Космический туалет - Space toilet

Космический туалет.

А космический туалет или же невесомость туалет это туалет который можно использовать в невесомый среда. 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, чтобы контролировать запах и очищать бактерии. 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 вакуум давление, чтобы убить бактерии, что предотвращает проблемы с запахом и убивает патогены.[1]

Фон

Космонавты говорят, что их чаще всего спрашивают, как они ходят в ванную в космосе.[2] В космосе, невесомость заставляет жидкости равномерно распределяться по телу человека. Почки обнаруживать движение жидкости, и физиологическая реакция заставляет людей освобождаться в течение двух часов после отъезда из земной шар. Таким образом, космический туалет был первым устройством, которое активировалось во время полетов шаттлов после того, как астронавты расстегнулись.[3]

Основные части

Схема элементов WCS Space Shuttle[4]

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 прорези, которые позволяют воздуху перемещаться, чтобы предотвратить 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, изготовленном из специальной ткани, которая позволяет газу (но не жидкости или твердым веществам) выходить, 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 Космический шатл называется Система сбора отходов (WCS). Помимо воздушного потока, в нем также используются вращающиеся вентиляторы для распределения твердых отходов для хранения в полете. Твердые отходы распределяются в цилиндрическом контейнере, который затем подвергается воздействию вакуума для сушки отходов.[нужна цитата ]

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 отцентрирована на сиденье. НАСА построило симулятор с видеокамерой в дыре; на этих тренировках использовалось перекрестие, чтобы узнать, как расположить свое тело, в то время как другие астронавты наблюдали и шутили.[5][2]

Жидкие отходы выбрасываются в космос. В течение СТС-46, один из вентиляторов вышел из строя, и член экипажа Клод Николье требовалось выполнять техническое обслуживание в полете (IFM). Более ранний, полный провал, на восьмидневный СТС-3 испытательный полет, форсированный его экипаж из двух человек (Джек Лусма и Гордон Фуллертон ) использовать устройство для удержания фекалий (FCD) для удаления и удаления отходов.[нужна цитата ]

Международная космическая станция

Есть два туалета на Международная космическая станция, расположенный в Звезда и Спокойствие модули.[6] Они используют систему всасывания с вентилятором, аналогичную Космический шатл WCS. Жидкие отходы собираются в 20-литровые (5,3 галлонов США) контейнеры. Твердые отходы собираются в индивидуальные микроперфорированные мешки, которые хранятся в алюминиевом контейнере.[7] Полные контейнеры передаются в Прогресс для утилизации. Дополнительный Отделение отходов и гигиены является частью Спокойствие модуль был запущен в 2010 году. В 2007 году НАСА закупило туалет российского производства, аналогичный тому, который уже находится на борту МКС, вместо того, чтобы разрабатывать его самостоятельно.[8]

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.[9] У экипажа были другие варианты: воспользоваться туалетом на Союз транспортный модуль (который рассчитан только на несколько дней использования) или использовать мешки для сбора мочи по мере необходимости.[10] Насос на замену был отправлен из России в дипломатическая почта так что Космический шаттл "открытие" мог отнести его на станцию ​​как часть миссии СТС-124 2 июня.[11][12][13]

Другой дизайн

В Советский /русский Космическая станция Мир В туалете также использовалась система, аналогичная WCS.[14]

В то время как Космический корабль Союз имел бортовой туалет с момента его введения в 1967 году (из-за дополнительного места в орбитальном модуле), все Близнецы и Аполлон космический корабль требовал, чтобы астронавты мочились в так называемую «вспомогательную трубку», содержимое которой сбрасывалось в космос (примером может служить сцена со свалкой мочи в фильме. Аполлон-13 ), а фекалии собирались в специально разработанные мешки.[15] Помещения были настолько неудобными, что, чтобы не пользоваться ими, астронавты ели менее половины доступная еда на их рейсах.[16] В Скайлаб Космическая станция, которая использовалась НАСА с мая 1973 по март 1974 года, имела бортовую систему WCS, которая служила прототипом WCS шаттла, но также имела бортовую душевую. 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 средств астронавты и космонавты для обеих систем запуска используют предпусковую очистку кишечника и диеты с низким содержанием остатков свести к минимуму потребность в дефекация.[17] Туалет "Союз" использовался во время обратного полета из Мир.[14]

НПП Звезда - российский разработчик космической техники, в том числе туалетов с невесомостью.[18]

Космический туалет следующего поколения стоимостью 23 миллиона долларов под названием Универсальная система управления отходами (UWMS) разрабатывается НАСА для Орион а также Международная космическая станция.[19][20] UWMS - это первый космический туалет, разработанный специально для женщин и мужчин, который упрощает использование космических туалетов для женщин и в то же время позволяет использовать их для стула и мочи. Он разработан, чтобы быть полностью автоматизированным, более тихим, легким, более надежным, более гигиеничным и более компактным, чем предыдущие системы.[19][21] Среди своих инноваций UWMS использует технологию 3D-печати для включения металлов, включая Инконель, Эльгилой, и титан которые могут противостоять кислотам, используемым для обработки мочи в туалете.[21]UWMS впервые был доставлен на МКС в октябре 2020 года.

  • Туалетное устройство на корабле "Союз".

  • Туалет "Спейс Шаттл".

  • Русский космический туалет, используемый на космической станции МИР.

  • Макет туалета, который будет размещен на MOL.

  • Космический туалет в Узле 3 после переезда из лаборатории в США.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Гигапан: туалет космического корабля" Дискавери ". Национальная география. Национальное географическое общество. Архивировано из оригинал 5 сентября 2013 г.. Получено 8 сентября, 2013.
  2. ^ а б Туалет Shuttle требует специальной подготовки (YouTube ). НАСА. 5 мая 2010 г.
  3. ^ Уокер, Чарльз Д. (17 марта 2005 г.). "Устная история 2 Стенограмма" (PDF). Проект устной истории космического центра имени Джонсона НАСА (Опрос). Беседовали Росс-Наззал, Дженнифер. Получено 29 декабря, 2011.
  4. ^ НАСА (15 ноября 2001 г.). «Изменения конфигурации и статус сертификации - сборка предварительной обработки челночной мочи» (PDF). Проверка готовности к полету STS-108. Архивировано из оригинал (PDF) 8 ноября 2004 г.. Получено 28 декабря, 2006.
  5. ^ Крофт, Мелвин; Юскаускас, Джон (2019). Летите с нами: программа НАСА по полезной нагрузке. Внешняя одиссея: народная история космических полетов. University of Nebraska Press. п. 15. ISBN  9781496212252.
  6. ^ Шерил Л. Мэнсфилд (7 ноября 2008 г.). «Станция готовится к пополнению экипажа». НАСА. Получено 17 сентября, 2009.
  7. ^ Лу, Эд (8 сентября 2003 г.). "HSF - Международная космическая станция -" Привет землянин!"". Получено 21 декабря, 2006.
  8. ^ Fareastgizmos.com (6 июля 2007 г.). «19 миллионов долларов США за туалет на космической станции». Получено 9 июля, 2007.
  9. ^ "Проблемы с туалетом для космической станции". Новости BBC. 29 мая 2008 г.. Получено 4 января, 2010.
  10. ^ «Космическая станция борется с безбарьерным туалетом». Новости NBC.
  11. ^ "Космонавты починят туалет космической станции". Архивировано из оригинал 19 сентября 2008 г.
  12. ^ «ИСС - Ремонт санузлов« Звезда »и подготовка экипажа к шаттлу». Архивировано из оригинал 15 июля 2012 г.
  13. ^ "Набор деталей туалета космической станции для взлета". RedOrbit. 29 мая 2008 г.
  14. ^ а б Шаттлворт, Марк (9 февраля 2002 г.). «Приучение к туалету». Первый африканец в космосе. Получено 28 декабря, 2006.
  15. ^ Сандра Хойплик-Меусбургер: Архитектура для космонавтов: деятельностный подход. Springer, 2011 г., ISBN  978-3-7091-0666-2, Hygiene Apollo - Resume Toilett, стр.134-137.
  16. ^ Бурланд, Чарльз Т. (7 апреля 2006 г.). "Чарльз Т. Бурланд". Проект устной истории космического центра имени Джонсона НАСА (Опрос). Беседовали Росс-Наззал, Дженнифер. Получено 24 декабря, 2014.
  17. ^ «Диета с низким содержанием остатков». Buzzle.com. 15 декабря 2011 г. Архивировано с оригинал 20 апреля 2008 г.. Получено 24 мая, 2012.
  18. ^ «Блок оценки вменяемости АСУ-8А». Zvezda-npp.ru. Архивировано из оригинал 13 февраля 2012 г.. Получено 24 мая, 2012.
  19. ^ а б Джеймс Л. Броян младший; Майкл К. Эверт; Патрик В. Финк (4 августа 2014 г.). «Технологии сокращения логистики для поисковых миссий» (PDF). НАСА. Архивировано из оригинал (PDF) 6 октября 2014 г.. Получено 28 сентября, 2014.
  20. ^ Груш, Лорен (1 октября 2020 г.). «НАСА собирается запустить модернизированный микрогравитационный туалет на Международную космическую станцию». Грани. Получено 3 октября, 2020.
  21. ^ а б Томас Дж. Стэплтон; Шелли Баккус; Джеймс Л. Броян-младший (1 января 2013 г.). «Разработка универсальной системы обращения с отходами» (PDF). НАСА. Архивировано из оригинал (PDF) 6 октября 2014 г.. Получено 28 сентября, 2014.