Если история чему-то нас и научила, так это тому, что научная фантастика часто уступает место научным фактам. Рассмотрим Звездный путь коммуникатор и рост популярности раскладушек в конце 1990-х и начале 2000-х годов, или как 2001: Космическая одиссея предсказал орбитальные космические станции и многоразовые космические самолеты – такие как Международная космическая станция (ИСС) и Космический шатл. И кто может забыть классику Жюля Верна, С Земли на Лунуи как он предвидел, что люди однажды ступят на Луну? Почти столетие спустя эта мечта осуществилась с программой «Аполлон».
Последняя разработка поступила из Корнелльского университета, где группа исследователей разработала новую систему сбора и фильтрации мочи в костюме, вдохновленную костюмами, которые носили фримены в романе Фрэнка Герберта. Дюна. После интеграции в стандартный скафандр NASA — Extravehicular Mobility Unit (EMU) — эта система может обеспечить астронавтов дополнительной водой, одновременно снижая риск медицинских событий, связанных с гигиеной. Короче говоря, технология Stillsuit может обеспечить более длительные миссии на поверхности Луны, Марса и орбите.
Исследовательскую группу возглавили студенты-исследователи София Этлин, Лука Бельски и Джулианна Роуз, специалисты по космической медицине, орнитологии и растениеводству в Корнеллском университете. К ним присоединились многочисленные коллеги с кафедры биологии и Высшей школы медицинских наук Вейлла Корнелла в Корнеллском университете. Их статья, описывающая их систему, появилась 11 июля в Границы космических технологий. Как указывается в исследовании, астронавты осуществляли выходы в открытый космос (ВКД) на борту МКС, используя те же скафандры, что и их предшественники на миссии «Аполлон».
Эти костюмы включают одноразовый подгузник, максимально впитывающую одежду (MAG), которая собирает мочу и кал во время выхода в открытый космос продолжительностью до 8 часов. Согласно отчету Управления главного специалиста по здравоохранению и медицине (OCHMO), ожидается, что астронавты будут иметь семь мочеиспусканий и два акта дефекации в день, но частота меняется во время выходов в открытый космос. На основе 37 выходов в открытый космос, проведенных на борту МКС в период с 2021 по 2023 год, NASA зафиксировало среднюю продолжительность выхода в открытый космос 6 часов 26 минут, а самый длительный длился 8 часов 56 минут.
Воздействие отходов в течение длительного времени приводит к проблемам с гигиеной, которые могут перерасти в инфекции мочевыводящих путей (ИМП) и желудочно-кишечные расстройства. Кроме того, в комплект текущего EMU входит 0,95-литровый (0,25 галлона) пакет для питья в костюме (IDB). Согласно рекомендациям NASA, этот объем составляет примерно 25–35 % от того, что астронавт должен потреблять ежедневно — 3,7 литра (1 галлон) для мужчин и 2,7 литра (0,71 галлона) для женщин. Учитывая, что миссии на поверхности Луны и Марсе, как ожидается, будут включать длительные выходы в открытый космос, ни одна из этих систем не является достаточной для архитектуры миссии NASA «Луна-Марс». Как Этлин сказал Universe Today по электронной почте:
Скафандры следующего поколения, известные как Axiom Extravehicular Mobility Unit (AxEMU), были разработаны с учетом недавно обновленного руководства по гидратации при внекорабельной деятельности (EVA) — примерно 240 мл (~8 унций) в час — что фактически увеличивает запас воды в скафандре до 2 литров (0,5 галлона). Но, как Этлин сообщила Universe Today по электронной почте, эти конструкции все еще не отвечают требованиям гигиены. «В новом поколении скафандров, которые в настоящее время производит компания Axiom Space, система, которая имеет дело с мочой, остается такой же, как и в оригинальных скафандрах 70-х годов», — сказала она.
Чтобы решить эту проблему, команда разработала новую систему сбора и фильтрации мочи в скафандре, которая решает обе проблемы. Она не только гарантирует, что у астронавтов будет резервный запас воды, который будет пополняться во время длительных выходов в открытый космос. Она также решает проблему здоровья и гигиены, предотвращая контакт астронавтов с мочой. Как объяснил Этлин, вдохновение пришло от фрименских стилсьютов, показанных в романе Фрэнка Герберта Дюнакоторую она прочитала, будучи студенткой в 2022 году:
«В романе и экранизациях стилсьют — это костюм, покрывающий все тело, который носят фримены, люди пустынной планеты Арракис. Он собирает всю воду, вырабатываемую их телом, в основном пот и мочу, и фильтрует ее в питьевую воду, помогая им выживать на их планете, где мало воды. По мере того, как я все больше погружался в космос, я наткнулся на доктора Криса Мейсона через его книгу, Следующие 500 лети решил отправить ему холодное письмо, представив свою идею стилсьюта. У нас была возможность встретиться пару месяцев спустя, и его первой мыслью было: «Почему бы не встроить это в скафандр для астронавтов?»
Однако вместо того, чтобы построить полноразмерный костюм для размещения этой новой системы, команда разработала модуль, ориентированный специально на сбор и фильтрацию мочи, который может вписаться в существующие скафандры. Со временем была собрана многопрофильная команда, в которую вошли Мейсон, Бельски и Роуз, и из этого родилась их технология стилсьюта! Как объяснил Элфин, новая система состоит из двух элементов: устройства сбора мочи (UCD) и системы фильтрации мочи (UFS):
«Первая часть нашей разработки заменит подгузник, или MAG, который астронавты в настоящее время носят, на одежду, которая отсасывает мочу из тела, когда астронавт начинает мочиться. Основная функция этого — избегать чрезмерного воздействия мочи, что вызывает некоторые проблемы с гигиеной, которые мы описываем в статье. Затем моча проходит через двухступенчатую систему фильтрации, которая использует прямой осмос в сочетании с обратным осмосом для получения чистой воды при минимизации потребления энергии, что является еще одной большой проблемой в скафандрах. Затем эта чистая вода поступает в питьевую сумку в скафандре для употребления».
Одежда для сбора мочи (см. выше) сохраняет часть, похожую на подгузник, для фекалий, которую Элфин и ее коллеги надеются решить в будущем. Весь аппарат предполагается поместить в сумку весом около 8 кг (17,6 фунта) и размерами 38 x 23 x 23 см (15 x 9 x 9 дюймов). Эту сумку можно было бы закрепить на спине AxEMU вместе с портативной системой жизнеобеспечения костюма (также известной как рюкзак), которая обеспечивает воздух, отопление и охлаждение, еду и воду. Команда подчеркивает, что небольшое увеличение веса и объема будет компенсировано повышенным комфортом и эффективностью использования ресурсов, предоставляемыми системой.
Эта система и ее последователи могли бы стать обычной чертой скафандров, которые носят астронавты Artemis, исследуя поверхность Луны. Возможность оставаться здоровым, гидратированным и чувствовать себя комфортно в течение более длительного времени гарантирует, что NASA и его международные и коммерческие партнеры смогут построить необходимую инфраструктуру для «устойчивой программы исследования и освоения Луны». Элфин сказал:
«Выходы в открытый космос станут более продолжительными, более частыми и более физически сложными, когда мы вернемся на Луну и в последующие десятилетия, когда мы попытаемся обеспечить более постоянное присутствие там. Рассмотрев нынешние конструкции скафандров, мы считаем, что их может быть недостаточно для поддержания здоровья астронавтов и их высокой работоспособности в условиях этих возрастающих трудностей. Увеличение количества воды, доступной астронавтам, сделает их более продуктивными и снизит риск любых осложнений со здоровьем во время самого выхода в открытый космос, в то время как компонент нашей системы по сбору мочи лучше сохранит их здоровье и моральный дух в долгосрочной перспективе».
Дополнительная литература: Границы космических технологий
