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.
Прототип мочесборника. Вид сзади (левый рисунок) и спереди (правый) / © Etlin S et al., 2024, Front. Space Technol
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.
«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.
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.
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 компания Axiom Space, которая разрабатывает EVA-скафандры для лунных миссии, воспользуется этими наработками.
