Космический туалет
Космический туалет или туалет с невесомостью — это туалет , которым можно пользоваться в условиях невесомости . При отсутствии веса сбор и удержание жидких и твердых отходов осуществляется с помощью воздушного потока. Поскольку воздух, используемый для направления отходов, возвращается в кабину, он предварительно фильтруется для контроля запаха и очистки от бактерий. В старых системах сточные воды выбрасываются 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 неприятным запахом и убивает болезнетворные микроорганизмы . [1]
Фон
[ редактировать ]Астронавты говорят, что их чаще всего спрашивают, как они ходят в туалет в космосе. [2] В космосе невесомость заставляет жидкости равномерно распределяться по человеческому телу. Почки улавливают движение жидкости, и в результате физиологической реакции людям необходимо справить нужду в течение двух часов после отлета с Земли . Таким образом, космический туалет стал первым устройством, активированным во время полетов шаттлов после того, как астронавты расстегнулись. [3]
Механизм
[ редактировать ]В отсутствие гравитации космические туалеты используют поток воздуха для отвода мочи и фекалий от тела в соответствующие резервуары. Новой особенностью космического туалета является автоматическое начало подачи воздуха при поднятии крышки унитаза, что также помогает контролировать запахи. По многочисленным просьбам (астронавтов) он также имеет более эргономичную конструкцию, требующую меньше времени на очистку и техническое обслуживание, а также устойчивые к коррозии и долговечные детали, что снижает вероятность обслуживания вне установленного графика. Меньше времени, затрачиваемого на сантехнику, означает больше времени для экипажа, которое он сможет потратить на науку и другие высокоприоритетные задачи, связанные с разведкой. [4]
Экипаж использует воронку и шланг специальной формы для сбора мочи (присоску), а также сиденье для дефекации. Воронку и сиденье можно использовать одновременно, что отражает отзывы женщин-космонавтов. Космическое сиденье для унитаза может выглядеть неудобно маленьким и заостренным, но в условиях микрогравитации оно идеально. Он обеспечивает идеальный контакт с телом, гарантируя, что все идет так, как должно. [4]
В космическом туалете предусмотрены ограничители для ног и поручни, позволяющие астронавтам не улететь. Во время движения каждый занимает свое положение, и постоянные отзывы астронавтов указывают на то, что традиционные набедренные ремни доставляли хлопоты. [4]
Туалетную бумагу, салфетки и перчатки утилизируют в водонепроницаемых пакетах. Твердые отходы в индивидуальных водонепроницаемых мешках уплотняются в съемный контейнер для хранения фекалий. Небольшое количество канистр с фекалиями возвращается на Землю для оценки, но большая часть загружается в грузовой корабль, который сгорает при входе в атмосферу Земли. В настоящее время фекальные отходы не перерабатываются для восстановления воды, но НАСА изучает эту возможность. [4]
Основные части
[ редактировать ]
Космический туалет состоит из четырех основных частей: вакуумная трубка для жидких отходов, вакуумная камера, ящики для хранения отходов и мешки для сбора твердых отходов. Вакуумная трубка для жидких отходов представляет собой резиновый или пластиковый шланг длиной от 2 до 3 футов (от 61 до 91 см), который прикрепляется к вакуумной камере и подключается к вентилятору, обеспечивающему всасывание. На конце трубки находится съемный резервуар для мочи, который поставляется в разных версиях для мужчин и женщин-космонавтов. Приемник для мужской мочи представляет собой пластиковую воронку шириной от 2 до 3 дюймов (5–8 см) и глубиной около 4 дюймов (10 см). Мужчина-космонавт мочится прямо в воронку с расстояния от 2 до 3 дюймов (5–8 см). Женская воронка имеет овальную форму и ширину по краю 2 на 4 дюйма (5 на 10 см). Рядом с краем воронки есть небольшие отверстия или щели, которые позволяют воздуху двигаться и предотвращают чрезмерное всасывание. Вакуумная камера представляет собой цилиндр глубиной около 1 фута (30 см) и шириной 6 дюймов (15 см) с зажимами на ободе, к которым можно прикрепить мешки для сбора мусора, и вентилятором, обеспечивающим всасывание. Моча перекачивается и хранится в ящиках для хранения отходов. Твердые отходы хранятся в съемном мешке из специальной ткани, пропускающей газ (но не жидкие или твердые вещества). Эта особенность позволяет вентилятору в задней части вакуумной камеры втягивать отходы в мешок. Когда астронавт заканчивает, он или она скручивает мешок и помещает его в ящик для мусора. Образцы мочи и твердых отходов замораживаются и отправляются на Землю для анализа.
Дизайны
[ редактировать ]Система сбора мусора космического корабля
[ редактировать ]Туалет, используемый на космическом корабле, 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 цилиндрический контейнер, который затем подвергается воздействию вакуума для сушки отходов. Жидкие отходы утилизировались путем сброса их в космос. [6] [ нужна ссылка ]
WCS потребовал многочасового обучения. Для мочеиспускания использовался шланг. Для дефекации при диаметре отверстия в сиденье 4 дюйма (100 мм) — намного меньше, чем в обычном унитазе — ягодица пользователя должна была быть точно по центру сиденья. НАСА построило в яме симулятор с видеокамерой; Во время тренировок использовалось перекрестие, чтобы научиться позиционировать свое тело, в то время как другие астронавты наблюдали и шутили. [7] [2]
У WCS было несколько неисправностей в полете. Во время восьмидневного испытательного полета STS-3 туалет сломался, и его экипаж из двух человек ( Джек Лусма и Гордон Фуллертон ) прибегнул к устройствам для удержания фекалий (FCD) для удаления и утилизации отходов. [ нужна ссылка ] Аномалия в системе утилизации жидкости на «Дискавери» во время его первого полета привела к скоплению замороженных экскрементов за пределами орбитального аппарата, которые затем были удалены с помощью Canadarm . [6] Во время STS-46 произошел сбой в работе одного из вентиляторов, и члену экипажа Клоду Николье пришлось выполнять летное обслуживание (IFM).
Международная космическая станция
[ редактировать ]
есть три туалета На Международной космической станции , расположенные в модулях «Звезда» , «Наука» и «Спокойствие» . [8] Они используют систему всасывания с приводом от вентилятора, аналогичную той, что используется на космическом шаттле WCS. Жидкие отходы собираются в контейнеры емкостью 20 литров (5,3 галлона США). Твердые отходы собираются в индивидуальные микроперфорированные пакеты, которые хранятся в алюминиевом контейнере. [9] Полные контейнеры передаются на утилизацию в «Прогресс» . Дополнительный отсек для отходов и гигиены является частью модуля «Спокойствие» , запущенного в 2010 году. В 2007 году НАСА приобрело туалет российского производства, аналогичный тому, который уже находится на борту МКС, вместо того, чтобы разрабатывать его самостоятельно. [10]
21 мая 2008 года в 7-летнем туалете в Звезде вышел из строя насос газожидкостного сепаратора, хотя часть твердых бытовых отходов еще работала. Экипаж пытался заменить различные детали, но не смог отремонтировать неисправную деталь. Тем временем они использовали ручной режим сбора мочи. [11] У экипажа были другие варианты: воспользоваться туалетом транспортного модуля «Союз» (который рассчитан только на несколько дней использования) или использовать мешки для сбора мочи по мере необходимости. [12] Запасной насос был отправлен из России в дипломатической почте , чтобы космический корабль "Дискавери" смог доставить его на станцию в рамках миссии STS-124 2 июня. [13] [14] [15]
Другие конструкции
[ редактировать ]/ В туалете советской российской космической станции «Мир » также использовалась система, аналогичная WCS. [16]
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 «Джемини» и «Аполлон» требовали, чтобы астронавты мочились в так называемую «разгрузочную трубку», в которую содержимое было очищено. сбрасывались в космос, а фекалии собирались в специально разработанные мешки. [17] Помещения были настолько неудобными, что, чтобы не пользоваться ими, астронавты во время полетов съедали меньше половины доступной еды . [18] Космическая станция «Скайлэб» , использовавшаяся НАСА в период с мая 1973 по март 1974 года, имела бортовую систему WCS, которая служила прототипом WCS «Шаттла», но также имела бортовую душевую установку. Туалет «Скайлэб», спроектированный и построенный корпорацией Fairchild Republic на Лонг-Айленде, представлял собой прежде всего медицинскую систему для сбора и возврата на Землю образцов мочи, фекалий и рвоты, чтобы можно было изучить баланс кальция у астронавтов.
Даже при наличии соответствующих условий астронавты и космонавты обеих систем запуска перед запуском проводят очистку кишечника и придерживаются диеты с низким содержанием остатков , чтобы свести к минимуму потребность в дефекации . [19] Туалет «Союз» использовался при возвращении с «Мира». [16]
НПП «Звезда» — российский разработчик космического оборудования, в том числе невесомых туалетов. [20]
Космический туалет следующего поколения стоимостью 23 миллиона долларов под названием «Универсальная система управления отходами» (UWMS) разрабатывается НАСА для Ориона и Международной космической станции. [21] [22] UWMS — это первый космический туалет, разработанный специально для женщин и мужчин, который упрощает использование космических туалетов для женщин и одновременно позволяет использовать их для стула и мочи. Она спроектирована так, чтобы быть полностью автоматизированной, более тихой, легкой, более надежной, более гигиеничной и более компактной, чем предыдущие системы. [21] [23] Среди своих инноваций UWMS использует технологию 3D-печати , включающую в себя такие металлы, как Inconel , Elgiloy и титан , которые могут противостоять кислотам, используемым для обработки мочи в туалете. [23] Впервые UWMS был доставлен на МКС в октябре 2020 года. [24]
Устройство туалета на корабле «Союз»
Туалет космического корабля
Российский космический туалет используется на космической станции "Мир"
Макет туалета, который будет носиться на MOL
Туалет в невесомости на Международной космической станции в служебном модуле «Звезда»
Космический туалет внутри узла 3 после переезда из лаборатории в США.
Универсальная система управления отходами МКС
См. также
[ редактировать ]
- Одежда с максимальной впитывающей способностью
- Руководитель (водный транспорт)
- Космический вызов какашек
- Вакуумный туалет
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Гигапан: Туалет Дискавери космического корабля» . Нэшнл Географик . Национальное географическое общество. Архивировано из оригинала 5 сентября 2013 года . Проверено 8 сентября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Туалет шаттла требует специальной подготовки ( YouTube ). НАСА. 5 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 г.
- ^ Уокер, Чарльз Д. (17 марта 2005 г.). «Стенограмма устной истории 2» (PDF) . Проект устной истории Космического центра имени Джонсона НАСА (интервью). Беседовала Росс-Наззал, Дженнифер . Проверено 29 декабря 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с д Элберн, Дарси (2 августа 2019 г.). «Смело вперед! Новый космический туалет НАСА» . НАСА . Проверено 7 февраля 2022 г.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ НАСА (15 ноября 2001 г.). «Изменения конфигурации и статус сертификации — блок предварительной обработки мочи челнока» (PDF) . Проверка готовности к полету STS-108 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 ноября 2004 г. Проверено 28 декабря 2006 г.
- ^ Jump up to: а б «35 лет назад: STS-41D - первый полет космического корабля «Дискавери» - НАСА» . 30 августа 2019 года . Проверено 16 декабря 2023 г.
- ^ Крофт, Мелвин; Юскаускас, Джон (2019). Летайте с нами: Программа специалистов по полезной нагрузке НАСА . Внешняя одиссея: народная история космических полетов. Издательство Университета Небраски. п. 15. ISBN 9781496212252 .
- ^ Шерил Л. Мэнсфилд (7 ноября 2008 г.). «Станция готовится к расширению экипажа» . НАСА . Проверено 17 сентября 2009 г.
- ^ Лу, Эд (8 сентября 2003 г.). «HSF – Международная космическая станция – «Привет землянин» » . Архивировано из оригинала 6 сентября 2003 года . Проверено 21 декабря 2006 г.
- ^ Fareastgizmos.com (6 июля 2007 г.). «19 миллионов долларов США за туалет космической станции» . Проверено 9 июля 2007 г.
- ^ «Туалетные проблемы на космической станции» . Новости Би-би-си . 29 мая 2008 года . Проверено 4 января 2010 г.
- ^ «Космическая станция борется с неуклюжим туалетом» . Новости Эн-Би-Си .
- ^ «Астронавты ремонтируют туалет на космической станции» . Архивировано из оригинала 19 сентября 2008 года.
- ^ «МКС – Звезда. Ремонт санузлов и подготовка экипажа корабля» . Архивировано из оригинала 15 июля 2012 года.
- ^ «Набор туалетных деталей космической станции для старта» . РедОрбит . 29 мая 2008 г.
- ^ Jump up to: а б Шаттлворт, Марк (9 февраля 2002 г.). «Приучение к туалету» . Первый африканец в космосе . Проверено 28 декабря 2006 г.
- ^ Сандра Хойплик-Мойсбургер: Архитектура для космонавтов: подход, основанный на деятельности . Спрингер, 2011 г., ISBN 978-3-7091-0666-2 , Гигиена Аполлон – Резюме Туалет, стр. 134–137.
- ^ Бурланд, Чарльз Т. (7 апреля 2006 г.). «Чарльз Т. Бурланд» . Проект устной истории Космического центра имени Джонсона НАСА (интервью). Беседовала Росс-Наззал, Дженнифер . Проверено 24 декабря 2014 г.
- ^ «Диета с низким содержанием остатков» . Баззл.com. 15 декабря 2011. Архивировано из оригинала 20 апреля 2008 года . Проверено 24 мая 2012 г.
- ^ «Ассенизационная санчасть АСУ-8А» . Звезда-нпп.ру. Архивировано из оригинала 13 февраля 2012 года . Проверено 24 мая 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Джеймс Л. Броян младший; Майкл К. Эверт; Патрик В. Финк (4 августа 2014 г.). «Технологии сокращения логистики для исследовательских миссий» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2014 года . Проверено 28 сентября 2014 г.
- ^ Груш, Лорен (1 октября 2020 г.). «НАСА собирается запустить на Международную космическую станцию модернизированный туалет в условиях микрогравитации» . Грань . Проверено 3 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Томас Дж. Стэплтон; Шелли Баккус; Джеймс Л. Броян-младший (1 января 2013 г.). «Разработка универсальной системы управления отходами» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2014 года . Проверено 28 сентября 2014 г.
- ^ Мелисса МакКинли; Мелисса Боррего; Джеймс Ли Броян-младший (10 июля 2022 г.). «Универсальная система управления отходами НАСА и работа оборудования для интеграции туалетов на МКС - проблемы, модификации и достижения» (PDF) . Проверено 7 февраля 2024 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
