stringtranslate.com

Космический туалет

Космический туалет

Космический туалет или туалет в невесомости — это туалет , который можно использовать в 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 посадке. Более современные системы подвергают твердые отходы воздействию вакуумного давления для уничтожения бактерий, что предотвращает проблемы с запахом и убивает патогены . [1]

Фон

Астронавты говорят, что их чаще всего спрашивают, как они ходят в туалет в космосе. [2] В космосе невесомость заставляет жидкости равномерно распределяться по телу человека. Почки улавливают движение жидкости, и физиологическая реакция заставляет людей сходить в туалет в течение двух часов после вылета с Земли . Таким образом, космический туалет стал первым устройством, которое активировалось во время полетов шаттлов после того, как астронавты отстегивали ремни безопасности. [3]

Механизм

В отсутствие гравитации космические туалеты используют поток воздуха для отвода мочи и фекалий от тела в соответствующие приемники. Новой функцией космического туалета является автоматический запуск потока воздуха при поднятии крышки унитаза, что также помогает контролировать запах. По многочисленным просьбам (астронавтов) он также включает в себя более эргономичный дизайн, требующий меньше времени на уборку и обслуживание, с коррозионно-стойкими, прочными деталями, чтобы снизить вероятность обслуживания вне установленного графика. Меньше времени, затрачиваемого на сантехнику, означает больше времени для экипажа, которое он может потратить на науку и другие приоритетные задачи, направленные на исследование. [4]

Экипаж использует специально сформированную воронку и шланг для мочи (присоску) и сиденье для дефекации. Воронку и сиденье можно использовать одновременно, что отражает отзывы женщин-астронавтов. Сиденье космического туалета может выглядеть неудобно маленьким и острым, но в условиях микрогравитации оно идеально. Оно обеспечивает идеальный контакт с телом, чтобы убедиться, что все попадает туда, куда нужно. [4]

Космический туалет включает в себя фиксаторы для ног и поручни, чтобы астронавты не уплывали. Каждый занимает разную позицию во время «похода», и постоянные отзывы астронавтов указывали на то, что традиционные ремни для бедер были хлопотными. [4]

Туалетная бумага, салфетки и перчатки утилизируются в водонепроницаемых пакетах. Твердые отходы в отдельных водонепроницаемых пакетах уплотняются в съемной канистре для хранения фекалий. Небольшое количество канистр для фекалий возвращается на Землю для оценки, но большинство 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

Схема элементов WCS космического челнока [5]

В космическом туалете есть четыре основных части: 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 2–3 фута (61–91 см), который крепится к вакуумной камере и подключается к вентилятору, обеспечивающему всасывание. На конце трубки находится съемный мочеприемник, который поставляется в разных версиях для мужчин и женщин-астронавтов. Мужской мочеприемник представляет собой пластиковую воронку шириной 2–3 дюйма (5–8 см) и глубиной около 4 дюймов (10 см). Мужчина-астронавт мочится прямо в воронку с расстояния 2–3 дюйма (5–8 см). Женская воронка имеет овальную форму и ширину 2 на 4 дюйма (5 на 10 см) по краю. Рядом с ободом воронки находятся небольшие отверстия или щели, которые позволяют воздуху двигаться, предотвращая чрезмерное всасывание. Вакуумная камера представляет собой цилиндр глубиной около 1 фута (30 см) и шириной 6 дюймов (15 см) с зажимами на ободе, где могут быть прикреплены мешки для сбора отходов, и вентилятором, который обеспечивает всасывание. Моча закачивается и хранится в ящиках для хранения отходов. Твердые отходы хранятся в съемном мешке, сделанном из специальной ткани, которая позволяет газу (но не жидкости или твердому веществу) выходить, эта функция позволяет вентилятору в задней части вакуумной камеры втягивать отходы в мешок. Когда астронавт заканчивает, он или она затем скручивает мешок и кладет его в ящик для хранения отходов. Образцы мочи и твердых отходов замораживаются и отправляются на Землю для тестирования.

Дизайны

Система сбора отходов космического челнока

Туалет, используемый на космическом челноке , называется Waste Collection System (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 воздействию вакуума для сушки отходов. Жидкие отходы утилизируются путем сброса их в космос. [6] [ необходима цитата ]

WCS требовал многочасовой подготовки. Для мочеиспускания использовался шланг. Для дефекации, с диаметром отверстия в сиденье 4 дюйма (100 мм) — намного меньше, чем в обычном туалете — зад пользователя должен был быть точно по центру сиденья. НАСА построило симулятор с видеокамерой в отверстии; те, кто тренировался, использовали перекрестие, чтобы научиться располагать 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 сломался туалет, и экипаж из двух человек ( Джек Лаусма и Гордон Фуллертон ) прибегнул к устройствам для сбора фекалий (FCD) для удаления и утилизации отходов. [ необходима ссылка ] Аномалия в системе утилизации жидкостей на Discovery во время его первого полета привела к скоплению замороженных экскрементов снаружи орбитального аппарата, которые затем были удалены с помощью Canadarm . [6] Во время STS-46 один из вентиляторов вышел из строя, и члену экипажа Клоду Николье пришлось выполнять техническое обслуживание в полете (IFM).

Международная космическая станция

Бортинженеры 65-й экспедиции Марк Ванде Хей (слева направо) и Шейн Кимброу вместе выполняют задачи по орбитальной сантехнике, устанавливая новый туалет внутри модуля Tranquility Международной космической станции.

На Международной космической станции есть три туалета , расположенные в модулях «Звезда» , «Наука» и «Спокойствие» . [8] Они используют систему всасывания с вентилятором, похожую на систему WCS космического челнока . Жидкие отходы собираются в 20-литровые (5,3 галлона США) контейнеры. Твердые отходы собираются в отдельные микроперфорированные пакеты, которые хранятся в алюминиевом контейнере. [9] Полные контейнеры передаются в «Прогресс» для утилизации. 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 есть на борту МКС, вместо того, чтобы разрабатывать его самостоятельно. [10]

21 мая 2008 года насос газожидкостного сепаратора вышел из строя на 7-летнем туалете в Звезде, хотя часть с твердыми отходами все еще функционировала. Экипаж пытался заменить различные детали, но не смог отремонтировать неисправную часть. Тем временем они использовали ручной режим для сбора мочи. [11] У экипажа были другие варианты: использовать туалет на транспортном модуле «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 челнок Discovery мог доставить его на станцию ​​в рамках миссии STS-124 2 июня. [13] [14] [15]

Другие проекты

Туалет советской / российской космической станции «Мир » также использовал систему, похожую на СУС. [ 16]

В то время как космический корабль «Союз» имел бортовой туалет с момента его появления в 1967 году (из-за дополнительного пространства в орбитальном модуле), все космические корабли «Джемини» и «Аполлон» требовали, чтобы астронавты мочились в так называемую «трубку сброса», в которой содержимое сбрасывалось в космос, в то время как фекалии собирались в специально разработанные пакеты. [17] Эти удобства были настолько неудобными, что, чтобы избежать их использования, астронавты съедали меньше половины доступной пищи во время своих полетов . [18] Космическая станция « Скайлэб » , использовавшаяся НАСА с мая 1973 года по март 1974 года, имела бортовой туалет СУС, который служил прототипом для СУС шаттла, но также имела бортовой душ. Туалет «Скайлэб», который был спроектирован и построен корпорацией Fairchild Republic на Лонг-Айленде, был в первую очередь медицинской системой для сбора и доставки на Землю образцов мочи, кала и рвоты, чтобы можно было изучить баланс кальция у астронавтов.

Даже при наличии удобств астронавты и космонавты обеих систем запуска используют предстартовую очистку кишечника и диету с низким содержанием остатков, чтобы свести к минимуму необходимость дефекации . [19] Туалет «Союза» использовался во время миссии по возвращению с «Мира». [16]

НПП «Звезда» — российский разработчик космической техники, в том числе и невесомых туалетов. [20]

Космический туалет следующего поколения стоимостью 23 миллиона долларов под названием Универсальная система управления отходами (UWMS) разрабатывается NASA для Orion и Международной космической станции. [21] [22] UWMS — первый космический туалет, разработанный специально для женщин и мужчин, что упрощает использование космических туалетов для женщин и одновременно для стула и мочи. Он разработан так, чтобы быть полностью автоматизированным, более тихим, легким, надежным, более гигиеничным и более компактным, чем предыдущие системы. [21] [23] Среди своих инноваций UWMS использует технологию 3D-печати для включения металлов, включая Inconel , Elgiloy и титан , которые могут выдерживать кислоты, используемые для обработки мочи в туалете. [23] UWMS был впервые доставлен на МКС в октябре 2020 года. [24]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Космические туалеты» .

Ссылки

  1. ^ "Gigapan: Space Shuttle Discovery Toilet". National Geographic . National Geographic Society. Архивировано из оригинала 5 сентября 2013 года . Получено 8 сентября 2013 года .
  2. ^ ab Туалет шаттла требует специальной подготовки ( YouTube ). NASA. 5 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 14 декабря 2021 г.
  3. ^ Уокер, Чарльз Д. (17 марта 2005 г.). «Устная история 2 Стенограмма» (PDF) . Проект устной истории Космического центра имени Джонсона в НАСА (интервью). Интервью взяла Росс-Наззал, Дженнифер . Получено 29 декабря 2011 г.
  4. ^ abcd Элберн, Дарси (2 августа 2019 г.). «Смело идите! Новый космический туалет НАСА». НАСА . Получено 7 февраля 2022 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  5. ^ NASA (15 ноября 2001 г.). «Изменения конфигурации и статус сертификации – Сборка предварительной обработки мочи шаттла» (PDF) . Обзор готовности к полету STS-108 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 ноября 2004 г. . Получено 28 декабря 2006 г. .
  6. ^ ab "35 лет назад: STS-41D – первый полет космического челнока Discovery - NASA". 30 августа 2019 г. Получено 16 декабря 2023 г.
  7. ^ Крофт, Мелвин; Юскаускас, Джон (2019). Летайте с нами: Программа специалистов по полезной нагрузке НАСА . Внешняя одиссея: народная история космических полетов. Издательство Университета Небраски. стр. 15. ISBN 9781496212252.
  8. ↑ Шерил Л. Мэнсфилд (7 ноября 2008 г.). «Станция готовится к расширению экипажа». NASA . Получено 17 сентября 2009 г.
  9. ^ Lu, Ed (8 сентября 2003 г.). "HSF – Международная космическая станция – "Привет, землянин"". Архивировано из оригинала 6 сентября 2003 г. Получено 21 декабря 2006 г.
  10. ^ Fareastgizmos.com (6 июля 2007 г.). "19 миллионов долларов США за туалет на космической станции" . Получено 9 июля 2007 г.
  11. ^ "Проблемы с туалетом на космической станции". BBC News . 29 мая 2008 г. Получено 4 января 2010 г.
  12. ^ "Космическая станция борется с неудобным туалетом". NBC News . 27 мая 2008 г.
  13. ^ "Астронавты починят туалет на космической станции". Архивировано из оригинала 19 сентября 2008 г.
  14. ^ "ISS – Zvezda Bathroom Repairs and Shuttle Preps for Crew". Архивировано из оригинала 15 июля 2012 года.
  15. ^ "Набор деталей туалета космической станции для старта". RedOrbit . 29 мая 2008 г.
  16. ^ ab Shuttleworth, Mark (9 февраля 2002 г.). "Toilet Training". Первый африканец в космосе . Получено 28 декабря 2006 г.
  17. ^ Сандра Хёуплик-Мойсбургер: Архитектура для космонавтов: подход, основанный на деятельности . Springer, 2011, ISBN 978-3-7091-0666-2 , Hygiene Apollo – резюме туалета, с. 134–137. 
  18. ^ Bourland, Charles T. (7 апреля 2006 г.). «Charles T. Bourland». Проект устной истории NASA Johnson Space Center (интервью). Интервью взято Ross-Nazzal, Jennifer . Получено 24 декабря 2014 г.
  19. ^ "Low Residue Diet". Buzzle.com. 15 декабря 2011 г. Архивировано из оригинала 20 апреля 2008 г. Получено 24 мая 2012 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  20. ^ "Ассенизационная санитарная установка АСУ-8А". Zvezda-npp.ru. Архивировано из оригинала 13 февраля 2012 года . Получено 24 мая 2012 года .
  21. ^ ab Джеймс Л. Бройан-младший; Майкл К. Эверт; Патрик В. Финк (4 августа 2014 г.). «Технологии сокращения логистики для исследовательских миссий» (PDF) . NASA. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2014 г. Получено 28 сентября 2014 г.
  22. ^ Grush, Loren (1 октября 2020 г.). «NASA собирается запустить модернизированный микрогравитационный туалет на Международную космическую станцию». The Verge . Получено 3 октября 2020 г. .
  23. ^ ab Thomas J. Stapleton; Shelley Baccus; James L. Broyan Jr. (1 января 2013 г.). «Разработка универсальной системы управления отходами» (PDF) . NASA. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2014 г. Получено 28 сентября 2014 г.
  24. ^ Мелисса МакКинли; Мелисса Боррего; Джеймс Ли Бройан-младший (10 июля 2022 г.). «Система управления универсальными отходами и интеграция оборудования для туалетов НАСА на МКС — проблемы, модификации и достижения» (PDF) . Получено 7 февраля 2024 г.