ruskolodez@yandex.ru

Земля оказалась не единственной планетой, на которой есть вода. Астрономы определили, что на влагу в безжизненном пространстве среди миллиона звезд разносят кометы. Есть теория, что именно благодаря хвостатым путешественницам миллионы лет назад на Земле образовались океаны. Идея колонизации других планет тревожит большие умы многие годы. С помощью современного оборудования ученые разглядели подземные залежи воды на соседних планетах и даже в окрестностях черных дыр.

Дорогая вода для астронавтов

Исследования космоса - это самое затратное занятие из всех. В этой сфере миллионы тратятся, как мелочь в столовой. Подготовка космических кораблей, транспортных челноков, специфического оборудования и систем жизнеобеспечения стоит огромных денег. Пресная вода, которая считается чет-то обыденным на Земле, превращается в дорогой ресурс на ее орбите. Строго учитывается каждый затраченный миллилитр.

Вода в космосе

Доставка грузов на космическую станцию съедает значительную часть бюджета. В рекламе будущих космических экскурсий заявлена цена 3000 USD за килограмм. С такой информацией тарифы водоканала не кажутся завышенными.

Каждому члену экипажа в сутки необходимо 2,2 литра питьевой воды. Также она тратится на поддержку систем жизнеобеспечения. Например, система «Электрон» восстанавливает кислород за счет электролиза. В сутки она тратит литр вода на человека.

Пока ведется поиск самой рациональной реакции, у космонавтов два варианта: пить воду с Земли (для российских космонавтов доставляют специальную родниковую воду с серебром) или генерировать ее из своих отходов (так уже давно делают американцы). Частично нужды водоснабжения покрываются за счет:

  • конденсации атмосферной влаги;
  • углекислого газа;
  • санитарно-гигиенической воды;
  • выделений технических систем.

Для внештатных ситуаций на МКС резервные запасы воды и кислорода. Из-за энергетических, объемных и весовых ограничений перспективу представляют физико-химические методы восстановления воды и атмосферы. Биологические циклы будут применяться на планетных базах.

Суточное водопотребление на Земле на одного человека составляет от 30 до 500 литров. Это зависит от благоустроенности жилья и окружающей инфраструктуры. Вода в космосе - это необходимая роскошь. Все бытовые нужды космонавтов максимально «обезвожены»

Простому человеку может показаться отвратительным факт, что ученым приходится пить воду, добытую из собственной мочи. Регенерация состоит из стольких этапов подготовки, очистки, конденсации и кондиционирования, что полученная влага намного чище, чем лучшая вода на земле. А если учесть количество канализационных сбросов в водохранилища, то такая жидкость предпочтительнее обычного водопроводного снабжения.

Как происходит магическое превращение

На станции стремятся к максимально рациональному использованию ресурсов и минимальному количеству отходов. Система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К2М за 10 лет работы выдала 20000 литров воды. Чтобы доставить аналогичный объем с Земли, пришлось бы загрузить 9 грузовых кораблей «Прогресс».

Полностью утилизировать мочу - неэффективно, ведь в ней только 5% отходов жизнедеятельности, а все остальное - вода. Процесс превращения отходов в питье наземная лаборатория НАСА совершенствовала и проверяла долгие месяцы. В два раза уменьшенная копия отдела функционирует на борту космической станции.

Жидкость под давлением проходит несколько кругов по закрытому контуру для разделения на жидкость и соленый остаток. В принципе, она уже готова для питья. Дальше в нее добавляются антисептики, чтобы подавить рост микрофлоры. Полученная вода смешивается с собранным конденсатом и направляется в систему водоснабжения.

Американские астронавты более практичны, поэтому не видят ничего зазорного в переработки туалетных отходов. Россияне долгое время такую воду пить брезговали и на своей стороне использовали ее только для технических нужд. Даже посмеивались, что мол, американцы и чужую мочу забирают на переработку.

В октябре 2020 года появилась информация, что российские космонавты вернулись к методу переработки урины в питьевую воду. Возврат имеет экспериментальный характер. Раньше отходы жизнедеятельности грузились в пустые баки, в которых воду доставляли с Земли.

Система переработки урины «Сепарация» будет полноценно функционировать в новом модуле МКС «Наука», который введут в эксплуатацию в 2021 году. Для долговременных космических полетов системы жизнеобеспечения закрытого цикла просто необходимы

После восстановления вода подвергается дистилляции, чтобы убрать все примеси. Затем ее снова насыщают необходимыми для организма концентрациями минералов и солей. Примерно так же работают системы обратного осмоса. Сначала мембрана отделяет воду от всех примесей, а затем блок реминерализации восполняет нормальный состав.

Производительность системы переработки примерно 70%. Вытягивать максимум драгоценной влаги из мочи мешают механические неисправности туалетов. Кальций, который содержится в выделениях, вступает в реакцию с химическим составом для обработки. В результате образовывается сульфат кальция, который засоряет систему. Перед лаборантами стоит задача разработать новый химический состав, который не будет тормозить работу. Тогда из каждого литра входного «сырья» космонавты смогут получать 850 мл питьевой воды.

Качество регенерированной влаги постоянно проверяется. При каждом возможном случае с космической станции в земные лаборатории доставлялись образцы воды из конденсата атмосферной влаги, восстановленной из мочи и из резервных запасов. При сравнении все пробы были примерно равнозначными, пригодными для технических и пищевых целей.

В систему переработки продуктов жизнедеятельности работает только с жидкими фракциями. Твердые отходы собираются отдельно, собираются в контейнерах и отправляются на утилизацию. Был случай, когда на американской стороне МКС сломался санузел из-за отложений кальция. В срочном порядке пришлось чинить систему регенерации. Все отходы загружались на транспортный корабль «Прогресс». Челнок затопили в Тихом океане - космические туалетные отходы можно найти и на Земле.

Действующие модули космических туалетов уже устарели. Параллельно ведутся разработки внеземных удобств нового поколения. Компания Hamilton Sundstrand Space Systems International взялась за проект санузла для НАСА стоимостью 16 миллионов долларов

Как космонавты обходятся без воды в быту

Много лет назад на станции функционировал полноценный (по космическим меркам) душевой модуль. Чтобы искупаться, астронавт заходит в герметично закрывающийся контур, пристегивался и пускал воду. Глаза защищали очками, а не утонуть помогала трубка, которая подает кислородную смесь. Вода подавалась в виде мелкодисперсной пыли, и сразу всасывается системой сбора. Затраты воды и полезного объема посчитали неоправданными, и душевые кабинки в космос летать перестали.

Теперь для личной гигиены есть влажные салфетки, съедобная зубная паста, шампунь, гель и мыло, которые не нужно смывать. Одежду для астронавтов шьют из специальной антибактериальной ткани, которая максимально долго не загрязняется. Комплект верхней одежды носится около месяца. Чаще меняют только носки и нательной белье - раз в неделю. Естественно, использованные вещи не стираются, а пакуются в пакеты для утилизации. После выброса за борт они бесследно сгорают в атмосфере.

Жесткие санитарные требования к одежде, продуктам питания и системам переработки отходов помогают сохранять обстановку на станции гигиенично и комфортной для ученых. Перед полетом их тренируют стричься, умываться и готовить еду из сублимированных пакетов. Без подготовки даже заваривание чая чревато травматизмом.

МКС наглядно демонстрирует, как научиться экономить воду. 93% от общего расхода восстанавливается и повторно используется. Такую бы эффективность применит в наших земных реалиях. Это смогло бы решить проблемы перерасхода и практически исключить попадание грязных стоков в окружающую среду.