was not conducted, as NASA astronauts qualify for this

during their Ascan training programme. When Wolf was assigned to EVA training,

his previous experience of working in the EMU at the JSC WET-F was taken into

consideration, and his experience in scuba gear during EVA simulations made it

possible to reduce the number of simulations Wolf had to perform. Both Wolf and

Thomas also completed short-term weightless training in the IL-76MDK flying

laboratory aircraft. During standard EVA training operations for the DMA/M

spacesuits, as well as the EVA programme and procedures, Wolf and Thomas

completed three practical classes each, totalling ten hours. They also completed four

checkout submissions wearing scuba gear, and practical training in scuba gear for

standard EVA operations (16 hours). For underwater training in the Orlan DMA/M

64 Simulators

suit for standard EVA operations, Wolf was submerged four times (16 hours). They

also completed one flight (4 hours) in the IL-76MDK, where they learned to work

with the Orlan suit in weightless conditions, including donning and doffing. (They

also took the opportunity to become familiar with the Soyuz Sokol suit in the same

way.)

Thomas A and Voss J.S: EVA training for these two astronauts took place between

30 September and 30 November 1997, again using scuba gear and Orlan DMA/M

type spacesuits. Again when assigned to the EVA programme, their previous NASA

training in scuba gear and EMU space operations was taken into account when

planning their Orlan training programme. For theoretical and practical training for

standard operations, terminology, tasks, training resources and science hardware,

Thomas took nine classes (13 hours) and Voss, ten classes (16 hours). For practical

training using Russian scuba gear, Thomas logged three training sessions (9 hours),

while Voss completed four training sessions (12 hours). Both astronauts logged four

sessions each while wearing the Orlan DMA/M suit (16 hours).

US Astronaut Mir/Orlan EVA training

When Progress M-34 damaged the Spektr module of Mir in the summer of 1997, the

need arose for NASA astronauts to qualify in Orlan EVA suits on subsequent

residency missions, in the event that further repairs were required. Mike Foale was

already aboard the station and had qualified by training as back-up to Linenger. At

the time of the incident, Wendy Lawrence was in training to take over from Foale,

but it was found that she was too short to qualify in the Orlan suit and had never

trained for Shuttle EVA operations. She was replaced by her back-up Dave Wolf,

who had to undertake an abbreviated training programme with Andy Thomas.

When Wolf replaced Foale on Mir, Andy Thomas trained for the last NASA

astronaut residency, with Voss as his back-up. Voss had also undertaken Orlan EVA

training specifically for this role and this would help on his ISS assignment three

years later. The sizing issue for American astronauts would also have an effect on

future Soyuz and EVA training for long duration ISS crews and Soyuz rescue craft

qualification. Despite this hurdle, a number of lessons were learned from Shuttle-Mir

EVA operations that would apply to the forthcoming ISS EVA training of American

(and other) resident crew members that had to qualify for Orlan operations from the

Russian segment.

As a result of training Russian-American EVA crews, a number of practical skills

were acquired by NASA astronauts:

.

Theoretical knowledge and practical skills of working with Russian scuba gear

.

Theoretical knowledge and practical skills in donning and removing variants

(DMA/M) of the Orlan EVA suit

.

Working in Orlan pressure garments in flying laboratory aircraft and the

Hydrolab

.

Practicing elements of the EVA time line in accordance with flight data files

.

Practicing contingency off-nominal situations in accordance with flight data files

.

Installation and retrieval of instruments on the exterior of the station

International EVA training and operations 65

.

Working with elements of the pressure garment, including maintenance, checkout,

cleaning and use of the EVA tool kit

.

Working with mock-ups of space hardware in the Hydrolab

.

Working as a team member with Russian training staff, divers and cosmonauts in

EVA training scenarios.

ISS Russian Segment EVA training

Training for International Space Station EVA operations has drawn upon years of

experience from the Salyut and Mir programmes. From 2001, most of the EVAs

conducted by resident crews at ISS have been via the Pirs docking module using

Orlan suits. This has been necessary because of the tasks to be performed from the

Russian segment by resident crews, the grounding of the Shuttle following the

February 2003 Columbia accident, and in-orbit difficulties with the American EMU

units which can only be used via the Shuttle airlock or Quest docking module. All

Russian cosmonauts are trained on Orlan EVA operations and facilities at ISS and

international members of resident crews (up to April 2005, only Americans) are

required to qualify in Orlan suits as well as US EMU units. Updated procedures and

time lines are implemented as required according to programme requirements, but

basic Orlan suit training by international astronauts has been described recently

(February 2005) by NASA astronaut Clayton Anderson, who began long duration

resident crew training in January 2004. As part of his online journal, he commented

about the status of Orlan EVA training for ISS.

31

Yuri Gidzenko and Bill Shepherd, crewmembers for the first expedition to the

International Space Station, conduct EVA training in the Hydrolaboratory, on 14

September 2000

66 Simulators

With fellow NASA astronaut Sunita Williams, Anderson has conducted an Orlan

training course that will one day lead to an EVA from ISS. The course includes

theoretical training on how the suit is designed and works. As part of astronaut

training at NASA JSC, the astronauts had become familiar with the current Shuttle

EMU suit, airlock and Quest airlock on ISS and, along with the scuba diving training,

this experience is useful for quickly becoming acquainted with the Orlan equipment.

Anderson wrote about the `basic skills' required before anyone is allowed to enter the

Hydrolab, a facility that is not available in US EVA simulations. According to

Anderson, the Russian simulation facility (Vykhod 2) `provides a suspension system,

connected to the suit, which offsets our weight a bit here on Earth, giving us a rough

simulation of zero-gravity. . . at least from the perspective we have from within the

suits. In addition, this simulator has a mock-up of the Russian airlock segment (Pirs,

or Docking compartment 1) and its requisite panels, as well as a hatch. The

combination of all these capabilities allows us to practice some basic space-walking

techniques while wearing the Orlan, such as depressurisation (and re-pressurisation)

procedures, opening and closing the airlock hatch, use of tethers and most

importantly, executing the steps used in the event of equipment malfunctions. In a

nutshell, we can do everything we need to prepare us for going out the door.'

JAXA candidate EVA training

As ISS operations expand, so will the training for missions to the facility. For some

years, a team of three Japanese astronauts has been conducting ISS training for

flights on Shuttle and Soyuz spacecraft to operate Japanese equipment on the station

(including the Kibo science facility), as part of a visiting or long duration residency

mission. In February 2004, astronauts Satoshi Furukawa, Akihiko Hoshide and

Naoko Yamazaki received lectures on the Orlan spacesuit and Russian EVA

operations. They participated in EVA training wearing the Orlan training facility

(Vykhod 2), where they learned basic procedures for EVA in both emergency and

nominal situations with the spacesuit and airlocks. This 1-g training was followed by

scuba diving to determine their level of diving skills in advance of later EVA training

wearing Orlan suits in the Hydrolab (which still had to be completed at the time of

writing ± April 2005).

32

Manned Manoeuvring Units

In February 1990, two Soviet cosmonauts (Aleksandr Viktorenko and Aleksandr

Serebrov) flight-tested a UPMK (Equipment for Cosmonaut Transference and

Manoeuvring Unit) during tethered EVAs from the Kvant 2 module of Mir. The

unit, designated 21KS, was flown by the cosmonauts on 1 and 5 February 1990 before

being stored for many years inside the Kvant module. It was finally relocated outside in

a support frame, where it remained, unused, until it was destroyed upon the re-entry of

the space complex in March 2001. In order to operate this unit in space, special training

devices had to be created to simulate the operation of the unit on the ground.

UPMK for Voskhod/Almaz: In the early 1960s, the first cosmonaut manoeuvring

unit was developed by Zvezda.

33

The plan, based on a government directive of 27

International EVA training and operations 67

July 1965, was to test fly it during an additional Voskhod mission that was

subsequently cancelled. The project then transferred to the Almaz military space

station programme in a directive dated 28 December 1966. During 1966, several test

units were produced for developmental work and a developmental prototype test

was conducted during 1968, but in 1969, work was terminated when no specific task

could be assigned for the unit. Though testing had been completed at Zvezda by staff

engineers, it is unclear if any cosmonauts were assigned to help with the project or if

any training was accomplished. The unit is located in the museum of the Zvezda

design bureau

21KS for Mir & Buran: It was not until 22 March 1984 that a new directive was

issued to develop a self-contained manoeuvring unit (21KS) for use on Mir and the

Buran shuttle programme. This directive came the month after NASA had

demonstrated its MMU from STS 41-B to great success. Once again, Zvezda was

the prime contractor and the Ministry of General Engineering Industry and the

Ministry of Defence were the `customers'.

34

Testing of the unit occurred between

1986 and 1989. Special test facilities were established and in November 1988,

cosmonauts Serebrov and Viktorenko represented the cosmonaut team in manned

tests and evaluation of the system. The two cosmonauts and Zvezda engineers

controlled the 21KS by visual evaluations of their attitude and with various

angular and linear accelerations and rates to determine the accuracy of `flying' the

vehicle in the test rigs. The cosmonauts tested the attitude control system in

automated, manual and contingency modes. Between 1987 and 1989, there were 37

Hydrolab tests of the unit, 32 flights in the flying laboratory aircraft and a large

number (unspecified) of cosmonaut training sessions. These included sessions in

the Zvezda Aerostatic Support training devices, the Polosa training device and the

Don simulator at TsPK. The flight unit was launched aboard Kvant 2 on 26

November 1989. Using a safety tether in the event of a system malfunction and the

inability of the Mir complex to manoeuvre and pick up the stranded cosmonaut (as

the Shuttle was able to accomplish if required), Serebrov flew the unit for forty

minutes to a distance of 38 metres from the hatch on 1 February 1990. Viktorenko

completed a 93-minute flight to 45 metres from the station on 5 February 1990.

Despite a flawless performance and the cosmonauts' praise for the unit, it was

never used again.

SAFER & ISS: With Russia joining the ISS programme, the expansion of EVA

activities required improved EVA safety over the more traditional tethers used for

the past 25 years on Salyut and Mir stations. As a result, from 1998, Zvezda began

the development of a Russian Simplified Aide For EVA Rescue (SAFER), a smaller

MMU that could be used for the safe return of a crew member to the station. It was

designed to be attached to the back of the Orlan M suit. Though developed

separately from the NASA EMU-SAFER but with initial financial support from the

American agency, as much duplication was incorporated into the Russian unit as

possible to ease crew training for the units. Russian SAFER training is integrated

into cosmonaut Orlan M training for ISS flight assignments. It has been passed as

flight ready and is awaiting transportation to ISS on a shuttle mission.

35

68 Simulators

Table

2

Cosmonaut

Internati

onal

EVA

Log

Sequ

ence

Date

R

ussian

Inter

nation

al

C

ountry

M

ission

Sp

acecraf

t

EVA

Suit

Duration

1

1988

Dec

9

V

olkov,

A.

C

hre

Âtien

Fra

nce

(CNE

S)

EO

-4

M

ir/Arag

atz

M

ir

Node

Orlan

DMA

5

hr

57

min

2

1995

Oct

20

Avd

eyev

Reite

r

Ge

rmany

(ESA)

EO

-20

M

ir/Euro

Mir

95

M

ir/Kvant

2

Orlan

DMA

5

hr

16

min

3

1996

Feb

8

Gid

zenko

Reite

r

G

ermany

(ESA)

EO

-20

M

ir/Euro

Mir

95

M

ir/Kvant

2

Orlan

DMA

3

hr

06

min

4

1997

Apr

29

Tsibli

yev

Linen

ger

Am

erica

(NAS

A)

EO

-23

M

ir/NASA-4

M

ir/Kvant

2

Orlan

M

4

hr

48

min

5

1997

Sep

6

So

lovyov

,A.

Foale

Am

erica

(NAS

A)

EO

-24

M

ir/NASA-5

M

ir/Kvant

2

Orlan

M

6

hr

00

min

6

1997

Oct

1

Tito

v,

V.

Pa

razyns

ki

America

(NAS

A)

ST

S-86/Sh

uttle

Mir

7

OV-

104

Atlantis

STS/EMU

5

hr

01

min

7

1998

Jan

14

So

lovyov

,A.

W

olf

Am

erica

(NAS

A)

EO

-24

M

ir/NASA-6

M

ir/Kvant

2

Orlan

M

6

hr

38

min

8

1999

Apr

16

Af

anasyev

Hai

gnere

Â

Fra

nce

(CNE

S)

EO

-26

M

ir/Peresus

M

ir/Kvant

2

Orlan

M

6

hr

19

min

9

2000

Sep

10

M

alenche

nko

Lu

Am

erica

(NAS

A)

ST

S-106

(I

SS)

OV-

104

Atlantis

STS/EMU

6

hr

14

min

10

2001

Jun

8

Usa

chev

V

oss

J.S

.

A

m

erica

(NAS

A)

EO

-2/ISS

ISS/

Zvez

da

Node

Orlan

0

hr

19

min

(IV

A)

11

2001

Nov

12

De

zhurov

C

ulbertson

Am

erica

(NAS

A)

EO

-3/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

5

hr

04

min

12

2002

Jan

14

Onuf

riyenk

o

W

alz

Am

erica

(NAS

A)

EO

-4/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

6

hr

03

min

13

2002

Jan

25

Onuf

riyenk

o

Bursc

h

Am

erica

(NAS

A)

EO

-4/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

5

hr

59

min

14

2002

Aug

26

Ko

rzun

W

hitson

(F)

Am

erica

(NAS

A)

EO

-5/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

4

hr

25

min

15

2004

Feb

26

Kal

eri

Foale

Am

erica

(NAS

A)

EO

-8/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

3

hr

55

min

16

2004

Jun

24*

Pa

dalka

Finck

e

Am

erica

(NAS

A)

EO

-9/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

0

hr

14

min

(terminated)

17

2004

Jun

30

Pa

dalka

Finck

e

Am

erica

(NAS

A)

EO

-9/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

5

hr

40

min

18

2004

Aug

3

Pa

dalka

Finck

e

Am

erica

(NAS

A)

EO

-9/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

4

hr

30

min

19

2004

Sep

3

Pa

dalka

Finck

e

America

(NAS

A)

EO

-9/ISS

ISS/

Pirs

Orlan

M

5

hr

21

min

20

2005

Jan

26

Sh

aripov

C

hiao

Am

erica

(NAS

A)

EO

-10/IS

S

ISS/

Pirs

Orlan

M

5

hr

28

min

21

2005

Mar

28

Sh

aripov

C

hiao

Am

erica

(NAS

A)

EO

-10/IS

S

ISS/

Pirs

Orlan

M

4

hr

30

min

Total

100

hr

47

min

*

This

EVA

was

cut

short

due

to

a

probl

em

with

Fincke's

primary

oxy

gen

tank

in

his

pre

ssure

suit.

Mission

manag

ers

decided

to

resc

hedule

the

EVA

for

30

Ju

ne.

(F)

=

Female

International EVA training and operations 69

REFERENCES

1 Boris Yesin, `Zemnye sobratya, kosmicheskikh korabley', Novosti Kosmonavtiki No. 4

(231), 2002, pp. 52±53

2 `RGNII-Tsentr Podgotovki Kosmonavtov imeni Yu. A. Gagarina', Moscow, Kladez-

Buks, 2002, page 125

3 Institute of Aircraft Development (NII-AO) website http://www.niiao.ru/space/sokb_-

hi.htm

4 N. Kamanin, `Skrytyi kosmos: kniga vtoraya 1964±1966', Infortekst, Moscow 1997; entry

for 26 June 1965

5 Ref 4, entry for 13 August 1965

6 Ref 4, entry for 26 February 1964

7 Ref 4, entry for 17 February 1966

8 Resolution # 101 of 27 April 1966

9 N. Kamanin, `Skrytyi kosmos: kniga vtoraya 1967±1968', Infortekst, Moscow 1999; entry

for 2 August 1967

10 Ref 9, entry for 2 December 1967

11 Ref 9, entry for 3 December 1967

12 Ref 9, entry for 17 January 1968

13 Ref 9, entries for 30 January and 6 February 1968

14 Ref 9, entry for 31 March 1968

15 N. Kamanin, `Skrytyi kosmos: kniga vtoraya 1969±1978', Infortekst, Moscow 2001; entry

for 17 November 1970

16 Rex Hall and Bert Vis interview with Nikolay Mikhailovich Kopylov, Star City, August

2004

17 B.M. Yesin, `Trenazhory rossiyskogo segementa KKS v TsPK im. Yu. A. Gagarina',

Novosti Kosmonavtiki 17±18/1998, pp. 58±59

18 V.A. Romanov, `The `Analogue': the ground-based double of Almaz', Tribuna, NPO-

Mashinostroyeniya's (formerly OKB-52) in-house newspaper, unknown date