Космический туалет - Space toilet

Космический туалет.

Пространство туалет или невесомость туалет является туалетом , который может быть использован в невесомой среде. При отсутствии веса сбор и удержание жидких и твердых отходов осуществляется с помощью воздушного потока. Поскольку воздух, используемый для удаления отходов, возвращается в кабину, он предварительно фильтруется для контроля запаха и удаления бактерий. В старых системах сточные воды сбрасываются в космос, а любые твердые частицы сжимаются и хранятся для удаления при приземлении. Более современные системы подвергают твердые отходы воздействию вакуума, чтобы убить бактерии, что предотвращает проблемы с запахом и убивает патогены .

Фон

Космонавты говорят, что их чаще всего спрашивают, как они ходят в ванную в космосе. В космосе невесомость заставляет жидкости равномерно распределяться по телам человека. Почки улавливают движение жидкости, и в результате физиологической реакции людям необходимо облегчить себе жизнь в течение двух часов после отбытия с Земли . Таким образом, космический туалет был первым устройством, которое активировалось во время полетов шаттлов после того, как астронавты расстегнулись.

Основные части

Схема элементов WCS Space Shuttle

Космический туалет состоит из четырех основных частей: вакуумной трубки для жидких отходов, вакуумной камеры, ящиков для хранения отходов и мешков для сбора твердых отходов. Вакуумная трубка для жидких отходов представляет собой резиновый или пластиковый шланг длиной от 2 до 3 футов (0,91 м), который присоединяется к вакуумной камере и соединяется с вентилятором, обеспечивающим всасывание. На конце трубки есть съемный резервуар для мочи, который бывает разных версий для мужчин и женщин-космонавтов. Емкость для мужской мочи представляет собой пластиковую воронку шириной от двух до трех дюймов и глубиной около четырех дюймов. Мужчина-космонавт мочится прямо в воронку с расстояния в два-три дюйма. Женская воронка имеет овальную форму и имеет ширину по краю два на четыре дюйма. Рядом с краем воронки есть небольшие отверстия или щели, которые позволяют воздуху перемещаться и предотвращать чрезмерное всасывание. Вакуумная камера представляет собой цилиндр глубиной около 1 фута (0,30 м) и шириной шести дюймов с зажимами на ободе, к которым могут быть прикреплены мешки для сбора мусора, и вентилятором, обеспечивающим всасывание. Моча закачивается и хранится в ящиках для хранения отходов. Твердые отходы хранятся в съемном мешке из специальной ткани, которая пропускает газ (но не жидкость или твердое вещество), что позволяет вентилятору в задней части вакуумной камеры втягивать отходы в мешок. Когда космонавт заканчивает, он или она скручивает сумку и кладет ее в ящик для хранения отходов. Образцы мочи и твердых отходов замораживаются и отправляются на Землю для тестирования.

Дизайн

Система сбора отходов космического корабля

Туалет, используемый на космическом шаттле , называется системой сбора отходов (WCS). Помимо воздушного потока, он также использует вращающиеся вентиляторы для распределения твердых отходов для хранения в полете. Твердые отходы распределяются в цилиндрическом контейнере, который затем подвергается вакуумной сушке.

WCS требовал многочасовых тренировок. Для мочеиспускания использовался шланг. Для дефекации с диаметром отверстия в сиденье 4 дюйма (100 мм) - намного меньше, чем в обычном унитазе - нижняя часть пользователя должна быть точно по центру сиденья. НАСА построило симулятор с видеокамерой в дыре; на этих тренировках использовалось перекрестие, чтобы научиться позиционировать свое тело, в то время как другие астронавты смотрели и шутили.

Жидкие отходы выбрасываются в космос. Во время STS-46 произошел сбой в работе одного из вентиляторов, и член экипажа Клод Николье был обязан выполнять техническое обслуживание в полете (IFM). Более ранний полный отказ во время восьмидневного испытательного полета STS-3 вынудил его экипаж из двух человек ( Джек Лоусма и Гордон Фуллертон ) использовать устройство удержания фекалий (FCD) для удаления и утилизации отходов.

Международная космическая станция

Бортинженеры 65-й ​​экспедиции Марк Ванде Хей (слева направо) и Шейн Кимбро вместе выполняют орбитальные водопроводные работы, устанавливая новый туалет внутри модуля Tranquility Международной космической станции.

На Международной космической станции есть два туалета , которые расположены в модулях " Звезда" и " Спокойствие" . Они используют систему всасывания с приводом от вентилятора, аналогичную WCS Space Shuttle . Жидкие отходы собираются в 20-литровые (5,3 галлонов США) контейнеры. Твердые отходы собираются в индивидуальные микроперфорированные мешки, которые хранятся в алюминиевом контейнере. Полные контейнеры передаются на утилизацию в « Прогресс» . Дополнительный отсек для мусора и гигиены является частью модуля Tranquility, запущенного в 2010 году. В 2007 году НАСА приобрело унитаз российского производства, аналогичный тому, который уже находится на борту МКС, вместо того, чтобы разрабатывать его самостоятельно.

21 мая 2008 г. отказал насос газожидкостного сепаратора в туалете 7-летней давности в поселке Звезда, хотя участок твердых бытовых отходов все еще функционировал. Экипаж пытался заменить различные детали, но не смог отремонтировать неисправную деталь. Тем временем они использовали ручной режим для сбора мочи. У экипажа были другие варианты: использовать туалет на транспортном модуле « Союз » (который рассчитан только на несколько дней использования) или при необходимости использовать мешки для сбора мочи. Запасной насос был отправлен из России в дипломатической почте, чтобы 2 июня Space Shuttle Discovery мог доставить его на станцию ​​в рамках миссии STS-124 .

Другой дизайн

В туалете советской / российской космической станции « Мир » также использовалась система, аналогичная WCS.

В то время как космический корабль «Союз» имел бортовой туалет с момента его появления в 1967 году (из-за дополнительного места в орбитальном модуле), все космические корабли « Близнецы» и « Аполлон» требовали, чтобы астронавты мочились в так называемую «вспомогательную трубку», в которую сбрасывали содержимое. в космос (примером может служить сцена свалки мочи в фильме « Аполлон-13» ), а фекалии собирались в специально разработанные мешки. Помещения были настолько неудобными, что, чтобы избежать их использования, астронавты съедали меньше половины доступной еды во время полета . Skylab космическая станция, используемая НАСА в период с мая 1973 по март 1974 года, имел на борту WCS объект , который служил в качестве прототипа для WCS Шаттла, но также фигурирует на борту душевую центр. Туалет Skylab, который был спроектирован и построен Fairchild Republic Corp. на Лонг-Айленде, был в первую очередь медицинской системой для сбора и возврата на Землю образцов мочи, фекалий и рвоты, чтобы можно было изучить баланс кальция у космонавтов.

Даже при наличии оборудования астронавты и космонавты для обеих стартовых систем используют предпусковую очистку кишечника и диету с низким содержанием остатков, чтобы свести к минимуму потребность в дефекации . Туалет "Союз" использовался при возвращении с Мира .

НПП «Звезда» - российский разработчик космической техники, в том числе невесомых туалетов.

Космический туалет следующего поколения стоимостью 23 миллиона долларов под названием Универсальная система управления отходами (UWMS) разрабатывается НАСА для Ориона, а также для Международной космической станции. UWMS - это первый космический туалет, разработанный специально для женщин и мужчин, который упрощает использование женских туалетов для стула и мочи одновременно. Он разработан, чтобы быть полностью автоматизированным, более тихим, легким, более надежным, более гигиеничным и более компактным, чем предыдущие системы. Среди своих инноваций UWMS использует технологию 3D-печати для включения металлов, включая Inconel , Elgiloy и титан, которые могут противостоять кислотам, используемым для обработки мочи в унитазе. UWMS впервые был доставлен на МКС в октябре 2020 года.

Смотрите также

использованная литература