На МКС проблемы с туалетом и водой
Дженнифер Прюитт работает на одной из самых интересных должностей в NASA, если не на самой интересной в космической индустрии вообще. Она - ведущий инженер, отвечающий за обработку (и переработку) мочи. «Название должности - один из поводов для гордости, когда я думаю о своей работе, - гордо говорит она. - В мире не так много людей, которые работают над такого рода технологиями».
Туалет Международной космической станции, как вы догадываетесь, производит необходимую воду для питья - однако работает не так хорошо, как хотелось бы.
Прюитт работает в Центре управления космическими полетами Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, над системой восстановления воды Международной космической станции. Ее цель заключается в разработке наиболее эффективного способа извлечения питьевой воды из мочи астронавтов.
Моча состоит из воды на 95% (на остальное приходятся отходы организма в виде химических веществ), поэтому чем больше воды можно переработать в двух космических туалетах МКС, тем меньше придется возить с Земли. Поставки на МКС нынче стоят недешево, да и расточительно было бы возить так много воды, сливая ее побочный продукт в никуда.
В прихожей перед лабораторией Прюитт расположена небольшая выставочная зона, посвященная моче. Сосуды с оным красуются на полке - и варьируются в цветах от почти идеального светло-желтого до коричневого с обескураживающим черным.
Хитровымоченный процесс
К всеобщему беспокойству, сосуд с биркой «предварительно обработанная моча американца» более светлый, чем сосуд с русской биркой. Что не так с нашей мочой, спросите вы?
«С русскими все в порядке, - успокаивающе отвечает Прюитт, - они писают как и все».
Окрашенная в темный жидкость является не совсем мочой русского космонавта, а скорее мочой с добавленными ингредиентами в процессе предварительной обработки.
«Когда астронавты посещают туалет, мы не можем позволить моче просто пройти в систему, - объясняет Прюитт. - Мы должны добавлять дополнительные вещества, чтобы остановить распад мочи и предотвратить рост бактерий».
Предварительная обработка - первый шаг хитроумного процесса, который NASA разработало для выведения воды из космических туалетов. Восстановленная вода объединяется с влагой, отфильтрованной из воздуха МКС - по большей части, из пота астронавтов - и возвращается в качестве питьевой воды. Космическое агентство полагает, что среднестатистический космонавт выпивает 730 литров переработанной мочи и пота в процессе годичной миссии.
Соленый саботаж
Но у NASA есть проблема.
Хотя часть восстановительного уравнения, связанная с потом, работает хорошо - почти вся влага возвращается в питьевую воду - система переработки мочи не отвечает всем ожиданиям. В лаборатории на Земле она работает с почти 85-процентной эффективность - всего 15% воды теряется. На орбите на МКС же восстанавливается только 75% воды.
«В космосе кальций утекает из костей астронавтов, и мы долго не задумывались о том, куда он девается, - говорит Прюитт. - Оказалось, что очень много кальция оказывается в моче».
Получается, моча астронавтов в космосе обладает другим химическим составом, чем та, которую любезно пожертвовали сотрудники Маршалла.
«Мы обнаружили, что из-за лишнего кальция моча реагирует с химикатами предварительной обработки и образует сульфат кальция, - объясняет Прюитт. - Большие скопления соли засоряют систему - она прекращает работать».
Попробуйте представить весь ужас ситуации: оказаться в ловушке в металлической коробке на высоте 400 километров над Землей с пятью людьми и неработающим туалетом. В результате этих неполадок, астронавтам МКС пришлось тратить дополнительное время на техническое обслуживание, а с Земли - везти больше воды, чем было запланировано изначально.
Однако команда Прюитт придумала решение. Изменяя химической состав предварительной обработки мочи, они надеются повысить эффективность ее переработки на МКС.
Для проверки последних химических наработок Прюитт заполучила рабочую копию сборщика мочи в ангаре в Маршалле, где NASA разрабатывает и тестирует свои системы жизнеобеспечения. Баннер, висящий на одной из балок под крышей, информирует посетителей лаборатории о «спасении жизней астронавтов с 1973 года».
Давление и дистилляция
Машина обработки мочи - разобранная копия той, что на орбите - состоит из непонятной мешанины труб, насосов и проводов, прикрепленных в огромной банке с мочой - предварительно обработанной таким образом, что она стала больше походить на колу. Прюитт объясняет, как работает этот булькающий монстр.
«Все расположено горизонтально, поэтому можно сбросить со счетов эффекты гравитации, - объясняет она. - Насосы, которые мы используем, работают подобно вашему пищеводу - сжимают и толкают жидкость».
Моча проталкивается по одной из прозрачных труб по направлению к самому большому цилиндру системы, размером с духовку. К этому резервуару прикреплен вакуумный насос, прикрепленный так, чтобы высасывать воздух и понижать давление внутри. При понижении давления также понижается и точка кипения жидкости. Воду можно выделить безо всякого нагревания.
Оставшаяся после дистилляции жидкость возвращается обратно в систему, чтобы сцедить максимальное количество воды. Конечные продукты представляют собой концентрированный соленый осадок и чистую питьевую воду. В космосе этот осадок упаковывается в корабль, забирающий мусор, и сжигается в атмосфере Земли. Вода готова к употреблению.
«Это чистейшая вода, - говорит Прюитт. - Чище всего, что можно выпить на Земле».
Однако, прежде чем астронавты получат возможность насладиться чистейшей водой, ее дополнительно обрабатывают, чтобы предотвратить рост бактерий. Добавляется йод, который дает воде на МКС медицинский привкус. Это не плохо, просто нужно привыкнуть.
Новая система предварительной обработки больше не вызывает засорения, и инженеры NASA поставят обновленную систему в ближайшие месяцы. Есть надежда, что она поднимет скорость восстановления воды в космосе до тех же уровней эффективности, что наблюдаются в лаборатории на Земле.
Ну и не будем забывать, что вода на МКС циркулирует таким образом несколько лет. И это тоже весело.
