Біографії Характеристики Аналіз

Регенерація води на МКС. Звідки беруться вода та кисень на МКС? Як отримують кисень на мкс

Не космонавти ми, не льотчики,
Чи не інженери, не лікарі.
А ми водо-водопровідники:
Ми женемо воду з сечі!
І не факіри, братики, наче ми,
Але, не хвастаючись, кажемо:
Кругообіг води в природі ми
У нашій системі повторимо!
Наша наука дуже точна.
Ви тільки дайте думки хід.
Ми переженемо води стічні
На запіканки та компот!
Проїхавши всі дороги Чумацькі,
Не схуднеш разом з тим
При повному самозабезпеченні
Наші космічні системи.
Адже навіть торти чудові,
Люля кебаб та калачі
Зрештою - з вихідного
Матеріалу та сечі!
Не відмовте ж, по можливості,
Коли ми просимо вранці
Наповнити колбу загалом
Бодай кожен по сто грам!
Маємо по-дружньому зізнатися ми,
Що з нами вигідно дружити:
Адже без утилі-тилізації
На білому світі не прожити!


(Автор - Варламов Валентин Пилипович - псевдонім В.Вологдін)

Вода-основа життя. На нашій планеті точно. На який-небудь «Гамма-Центавра» можливо все інакше. З настанням епохи освоєння космосу значення води для людини лише зросло. Від Н2О в космосі залежить дуже багато, починаючи від роботи самої космічної станції і закінчуючи виробленням кисню. Перші космічні апарати не мали замкнутої системи водопостачання. Вся вода та інші «витратники» бралася на борт спочатку ще з Землі.

"Попередні космічні місії - Меркурій, Джеміні, Аполлон, брали з собою всі необхідні запаси води та кисню і скидали рідкі та газоподібні відходи в космос", - пояснює Роберт Багдіжян (Robert Bagdigian) із Центру Маршалла.

Якщо сформулювати коротко: системи життєзабезпечення космонавтів та астронавтів були «розімкнутими» – вони покладалися на підтримку рідної планети.

Про йод та КА «Аполон», роль туалетів та варіанти (UdSSR or USA) утилізації відходів життєдіяльності на ранніх КА я розповім в інший раз.


На фото: портативна система життєзабезпечення екіпажу "Аполлон-15", 1968 р.

Залишивши рептилоїда я підплив до шафки санітарних засобів. Повернувшись спиною до лічильника, дістав м'який гофрований шланг, розстебнув штани.
– Потреба видалення відходів?
Господи…
Відповідати я, звісно, ​​не став. Включив відсмоктування, і спробував забути про цікавий погляд рептилоїду, що бурав спину. Ненавиджу ці дрібні побутові проблеми.

«Зірки – холодні іграшки», С.Лук'яненко

Повернуся до води та О2.

Сьогодні на МКС частково замкнута система регенерації води, і я спробую розповісти про подробиці (наскільки сам у цьому розібрався).

Відступ:
20 лютого 1986 року вийшла на орбіту радянська орбітальна станція «Мир».

Для доставки 30 000 літрів води на борт орбітальної станції «МІР» та «МКС» потрібно було б організувати додатково 12 запусків транспортного корабля «Прогрес», величина корисного навантаження якого становить 2,5 тонни. Якщо взяти до уваги той факт, що «Прогреси» обладнані баками для питної води типу «Джерельце» ємністю 420 л, то кількість додаткових запусків транспортного корабля «Прогрес» мала б збільшитися в кілька разів.



На МКС цеолітові поглиначі системи Повітря захоплюють вуглекислий газ (CO2) і вивільняють його в забортний простір. Кисень, що втрачається у складі CO2, заповнюється за рахунок електролізу води (розкладання її на водень і кисень). Цим на МКС займається система «Електрон», яка витрачає 1 кг води на людину на добу. Водень зараз стравлюють за борт, але в перспективі він допоможе перетворювати CO2 на цінну воду і метан, що викидається (CH4). І звичайно, про всяк випадок на борту є кисневі шашки та балони.


На фото: кисневий генератор та тренажер для бігу на МКС, які вийшли з ладу у 2011 році.


На фото: астронавти налагоджують систему дегазації рідини для біологічних експериментів в умовах мікрогравітації в лабораторії «Дестіні».


На фото: Сергій Крикальов із влаштуванням електролізу води «Електрон»

На жаль повного кругообігу речовин на орбітальних станціях поки що не досягнуто. На цьому рівні технологій за допомогою фізико-хімічних методів не вдається здійснити синтез білків, жирів, вуглеводів та інших біологічно активних речовин. Тому діоксид вуглецю, водень, вологомісткі та щільні відходи життєдіяльності космонавтів видаляються у вакуум космічного простору.


Санвузол на космічній станції виглядає так

У службовому модулі МКС введено та функціонують системи очищення «Повітря» та БМП, удосконалені системи регенерації води з конденсату СРВ-К2М та генерації кисню «Електрон-ВМ», а також система прийому та консервації урини СПК-УМ. Продуктивність удосконалених систем збільшена більш ніж у 2 рази (забезпечує життєдіяльність екіпажу до 6 осіб), а енерго- та масовитрати знижено.

За п'ятирічний період (дані на 2006 р.)їх експлуатації регенеровано 6,8 тонни води 2,8 тонни кисню, що дозволило зменшити масу вантажів, що доставляються на станцію, більш ніж на 11 тонн.

Затримка із включенням до складу комплексу СЖО системи регенерації води з урини СРВ-розум не дозволила здійснити регенерацію 7 тонн води та зменшити масу доставки.

"Другий фронт" - американці

Технічна вода з американського апарату ECLSS поставляється в російську систему і американську OGS (Oxygen Generation System), де потім «переробляється» в кисень.

Процес відновлення води із сечі – складне технічне завдання: «Моча набагато «брудніша» за водяні випаровування, - пояснює Карраскілло, - Вона здатна роз'їдати металеві деталі та засмічувати труби».Система ECLSS використовує для очищення сечі процес, званий парокомпресійна дистиляція: сеча кип'ятиться до тих пір, поки вода з неї не перетвориться на пару. Пара - природно очищена вода в пароподібному стані (за винятком слідів аміаку та інших газів) - піднімається в дистиляційну камеру, залишаючи концентровану коричневу жижу нечистот і солей, яку Карраскілло милосердно називає «розсолом» (який потім викидається у відкритий космос). Потім пара охолоджується, і вода конденсується. Отриманий дистилят змішується зі вологою, що сконденсується з повітря, і фільтрується до стану, придатного для пиття. Система ECLSS здатна відновити 100% вологи з повітря та 85% води із сечі, що відповідає сумарній ефективності близько 93%.

Описане вище, однак, відноситься до роботи системи у земних умовах. У космосі з'являється додаткова складність - пара не піднімається нагору: вона не здатна піднятися в дистиляційну камеру. Тому в моделі ECLSS для МКС «…ми обертаємо дистиляційну систему для створення штучної гравітації, щоб розділити пари та розсіл», - пояснює Карраскілло.

Перспективи:
Відомі спроби отримати синтетичні вуглеводи із продуктів життєдіяльності космонавтів для умов космічних експедицій за схемою:

За цією схемою продукти життєдіяльності спалюються з утворенням вуглецю діоксиду, з якого в результаті гідрування утворюється метан (реакція Сабатьє). Метан може бути трансформований у формальдегід, з якого внаслідок реакції поліконденсації (реакція Бутлерова) утворюються вуглеводи-моносахариди.

Однак отримані вуглеводи-моносахариди являли собою суміш рацематів - тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, які не мають оптичної активності.

Прим.Я навіть боюся покопатися у «віки-знаннях», щоб вникнути у їхній сенс.

Сучасні СЖО після їх відповідної модернізації можуть бути покладені в основу створення СЖО, необхідних для освоєння далекого космосу.

Комплекс СЖО дозволить забезпечити практично повне відтворення води та кисню на станції і може бути основою комплексів СЖО для польотів до Марсу і організації бази на Місяці.

Велика увага приділяється створенню систем, що забезпечують найповніший кругообіг речовин. З цією метою найімовірніше використовувати процес гідрування діоксиду вуглецю за реакції Сабатьє або Боша-Будуара, які дозволять реалізувати кругообіг по кисню і воді:

СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
СО2 + 2Н2 = С + 2Н2О

У разі екзобіологічної заборони викиду СН4 у вакуум космічного простору метан може бути трансформований у формальдегід та нелеткі вуглеводи-моносахариди за наступними реакціями:
СН4 + О2 = СН2О + Н2О
поліконденсація
nСН2О -? (СН2О)n
Са (ОН)2

Хочеться відзначити, що джерелами забруднення довкілля на орбітальних станціях і при тривалих міжпланетних перельотах є:

- конструкційні матеріали інтер'єру (полімерні синтетичні матеріали, лаки, фарби)
- людина (при перспірації, транспірації, з кишковими газами, при санітарно-гігієнічних заходах, медичних обстеженнях та ін.)
- працююча електронна апаратура
- Ланки систем життєзабезпечення (асенізаційний пристрій-АСУ, кухня, сауна, душ)
і багато іншого

Очевидно, що буде потрібно створення автоматичної системи оперативного контролю та управління якістю довкілля. Якась АСОКУКСО?

Мій молодший син сьогодні в школі почав збивати «дослідницької групи-банди» для вирощування пекінського салату в старій мікрохвильовій печі. Ймовірно вирішили себе забезпечити зеленню під час подорожі на Марс. Стару мікрохвильову печі доведеться купувати на AVITO, т.к. мої поки що все функціонують. Адже не ламати спеціально?


Прим. на фото, звичайно не моя дитина, та й не майбутня жертва експерименту-мікрохвильова піч.

Як я і обіцяв marks@marks, якщо щось вийде-фотки і результат скину на ГІК. Вирощений салат можу надіслати поштою РФ охочим, за окрему плату, звичайно.

  • пілотовані польоти
  • Додати теги

    Чим пахне у відкритому космосі?

    Відчути запах у відкритому космосі неможливо, і заважають цьому одразу кілька речей. По-перше, запах створюють молекули, що виділяються якоюсь пахучою речовиною. Але в космосі порожнеча, а значить, там немає ні пахучих речовин, ні молекул, що створюють запах, там просто нема чого пахнути. По-друге, всі нормальні люди виходитимуть у відкритий космос у герметичному скафандрі, а отже, нічого «космічного» людського носа не вдихне. Зате на космічній станції, де мешкають космонавти запахів достатньо.

    Чим пахне на космічній станції?

    Коли космонавти потрапляють на станцію та знімають шолом скафандра, вони відчувають особливий запах. Запах дуже різкий та дивний. Кажуть, що він схожий на запах старого засохлого шматка смаженого м'яса. Однак у цьому «ароматі» відчувається ще запах розжареного металу та зварювальної гару. Космонавти напрочуд одностайні у використанні «м'ясо-металевих» термінів при описі запаху на міжнародній космічній станції. Іноді, щоправда, дехто додає, що часто пахне озоном і чимось кислим, трохи їдким.

    Звідки береться цей запах МКС?

    Уявіть собі, як влаштовано повітряне постачання на станції, і ви одразу знайдете відповідь на це питання. На МКС не можна відкрити кватирку, щоб провітрити приміщення і впустити свіже повітря зовні: там просто немає повітря. Дихальну суміш привозять із Землі раз на кілька місяців, тому на станції люди дихають тим самим повітрям, яке очищають спеціальними фільтрами. Ці фільтри, звісно, ​​не ідеальні, тому деякі запахи залишаються.

    Наші космонавти порівнюють станцію із житловим будинком, у якому може пахнути як завгодно. Пахне сам «будинок»: матеріали обшивки та деталі приладів. У «будинку» живуть люди, тому, окрім цих технічних запахів, на станції є і звичні для нас, земні запахи: наприклад, такі, як аромат борщу чи солянки. Коли хтось із космонавтів збирається пообідати, йому не вдасться зробити це поодинці. Інші дізнаються про це, навіть перебуваючи в іншому кінці станції. Запахи на станції поширюються дуже швидко, оскільки повітря постійно перемішується системою вентиляторів. Це необхідно, щоб навколо космонавтів не накопичувалася хмара вуглекислого газу, що видихається. Якщо повітря не перемішувати, навколо космонавта підвищуватиметься рівень вуглекислого газу, і людина почуватиметься все гірше і гірше.
    Всі ми знаємо, що кожен сприймає запахи по-своєму: деякі аромати, улюблені одними членами екіпажу, можуть викликати в інших відторгнення та алергію, тому список продуктів, які можна взяти із собою, суворо регламентовано. Однак деякі люди завжди пручаються навіть найрозумнішим заборонам, як, наприклад, американський астронавт Джон Янг, який у 1965 році взяв на борт корабля сендвіч з шинкою. Члени екіпажу спочатку оцінили різкий дратівливий запах шинки, а потім довго збирали пахучі хлібні крихти, що розлетілися по кораблю і не пошкодили обладнання. Космонавти – люди дуже виховані, тож ніхто не дізнався, що вони думали, збираючи ці крихти.

    Коли ви прилетите на станцію, окрім технічних і «їстівних» запахів ви відчуєте ще й їдкий запах людського поту і шкіри, що відлущується природним шляхом. Запах поту докучає нам і в земних умовах, а в космосі людина потіє ще сильніше. Так, при серйозних навантаженнях космонавти можуть втратити близько двох кілограмів ваги і, як ви розумієте, дуже спітніти. Додайте до цього той факт, що душа на МКС немає, а для миття космонавти використовують вологі серветки та рушники. Щоб не домішувати додаткових запахів в атмосферу станції, на МКС передбачені спеціальні засоби, що мають слабкий запах, гігієни, а будь-який парфум суворо заборонений. Докладніше про те, як космонавти миються, можна прочитати тут.

    Хто стежить за "космічним ароматом"?

    Створення комфортної атмосфери для космонавтів – це завдання, яке за своєю важливістю не поступається задачі забезпечення безпеки польоту. Сторонні запахи витягуються з атмосфери спеціальними поглиначами, проте повністю позбутися «ароматів» неможливо. Тому під час підготовки польоту ретельно відбирають матеріали, у тому числі будується інтер'єр космічного апарату, і речі, дозволені на борту. Наприклад, у NASA працює команда експертів, які жартома називають себе «носонавтами», які «обнюхують» все, що буде присутнім на борту корабля: пластики, метали, змінну білизну, наукові прилади, гігієнічні приналежності, кросівки і навіть іграшку, яку астронавтка хотіла взяти в політ на прохання маленького сина. На сьогоднішній день людський ніс – це найкращий прилад, щоб уявити, як речі пахнуть у космосі. Вчені багатьох країн працюють над проблемою створення приладів, що сприймають запахи. Але поки що жоден прилад не може зрівнятися з нюхом собаки або (хто міг би подумати) оси. Але собаки, а тим більше оси - істоти небалакучі і тому не можуть розповісти нам, як пахне той чи інший предмет. От і доводиться нюхальну роботу виконувати тренованим людям. Отже, якщо ви винайдете спосіб добре вловлювати запахи, то, мабуть, назавжди увійдете в історію як великий винахідник. А доти речі, що посилаються в космос, обнюхуватимуть люди, роблячи це із зав'язаними очима. Очі зав'язуються у тому, щоб зовнішній вигляд предмета, не вплинув сприйняття запаху людини. Іноді через поспіх тести на запах провести не встигають, і тоді екіпаж на борту корабля чекають усілякі сюрпризи. Наприклад, астронавтам довелося повернути на борт шатла сумку з неперевіреними застібками, оскільки вони пахли, «як пальці кухаря, що різав цибулю».

    У Росії її атмосферою космічних кораблів займаються Інституті медико-біологічних проблем. Ще на етапі проектування космічного апарату фахівці перевіряють усі неметалеві матеріали у герметичних камерах на наявність яскраво вираженого запаху. Якщо такий запах є, матеріал вибраковується. Головне завдання фахівців – щоб на станції було якнайменше пахучих речовин; все, що береться на орбіту, суворо відбирається за критерієм забезпечення чистоти повітря. Тому, на жаль, власні переваги членів екіпажу щодо запахів на станції не враховуються. Космонавти кажуть, що найбільше сумують за запахами землі: запахом дощу, листя, яблук. Однак іноді суворі фахівці з орбітальних запахів все ж таки роблять космонавтам подарунки: у корабель «Союз» перед Новим роком поклали мандарини та гілочку їли, щоб на станції відчули чудовий аромат свята.

    Побут на орбіті суттєво відрізняється від земного. Невагомість, ізоляція від Землі та автономність станції накладають свій відбиток на повсякденне життя космонавтів під час польоту. Комфортні умови, які такі природні на Землі, що ми навіть не помічаємо їх, забезпечуються на борту МКС цілою низкою складних систем, таких як системи забезпечення газового складу, водозабезпечення, санітарно-гігієнічного забезпечення, харчування та інших. Виконання найзвичніших земних справ на орбіті – це ціла наука. Космонавти вивчають бортові системи на спеціальних курсах і тренуються на практичних заняттях правильно наливати сік, вмиватися, варити суп. У лапках - тому що на МКС не можна просто відкрити холодильник, дістати пакет соку і налити його в склянку або включити воду для вмивання. Всім тонкощам повсякденного життя на МКС космонавтів навчають фахівці науково-дослідного випробувального відділення технічної підготовки космонавтів до льотних і наземних випробувань та експлуатації систем життєзабезпечення орбітальних пілотованих комплексів, супроводу, створення та випробувань тренажерних засобів по системах життє навчально-методичних засобів підготовки

    Очолює відділення Андрій Вікторович Скрипніков, випускник Тамбовського авіаційно-інженерного інституту імені Ф. Е. Дзержинського. 2002 року Андрій Вікторович був прийнятий на роботу до Центру підготовки космонавтів.

    У відділі систем життєзабезпечення він спочатку готував екіпажі МКС до дій у разі пожежі та розгерметизації, а потім навчав космонавтів роботі із системами життєзабезпечення транспортного корабля «Союз» та скафандром «Сокіл-КВ2». Нині Андрій Вікторович займається організацією та координацією роботи у своєму відділенні.

    Чи легко дихається космонавтам?

    Створення атмосфери, придатної дихання на борту МКС, — завдання засобів киснезабезпечення та очищення атмосфери. У їх комплекс входять як джерела кисню, так і системи очищення атмосфери, які видаляють вуглекислий газ, мікродомішки, пахучі речовини, знезаражують атмосферу.

    Практично всі системи життєзабезпечення, що використовуються на МКС, пройшли випробування та добре зарекомендували себе під час експлуатації станції «Мир».

    « Електрон » - Система киснезабезпечення, побудована на принципі електрохімічного розкладання води на кисень і водень. Двічі на добу необхідно контролювати стан системи та повідомляти про нього Землю. Чому?

    По-перше, система пов'язана з вакуумом: водень, що утворюється в процесі розкладання води, скидається за борт, а отже, існує можливість розгерметизації станції.

    По-друге, в системі є луг, і в жодному разі не можна допустити її попадання на шкіру або в очі.

    По-третє, водень та кисень утворюють разом у певних пропорціях «гримучий газ», який може вибухнути, і тому особливо важливо стежити за стабільним станом системи.

    Навчальний стенд системи «Електрон»

    Усі системи забезпечення життєдіяльності МКС дублюються у разі відмов. Дублюючою для «Електрона» системою єтвердопаливний генератор кисню (ТГК).


    Інструктор космонавтів із засобів життєзабезпечення Дмитро Дедков демонструє роботу твердопаливного генератора кисню

    Кисень в генераторі отримують з шашок, в яких знаходиться кисне речовина в твердому вигляді. Шашки «підпалюють» (звичайно, йдеться не про відкрите полум'я), і в процесі горіння виділяється кисень. Температура всередині шашки досягає +450? Для однієї людини потрібно близько 600 літрів кисню на добу. Залежно від типу шашки за її згорянні виділяється від 420 до 600 літрів кисню.

    Крім того, кисень доставляється на МКС вантажними кораблями «Прогрес» у газоподібному вигляді під високим тиском у шар-балонах.

    Для нормальної життєдіяльності станції потрібно як поповнювати атмосферу киснем, а й очищати її від вуглекислого газу. Перевищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері набагато небезпечніше, ніж зниження кількості кисню. Основним засобом для очищення атмосфери від вуглекислого газу єсистема "Повітря".Принцип роботи цієї системи полягає в адсорбції (поглинанні) вуглекислого газу з подальшою регенерацією вакуумної регенерацією поглинальних патронів.


    Підготовка системи «Повітря» до роботи

    Блок очищення атмосфери від мікродомішок (БМП) очищує повітря від усіляких шкідливих газоподібних домішок в атмосфері станції. Це теж система регенераційного типу, тільки якщо очищення атмосфери та регенерація поглинальних елементів у системі «Повітря» відбувається в автономному режимі циклами по 10, 20 або 30 хвилин і в автоматичному режимі від 10 до 50 хвилин, то в БМП патрони працюють в режимі очищення 18 - 19 діб з наступною регенерацією. Ресурс її основних функціональних елементів - патронів очищення атмосфери— складає 3 роки, але за 10 років роботи системи потреба їх заміни не виникла: газоаналізатори показують відмінний стан атмосфери.


    Навчальний стенд блоку очищення від мікродомішок

    Крім того, нормальний склад атмосфери підтримують дублюючі системи: одноразові поглинальні патрони, фільтри видалення шкідливих домішок та очищення від диму, а також пристрій знезараження повітря «Потік», який автоматично включається щодобово на 6 годин та знезаражує атмосферу МКС.

    У разі позаштатної ситуації та проблем у якійсь із систем спрацьовує аварійна сигналізація. Космонавти повинні виявити, розпізнати позаштатну ситуацію та знайти спосіб виходу з неї. На земних тренуваннях космонавтам потрібно відпрацювати всі можливі позаштатні ситуації, навіть якщо ймовірність їх виникнення на МКС дуже мала.



    Навчальний клас (стенди "Повітря", "БМП", "Електрон", "Потік")

    Для виходу з позаштатної ситуації космонавти повинні розбиратися не тільки в облаштуванні системи, але й добре розуміти принцип її роботи. На заняттях, крім знань з систем станції, екіпаж навчають спеціальним розрахункам, наприклад, для прогнозування зміни стану атмосфери привідмови у системах забезпечення газового складу.

    Підготовку космонавтів до роботи із засобами забезпечення газового складуМКС веде провідний науковий співробітник відділення Дмитро Кузьмич Дєдков. Д. К. Дедков за освітою – радіоінженер, випускник Київського вищого інженерно-авіаційного військового училища. Після закінчення училища він отримав розподіл до окремого випробувально-тренувального авіаційного полку при Центрі підготовки космонавтів, де служив начальником лабораторії контрольно-реєструючої апаратури. Ми записували параметри польотів літаків-лабораторій під час виконання режимів невагомості, всі експериментальні наукові параметри, медичні параметри операторів, що беруть участь в експериментах. Щоразу було щось нове», — розповідає інструктор.


    Д. К.Дєдков

    У 1975 році Дмитро Кузьмич перейшов у науково-дослідний методичний відділ Центру як молодший науковий співробітник. Там він займався науково-дослідною роботою та брав участь у практичних експериментах з підготовки космонавтів на лабораторіях, що літають. На його рахунку близько двох сотень польотів "на невагомість". Паралельно, у рамках підготовки космонавтів до екстремальної діяльності, Дідков захопився парашутними стрибками для відпрацювання методик підготовки космонавтів під час дій в екстремальних ситуаціях. Під час проходження спеціальної парашутної підготовки космонавт до розкриття парашута, перебуваючи у вільному падінні, має виконувати логічні завдання та вести репортаж. Все, через що довелося пройти космонавтам, раніше на собі відчув Дмитро Кузьмич. Крім того, він займався випробуваннями індивідуальних плавальних засобів у разі приводнення апарату, що спускається.

    У 1987 році Д. К. Дедков захистив кандидатську дисертацію, присвячену вивченню методів та моделей формування планів.діяльності екіпажу пілотованого космічного апарату Метою роботи була автоматизація складання плану польоту та циклограми діяльності екіпажу на тренування. 1988 року він став начальником лабораторії у відділі систем забезпечення життєдіяльності. 1994 року він очолив цей відділ і залишався на цій посаді до виходу на пенсію 1999 року. Зараз він продовжує працювати у відділенні СОЖ провідним науковим співробітником, веде наукову та викладацьку діяльність, розробляє технічні завдання на стенди-тренажери та підтримує їх у працездатному стані. Д. К. Дєдков - заслужений випробувач космічної техніки, інструктор парашутно-десантної підготовки (330 стрибків з парашутом), почесний радист.

    Наступного разу ми розповімо про харчування космонавтів та« водних процедур» на орбіті.

    Киснева свічка– це пристрій, який за допомогою хімічної реакції дозволяє отримати кисень, придатний для споживання живими організмами. Розроблено технологію групою вчених із Росії та Нідерландів. Широко використовується рятувальними службами багатьох країн, а також літаках, космічних станціях на кшталт МКС. Головні переваги цієї розробки – це компактність і легкість.

    Киснева свічка у космосі

    На борту МКС кисень є важливим ресурсом. Але що буде, якщо під час аварії або при випадковій поломці перестануть працювати системи життєзабезпечення, у тому числі система подачі кисню? Усі живі організми на борту просто не зможуть дихати та помруть. Тому спеціально для таких випадків на космонавтів є досить великий запас хімічних кисневих генераторів, якщо говорити простіше то це кисневі свічки. Як працює і використання такого пристрою в космосі, загалом показали у фільмі “Живе”.

    Звідки береться кисень у літаку

    У літаках використовують кисневі генератори на хімічній основі. Якщо борт буде розгерметизовано або трапиться інша поломка, біля кожного пасажира випадає киснева маска. Маска вироблятиме кисень протягом 25 хвилин, після чого хімічна реакція зупиниться.

    Як працює?

    Киснева свічкау космосі складається з перхлорату калію чи хлорату. У літаках використовують у більшості випадків перекис барію або хлорат натрію. Також присутній генератор запалювання та фільтр для охолодження та очищення від інших непотрібних елементів.

    Не космонавти ми, не льотчики,
    Чи не інженери, не лікарі.
    А ми водо-водопровідники:
    Ми женемо воду з сечі!
    І не факіри, братики, наче ми,
    Але, не хвастаючись, кажемо:
    Кругообіг води в природі ми
    У нашій системі повторимо!
    Наша наука дуже точна.
    Ви тільки дайте думки хід.
    Ми переженемо води стічні
    На запіканки та компот!
    Проїхавши всі дороги Чумацькі,
    Не схуднеш разом з тим
    При повному самозабезпеченні
    Наші космічні системи.
    Адже навіть торти чудові,
    Люля кебаб та калачі
    Зрештою - з вихідного
    Матеріалу та сечі!
    Не відмовте ж, по можливості,
    Коли ми просимо вранці
    Наповнити колбу загалом
    Бодай кожен по сто грам!
    Маємо по-дружньому зізнатися ми,
    Що з нами вигідно дружити:
    Адже без утилі-тилізації
    На білому світі не прожити!


    (Автор - Варламов Валентин Пилипович - псевдонім В.Вологдін)

    Вода-основа життя. На нашій планеті точно. На який-небудь «Гамма-Центавра» можливо все інакше. З настанням епохи освоєння космосу значення води для людини лише зросло. Від Н2О в космосі залежить дуже багато, починаючи від роботи самої космічної станції і закінчуючи виробленням кисню. Перші космічні апарати не мали замкнутої системи водопостачання. Вся вода та інші «витратники» бралася на борт спочатку ще з Землі.

    "Попередні космічні місії - Меркурій, Джеміні, Аполлон, брали з собою всі необхідні запаси води та кисню і скидали рідкі та газоподібні відходи в космос", - пояснює Роберт Багдіжян (Robert Bagdigian) із Центру Маршалла.

    Якщо сформулювати коротко: системи життєзабезпечення космонавтів та астронавтів були «розімкнутими» – вони покладалися на підтримку рідної планети.

    Про йод та КА «Аполон», роль туалетів та варіанти (UdSSR or USA) утилізації відходів життєдіяльності на ранніх КА я розповім в інший раз.


    На фото: портативна система життєзабезпечення екіпажу "Аполлон-15", 1968 р.

    Залишивши рептилоїда я підплив до шафки санітарних засобів. Повернувшись спиною до лічильника, дістав м'який гофрований шланг, розстебнув штани.
    – Потреба видалення відходів?
    Господи…
    Відповідати я, звісно, ​​не став. Включив відсмоктування, і спробував забути про цікавий погляд рептилоїду, що бурав спину. Ненавиджу ці дрібні побутові проблеми.

    «Зірки – холодні іграшки», С.Лук'яненко

    Повернуся до води та О2.

    Сьогодні на МКС частково замкнута система регенерації води, і я спробую розповісти про подробиці (наскільки сам у цьому розібрався).

    Відступ:
    20 лютого 1986 року вийшла на орбіту радянська орбітальна станція «Мир».

    Для доставки 30 000 літрів води на борт орбітальної станції «МІР» та «МКС» потрібно було б організувати додатково 12 запусків транспортного корабля «Прогрес», величина корисного навантаження якого становить 2,5 тонни. Якщо взяти до уваги той факт, що «Прогреси» обладнані баками для питної води типу «Джерельце» ємністю 420 л, то кількість додаткових запусків транспортного корабля «Прогрес» мала б збільшитися в кілька разів.



    На МКС цеолітові поглиначі системи Повітря захоплюють вуглекислий газ (CO2) і вивільняють його в забортний простір. Кисень, що втрачається у складі CO2, заповнюється за рахунок електролізу води (розкладання її на водень і кисень). Цим на МКС займається система «Електрон», яка витрачає 1 кг води на людину на добу. Водень зараз стравлюють за борт, але в перспективі він допоможе перетворювати CO2 на цінну воду і метан, що викидається (CH4). І звичайно, про всяк випадок на борту є кисневі шашки та балони.


    На фото: кисневий генератор та тренажер для бігу на МКС, які вийшли з ладу у 2011 році.


    На фото: астронавти налагоджують систему дегазації рідини для біологічних експериментів в умовах мікрогравітації в лабораторії «Дестіні».


    На фото: Сергій Крикальов із влаштуванням електролізу води «Електрон»

    На жаль повного кругообігу речовин на орбітальних станціях поки що не досягнуто. На цьому рівні технологій за допомогою фізико-хімічних методів не вдається здійснити синтез білків, жирів, вуглеводів та інших біологічно активних речовин. Тому діоксид вуглецю, водень, вологомісткі та щільні відходи життєдіяльності космонавтів видаляються у вакуум космічного простору.


    Санвузол на космічній станції виглядає так

    У службовому модулі МКС введено та функціонують системи очищення «Повітря» та БМП, удосконалені системи регенерації води з конденсату СРВ-К2М та генерації кисню «Електрон-ВМ», а також система прийому та консервації урини СПК-УМ. Продуктивність удосконалених систем збільшена більш ніж у 2 рази (забезпечує життєдіяльність екіпажу до 6 осіб), а енерго- та масовитрати знижено.

    За п'ятирічний період (дані на 2006 р.)їх експлуатації регенеровано 6,8 тонни води 2,8 тонни кисню, що дозволило зменшити масу вантажів, що доставляються на станцію, більш ніж на 11 тонн.

    Затримка із включенням до складу комплексу СЖО системи регенерації води з урини СРВ-розум не дозволила здійснити регенерацію 7 тонн води та зменшити масу доставки.

    "Другий фронт" - американці

    Технічна вода з американського апарату ECLSS поставляється в російську систему і американську OGS (Oxygen Generation System), де потім «переробляється» в кисень.

    Процес відновлення води із сечі – складне технічне завдання: «Моча набагато «брудніша» за водяні випаровування, - пояснює Карраскілло, - Вона здатна роз'їдати металеві деталі та засмічувати труби».Система ECLSS використовує для очищення сечі процес, званий парокомпресійна дистиляція: сеча кип'ятиться до тих пір, поки вода з неї не перетвориться на пару. Пара - природно очищена вода в пароподібному стані (за винятком слідів аміаку та інших газів) - піднімається в дистиляційну камеру, залишаючи концентровану коричневу жижу нечистот і солей, яку Карраскілло милосердно називає «розсолом» (який потім викидається у відкритий космос). Потім пара охолоджується, і вода конденсується. Отриманий дистилят змішується зі вологою, що сконденсується з повітря, і фільтрується до стану, придатного для пиття. Система ECLSS здатна відновити 100% вологи з повітря та 85% води із сечі, що відповідає сумарній ефективності близько 93%.

    Описане вище, однак, відноситься до роботи системи у земних умовах. У космосі з'являється додаткова складність - пара не піднімається нагору: вона не здатна піднятися в дистиляційну камеру. Тому в моделі ECLSS для МКС «…ми обертаємо дистиляційну систему для створення штучної гравітації, щоб розділити пари та розсіл», - пояснює Карраскілло.

    Перспективи:
    Відомі спроби отримати синтетичні вуглеводи із продуктів життєдіяльності космонавтів для умов космічних експедицій за схемою:

    За цією схемою продукти життєдіяльності спалюються з утворенням вуглецю діоксиду, з якого в результаті гідрування утворюється метан (реакція Сабатьє). Метан може бути трансформований у формальдегід, з якого внаслідок реакції поліконденсації (реакція Бутлерова) утворюються вуглеводи-моносахариди.

    Однак отримані вуглеводи-моносахариди являли собою суміш рацематів - тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, які не мають оптичної активності.

    Прим.Я навіть боюся покопатися у «віки-знаннях», щоб вникнути у їхній сенс.

    Сучасні СЖО після їх відповідної модернізації можуть бути покладені в основу створення СЖО, необхідних для освоєння далекого космосу.

    Комплекс СЖО дозволить забезпечити практично повне відтворення води та кисню на станції і може бути основою комплексів СЖО для польотів до Марсу і організації бази на Місяці.

    Велика увага приділяється створенню систем, що забезпечують найповніший кругообіг речовин. З цією метою найімовірніше використовувати процес гідрування діоксиду вуглецю за реакції Сабатьє або Боша-Будуара, які дозволять реалізувати кругообіг по кисню і воді:

    СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
    СО2 + 2Н2 = С + 2Н2О

    У разі екзобіологічної заборони викиду СН4 у вакуум космічного простору метан може бути трансформований у формальдегід та нелеткі вуглеводи-моносахариди за наступними реакціями:
    СН4 + О2 = СН2О + Н2О
    поліконденсація
    nСН2О -? (СН2О)n
    Са (ОН)2

    Хочеться відзначити, що джерелами забруднення довкілля на орбітальних станціях і при тривалих міжпланетних перельотах є:

    - конструкційні матеріали інтер'єру (полімерні синтетичні матеріали, лаки, фарби)
    - людина (при перспірації, транспірації, з кишковими газами, при санітарно-гігієнічних заходах, медичних обстеженнях та ін.)
    - працююча електронна апаратура
    - Ланки систем життєзабезпечення (асенізаційний пристрій-АСУ, кухня, сауна, душ)
    і багато іншого

    Очевидно, що буде потрібно створення автоматичної системи оперативного контролю та управління якістю довкілля. Якась АСОКУКСО?

    Мій молодший син сьогодні в школі почав збивати «дослідницької групи-банди» для вирощування пекінського салату в старій мікрохвильовій печі. Ймовірно вирішили себе забезпечити зеленню під час подорожі на Марс. Стару мікрохвильову печі доведеться купувати на AVITO, т.к. мої поки що все функціонують. Адже не ламати спеціально?


    Прим. на фото, звичайно не моя дитина, та й не майбутня жертва експерименту-мікрохвильова піч.

    Як я і обіцяв marks@marks, якщо щось вийде-фотки і результат скину на ГІК. Вирощений салат можу надіслати поштою РФ охочим, за окрему плату, звичайно.