Как справляют нужду в космосе
Проблема неудобства справлять нужду в открытом космосе впервые была затронута еще в 1961 году, при первой неудачной попытке запуска человека в космос в Америке. Изначально предполагалось, что полет продлится 15 минут, следовательно, и первый космонавт пробудет внутри скафандра 15 минут. Из-за технических проблем ему пришлось пробыть в нем четыре часа.
Нашли решение
Когда космонавт сообщил о том, что ему срочно нужно справить нужду, в Центре управления предложили сделать это в скафандре, так как снять и надеть обратно было невозможно. Но после этого специалисты не могли измерять пульс космонавта – электроды из-за жидкости вышли из строя.
Второй американский космонавт был полностью оснащен к полету. В то время подгузники для взрослых еще не продавались, и он сделал его из множества женских прокладок.
Прогресс в космосе
Со временем ученые придумали специальное устройство, которое можно было приклеивать к себе. После того, как космонавт справлял нужду, его можно было отклеивать. Такие пакетики хранили в специальной коробке и выбрасывали уже дома. Во время программы Apollo было принято решение выбрасывать их в открытый космос. Во время этого процесса космонавтам было разрешено выключать камеру на борту.
Позже NASA разработали специальные продукты, которые позволяли космонавтам реже ходить в туалет.
Во время первого полета человека в космос в СССР, космонавт был оснащен специальным устройством, которое называлось «ассенизационно-санитарное устройство». Оно позволяло Гагарину справлять любого виду нужду.
Ученые, несмотря на то, что время полета короткое, решили позаботиться о космонавте. Если бы возникла «нештатная» ситуация, то Гагарину пришлось бы трое суток находиться в скафандре. Они предусматривали ситуацию, что, если «Восток» не сойдет с орбиты по команде, то придется дождаться времени, когда он сойдет сам.
Конструктор «НПП Звезда» говорит, что принцип АСУ почти такой же, как и во времена первого полета человека в космос. В этом устройстве земную гравитацию заменяет специальный вакуумный отсос.
Настоящее время
Современный туалет на борту космических кораблей напоминает земной. Но в отличие от него, для справления нужды необходимо пристегивать себя к унитазу. В космосе также нет канализационной системы.
Космонавтам для того, чтобы сходить в туалет требуется намного больше времени, чем на земле. После справления нужды, необходимо законсервировать твердые отходы при помощи серной кислоты и в транспортном корабле «Прогресс» отправить не Землю.
На случай, «если что-то пойдет не так», в корабле «Союз» предусмотрен аварийный способ сбора отходов. Если вентилятор не будет работать, то можно воспользоваться резиновой грушей. Также на корабле есть специальный резиновый мочеприемник с отжимом.
В 1963 году Валерий Быковский был отправлен в космос. Когда он сообщил, что у него был космический стул, произошли помехи и радист принял это слово за «стук». Инженеры начали изучать, какого размера должно быть космическое тело, чтобы при ударе об корабль, космонавт мог его услышать.
АСУ может помочь не только для справления нужд, но и при рвотных позывах. Следует вывод, что справить нужду в открытом космосе очень сложно, и ученые продолжают совершенствовать устройства для сбора и обработки отходов.
Источник
Как устроен отечественный космический туалет?
Написав статью об истории американского космического туалетостроения, в которой описана эволюция американского способа решения столь деликатной проблемы на Меркурий-Атлас, Джемини, Аполлон, Шаттл и МКС (см. ссылку) , было бы несправедливо обойти стороной советский способ решения утилизации биологических отходов жизнедеятельности человека.
Уборная, унитаз, сортир, клозет, ватерклозет, нужник, гальюн и даже «Великая клоака»… Называйте как хотите, но в космонавтике это «АСУ» и никак иначе.
АСУ – ассенизационное устройство.
Именно этот термин применяется в отечественной космонавтике и является синонимом слова «туалет».
Отличительная особенность АСУ от обычного туалета заключается в том, что оно приспособлено для работы в условиях невесомости и позволяет осуществлять сбор и хранение отходов в условиях космического полета.
Принципиальная схема отечественного ассенизационного устройства выглядит следующим образом:
2 Сборник урины;
3 Воздушный фильтр;
5-Сборник каловых масс;
6-Выход чистого воздуха;
АСУ для КК «Союз».
КК «Союз» снабжен АСУ, обеспечивающей утилизацию и хранение отходов на протяжении всего срока полета (до 180 суток).
Устройство состоит из приемника урины и каловых масс (1), сборника урины (2), воздушного фильтра (3) и вентилятора (4). При включении вентилятора засасываемый в приемник воздух увлекает урину и транспортирует ее в сборник. В сборнике находится пористое вещество, которое пропускает воздух, но задерживает урину. Пройдя через фильтр, воздух очищается от пахучих веществ и снова поступает в кабину.
Источник
Туалетные проблемы МКС: как работает космический санузел
Туалет в российском сегменте Международной космической станции в очередной раз сломался, пожаловались космонавты Центру управления полетами. Ассенизационно-санитарное устройство на МКС регулярно выходит из строя, что неудивительно — система очень сложная и требует бережного обращения. Как работает космический туалет и почему Россия опередила в этой деликатной технологии США?
Туалетная проблема
Сходить в туалет на орбите — непростая задача. Проблема в отсутствии силы тяжести, поэтому разработчикам пришлось попотеть, чтобы придумать конструкцию туалета для космонавтов. Сложность орбитального туалета доказывает тот факт, что США в свое время отказались от попыток создать такое устройство и купили для своего сегмента МКС российский аппарат.
Первым космонавтом, который сходил в космосе «по-большому», стал Валерий Быковский в 1963 году. Продолжительность полета составляла почти 5 суток, поэтому корабль «Восток-5» оборудовали туалетом. Быковский доложил, что у него произошел «космический стул», однако ЦУП расслышал последнее слово, как «стук» и сначала очень сильно перепугался.
Конструкция первого космического туалета оказалась удачной — сначала аппарат перенесли на «Союзы», а затем модернизировали устройство и установили на МКС. Сейчас на Международной космической станции работают два туалета — один установлен в российском модуле «Звезда», другой в американском модуле Tranquility.
Оба космических туалета — российского производства. NASA в свое время отказалось от попыток создать работоспособный аппарат, попросту купив российскую разработку за 19 миллионов долларов в 2007 году. Отличия между двумя туалетами минимальны — к американскому подключена сложная система переработки мочи, у российского аппарата такой нет.
Планируется, что скоро на МКС появятся новые туалеты — к станции запустят российский многоцелевой лабораторный модуль «Наука», оснащенный новым космическим санузлом. Кроме этого, американцы до конца 2020 года планируют испытать первую собственную конструкцию орбитального туалета.
Принцип действия
Космический туалет имеет два раздельных «приемника» для жидких и твердых отходов. Моча собирается в отдельные емкости, а твердые отходы хранятся в специальных мешках, которые упаковываются в алюминиевые контейнеры. Каждый такой контейнер служит примерно десять дней, после чего в туалете устанавливают новый.
Жидкие отходы расщепляются на специальной установке, что позволяет получать очищенную техническую воду и поддерживать замкнутый цикл на орбитальной станции. Твердые отходы в контейнере складируются на грузовых «Прогрессах», после чего их топят в океане вместе с другими отходами.
Вместо воды в космическом туалете используют вакуум, который создают мощные вентиляторы. Чтобы сходить «по-большому», космонавт устанавливает в устройство специальный мешочек, пристегивается специальным креплением к сидению унитаза, затем включает вентилятор и открывает отверстие, куда всасываются все отходы.
С жидкими отходами проще — для них в туалете есть длинный шланг с насадкой. Внутри также установлен вентилятор, при включении воздушный поток уносит жидкость в специальную емкость, впоследствии она перерабатывается. Шлангом могут воспользоваться как мужчины, так и женщины, для этого у него установлены разные насадки.
С момента установки на МКС туалеты регулярно выходили из строя, вызывая неудобства у космонавтов и астронавтов, вынужденных ходить в «чужой» санузел. Согласно данным NASA и «Роскосмоса», поломки туалета чаще всего связаны с отказом вентилятора, попаданием в систему пузырьков воздуха и банальным засорением.
Источник
История первых космических туалетов: дуй в скафандр
«Я стал прикидывать расстояние до других иллюминаторов. А Стас помолчал и задумчиво произнес: — Невесомость. А как, интересно, космонавты в невесомости ходят в туалет? — Эй, ты не вздумай! — заорал я. — Потерпеть немножко не можешь!» Юлий Буркин, Сергей Лукьяненко. «Сегодня, мама!»
Пятого мая 1961 года NASA во второй раз, после первой неудачной попытки, запускала человека в космос. Прямая трансляция приковала к экранам телевизоров миллионы американцев. Героем дня был астронавт Алан Шепард. Из-за различных технических проблем запуск корабля постоянно откладывался, и хотя на полет отводилось всего 15 минут, Шепард лежал в скафандре в капсуле Freedom 7 вот уже четвертый час и ему страшно хотелось писать.
Трудности американцев
В то время как телезрители вслед за репортерами задавались вопросом, о чем астронавт думает в столь грандиозный момент, в Центре управления полетами стоял дикий переполох. Алан сообщил, что терпеть дольше нет сил, и специалисты в страшной спешке решали, как быть. Дело в том, что никто не предполагал, что полет затянется, и, соответственно, возможности сходить в туалет для астронавта предусмотрено не было. Наконец пришла команда: «Делай это прямо в скафандр». Специалисты решили, что это не опасно, разве что контролировать биение сердца астронавта теперь было нельзя. Электроды, подававшие эти сигналы, разом сошли с ума, как только их достигла теплая струя. Но полет прошел успешно.
Второй американский астронавт Гас Гриссом к туалетным проблемам был вполне готов. Согласно легенде, на суборбиту он летел в гигантском подгузнике, составленном из нескольких женских прокладок. Подгузники для взрослых тогда еще не продавались.
В дальнейшем, когда американцы начали летать на орбиту, астронавтов стали оснащать «более передовой» системой. Специальные мочеприемники собирали мочу, которую хранили в корабле до окончания полета, а во времена программы Apollo стали выбрасывать в открытый космос. Для решения же более сложной физиологической задачи американцы приклеивали к анусу скотчем специальный пакет с внутренними стенками, покрытыми абсорбирующим материалом. После облегчения астронавт специальным выступом этого пакета очищал тело от нечистот, после чего аккуратно отклеивал его, добавлял внутрь консервант и выбрасывал закупоренный пакет в мусорный бак. Для приватности во время этого процесса астронавтам разрешалось выключать бортовую видеокамеру. По сообщениям американской периодики тех лет, бывали случаи, когда такой пакет отклеивался в неподходящий момент. В том числе из-за этого многих астронавтов удручала подобная система, но до появления «Шаттла» им приходилось с ней мириться. Чтобы хоть как-то облегчить страдания покорителей космоса, NASA разрабатывало для них продукты, позволявшие пользоваться пакетами как можно реже.
Источник
lozga
lozga Научно-популярно о космосе и астрономии
Несовершенство человека
Первые туалетные проблемы появились уже в самом начале космических полётов. 5 мая 1961 года. Астронавт Алан Шепард должен стать первым американцем в космосе. По плану суборбитальный полёт должен продлиться всего пятнадцать минут, поэтому никто из инженеров не стал задумываться о человеческих потребностях. Однако, из-за проблем с погодой и техникой старт задерживался, и в какой-то момент Алан, просидевший в кабине уже больше четырёх часов (а в скафандре больше восьми), сообщил по радио, что ему категорически необходимо сходить по малой нужде. Перед ЦУПом возникла совершенно реальная проблема — попытка помочиться в скафандр могла привести к отказу датчиков телеметрии, проблемам с системой терморегуляции скафандра, в самом худшем (пусть и маловероятном) случае — к короткому замыканию. Альтернативой была бы только отмена полёта — подать башню обслуживания на пару минут, сходить в туалет и вернуться в кабину не было никакой технической возможности. А, учитывая публичность запуска, представьте себе заголовки газет, если бы полёт отменили по такой причине. Решили рискнуть — Шепарду разрешили справить нужду в блестящий гламурный скафандр. Аварии не произошло, и обратный отсчёт продолжили. К чести Алана Шепарда, он отнесся к ситуации с юмором и пошутил, что вот теперь-то он является «мокрой спиной» (жаргонное обозначение нелегальных мексиканских мигрантов, переплывавших Рио-Гранде). Полёт прошёл успешно, но все-таки при просмотре кадров торжественной встречи на авианосце немного забавно знать, что спина-то у Шепарда мокрая.
На второго американского астронавта Гаса Гриссома надели двухслойное трико, чтобы моча содержалась между слоями. Решение было неудачным, и уже к первому орбитальному полёту Джона Гленна был разработан простой мочеприемник (UCD — Urine Collection Device) из презерватива, трубки и емкости для мочи:
К последнему полёту корабля «Меркурий» систему немного изменили. Мочеприёмник на скафандре дополнили стационарной ёмкостью. Астронавт должен был ручным насосом перекачивать мочу из ёмкости на скафандре в стационарную. Шепард, провожавший в полёт Купера, подшутил над ним, положив в кабину вантуз. Шутка оказалась пророческой — насос работал плохо, шланги протекали, в кабине летали шарики мочи. Как минимум, часть коротких замыканий на последних витках полёта устроила протекающая ассенизационная система, серьезно осложнив полёт.
А для большой нужды в кораблях «Меркурий» не было ничего — астронавты за три дня до полёта переходили на специальную диету, сокращающую объем каловых масс. В случае задержки полёта (а такое было регулярно), диета продлевалась.
Советское значит отличное
Корабли «Восток» проектировались для многосуточных полётов, поэтому вопросы космического туалета были решены заранее, и даже Гагарин отправлялся в 108-минутный полёт с полностью комплектным туалетом, которого хватило бы на несколько дней. Конструкция позволяла справлять большую и малую надобности и была сравнительно простой:
1 – приемник; 2 – сборник урины; 3 – воздушный фильтр; 4 – вентилятор;5 – сборник каловых масс; 6 – выход чистого воздуха; 7 – гибкий шланг; 8 – сигнальная лампа.
Вентилятор создавал поток воздуха, который, как пылесос, втягивал отходы и не давал им разлететься по кораблю. Жидкие фракции по трубе попадали в сборник урины, где фиксировались в губчатом материале. Твердые фракции задерживались в сборнике каловых масс в сменном пакете. Затем пакет закрывался и убирался в отсек для отходов. Воздушный фильтр обеспечивал очистку воздуха от неприятного запаха. Большим достоинством туалета была пригодность как для мужчин, так и для женщин, что обеспечивали сменные насадки:
Сверху мужская насадка, снизу женская
Первым космонавтом, сходившим в космосе по-большому, стал Валерий Быковский на «Востоке-5», и это не произошло без курьёза. Доклад Быковского на земле услышали как «был космический стук«, очень сильно перепугались и даже собрали рабочую группу для расчётов массы метеорита, с которым мог бы столкнуться Быковский, чтобы услышать стук. Но через виток, на следующем сеансе связи, ситуация разрешилась ко всеобщему облегчению.
Конструкция оказалась настолько удачной, что не претерпела принципиальных изменений уже больше полувека. На современных «Союзах» стоит почти такой же туалет, отличающийся только формой отсека каловых масс:
Здесь можно посмотреть на демонстрацию работы туалета в невесомости («Союз ТМА-14», 2009 год):
Туалеты советских космических станций и МКС работают на том же принципе пылесоса и отличаются только полноценным сиденьем и более сложной системой обработки жидких отходов. Губчатый наполнитель имеет сравнительно небольшой ресурс, поэтому на орбитальных станциях жидкие отходы идут в специальные баки (которые затем загружаются вместе с прочим мусором в грузовой корабль «Прогресс» и сгорают с ним в атмосфере) или в систему регенерации, которая получает из мочи питьевую воду или кислород для дыхания.
На МКС два туалета отечественного производства:
Слева туалет в модуле «Звезда», справа — в модуле Destiny
Видео из фильма «Космическая одиссея, век XXI» (ЖЖ не позволяет проматывать вставленное видео, туалет с 4:30):
Туалеты иногда ломаются (как и любая другая техника) и попадают в новости, но на самом деле это весьма надежные и удобные устройства.
Две недели в мусорном баке
В отличие от конструкторов СССР/России, американская конструкторская мысль в ассенизационных вопросах прошла долгую и трудную дорогу и, несмотря на все старания, создавала сложные, неудобные и неприятные устройства. Корабли «Джемини» должны были летать долго, до двух недель, и тут уже эрзацами в виде UCD было не обойтись. Собственно говоря, UCD никуда не делись и использовались на «Джемини», «Аполлонах» и «Спейс Шаттлах» на старте. Астронавты-мужчины проходили процедуру подбора презерватива к UCD (рекомендую почитать Майка Маллейна «Верхом на ракетах», он её очень красочно описывает) и могли выбирать, стартовать с UCD или памперсом (Маллейн советует выбирать UCD, памперс неудобнее). Однако уже на орбите надо было использовать какой-то более долговременный туалет.
UCD времён «Джемини»
Первоначальная конструкция требовала, чтобы астронавт мочился в мочеприемник, одновременно вручную создавая тягу, растягивая гармошку приемного устройства:
Слева мочеприемник, справа гармошка приемного устройства
Идея оказалась никуда не годной. Во-первых, тянуть гармошку самостоятельно было нереально, требовалась помощь второго астронавта. Во-вторых, система часто выбрасывала мочу вместо всасывания — гармошка не вентилятор, одного неосторожного движения было достаточно для создания избыточного давления, а не разрежения.
Начиная с «Джемини-V» систему изменили — мочеприемник сделали плотно прилегающим и надевающимся как презерватив. В шланг добавили обратный клапан, защищающий от выбросов мочи, и заменили приемное устройство на простую мягкую ёмкость:
В таком виде система была более-менее пригодна для использования. Начиная с «Джемини» моча (кроме небольших пакетов для последующего медицинского анализа) не хранилась на борту, а сбрасывалась через специальный клапан с подогревом (жидкость в вакууме мгновенно испаряется и превращается в лёд, без подогрева клапан бы забило). По рассказам астронавтов, одно из самых красивых зрелищ в космосе — сброс мочи на закате. Урина превращалась в лёд и красиво разлеталась ледяным облаком. В принципе, вместо мочи подошла бы любая другая жидкость, но обычную воду, например, за борт не сбрасывали.
С твердыми отходами ситуация была гораздо, гораздо хуже. Для них в NASA придумали специальные пакеты:
Пакет имел клейкую горловину и должен был приклеиваться к ягодицам вокруг ануса. После дефекации нужно было просунуть пальцы в специальный мешочек, отделить фекалии от тела и протолкнуть их дальше в мешок, чтобы не вылетели. Затем необходимо было разорвать пакет с дезинфицирующим средством, поместить его в большой пакет с фекалиями и перемешать — это было необходимо для того, чтобы убить бактерии и не допустить газообразования в пакете. Потом наступала очередь туалетной бумаги и влажных салфеток, и, наконец, надо было поместить всё это в ещё один пакет и упаковать в контейнер для мусора.
В целом идея оказалась по-настоящему жуткой. Клей на горловине вырывал волосы на коже, фекалии вылетали из пакета, чтобы сходить в туалет требовалось порядка 45 минут, и не было никакой возможности не заполнить кабину неприятными запахами.
В программе «Джемини» было два длительных полёта — «Джемини-V» (почти 8 дней) и «Джемини-VII» (две недели). Оба полёта потребовали недюжинной силы воли от астронавтов. Хуже всего пришлось Френку Борману и Джиму Лоувеллу на «Джемини-VII». Уже спустя неделю кабина заполнилась вонью мочи (не всё можно было вытереть) и немытых тел (не было ни сменной одежды, ни возможности помыться). Астронавты терпели как могли — первый раз по-большому сходили только на десятый день. А последние несколько дней стали по-настоящему неприятными. Но в то время это стало большой победой — США обогнали СССР по длительности полётов, и двух недель хватало, чтобы слетать на Луну.
На Луну с мешками для фекалий
Программа «Аполлон» базировалась на ассенизационных наработках «Джемини». Жидкие отходы собирались в такие же надевающиеся приёмники с ёмкостями и сбросом за борт. На каждого астронавта хранился запас в 10 сменных манжет для мочеприемника.
И с большой нуждой было всё так же плохо — мешки для фекалий остались практически неизменными:
Расшифровки переговоров астронавтов регулярно содержат обсуждения «чья это какашка летает по кабине»:
Поскольку программа «Аполлон» была предназначена для высадки на Луну, пришлось добавить системы сбора мочи и кала для скафандров. Мочу собирали в обычный UCD, а для фекалий сделали что-то типа памперса:
Особенностью американской космической программы был детальный анализ отходов — образцы мочи и кала привозили обратно на Землю, и, по слухам, они до сих пор хранятся где-то в холодильниках NASA.
Гигантский скачок вперед «Скайлэба»
Только на станции «Скайлэб» американцы приблизились к советскому уровню туалетного комфорта. В ассенизационной системе наконец-то появился вентилятор. Правда, вместо воронки мочеприемника использовались такие же манжеты, как и на «Аполлоне», но, по крайней мере, вентилятор надежно создавал разрежение для всасывания мочи. Зато в деле сбора твердых отходов появился туалет со сменными мешками:
На уровне колена виден приемник для твердых отходов
И откат назад шаттла
А вот с туалетом для Спейс Шаттла получился инженерный конфуз. Исходная идея была замечательная — давайте сделаем туалет, в котором потоки воздуха будут сами помещать фекалии в приемное устройство без участия астронавта. Однако добиться надежной работы не удалось — фекалии постоянно задевали стенки тоннеля, и астронавтам приходилось постоянно его чистить. Система упаковки фекалий работала недостаточно надежно, туалет достаточно регулярно выходил из строя. Также, для пользования туалетом приходилось проходить специальную подготовку. На тренажере в тоннеле стояла камера с подсветкой. Перед лицом астронавта стоял монитор с прицелом. Тренировка заключалась в том, чтобы поместить свой анус в центр прицела и запомнить положение тела, чтобы уже в невесомости фекалии начинали свой путь максимально близко к центру тоннеля. Относительно предыдущих американских космических туалетов система была прогрессивной, вентилятор и сменные насадки позволяли пользоваться туалетом и мужчинам и женщинам. Но туалет получился слишком сложным и недостаточно надежным. По воспоминаниям астронавта Майка Маллейна перед пользованием туалетом лучше всего было полностью раздеться. Утечки мочи и улетающие фекалии были не таким уж редким делом. Маллейн вспоминает одну достаточно неаппетитную шутку, которую устроил его коллега-астронавт. Он взял сосиску с обеда, спрятал её в кармане и пошёл в туалет. Выждав некоторое время, он выбросил сосиску в общий отсек и стал за ней гоняться с салфеткой (астронавты как могли уворачивались, не узнав сосиску в летающем предмете), а догнав, съел.
Туалет Спейс Шаттла. На переднем плане гибкий шланг мочеприемника
Видео тренажерной туалета Спейс Шаттла. В фильме участвует Майк Массимино, который «летал» на МКС с Говардом в «Теории Большого взрыва»:
Невысокая надежность туалета шаттла означала, что там всегда ждали своего часа пакеты для фекалий времен «Аполлона». И остается только надеяться, что эти неприятные ассенизационные архаизмы совсем сошли со сцены и не отправятся в космос на «Орионах» и других новых американских кораблях.
Список использованных источников
- Роуч, Мэри «Обратная сторона космонавтики». Вся книга посвящена еде, туалету, мытью, перегрузкам физическим и психологическим и прочим малоаппетитным, но интересным скрытым сторонам космонавтики.
- Маллейн, Майк «Верхом на ракетах: возмутительные рассказы астронавта шаттла».
- http://www.nss.org/settlement/nasa/CoEvolutionBook/SPACE.HTML.
- SP-368 Biomedical Results of Apollo.
- Санитарно-гигиеническое оборудование на кораблях-спутниках.
- A Review of Spacecraft Waste-management Systems, NASA, 1969 г.
Предыдущая публикация серии «Обеспечение длительного космического полёта» — там про еду и замкнутые системы жизнеобеспечения.
Небольшое объявление
15 марта в 14:00 в Первой Библиотеке Городских Историй в Москве состоится моя скайп-лекция «Космические байки». Встреча ВК.
[ Афиша ]
Источник