Как живут на МКС: физкультура, гигиена и невесомые весы

Время 

Утро на МКС начинается в 6:00 по Гринвичу. В Москве в этот момент девять утра. Солнце может в это время освещать станцию, а может и не освещать: каждые 24 часа обитатели МКС видят 16 закатов и 16 восходов. Через полтора часа после подъема – связь с Землей, а пока нужно успеть бегло проверить системы станции и привести себя в порядок. Чистота

В умывальном отсеке работники МКС хранят пакеты с самым личным: зубными щетками, кремами, бритвами. Умываются здесь так же, как на Земле, только вода не течет из-под крана, а хранится в полиэтиленовом пакете с трубкой.

Несмотря на отсутствие земного тяготения, выпущенная из сосуда вода не разлетается по всему отсеку. Сила поверхностного натяжения удерживает небольшое количество воды на коже астронавтов, поэтому ее можно растереть по телу, смешав с гелем для душа, – так астронавты и поступают. Потом остатки воды собирают полотенцем, которое оставляют висеть возле окошка вентиляции. Температура на станции поддерживается комнатная, так что вода довольно быстро испаряется и всасывается в вентиляционную шахту. Там влага снова конденсируется, выводится для очистки и вскоре вновь готова к использованию. 

Все парфюмерные и косметические средства здесь такие же, как земные, в земной же таре. Мужская часть экипажа бреется и станками, и электробритвами. Делают это возле вытяжки, чтобы срезанные волосы не разлетелись по всему отсеку, а потом вытяжку чистят пылесосом. Так же, с пылесосом, стригут ногти. 

У некоторых астронавтов-женщин длинные волосы, но содержать их в чистоте на станции – не такая большая проблема. Для мытья головы все, кроме тех, кто предпочитает бриться наголо, как итальянский астронавт Лука Пармитано, пользуются несмываемым шампунем. Сначала на волосы наносят воду из тюбика, затем – шампунь, а потом голову вытирают полотенцем. 

Зубы чистят тоже совершенно обыкновенно: у кого-то – электрические зубные щетки, у кого-то – обычные. После чистки остатки пасты и воды аккуратно выплевывают в полотенце. Хотя некоторые, предпочитают пасту глотать. Это совсем не вредно и экономит полотенца.

Полотенца – впрочем, как и остальную одежду астронавтов, – никто никогда не отправляет в стиральную машину. На МКС слишком мало воды, чтобы организовать стирку. Все грязные вещи укладывают в контейнеры и помещают в грузовой корабль: они покидают МКС и вместе с отработавшим грузовиком сгорают в атмосфере. А вот скафандры иногда отправляют на Землю, где их моют и чинят. Получается, что костюмы для выхода в открытый космос – единственная часть космического гардероба, которую время от времени стирают.

Измерения

Как следить за весом там, где веса нет? На МКС есть целых два прибора для измерения массы тела, потому что врачам на Земле очень важно знать, не слишком ли быстро члены экипажа худеют из-за потери мышечной массы (про лишний вес речи не идет: во-первых, астронавты и космонавты по 2,5 часа в день занимаются физкультурой, а во-вторых, пища у них сбалансированная и не слишком обильная).

Первый прибор, советский ИМ-01М (измеритель массы), работает как гармонический осциллятор, пересчитывая период колебаний платформы на пружине в массу тела, находящегося на платформе. Во втором приборе, американском Space Linear Acceleration Mass Measurement Device (SLAMMD), за основу взят второй закон Ньютона о зависимости силы от массы и ускорения. Астронавт встает на длинное плечо прибора, основание которого закреплено на платформе, поддерживаемой двумя пружинами. Измеряя ускорение тела, прибор вычисляет массу.

Точность отечественного прибора – до 200 граммов, американского – примерно такая же, однако в среднем их показания расходятся на 1,1 килограмма. Большой точности в абсолютном измерении массы ни один из них не дает, зато позволяет фиксировать относительные колебания массы тела космонавтов.

В отличие от массы астронавтов, график которой – предмет заботы целого отделения врачей на Земле, температура тела мало кого интересует. Астронавты редко болеют – на станции неоткуда взяться вирусу гриппа или кишечной палочке, переохладиться тоже сложно, наоборот, там всегда немного теплее нормы. На случай, если понадобится измерить температуру, есть заушные термодатчики в скафандрах – и российских, и американских.

А два года назад во время эксперимента Thermolab всему экипажу станции пришлось носить на лбу круглые датчики температуры. 

Тогда немецкие ученые изучали влияние невесомости на циркадные ритмы, а температура тела – один из самых очевидных показателей работы «биологических часов». По завершении эксперимента термометров на МКС снова не стало.

Еда

Все знают, что космонавты едят суп из тюбиков и разводят водой сухое картофельное пюре. Главное – чтобы не было крошек и капель, ведь они разлетаются по всей станции и могут попасть в электросеть или тонкие приборы, а это опасно. Именно поэтому у астронавтов долго не было, например, свежего хлеба, обходились галетами из специальной муки, и не из пустых опасений. В 1965 году американские астронавты Вирджил Гриссом и Джон Янг, экипаж миссии Gemini 3, тайком пронесли на борт космического аппарата сэндвич. Крошки летали повсюду и чуть не вызвали короткое замыкание. С тех пор хлебу в космосе сказали «Нет», разрешив только лепешки-тортильи. 

Но в 2018 году хлеб появится на МКС. Для этого немецкие инженеры разработали печку, прототип которой уже работает. 

Секрет – в специальном тесте, из него получается хлеб, который не дает крошек. Понадобился и особенный дизайн печки: она должна работать от слабой сети, ее мощность не должна превышать 250 ватт (на земных кухнях работают электрические духовки мощностью в 2–5 киловатт, то есть вдесятеро больше). Поверхность приборов, используемых на МКС, не должна быть горячее 45°C, поэтому инженеры используют нетеплопроводные материалы, а внутри печки создают слабый вакуум: так вода закипит при более низкой температуре, и нагревать булочку до обычных 200–250 градусов не придется.

Спорт 

Отсутствие земного притяжения медленно убивает мышцы членов экипажа МКС, и убило бы совсем, если бы не ежедневные тренировки, которые космонавты не пропускают даже по выходным. Кроме атрофии мышц, микрогравитация грозит и потерей вещества костей, что на Земле может обернуться их повышенной ломкостью. Симптомы у посткосмического истончения костей похожи на земной остеопороз и очень неприятны. Бороться с ним помогают дополнительный кальций в рационе и опять-таки физкультура. 

Спортивных снарядов на МКС четыре: две беговые дорожки, велотренажер и вакуумный тренажер-штанга.

Бег

Первым спортивным снарядом на МКС стала беговая дорожка TVIS (Treadmill Vibration Isolation System). Полотно у нее движется так же, как у обычных земных беговых дорожек, но в отличие от тех, что установлены в вашем спортзале, у TVIS есть «упряжь» – система из ремней-регуляторов длины и пружин. Перед началом пробежки космонавт пристегивает упряжь к поясу специального жилета. Она удерживает космонавта возле дорожки и создает нагрузку, причем немаленькую. Сила, которую приходится прикладывать, чтобы сдвинуть дорожку с места при пристегнутых ремнях, эквивалентна весу в 40–100 килограммов, а шаг в 2,5 кг позволяет космонавтам выставлять нагрузку, эквивалентную их собственному весу на Земле или бóльшую. По словам космонавтов, бег в упряжи похож на земную пробежку с тяжелым рюкзаком за спиной. 

TVIS была отделена от корпуса станции системой амортизаторов и гироскопов, чтобы вибрация, которую создают бегущие ноги, не расшатывала другие системы МКС. Главные источники вибрации и толчков на станции – компрессоры системы вентиляции и гиродины (механизмы, позволяющие выравнивать курс). Добавлять к этому вибрацию спортивных снарядов инженеры не хотели, поэтому плотно укутали TVIS и регулярно замеряли вибрацию в российском сегменте станции во время тренировок на дорожке. Данные о вибрации вместе с данными о пробежках (длительности, интенсивности и сердцебиении космонавтов) отправлялись на Землю, где их анализировали врачи и инженеры. В 2001 году экспертная комиссия признала дефекты дизайна TVIS и постановила заменить ее, но это произошло не сразу. 

В 2009 году, когда экипаж МКС увеличили с 3 до 6 человек, понадобилась и вторая беговая дорожка. Тогда в NASA разработали Combined Operational Load Bearing External Resistance Treadmill (COLBERT). Так же, как и TVIS, она создает нагрузку за счет регулируемой пружинной «упряжи». А вот электроника у нее более продвинутая: космонавты могут создавать индивидуальные программы тренировок (например, интервальный бег) и задавать время пробежки – словом, COLBERT способна на все, на что способны современные беговые дорожки. 

В отличие от довольно энергозатратной системы подавления вибрации TVIS, COLBERT снабжена новой системой, которой не требуется питание. Она состоит из пружин и связанных с ними амортизаторов, подвешенных на специальном укрепленном кронштейне. 

За два рейса грузового корабля в 2012–2013 гг. на станцию доставили третью по счету дорожку – российскую БД-2, которая заменила TVIS. Инженеры РКК «Энергия», как и их американские коллеги, проектировавшие COLBERT, отказались от идеи с гироскопами и подвесили дорожку на пружинах и амортизаторах. 

Сейчас обе дорожки на станции позволяют развивать скорость от 2,6 до 20 км/ч, а одна сессия может длиться хоть четыре часа, поэтому астронавты иногда даже пробегают марафонскую дистанцию. Первой это сделала американка Сунита Уильямс, а через несколько лет после нее – британец Тим Пик.

Велоспорт

Кроме бега, на МКС можно заниматься на велотренажере Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System (CEVIS). Правда, на велосипед он не очень похож: есть только педали и седло. Руль превратился в торчащие из стены ручки; чтобы держаться за них, приходится сидеть с прямой спиной, как на стуле. Все это – для экономии пространства: на МКС и так тесно. 

Когда нога давит на педали, она приводит в движение шестерни планетарной трансмиссии, которые передают вращение на маховик. Нагрузка регулируется натяжением ремня, тормозящего маховик. А чтобы упражнения приносили пользу, здесь, как и на беговой дорожке, нужно хотя бы «выйти из минуса» – задать нагрузку, эквивалентную той, которая требуется для аналогичных упражнений на Земле.

Силовые тренировки 

Беговые дорожки и велосипед – это хорошо, но кроме кардионагрузок космонавтам нужны силовые тренировки: без них сохранить мышечную массу невозможно. Поэтому на МКС есть Advanced Resistive Exercise Device (ARED) – прибор, заменяющий штангу и тросовый тренажер. Здесь можно выжать штангу, приложив усилие, эквивалентное жиму 270 килограммов на Земле. Для тросового тренажера максимальная нагрузка – аналог 113 кг. 

Но если земным спортсменам достаточно надеть на гриф несколько тяжелых блинов или прицепить к тросу побольше свинцовых пластин, на МКС приходится имитировать вес с помощью маховиков и вакуумных цилиндров, поршни которых не дают маховику вращаться. 

Космическая уборная 

У вопроса о том, как устроить туалет в отсутствие земного притяжения, долгая история. Она началась с первыми длительными полетами в космос и не окончена до сих пор. Сегодня на МКС действуют два туалета, оба – отечественного производства (второй NASA купило у Роскосмоса для своего сегмента станции в 2007 году). 

Твердые отходы собираются в двадцатилитровый алюминиевый контейнер и через вакуумную систему выводятся на временное хранение. Их вместе с другим мусором и грязной одеждой забирает космический грузовик и сгорает в атмосфере. 

А вот выбрасывать мочу космонавты себе позволить не могут: ведь это – источник воды, доставка которой на орбиту обходится очень дорого. За год из мочи космонавтов выделяют более 700 литров чистой воды, пригодной для питья, умывания и приготовления пищи. 

Чтобы собирать мочу, у космонавтов есть особые приспособления – приемники с длинными гофрированными трубками, разные по конструкции для женщин и мужчин. По трубе жидкость направляется на первичную (вакуумную) дистилляцию. Туда попадает не только моча, но и конденсированная в системе вентиляции влага из других источников – дыхания космонавтов, лабораторных животных и растений и человеческий пот. 
Воду очищают в три этапа: сначала удаляют пыль и крупные частицы загрязнителей и испаряют, отделяя твердый осадок солей, затем пропускают жидкость через полупроницаемые мембраны, обеззараживают специально подобранным коктейлем реагентов и снова фильтруют через мембрану. Систем очистки жидкости на станции две – российская и американская. Космонавты утверждают, что вода, которая получается на выходе, на вкус ничем не отличается от бутилированной воды на Земле.

Отбой на станции не строгий, но и Хьюстон, и Москва рекомендуют соблюдать режим, поэтому, как правило, космонавты отходят ко сну в половине десятого по Гринвичу. Спят в одежде, спальных мешках и наушниках с шумоподавлением: вентиляция сильно шумит, поэтому без наушников спать здесь не только сложно, но и вредно для ушей. Так же, как и на Земле, космонавты видят сны, в том числе страшные; многие жалуются на недосып.

Жизнь на МКС – не сахар, а постоянная борьба с отсутствием силы тяжести, неудобствами и неловкостью. На станции тесно, шумно и всегда душно. Нужно экономить еду и воду, каждый день изнурять себя упражнениями, много работать. Развлечений немного: медленный Интернет, привезенные с собой книги, фильмы и музыка, иногда – самодеятельность. Но нет ни одного интервью или видео, в котором человек, побывавший на МКС, жалуется на бытовые неудобства. Космос искупает все.