Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.
На заре космической эры вопросы личной гигиены не стояли на первом плане. Полеты занимали всего несколько минут, в открытый космос не выходили. Первый американский астронавт Алан Шепард из-за длительного ожидания старта не мог больше терпеть, и командование разрешило ему помочиться в скафандр, рискуя устроить короткое замыкание. Но все обошлось. В СССР же, напротив, исходя из риска задержки на орбите для первого полета разработали ассенизационное устройство.
Сегодня во время длительного пребывания в открытом космосе астронавты справляют нужду прямо в скафандрах. Для этого они подкладывают подгузники, которые затем упаковывают в мусор. Для экипажей SpaceX это не нужно, потому что на корабле есть туалет, но когда он ломается, возникают риски.
Подгузники, конечно, простой и эффективный вариант, но по современным меркам устаревший. Это негигиенично и неэкологично. Пора создавать удобные и комфортные скафандры с развитой системой жизнеобеспечения для длительных внекорабельных работ (EVA).
Идеально было бы создать дистилляторные комбинезоны, или дистикомбы, как в научно-фантастической саге «Дюна», написанной Фрэнком Гербертом в середине 1960-х. Недавно по нему сняли две части одноименного блокбастера. Жители планеты Арракис — фремены (или фримены) — носят обтягивающие комбинезоны (stillsuits), в которых все отходы метаболизма перерабатываются, чтобы сохранить и заново использовать влагу.
Эту идею отчасти воплотили ученые Корнеллского университета (США), разработав прототип системы переработки мочи в скафандрах. Статья с описанием опубликована в журнале Frontiers in Space Technology.
Вид сбоку на систему переработки, упакованную в рюкзак
Источник изображения: Karen Morales
«Проект включает в себя вакуумный внешний катетер, подключенный к системе обратного осмоса, что обеспечивает непрерывную подачу питьевой воды безопасным и удобным для астронавтов способом», — пояснила в интервью пресс-службе София Этлин, научный сотрудник медицинского колледжа Уэйлл Корнелл и Корнеллского университета, первый автор статьи.
Авторы работы пояснили, что нынешний костюм NASA с максимальной абсорбирующей способностью — MAG — давно вызывает нарекания со стороны астронавтов. Его создали еще в 1970-х. По сути, это большой толстый памперс для взрослых, впитывающий влагу за счет многослойных материалов.
«Есть данные, что MAG протекает и вызывает проблемы со здоровьем, такие как инфекции мочеиспускательного канала и желудочно-кишечные расстройства. Кроме того, сейчас астронавтам в скафандрах доступен только литр питьевой воды. Этого недостаточно для работ на лунной поверхности, которые могут длиться по 10 часов и в непредвиденных ситуациях затянуться на сутки», — добавила Этлин.
Чаша мочесборника. Слева — мужской вариант, справа — женский
Источник изображения: Etlin S et al., 2024, Front. Space Technol.
NASA планирует возобновить пилотируемые полеты к Луне в рамках миссий «Артемида II» и «Артемида III» в 2025 и 2026 годах. Для этого изменили нормативы. Теперь костюм должен собирать 1,2 литра мочи и 75 граммов фекалий в день.
В новом прототипе эти пожелания учтены. Ученые разработали устройство для сбора мочи, включая нижнее белье из многослойной мягкой ткани. Жидкость поступает в силиконовую чашу для сбора, помещенную между ног. Для мужчин и женщин их сделали разной формы и размера.
Изнутри чаша покрыта полиэфирной микрофиброй или смесью нейлона и спандекса, что позволяет отводить влагу от тела. Там есть небольшой участок с абсорбирующим гидрогелем, к которому прикреплена RFID-метка. По ее сигналу запускается вакуумный насос и забирается жидкость из чаши.
Расчет энергопотребления системы
Источник изображения: Etlin S et al., 2024, Front. Space Technol.
Далее жидкость поступает в фильтр, который перерабатывает ее с эффективностью 87 процентов в дистиллированную воду, обогащает электролитами и закачивают в гидратор костюма.
Очистка пол-литра мочи занимает пять минут. Питается система от аккумулятора напряжением 20,5 вольта, емкостью 40 ампер-часов. При компактных размерах он весит около восьми килограммов и размещается на спине.
Сейчас готова электрическая схема для управления насосами, датчиками, ЖК-дисплеем, а также для синхронизации всех компонентов. Далее прототип нужно испытать сначала на Земле в условиях микрогравитации, а затем в космосе. Не исключено, что компании Axiom Space и Collins Aerospace, которые разрабатывают EVA-скафандры для лунных миссии, воспользуются этими наработками.
