Вода – это жизнь. Этой мысли тысячи лет, а она до сих пор не утратила своей актуальности. С наступлением космической эры, значение воды лишь возросло, так как от воды в космосе зависит буквально все, начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические полеты не имели замкнутой системы «водоснабжения». То есть, вся вода бралась на борт изначально, еще с Земли. Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и в этой статье вы узнаете подробности.
Регенерация воды – это повторное получение воды. Отсюда нужно сделать самый главный вывод, что первоначально вода на МКС доставляется с Земли. Невозможно регенерировать воду, если изначально ее не доставить с Земли. Сам процесс регенерации снижает расходы на космические полеты, и делает систему МКС менее зависимой от наземных служб.
Вода, доставляемая с Земли используется на МКС многократно. Сейчас на МКС используется несколько способов регенерации воды:
- Конденсация влаги из воздуха;
- Очистка использованной воды;
- Переработка урины и твердых отходов;
На МКС установлена специальная аппаратура, которая конденсирует влагу из воздуха. Влага в воздухе – это естественно, она есть и в космосе и на Земле. В процессе жизнедеятельности космонавты могут выделять до 2,5 литров жидкости в сутки. Кроме этого, на МКС есть специальные фильтры, для очистки использованной воды. Но учитывая то, как моются космонавты, бытовой расход воды значительно отличается от земного. Переработка урины и твердых отходов – это новая разработка, примененная на МКС лишь с 2010-ого года.
На данный момент, для функционирования МКС требуется около 9000 литров воды в год. Это общая цифра, отражающая все расходы. Вода на МКС регенерируется примерно на 93%, поэтому объемы поставок воды на МКС существенно ниже. Но не стоит забывать, что с каждым полным циклом использования воды, ее общий объем уменьшается на 7%, что делает МКС зависимой от поставок с Земли.
С 29 мая 2009-ого количество членов экипажа возросло вдвое – с 3 до 6 человек. Вместе с этим возрос и расход воды, но современные технологии позволили увеличить численность космонавтов на МКС.
Когда речь заходит про космос, важно учитывать энергозатраты, или как их называют в профессиональной сфере – массозатраты, для производства воды. Первый полноценный аппарат регенерации воды появился на станции «Мир», и за все время существования он позволил «сэкономить» 58650 кг доставляемых грузов с Земли. Вспоминая, что доставка 1 кг груза стоит около 5-6 тысяч долларов США, первая полноценная система регенерации воды позволила снизить расходы примерно на 300 млн долларов США.
Современные российские системы регенерации воды — СРВ-К2М и Электрон-ВМ позволяют обеспечить космонавтов на МКС водой на 63%. Биохимический анализ показал, что регенерированная вода не утрачивает своих исходных свойств, и полностью пригодна для питья. В настоящий момент, российские ученые работают над созданием более замкнутой системы, что позволит обеспечить космонавтов водой на 95%. Существуют перспективы развития систем очистки, которые обеспечат на 100% замкнутый цикл.
Американская система регенерации воды – ECLSS, была разработана в 2008-ом году. Она позволяет не только собрать влагу из воздуха, но и регенерировать воду из мочи и твердых отходов. Несмотря на серьезные проблемы и частые поломки на протяжении первых двух лет эксплуатации, сегодня ECLSS позволяет восстановить 100% влаги из воздуха и 85% влаги из мочи и твердых отходов. В результате, на МКС появился современный аппарат, позволяющий восстановить до 93% первоначального объема воды.
Ключевым моментом в регенерации является очистка воды. В очистительные системы собирается любая вода – оставшаяся от приготовления пищи, грязная вода от мытья и даже пот космонавтов. Все эта вода собирается в специальный дистиллятор, визуально похожий на бочку. При очистке воды необходимо создать искусственную гравитацию, для этого дистиллятор вращается, при этом грязная вода прогоняется через фильтры. В результате получается чистая питьевая вода, которая по своим качествам даже превосходит питьевую воду во многих уголках Земли.
На последнем этапе в воду добавляется йод. Этот химический препарат позволяет предотвратить размножение микробов и бактерий, а также является необходимым элементом для здоровья космонавтов. Любопытный факт, что на Земле йодированная вода считается слишком дорогим удовольствием для массового применения, и вместо йода используется хлор. От использования хлора на МКС отказались по причине агрессивности данного элемента, и большей пользы от йода.
Для обеспечения жизнедеятельности космонавтов требуется колоссальное количество воды. Если бы к нашим дням не наладили систему регенерации воды, то космические исследования, наверняка, застряли бы в прошлом. Учитывая расход воды в космосе используются следующие данные в расчёте на 1 человека в сутки:
- 2,2 литра – питье и приготовление пищи;
- 0,2 литра – гигиена;
- 0,3 литра – смыв туалета;
Потребление воды для питья и пищи практически соотсветвует земным нормам. Гигиена и туалет – намного меньше, хотя все это поддается переработке и повторному использованию, но это требует энергетических затрат, так что расходы были также снижены. Любопытный факт, что если на российского космонавта в день приходится 2,7 литра воды, то на американских астронавтов выделено примерно 3,6 литра. Американская миссия продолжает получать воду с Земли, впрочем как и российские космонавты. Но в отличие от российской миссии, американцы получают воду в небольших пластиковых пакетах, а наши космонавты в 22 литровых бочонках.
Обыватель может предположить, что космонавты на МКС пьют воду, переработанную из собственной урины и твердых отходов. На деле же это не так, для питья и приготовления пищи космонавты используют чистую родниковую воду, доставленную с Земли. Вода дополнительно проходит серебряные фильтры, и доставляется на МКС российским грузовым космическим кораблем «Прогресс».
Питьевая вода поставляется в 22 литровых бочках. Воду, полученную путем переработки урины и твёрдых отходов используют для технических нужд. Например, вода необходима для работы катализаторов и для работы системы выработки кислорода. Условно говоря, космонавты «дышат уриной», а не пьют ее.
В начале 2010-ого года в СМИ появилась информация, что из-за поломки в системе регенерации воды на МКС, у американских астронавтов заканчивается питьевая вода. Владимир Соловьев, руководитель полета российского сегмента МКС, рассказал журналистам, что экипаж МКС никогда не пил воду, получаемую путем регенерации из урины. Поэтому поломка американской системы переработки урины, которая действительно была на тот момент, не повлияла на количество питьевой воды. Примечательно, что американская система дважды выходила из строя по одной и той же причине, и лишь на второй раз удалось установить истинную причину проблемы. Оказалось, что из-за влияния космических условий, в моче астронавтов сильно повышается кальций. Фильтры для переработки урины, разработанные на Земле, не были рассчитаны на такой биохимический состав мочи, и поэтому быстро приходили в негодность.
Андрей Борисенко, Александр Самокутяев и Сергей Волков с тремя блоками «Электрон-ВМ»
Советские, а затем и российские ученые, задают темп в вопросе производства кислорода из воды. И если в вопросе регенерации воды американские коллеги немного перегнали российских ученых, то в вопросе выработки кислорода, наши уверено держат пальму первенства. Даже сегодня, 20-30% переработанной воды из американского сектора МКС идет в российские аппараты по производству кислорода. Регенерация воды в космосе тесно связана с регенерацией кислорода.
Первые аппараты по производству кислорода из воды были установлены еще на аппаратах «Салют» и «Мир». Процесс производства максимально прост – специальные приборы конденсируют влагу из воздуха, а затем путем электролиза из этой воды производят кислород. Электролиз — пропускание тока через воду, является хорошо отработанной схемой, которая надежно обеспечивает космонавтов кислородом.
Сегодня к конденсируемой влаге добавился еще один источник воды – переработанная урина и твердые отходы, позволяющие получить техническую воду. Техническая вода из американский аппарата ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.
Ученые бьются над решением задачи – 100% замкнутый цикл для полного обеспечения космонавтов водой и кислородом. Одна из самых перспективных разработок – получение воды из углекислого газа. Этот газ является продуктом дыхания человека, и в настоящее время этот «продукт» жизнедеятельности космонавтов практически не используется.
Французский химик – Поль Саботье, открыл удивительный эффект, благодаря которому из реакции водорода и диоксида углерода можно получить воду и метан. Нынешний процесс производства кислорода на МКС связан с выделением водорода, но его просто выбрасывают в открытый космос, так как не находят ему применения. Если ученым удастся наладить эффективную систему по переработке углекислого газа, то удастся достичь практически 100% замкнутости системы, и найти эффективное применение водороду.
Реакция Боша, является не менее перспективной в вопросах получения воды и кислорода, но эта реакция требует крайне высоких температур, поэтому за процессом Саботье многие эксперты видят больше перспектив.
Интересуетесь бытом и устройством МКС? На нашем сайте вы всегда можете бесплатно посмотреть круглосуточную онлайн трансляцию с веб камеры МКС.
источник
Земля в иллюминаторе видна – это доказанный факт, и выглядит она как прекрасный голубой шар благодаря многим миллионам литров пресной и соленой воды. В отдельных регионах уже началась стратегическая борьба за обладание самым важным ресурсом – чистой питьевой водой, а что делать людям, которые на долгие недели отрываются от земной поверхности и наблюдают ее с многокилометрового расстояния. Кроме психологического давления, космонавты вынуждены моментально адаптироваться к стесненному пространству и строго нормированному количеству суточного потребления воды и еды.
Вся вода, которая присутствует на космической станции, доставляется грузовыми кораблями. Она расходуется для питания, гигиенических процедур, поддержки технических систем корабля. Техники просчитывают буквально каждый грамм лишнего веса, поэтому невозможно взять ее с запасом. На борту с огромным количеством суперсовременной техники, ученые и инженеры работают в условиях строгой экономии воды.
Любая повседневная процедура в условиях открытого космоса превращается в приключение с множеством нюансов. Для простых гигиенических нужд запасов воды не предусмотрено. Принять полноценный душ или постирать одежду в космосе невозможно. Сложно представить, какой бы «аромат» стоял в отсеках станции, если бы не отлаженная процедура утилизации. Способов два: каждый использованный комплект одежды упаковывается в вакуумный пакет и затем попросту выбрасывается наружу, чтобы бесследно сгореть в атмосфере нашей планеты, второй вариант более сложен – вещи отправляются на Землю обратными рейсами грузовых космических кораблей.
Единственный случай настоящей стирки в условиях невесомости случился, когда американский астронавт предпочел не расставаться с парой любимых шорт. Чтобы очистить вещь, он засунул одежду пакет, залил водой и хорошенько взболтал. Ученые создают специальную одежду с бактерицидными свойствами, волокна которой не поддерживают развитие микрофлоры, продуцирующей неприятный запах.
Еду для космических обитателей земляне привыкли представлять в виде набора разноцветных тюбиков со знакомыми кулинарными названиями: борщ, пюре или компот. Такой формат был изобретен еще в 60-х прошлого века.
На замену ему пришли сухие сублимированные смеси, которые на борту корабля заливаются горячей водой, и пускай выглядят не очень аппетитно, но обеспечивают необходимым количеством питательных веществ. В каждом пакете есть горлышко для заливки воды, а сам процесс приготовления напоминает дозаправку самолета в воздухе. Дополняется рацион жидких блюд порционно упакованные ломтики хлеба, консервы и даже популярные драже M&M. Пить и есть космонавтам приходится очень внимательно, тщательно просчитывая и координируя каждое действие. Любая неточность – и свежезаваренный чай с лимоном или порция куриного бульона красивыми шариками разлетится по всему отсеку.
Еще тридцать лет назад на станции оборудовались настоящими душевыми кабинками. Космонавт раздевался, заходил внутрь отсека с герметичной дверцей и попадал под душ из крошечных пузырьков воды. Дышать в такой среде приходилось через специальную трубку. После процедуры использованная вода засасывалась специальным пылесосом, и только потом можно было выйти из кабины.
Банные мероприятия в условиях невесомости были сочтены трудоемкими и нерентабельными, поэтому кабины были демонтированы, а космонавтам пришлось довольствоваться влажными салфетками с антибактериальными веществами. В их составе не должно быть спирта в целях пожарной безопасности, и ароматических добавок.
Процесс мытья головы также сведет к минимуму – на волосы наносится специальное средство, которое не требует смывания. Мужчинам с короткой стрижкой в этом плане намного проще, а астронавткам с пышной шевелюрой приходится смачивать волосы теплой водой, затем расческой наносить сухой шампунь и протереть полотенцем. Российские ученые разработали космический шампунь, который не образовывает пены.
В космосе приходится не только жестко экономить воду, еще нужно каждый день куда-то девать ту часть воды, которая используется для личной гигиены и даже просто испаряется с кожи космонавтов. Наличие водяной пары в воздухе станции, станет причиной оседания конденсата и выхода из строя сложной техники. Чтобы этого не произошло, внутри жилой зоны поддерживается стабильная температура. Космонавты обязательно должны регулярно заниматься спортом, и чтобы капельки пота не летали вокруг, они постоянно вытирают себя полотенцами.
Сжечь в атмосфере грязную одежду и другие отходы жизнедеятельности космонавтом не составляет проблемы. А вот потерять хотя бы каплю даже использованной воды нельзя. Любая влага на космической станции собирается и запускается в циклы повторного использования. Ее аккумулируют из атмосферы, куда она попадает в результате работы кислородно-водородных топливных элементов, проведения гигиенических процедур и дыхания астронавтов.
Повторное использование воды – один из самых актуальных трендов на Земле, а в космосе – это просто жизненная необходимость. Годовой расход питьевой воды на всю станцию равняется месячной квартирной норме не очень экономной городской семьи (нормы водопотребления и способы сократить расход воды освещались в предыдущих статьях). Группа космонавтов целый год делит объем небольшого плавательного бассейна.
Современные системы восстановления бытовых стоков до кристально чистой питьевой воды используются во многих странах. Этот фактор во многом определяет экологический статус государства. Уже есть города, которые не загрязняют стоками окружающую среду, а обеспечивают за их счет львиную долю собственных нужд.
В космосе технологии создания воды из отходов, о которых в воспитанном обществе принято дипломатично умалчивать, доведены до совершенства.
Из переработанной урины на космических станциях получают техническую воду для потребностей оборудования. Инновационные системы очистки воды позволяют восстановить до 6000 литров ежегодно. Они вытянут всю доступную влагу из пота, выдыхаемого воздуха и бытовых отходов из санузла.
Несмотря на жесткий дефицит питьевой воды в космосе, мнения астронавтов по поводу употребления в пищу воды, полученной из мочи оказались противоположными. Американские ученые Международной космической станции спокойно относятся к происхождению воды, и с легкостью пьют переработанные и очищенные отходы.
Россияне заняли принципиальную позицию, и категорически не согласны с такой практикой, несмотря на заверение зарубежных коллег, что она не просто не отличается от обычной, а даже качественнее из-за многократной очистки. Запасы питьевой воды они восполняют только за счет сбора конденсата.
Альтернативной технологий станет получения воды из углекислого газа, но она пока на стадии разработки. Это поможет спроектировать 100% замкнутые системы жизнеобеспечения и упростить процесс утилизации продуктов дыхания человека.
Ввиду нехватки пресной воды на земле, остается надеяться, что человечество в ближайшее время образумится, иначе придется пить собственные нечистоты, хоть и переработанные.
источник
Некоторые люди, хоть и умные – ведут себя иногда очень странно.
Всего несколько лет назад космонавтам на орбиту возили свежую воду. Новая система очистки позволила сократить эти поставки почти на 70 процентов. Учёные научились пускать воду по замкнутому циклу. Специальная система станции скрупулезно собирает из атмосферы капли пота, конденсат от дыхания, слив душа, мочу – перерабатывает эти жидкости, очищает и выдает космонавтам свежую воду.
Российские экипажи пить такое отказываются. Американцы удивляются, конечно, такой разборчивости. Сами они без проблем пьют воду, бывшую когда-то мочой.
Вообще с этой мочой у человека давняя и крепкая дружба, если кто не знает. Мы, земляне, потребляем эту мочу тоннами, просто не знаем об этом ничего. Поэтому в нас и нет такой брезгливости. Вот я вам сейчас расскажу кое-что интересное.
Как известно, навоз — всему голова. Без навоза поля и огороды не дают урожай. Что такое навоз? Это азотное удобрение. Азот любят все растения. Учёный Либих долгое время увлеченно ковырялся в навозе, покуда не выяснил: его жидкая часть, то есть моча содержит «весьма обильное соединение азота». Получается увлекательно. Растения пьют мочу и растут. Мы едим растения и даем мочу. А космонавтов от этого тошнит почему-то. Поехали дальше.
Уже в наше время мочевину стали давать коровам, овцам и другим животным. Микроорганизмы в желудке животных превращают эту подкормку в белок. И что интересно: килограмм мочевины дает столько же белка, сколько 30 килограмм овса. Эта питательная моча увеличивает удои молока, у овец лучше растет шерсть и вкуснее становится мясо.
Получается второй замкнутый круг. Коровы едят мочевину. Они дают говядину и молоко. Овцы едят мочевину – дают шерсть и шашлыки. Мы все это спокойно едим, а космонавтов наших опять от этого тошнит.
Однако, бывает и так, что людям приходится кушать мочу напрямую. Почти в чистом виде. Например, космонавты иногда пользуются на орбите снотворным. Там вот лекарство веронал, люминал, бромурал сделаны из мочи. Они, несомненно, каждое утро чистят зубы зубной пастой. Но что интересно: в их состав входит вещество под названием гидроперит. То есть соединение мочевины с перекисью водорода.
Можно сказать, космонавты за всю свою жизнь незаметно для себя наелись этой мочи до отвала. И только перед аппаратом очистки стали вести себя, как брезгливые барышни, которые падают в обморок при виде голых лошадей.
Однако, если космонавты посмотрят вокруг себя, то увидят, что даже на орбите они окружены мочой. Системы аварийного катапультирования, отстрела капсулы – все это включает в себя пороховые заряды. Порох из чего сделан? Правильно. Из мочи. Обшивка космического корабля частью состоит из различных пластиков. Как ни смешно, но мочевина входит в состав многих изделий.
Деваться от мочи некуда. Особенно на орбите. В сутки космонавт производит до полутора литров жёлтой жидкости. Экипаж из шести человек в сутки наполняет почти десятилитровую канистру. Куда её спрашивается девать? Выливать в космос? Не жирно ли? Кстати, если собрать всё население Земли примерно в одном месте, то за три месяца люди написают огромное озеро объемом в 600 миллиардов литров мочи. Еще больше мочевины выдают животные.
Если уж углубляться в интересные факты…первыми изучать мочу стали алхимики. Золотой цвет жидкости навел их на мысль, что она может оказаться одним из компонентов золота. Или золото может оказаться компонентом мочи. Поэтому жидкость тщательно изучали, выпаривали, фильтровали, смешивали с другими составами и веществами. Попутно алхимики сделали кучу важных открытий. Например, в 1669 году немец Хеннинг Брандт провел дистилляцию мочи и получил…фосфор! На эту тему есть даже старинная картина. Офигевший алхимик стоит на коленях перед светоносным веществом.
В 1773 году французский химик Илер Руэль долго кипятил мочу и получил наконец органическое соединение — мочевину. В Индии, 5 тысяч лет до этого люди массово лечились мочой. Нам эта практика известна под названием уринотерапия. Со времен Римской империи и вплоть до 18 века мочой отбеливали зубы. Поскольку в ней содержится прекрасный отбеливатель аммиак. Из мочи беременных кобыл фармацевтические компании выпускали гормоны эстрогена.
В общем, продолжать можно долго. Мочевина используется сегодня во многих сферах нашей жизни. И только космонавтов от этого почему-то тошнит и тошнит.
Друзья! Ставьте лайки! Подписывайтесь на канал! Впереди много интересного!
источник
Внешние ссылки откроются в отдельном окне
Внешние ссылки откроются в отдельном окне
Помимо своих основных функций, туалет на борту Международной космической станции (МКС) обеспечивает экипаж питьевой водой. Но пока система очистки работает не так хорошо, как планировалось. Корреспондент BBC Future исследовал проблему.
У Дженнифер Прюитт, пожалуй, одна из самых необычных должностей в американском космическом агентстве НАСА, а то и во всей космической отрасли.
Она — ведущий инженер по преобразованию мочи в питьевую воду.
«Название должности — одна из тех вещей, которые мне нравятся в моей работе, — говорит Прюитт, не скрывая гордости. — В мире не так уж много людей, занимающихся данной проблемой».
Прюитт работает над усовершенствованием системы регенерации воды на борту МКС. Ее лаборатория расположена в Центре космических полетов имени Джорджа Маршалла в г. Хантсуилл, штат Алабама. Задача Прюитт — найти наиболее эффективный способ переработки мочи астронавтов в питьевую воду.
Наша моча на 95% состоит из воды (остальное — продукты жизнедеятельности организма). Чем больше воды удастся регенерировать из мочи, поступающей в два туалета на борту МКС, тем меньше ее потребуется доставлять с Земли дорогостоящими рейсами грузовых кораблей.
В приемной на входе в лабораторию Прюитт расположена небольшая экспозиция. На полке выставлены склянки с мочой, различающейся по цвету — от обычного светло-желтого до коричневого и даже черного.
К моему удивлению, жидкость в сосуде с этикеткой «Предварительно обработанная американская моча» гораздо светлее, чем в стоящей рядом склянке с российской мочой.
Я интересуюсь, в чем причина такого отличия.
Несмотря на то, что приходится годами работать с мочой, это все равно очень интересная работа Дженнифер Прюитт
«С россиянами все в порядке, — успокаивает меня Прюитт. — Их моча не отличается от нашей».
На самом деле жидкость чернильно-черного цвета — не чистая российская моча, а с добавлением химикатов, использующихся в процессе ее обработки.
«Мы не можем использовать для регенерации мочу в том виде, в котором ее поставляют члены экипажа МКС, — объясняет Прюитт. — К ней необходимо добавить определенные химические вещества, чтобы предотвратить ее распад, а также распространение бактерий».
Эта предварительная обработка — только начало сложного процесса, используемого НАСА для регенерации воды на борту МКС. К извлеченной из мочи воде прибавляется отфильтрованная из воздуха внутри станции влага — в основном в виде пота астронавтов. Затем эта жидкость превращается в питьевую воду. По расчетам НАСА, в ходе 12-месячной экспедиции на каждого члена экипажа МКС в среднем должно приходиться по 730 литров питьевой воды, регенерированной из мочи и пота.
Но есть одна проблема. В то время как система извлечения воды из пота работает как положено (повторно используется практически вся содержащаяся в воздухе влага), производительность системы обработки мочи пока не соответствует ожиданиям. В наземной лаборатории производительность составляет 85%, то есть безвозвратно теряется всего 15% содержащейся в моче воды. А вот на борту МКС удается извлекать лишь 75%.
«В космосе из костей астронавтов вымывается кальций. Мы не учли в наших расчетах, каким именно образом он выводится из организма, — говорит Прюитт. — Как оказалось, значительная часть теряемого кальция выходит с мочой».
Это означает, что у мочи астронавтов в космосе иной химический состав, чем у мочи добровольцев из центра Маршалла, с которой работают специалисты НАСА на Земле.
«Выяснилось, что из-за повышенного содержания кальция моча вступает в реакцию с химикатами, которыми ее обрабатывают, — говорит Прюитт. — В результате образуется сульфат кальция, отложения которого засоряют систему и выводят ее из строя».
Можно представить себе весь драматизм подобной ситуации — компания из шести человек в замкнутом пространстве на расстоянии в 400 км над поверхностью Земли и… с неработающим санузлом. Из-за периодических засоров экипажам МКС приходится тратить время на ремонт туалетов, а на борт МКС доставляется больше воды, чем изначально планировалось.
Но команда Прюитт нашла решение этой проблемы. За счет изменения состава химикатов, использующихся для обработки мочи, исследователи надеются повысить эффективность системы регенерации воды на МКС.
Для испытаний нового химического состава у Прюитт имеется рабочая модель системы, разложенная на столе в гигантском ангаре Центра Маршалла, в котором НАСА разрабатывает и тестирует системы жизнеобеспечения. Транспарант, свисающий с одной из балок под крышей, информирует посетителей о том, что лаборатория «спасает жизни астронавтов с 1973 г.».
Система обработки мочи — двухмерная копия той, что работает на орбите — представляет собой переплетение труб, насосов и проводов, подсоединенных к огромному баку с предварительно обработанной мочой, напоминающей по цвету колу. Прюитт рассказывает мне о принципе работы побулькивающей машины.
«Все элементы системы разложены горизонтально, чтобы минимизировать воздействие гравитации, — объясняет она. — Насосы работают по принципу пищевода — сокращаясь, они прогоняют жидкость по системе».
Мы наблюдаем за тем, как моча продвигается по одной из прозрачных труб к самому крупному сосуду во всей системе, размером с домашнюю духовку. Вакуумный насос отсасывает из емкости воздух. При понижении давления внутри сосуда падает точка кипения жидкости. Это означает, что из мочи можно выделять воду, не нагревая ее.
Оставшаяся после первичной дистилляции жидкость вновь посылается в систему, чтобы извлечь из нее максимальное количество воды. В результате процесса образуются концентрированный соленый осадок и чистая вода. На борту МКС осадок упаковывают и помещают вместе с остальным мусором в использованный грузовой корабль, который затем сгорает при входе в земную атмосферу. А получившуюся воду можно снова пить.
«Это чистейшая вода, — говорит Прюитт. — Она чище любой воды, доступной на Земле».
Однако прежде чем астронавты смогут попробовать эту сверхчистую воду, она дополнительно обрабатывается для того, чтобы предотвратить распространение бактерий. В воду добавляют йод, что придает ей легкий привкус больницы. «Это не так ужасно, нужно просто привыкнуть», — говорит Прюитт.
Уже через несколько месяцев — после серии испытаний — инженеры НАСА рассчитывают внедрить новую формулу химикатов на МКС. Таким образом, надеются они, удастся довести объем регенерируемой в космосе воды до лабораторного уровня.
Тем временем команда Прюитт продолжает работу над усовершенствованием системы.
«Несмотря на то, что приходится годами работать с мочой, это все равно очень интересная работа», — говорит она.
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.
источник
Идея путешествия в космос кажется притягательной. Многие из нас мечтали стать космонавтами — или даже первыми людьми на Марсе, кто-то в детстве, а кто-то до сих пор. Кто бы не хотел дотянуться до звезд? И все же есть несколько фактов, которые могут заставить нас передумать, ну или хотя бы задуматься. Оказывается, космос это не только сложно и неудобно, это еще и неприятно. Перед вами десять мерзких фактов о космических путешествиях, к которым вам, возможно, придется хорошо подготовиться.
У NASA нет четких планов относительно того, что делать с телами космонавтов, которые умирают в космосе. По сути, NASA вообще не ожидает, что астронавты могут умереть в космосе, поэтому не указывает, как им действовать в случае смерти коллеги. Но что произойдет, если астронавт погибнет в космосе? Ведь это вполне возможно, особенно в случае длительной миссии, например, к Марсу.
Один из вариантов — отправить тело в космос. Но этот вариант не подходит, потому что ООН запрещает сброс мусора (включая тела) в космос из-за опасений, что тот может столкнуться с космическими аппаратами или загрязнить другие планеты. Другой вариант — сохранить тело внутри космического корабля и сжечь по возвращении на Землю. Опять же, этот вариант не подходит: он может поставить под угрозу жизнь других космонавтов. Последний вариант: если люди когда-нибудь колонизируют Марс, тело можно использовать в качестве удобрений. Правда, остается вопрос, действительно ли люди могут быть хорошим удобрением.
NASA в настоящее время работает с погребальной компанией Promesse, которая разрабатывает Body Back. Труп будет запечатываться в воздухонепроницаемом спальном мешке и крепиться к внешней стороне космического аппарата, где на него будет воздействовать холод космоса. Тело замерзнет, подвергнется вибрации и расколется на множество мелких частиц по мере движения аппарата через космос. К моменту возвращения на Землю от тела астронавта останутся лишь крошечные пылинки.
Доступ к свежей пресной воде в космосе может быть проблемным. Американские астронавты на Международной космической станции получают большую часть воды за счет переработки и восстановления в системе, представленной в 2009 году. Как и следует из названия, система восстановления воды позволяет астронавтам восстанавливать большую часть жидкости, которую они теряют в виде пота и мочи, во время бритья или делая кофе.
Американские астронавты не просто перерабатывают собственную мочу. Они также утилизируют мочу космонавтов, потому что россияне отказались пить такую воду. По словам Лейна Картера, менеджера по водной подсистеме для МКС, переработанная вода по вкусу ничем не отличается от бутилированной.
Условия микрогравитации в космосе приводят астронавтов к преждевременному старению. Кожа стареет быстрее, становится тоньше и суше, начинает зудить. Кости и мышцы также слабеют. Астронавты теряют 1% мышечной массы и 2% костной массы с каждым месяцем, проведенным в космосе. За четыре-шесть месяцев пребывания на Международной космической станции потеря составляет порядка 11% массы бедренной кости.
Даже артерии страдают. Они становятся жестче, что грозит сердечными приступами и инсультами у астронавтов. Канадец Роберт Терск страдал от слабости, хрупких костей и проблем с равновесием, проведя шесть месяцев в космосе. Он сказал, что по возвращении на Землю почувствовал себя стариком. Преждевременное старение сейчас рассматривается как один из побочных эффектов космических путешествий. И от него не скрыться, хотя космонавты могут снизить эффект, упражняясь по несколько часов в день.
Есть предположения, что долгосрочные космические миссии делают космонавтов бесплодными. В одном эксперименте самцов крыс подвешивали над полом на шесть недель, имитируя невесомость космического пространства, в результате чего их семенники уменьшались, как и количество сперматозоидов, эффективным образом диктуя бесплодие. Самки крыс страдали от подобной или даже худшей участи, когда их отправляли в космос. Яичники крыс переставали работать через 15 дней. К моменту возвращения на Землю ген, ответственный за производство эстрогена, работал на износ, а клетки, производящие яйцеклетки, умирали.
Космическое путешествие также связывают с потерей либидо. В одном эксперименте два самца и пять самок мышей, которых отправили в космос, отказались спариваться. Однако некоторые ученые настаивают на том, что космос никак не связан с либидо или бесплодием. Яйцеклетки рыб и лягушек, отправленные в космос, удавалось оплодотворить, хотя потомство лягушек осталось в фазе головастиков. Мужчины-космонавты также зачинали детей своим женам через несколько дней по возвращении на Землю.
С женщинами похожая ситуация. Они также беременели вскоре после возвращения из космических миссий, хотя у них был более высокий шанс выкидыша. Влияние космических путешествий на воспроизводство остается спорным и по очевидным причинам исследуется очень тяжело. NASA отказалось от попыток подсчета количества сперматозоидов у астронавтов, возвращающихся из космоса, в целях конфиденциальности.
Несмотря на достижения в освоении космоса, «космическая болезнь» остается головной болью NASA. Больше половины всех астронавтов, посылаемых в космос, сталкиваются с тошнотой, головной болью, рвотой и общим дискомфортом. Все это причины космической болезни, также называемой синдромом космической адаптации. Из известных астронавтов, столкнувшихся с космической болезнью, можно назвать Джейка Гарна, который почувствовал симптомы еще до отлета с Земли. Когда же он вернулся, он едва мог ходить.
Космическая болезнь Гарна протекала так тяжело, что его имя стало неформальной шкалой измерения степени болезни. Астронавты оценивают тяжесть своих страданий фразами вроде «один гарн», «два гарна», «три гарна» и так далее. Пока NASA ищет решения вопроса космической болезни, силами инженеров агентства было создано устройство раннего предупреждения, если астронавтам станет плохо в космосе.
NASA кое-что упустило в конструировании первого скафандра. Оказалось, ученые забыли, что астронавтам может потребоваться сходить в туалет в скафандре. Это упущение привело к тому, что Алан Шепард, первый американец в космосе, сходил прямо под себя, пребывая в скафандре. И произошло это только после разрешения, поскольку ученые NASA опасались, что моча может привести к короткому замыканию электрических компонентов скафандра.
Чтобы предотвратить возникновение подобных сценариев в будущих миссиях, в NASA придумали устройство по типу презерватива, который астронавты надевали полностью в скафандре. По очевидным причинам, когда в космос вышли американские женщины в 1970-х годах, у них возникли проблемы, поэтому агентству пришлось разрабатывать систему по распределению мочи и кала под названием DACT. DACT использовали люди обоих полов, хотя делали его специально для женщин.
В 1988 году NASA заменило DACT на MAG — по сути, памперс для взрослых, похожий на шорты. Каждому астронавту выдают три таких MAG на каждую миссию. Один надевается во время выхода в космос, один по возвращении и третий — на всякий случай.
Астронавты всегда рискуют получить воспаление мочеполовых путей и прочие болезни, находясь в космосе. Мужчины, вероятнее всего, окажутся с простатитом, а женщины получат инфекцию мочевыводящих путей. С 1981 по 1998 год 23 из 508 астронавтов NASA, отправленных в космос, столкнулись с проблемами с мочеиспусканием. Хотя эта статистика свидетельствует о том, что мочеполовые заболевания затрагивают лишь незначительный процент астронавтов, закрывать глаза на эти проблемы не получится, поскольку они могут привести к прекращению космического полета.
Советский Союз выяснил это самым решительным образом, когда в 1985 году космонавту Владимиру Васютину пришлось вернуться на Земля всего через два месяца из запланированных шести. Владимира мучил сильный простатит, который вызывал лихорадку, тошноту и серьезные боли при мочеиспускании.
Марджори Дженкинс, медицинский советник NASA, прояснила, что простатит может быть одним из последствий уменьшения эякуляции. Когда мужчины не эякулируют достаточно часто, бактерии могут накапливаться в предстательной железе и вызывать инфекцию.
Неизвестно, придется ли астронавтам мастурбировать во время космических полетов, но это не значит, что они этого не делали. Один российский космонавт однажды признался, что «занимается сексом с рукой», находясь в космосе. В 2012 году астронавт Рон Гаран рассказал на Reddit, что астронавты действительно получают немного «свободного времени» на Международной космической станции. Когда же его попросили разъяснить, он сказал: «Я могу говорить только за себя, но мы ведь профессионалы».
У NASA нет никакого мудреного медицинского оборудования на борту космического корабля или даже МКС. Все, что есть, это лекарства и базовое оборудование первой помощи. Астронавтов не лечат ничем, кроме пластыря и подорожника с обезболивающим. Что же делать, если астронавту станет очень плохо или вообще потребуется хирургия?
Когда такое происходит, NASA требует, чтобы астронавта отправили обратно на Землю. У NASA есть соглашение с Роскосмосом, по которому для спасения больных астронавтов с МКС запускаются экстренные «Союзы». Помимо больных астронавтов, ракета вернется еще с двумя космонавтами, поскольку нужен экипаж из трех человек. Такая поездка обойдется в сотни миллионов долларов, а тяжелобольной астронавт, возможно, даже не переживет путешествие.
Если NASA проходит через все это лишь для того, чтобы забрать больного астронавта с «ближайшей» МКС, что будет, когда помощь понадобится астронавту на пути к Марсу? Национальный космический институт биомедицинских исследований (NSBRI) финансирует несколько агентств, создающих уникальное медицинское оборудование, которое сможет справиться с тяжелыми заболеваниями вроде сердечных приступов и аппендицита в космосе.
Только что мы упоминали, что медицинская помощь, доступная астронавтам в космосе, квалифицируется как первая помощь. Но даже при всем этом большинство доступных препаратов не так эффективны, как на Земле. В ходе одного исследования ученые укомплектовали первые восемь аптечек 35 разными препаратами, включая снотворное и антибиотики. Четыре аптечки были отправлены на Международную космическую станцию, а другие четыре хранили в специальной камере в Космическом центре им. Джонсона в Хьюстоне.
Спустя 28 месяцев препараты, отправленные на МКС, оказались менее эффективны, чем те, что хранились в космическом центре. Шесть препаратов, как выяснилось, также растаяли или изменили цвет. Ученые считают, что потеря эффективно связана с излишком вибрации и излучения, с которыми препараты сталкиваются в открытом космосе. Сейчас NASA снизило серьезность этой проблемы, поставляя свежие лекарства на МКС каждые шесть месяцев. В будущем же космонавтам будут давать все необходимые ингредиенты для производства лекарств в космосе.
Концентрация углекислого газа на МКС повышена. На Земле концентрация CO2составляет около 0,3 мм рт. ст., но может достигать 6 мм рт. ст. на МКС. Неблагоприятные побочные эффекты, такие как головные боли, раздражение и проблемы со сном, ставшие нормой среди космонавтов, — это лишь несколько последствий повышенной концентрации диоксида углерода. По сути, большинство астронавтов жалуются на головные боли в начале своих миссий.
В отличие от Земли, где углекислый газ, покидающий тело, рассеивается в воздухе, выдыхаемый астронавтами газ образует облако над их головами. На борту МКС имеются специальные вентиляторы, которые выдувают эти облака и рассеивают по объекту. Но концентрация газа все равно превышает рекомендованную. Будем надеяться, что к моменту отправки людей на Марс решение будет найдено.
источник
Некоторые люди, хоть и умные – ведут себя иногда очень странно.
Всего несколько лет назад космонавтам на орбиту возили свежую воду. Новая система очистки позволила сократить эти поставки почти на 70 процентов. Учёные научились пускать воду по замкнутому циклу. Специальная система станции скрупулезно собирает из атмосферы капли пота, конденсат от дыхания, слив душа, мочу – перерабатывает эти жидкости, очищает и выдает космонавтам свежую воду.
Российские экипажи пить такое отказываются. Американцы удивляются, конечно, такой разборчивости. Сами они без проблем пьют воду, бывшую когда-то мочой.
Вообще с этой мочой у человека давняя и крепкая дружба, если кто не знает. Мы, земляне, потребляем эту мочу тоннами, просто не знаем об этом ничего. Поэтому в нас и нет такой брезгливости. Вот я вам сейчас расскажу кое-что интересное.
Как известно, навоз — всему голова. Без навоза поля и огороды не дают урожай. Что такое навоз? Это азотное удобрение. Азот любят все растения. Учёный Либих долгое время увлеченно ковырялся в навозе, покуда не выяснил: его жидкая часть, то есть моча содержит «весьма обильное соединение азота». Получается увлекательно. Растения пьют мочу и растут. Мы едим растения и даем мочу. А космонавтов от этого тошнит почему-то. Поехали дальше.
Уже в наше время мочевину стали давать коровам, овцам и другим животным. Микроорганизмы в желудке животных превращают эту подкормку в белок. И что интересно: килограмм мочевины дает столько же белка, сколько 30 килограмм овса. Эта питательная моча увеличивает удои молока, у овец лучше растет шерсть и вкуснее становится мясо.
Получается второй замкнутый круг. Коровы едят мочевину. Они дают говядину и молоко. Овцы едят мочевину – дают шерсть и шашлыки. Мы все это спокойно едим, а космонавтов наших опять от этого тошнит.
Однако, бывает и так, что людям приходится кушать мочу напрямую. Почти в чистом виде. Например, космонавты иногда пользуются на орбите снотворным. Там вот лекарство веронал, люминал, бромурал сделаны из мочи. Они, несомненно, каждое утро чистят зубы зубной пастой. Но что интересно: в их состав входит вещество под названием гидроперит. То есть соединение мочевины с перекисью водорода.
Можно сказать, космонавты за всю свою жизнь незаметно для себя наелись этой мочи до отвала. И только перед аппаратом очистки стали вести себя, как брезгливые барышни, которые падают в обморок при виде голых лошадей.
Однако, если космонавты посмотрят вокруг себя, то увидят, что даже на орбите они окружены мочой. Системы аварийного катапультирования, отстрела капсулы – все это включает в себя пороховые заряды. Порох из чего сделан? Правильно. Из мочи. Обшивка космического корабля частью состоит из различных пластиков. Как ни смешно, но мочевина входит в состав многих изделий.
Деваться от мочи некуда. Особенно на орбите. В сутки космонавт производит до полутора литров жёлтой жидкости. Экипаж из шести человек в сутки наполняет почти десятилитровую канистру. Куда её спрашивается девать? Выливать в космос? Не жирно ли? Кстати, если собрать всё население Земли примерно в одном месте, то за три месяца люди написают огромное озеро объемом в 600 миллиардов литров мочи. Еще больше мочевины выдают животные.
Если уж углубляться в интересные факты…первыми изучать мочу стали алхимики. Золотой цвет жидкости навел их на мысль, что она может оказаться одним из компонентов золота. Или золото может оказаться компонентом мочи. Поэтому жидкость тщательно изучали, выпаривали, фильтровали, смешивали с другими составами и веществами. Попутно алхимики сделали кучу важных открытий. Например, в 1669 году немец Хеннинг Брандт провел дистилляцию мочи и получил…фосфор! На эту тему есть даже старинная картина. Офигевший алхимик стоит на коленях перед светоносным веществом.
В 1773 году французский химик Илер Руэль долго кипятил мочу и получил наконец органическое соединение — мочевину. В Индии, 5 тысяч лет до этого люди массово лечились мочой. Нам эта практика известна под названием уринотерапия. Со времен Римской империи и вплоть до 18 века мочой отбеливали зубы. Поскольку в ней содержится прекрасный отбеливатель аммиак. Из мочи беременных кобыл фармацевтические компании выпускали гормоны эстрогена.
В общем, продолжать можно долго. Мочевина используется сегодня во многих сферах нашей жизни. И только космонавтов от этого почему-то тошнит и тошнит.
Друзья! Ставьте лайки! Подписывайтесь на канал! Впереди много интересного!
источник
/Пинать меня не надо-это «Мир». Просто фотка хорошая/
Не космонавты мы, не летчики,
Не инженеры, не врачи.
А мы водо-водопроводчики:
Мы гоним воду из мочи!
И не факиры, братцы, вроде мы,
Но, не бахвалясь, говорим:
Круговорот воды в природе мы
В системе нашей повторим!
Наука наша очень точная.
Вы только дайте мысли ход.
Мы перегоним воды сточные
На запеканки и компот!
Проехав все дороги Млечные,
Не похудеешь вместе с тем
При полном самообеспеченьи
Наших космических систем.
Ведь даже торты превосходные,
Люля кебаб и калачи
В конечном счете — из исходного
Материала и мочи!
Не откажите ж, по возможности,
Когда мы просим по утрам
Наполнить колбу в общей сложности
Хотя бы каждый по сто грамм!
Должны по-дружески признаться мы,
Что с нами выгодно дружить:
Ведь без утили-тилизации
На белом свете не прожить.
(Автор — Варламов Валентин Филиппович — псевдоним В.Вологдин)
Вода–основа жизни. На нашей планете уж точно. На какой-нибудь «Гамма-Центавра», возможно, всё по-другому. С наступлением эпохи освоения космоса значение воды для человека лишь возросло. От Н2О в космосе зависит очень многое: начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические аппараты не имели замкнутой системы «водоснабжения». Вся вода и прочие «расходники» брались на борт изначально, еще с Земли.
«Предыдущие космические миссии – Меркурий, Джемини, Аполлон брали с собой все необходимые запасы воды и кислорода и сбрасывали жидкие и газообразные отходы в космос», — поясняет Роберт Багдижян (Robert Bagdigian) из Центра Маршалла.
Если сформулировать кратко: системы жизнеобеспечения космонавтов и астронавтов были «разомкнутыми» – они полагались на поддержку с родной планеты.
Про йод и КА «Апполон», роль туалетов и варианты (UdSSR or USA) утилизации отходов жизнедеятельности на ранних КА я расскажу в другой раз.
/«Звёзды — холодные игрушки», С. Лукьяненко/
Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и я попробую рассказать о подробности (на сколько сам в этом разобрался).
В соответствии с ГОСТ 28040-89 (даже не знаю, действует ли он ещё)» Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате «СЖО космонавта — это «Совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности». В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
Робин Карраскилло (Robyn Carrasquillo), технический руководитель проекта ECLSS.
1.СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В ГЕРМЕТИЧНЫХ КАБИНАХ СТРАТОСТАТОВ, РАКЕТ И ПЕРВЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Первому посещению человеком пространства за линией Кармана в космическом корабле предшествовали запуски стратостатов, ракет и искусственных спутников Земли, в которых имелись системы жизнеобеспечения для людей и животных (большей частью для собак).
В стратостатах «СССР-1» (1933 г.) и «Осоавиахим-1» (1934 г.) системы жизнеобеспечения включали запасы криогенного и газообразного кислорода; последний находился в баллонах под давлением 150 атм. Диоксид углерода удалялся с помощью ХПИ — химического поглотителя известкового в соответствии с реакцией:
Са (ОН)2 + СО2 = Са (СО3) + Н2О
В состав ХПИ входило 95 % Са (ОН)2 и 5 % асбеста.
В ракетах, с помощью которых производилось зондирование ближнего космоса, находилась герметичная кабина с животными, имеющая в своем составе три баллона для смеси воздуха и кислорода. Диоксид углерода, выделяемый животными, удалялся с помощью ХПИ.
Капсула «звездных собак» Белки и Стрелки, в которой они вернулись на Землю:
На борту первых искусственных спутников Земли в состав систем жизнеобеспечения для собак входили некоторые элементы будущих СЖО для космонавтов: устройство для приема пищи, ассенизационное устройство; очистка атмосферы и обеспечение кислородом осуществлялось с помощью надперекисных соединений, которые при поглощении диоксида углерода и паров воды выделяли кислород в соответствии с реакциями:
2. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ ТИПА «БИОН» И «ФОТОН»
Биологические спутники Земли-автоматические космические аппараты «БИОН» и «ФОТОН» предназначены для исследований влияния факторов космического полета (невесомость, радиация и др.) на организм животных.
Примечательно, что Россия — по сути — единственная страна в мире, имеющая автоматические космические аппараты для исследований на биологических объектах. Другие страны вынуждены посылать животных в Космос на наших аппаратах.
В разные годы научными руководителями программы «БИОН» были О.Г. Газенко и Е.А. Ильин. В настоящее время научным руководителем программы «БИОН» является О.И. Орлов, заместителями — Е.А. Ильин и Е.Н. Ярманова.
Биологический спутник «БИОН» снабжен системами водообеспечения и кормления животных, системой термовлагорегулирования, системой «день-ночь», системой обеспечения газового состава и др.
Система обеспечения газового состава автоматических космических аппаратов «БИОН» и «ФОТОН» предназначена для обеспечения животных кислородом, удаления диоксида углерода и газообразных микропримесей в спускаемом аппарате.
Состав:
— патронов с кислородосодержащим веществом и поглотителем вредных микропримесей;
— патрона с поглотителем диоксида углерода и вредных микропримесей;
— электровентиляторов;
— датчиков для индикации работоспособности вентиляторов и герметичности газовых трактов;
— газоанализатора;
— блока управления и контроля.
Система обеспечивает комфортные условия в газовой среде спускаемого аппарата (замкнутый герметичный объем, содержащий 4,0-4,5 м3 воздуха) и представляет собой три регенеративных патрона и поглотительный патрон с электровентилятором на каждый патрон, обеспечивающих регенерацию воздуха по СО2, О2, СО и прочим вредным примесям. Включение и выключение микрокомпрессоров позволяет обеспечить заданный состав атмосферы объекта.
Принцип работы: воздух объекта вентилятором прокачивается через регенеративный патрон, где очищается от СО2 и вредных примесей и обогащается кислородом.
Избыток диоксида углерода убирается путем периодического включения поглотительного патрона. Поглотительный патрон также обеспечивает очистку от вредных примесей. Система работает с блоком управления и контроля и газоанализатором по кислороду и диоксиду углерода. При падении парциального давления кислорода до 20,0 кПа включается первый регенеративный патрон.
Если парциальное давление кислорода больше или равно 20,8 кПа, регенеративный патрон отключается и включается вновь при парциальном давлении кислорода 20,5 кПа. Включение второго и последующих патронов происходит при парциальном давлении кислорода 20,0 кПа (при условии падения концентрации), причем ранее включенные патроны продолжают работать.
Поглотительный патрон включается периодически при парциальном давлении диоксида углерода 1,0 кПа, выключается при парциальном давлении диоксида углерода 0,8 кПа, вне зависимости от работы регенеративного патрона.
3. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗАПАСОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ ТИПА «ВОСТОК», «ВОСХОД», «СОЮЗ», «МЕРКУРИЙ», «ДЖЕМИНИ», «АПОЛЛОН», «ШАТТЛ», ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»
Системы жизнеобеспечения советских космических кораблей типа «Восток», «Восход», «Союз», а также американских «Меркурий», «Джемини», «Аполлон» и транспортного корабля многоразового использования «Шаттл» были основаны полностью на запасах расходуемых материалов/u]: кислорода, воды, пищи, средств удаления СО2 и вредных микропримесей.
4. РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ ОРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ «САЛЮТ», «МИР», «МКС»
Функционирование систем жизнеобеспечения, базирующихся на основе запасов расходуемых веществ, взятых с Земли, имеют существенный недостаток: их масса и габариты возрастают прямо пропорционально длительности космической экспедиции и количеству членов экипажей. По достижении определенной продолжительности полета СЖО на основе запасов могут быть препятствием для реализации экспедиции.
В таблице приведены массовые характеристики СЖО, основанных на запасах расходуемых веществ применительно к экспедиции длительностью 50, 100 и 500 суток для экипажа, состоящего из 6 человек:
Основываясь на нормах потребления основных компонентов СЖО, полученных в результате многолетней практики длительных орбитальных полетов на станциях типа «САЛЮТ», «МИР» и «МКС» (кислород — 0,96 кг/чел.сут., питьевая вода — 2,5 кг/чел.сут., пища — 1,75 кг/чел.сут. и т.д.), легко подсчитать, что необходимая масса запасов для экипажа, состоящего из 6 — и человек в условиях 500-суточного полета без учета массы тары и систем хранения составило бы величину более 58 тонн (см.табл.). В случае использования систем жизнеобеспечения, основанных на запасах расходных материалов, понадобилось бы создание систем хранения продуктов жизнедеятельности космонавтов: фекалий, мочи, конденсата атмосферной влаги, использованных санитарно-гигиенических и кухонных вод и т.д.
Что по факту трудно реализуемо или вообще неосуществимо (полёт к Марсу, например).
В 1967-1968 годах в Институте медико-биологических проблем МЗ СССР был проведен уникальный годовой медико-технический эксперимент с участием трех испытателей: Г.А. Мановцева, А.Н. Божко и Б.Н. Улыбышева. В гермокамерном эксперименте, длившемся 365 суток, проходила медико-биологическая и техническая оценка нового комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения.
В состав СЖО наземного лабораторного комплекса входили:
Экспериментальные регенерационные системы жизнеобеспечения на основе физико-химических процессов, испытанные в годовом медико-техническом эксперименте, явились прототипом штатных СЖО для экипажей орбитальных станций «Салют», «МИР» и «МКС».
Впервые в мировой практике пилотируемых полётов на космической станции «Салют-4» функционировала регенерационная система «СРВ-К»-система получения питьевой воды из конденсата атмосферой влаги. Экипаж в составе А.А. Губарева и Г.М. Гречко использовал воду, регенерированную в системе «СРВ-К», для питья и приготовления пищи и напитков. Система работала в течение всего пилотируемого полёта станции. Аналогичные системы типа «СРВ-К» работали на станциях «Салют-6», «Салют-7», «МИР».
[u]Отступление:20 февраля 1986 года вышла на орбиту советская орбитальная станция «Мир».
Нашу станцию «Мир» затопили, когда ей исполнилось 15 лет. Сейчас двум российским модулям, которые входят в состав МКС, уже тоже по 17. Но МКС никто пока топить не собирается…
Эффективность использования регенерационных систем подтверждена опытом многолетней эксплуатации, например, орбитальной станции «МИР», на борту которого успешно функционировали такие подсистемы СЖО, как:
«СРВ-К» — система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги,
«СРВ-У» — система регенерации воды из мочи (урины),
«СПК-У» — система приема и консервации мочи (урины),
«Электрон» — система генерирования кислорода на основе процесса электролиза воды,
«Воздух» — система удаления диоксида углерода,
«БМП» — блок удаления вредных микропримесей и др.
Аналогичные регенерационные системы (за исключением «СРВ-У») успешно функционируют в настоящее время на борту Международной космической станции (МКС).
Куда расходуется вода на МКС (лучшего качества схемы всё равно нет, мои извинения):
В состав системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) МКС входит подсистема обеспечения газового состава (СОГС). Состав: средства контроля и регулирования атмосферного давления, средства выравнивания давления, аппаратуру разгерметизации и наддува ПхО, газоаналитическую аппаратуру, систему удаления вредных примесей БМП, систему удаления углекислого газа из атмосферы «Воздух», средства очистки атмосферы. Составной частью СОГС являются средства кислородообеспечения, включающие твердотопливные источники кислорода (ТИК) и систему получения кислорода из воды «Электрон-ВМ». При стартовом запуске на борту СМ имелось всего лишь 120 кг воздуха и два твердотопливных генератора кислорода ТГК.
Для доставки 30 000 литров воды на борт орбитальной станции «МИР» и «МКС» потребовалось бы организовать дополнительно 12 запусков транспортного корабля «Прогресс», величина полезной нагрузки которого составляет 2,5 тонны. Если принять во внимание тот факт, что «Прогрессы» оборудованы баками для питьевой воды типа «Родник» емкостью 420 л, то количество дополнительных запусков транспортного корабля «Прогресс» должно было бы увеличиться в несколько раз.
На МКС цеолитовые поглотители системы «Воздух» захватывают углекислый газ (CO2) и высвобождают его в забортное пространство. Теряемый в составе CO2 кислород восполняется за счет электролиза воды (разложения ее на водород и кислород). Этим на МКС занимается система «Электрон», расходующая 1 кг воды на человека в сутки. Водород сейчас стравливают за борт, но в перспективе он поможет превращать CO2 в ценную воду и выбрасываемый метан (CH4). И конечно, на всякий случай на борту есть кислородные шашки и баллоны.
[
center]
[/center]
Санузел на космической станции выглядит так:
В служебном модуле МКС введены и функционируют системы очистки «Воздух» и БМП, усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата СРВ-К2М и генерации кислорода «Электрон-ВМ», а также система приема и консервации урины СПК-УМ. Производительность усовершенствованных систем увеличена более чем в 2 раза (обеспечивает жизнедеятельность экипажа до 6 человек), а энерго- и массозатраты снижены. За пятилетний период (данные на 2006 г.) их эксплуатации регенерировано 6,8 тонны воды 2,8 тонны кислорода, что позволило уменьшить массу доставляемых на станцию грузов более, чем на 11 тонн. Задержка с включением в состав комплекса СЖО системы регенерации воды из урины СРВ-УМ не позволила осуществить регенерацию 7 тонн воды и уменьшить массу доставки.
Техническая вода из американского аппарата ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.
Процесс восстановления воды из мочи – сложная техническая задача: «Моча гораздо «грязнее» водяных испарений, — объясняет Карраскилло, — Она способна разъедать металлические детали и засорять трубы». Система ECLSS (видео) использует для очищения мочи процесс, называемый парокомпрессионная дистилляция: моча кипятится до тех пор, пока вода из неё не превратится в пар. Пар – естественно очищенная вода в парообразном состоянии (за исключением следов аммиака и других газов) – поднимается в дистилляционную камеру, оставляя концентрированную коричневую жижу нечистот и солей, которую Карраскилло милосердно называет «рассолом» (который затем выбрасывается в открытый космос). Затем пар охлаждается, и вода конденсируется. Полученный дистиллят смешивается со сконденсированной из воздуха влагой и фильтруется до состояния, пригодного для питья. Система ECLSS способна восстановить 100% влаги из воздуха и 85% воды из мочи, что соответствует суммарной эффективности около 93%.
Описанное выше, однако, относится к работе системы в земных условиях. В космосе появляется дополнительная сложность – пар не поднимается вверх: он не способен подняться в дистилляционную камеру. Поэтому в модели ECLSS для МКС «…мы вращаем дистилляционную систему для создания искусственной гравитации, чтобы разделить пары и рассол», — поясняет Карраскилло.
Известны попытки получить синтетические углеводы из продуктов жизнедеятельности космонавтов для условий космических экспедиций по схеме:
По этой схеме продукты жизнедеятельности сжигаются с образованием диоксида углерода, из которого в результате гидрирования образуется метан (реакция Сабатье). Метан может быть трансформирован в формальдегид, из которого в результате реакции поликонденсации (реакция Бутлерова) образуются углеводы-моносахариды.
Однако полученные углеводы-моносахариды представляли собой смесь рацематов — тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, не обладающих оптической активностью.
Прим. Я даже пужаюсь подумать о возможности покопаться в «вики-знаниях», чтобы вникнуть в смысл этих терминов.
Современные СЖО после их соответствующей модернизации могут быть положены в основу создания СЖО, необходимых для освоения дальнего космоса. Комплекс СЖО позволит обеспечить практически полное воспроизводство воды и кислорода на станции и может являться основой комплексов СЖО для намечаемых полетов к Марсу и организации базы на Луне.
Большое внимание уделяется созданию систем, обеспечивающих наиболее полный круговорот веществ. С этой целью, вероятнее всего, будут использовать процесс гидрирования диоксида углерода по реакции Сабатье или Боша-Будуара, которые позволят реализовать круговорот по кислороду и воде:
Хочется отметить, что источниками загрязнения среды обитания на орбитальных станциях и при длительных межпланетных перелётах являются:
— конструкционные материалы интерьера (полимерные синтетические материалы, лаки, краски);
— человек (при перспирации, транспирации, с кишечными газами, при санитарно-гигиенических мероприятиях, медицинских обследованиях и др.);
— работающая электронная аппаратура;
— звенья систем жизнеобеспечения (ассенизационное устройство-АСУ, кухня, сауна, душ);
и многое другое.
Очевидно, что потребуется создание автоматической системы оперативного контроля и управления качеством среды обитания. Некая АСОКУКСО?
Ой не зря в Бауманке специальность по СЖО КА (Э4.*) называлась студентами:
…
Что расшифровывалось, как:
ЖизнеОбеспечение Пилотируемых Аппаратов
Полная, так сказать, если пытаться вникать.
Окончание: может я не всё учел и где-то перепутал факты, цифры. Тогда дополняйте, поправляйте и критикуйте.
На это «словоблудие» меня подтолкнула интересная публикация: «Овощи для астронавтов: как растят свежую зелень в лабораториях НАСА», которую приволокло для обсуждения моё младшее чадо.
Мой отпрыск сегодня в школе начал сколачивание «исследовательской группы-банды» для выращивания пекинского салата в старой микроволновке. Вероятно, решили себя обеспечить зеленью при путешествии на Марс. Старую микроволновку придётся покупать на AVITO, т.к. мои пока все функционируют. Не ломать ведь специально?
Как я и обещал marks@marks, если что-то выйдет — фотки и результат скину на ГИК. Выращенный салат могу послать почтой РФ желающим, за отдельную плату, конечно.
Первоисточники:
АКТОВАЯ РЕЧЬ доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ Ю.Е. СИНЯКА (РАН) «СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБИТАЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (Прошлое, настоящее и будущее)» /Москва Октябрь 2008.Основная часть текста.
«Живая наука» (http://livescience.ru)-Регенерация воды на МКС.
АО «НИИхиммаш» (www.niichimmash.ru). Публикации сотрудников АО «НИИхиммаш».
Интернет-магазин «Еда космонавтов»
Использованы фото, видео и документы:
www.geektimes.ru/post/235877 (Филипп Терехов@lozga)
www.gctc.ru
www.bezformata.ru
www.vesvks.ru
www.epizodsspace.no-ip.org
www.techcult.ru
www.membrana.ru
www.yaplakal.com
www.авиару.рф
www.fotostrana.ru
www.wikipedia.org
www.fishki.net
www.spb.kp.ru
www.nasa.gov
www.heroicrelics.org
www.marshallcenter.org
www.prostislav1.livejournal.com/70287.html
www.liveinternet.ru/users/carminaboo/post124427371
www.files.polkrf.ru
Большая советская энциклопедия (www.bse.uaio.ru)
www.vokrugsveta.ru
Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
источник