Вид сбоку на всю систему, которую можно носить как рюкзак. Фото предоставлено: Карен Моралес
Известно, что во время выхода в открытый космос астронавтам приходится справлять нужду в скафандрах. Это не только неудобно для пользователя и негигиенично, но и расточительно, поскольку, в отличие от сточных вод на борту Международной космической станции (МКС), вода, содержащаяся в моче выхода в открытый космос, не перерабатывается.
Одним из решений этих проблем могли бы стать «костюмы для всего тела», подобные костюмам из блокбастера «Дюна», которые поглощают воду, потерянную при потоотделении и мочеиспускании, очищают ее и перерабатывают в питьевую воду. Теперь этот научно-фантастический подход вот-вот станет реальностью с прототипом новой системы сбора и фильтрации мочи для скафандров.
Проект исследователей из Корнелльского университета был опубликован в журнале Frontiers in Space Technology.
«Конструкция включает в себя внешний вакуумный катетер, ведущий к комбинированной установке прямого и обратного осмоса, обеспечивающей непрерывную подачу питьевой воды с множеством механизмов безопасности для обеспечения благополучия астронавтов», — сказала София Этлин, научный сотрудник Weill Cornell Medicine и из Корнелльского университета и ведущий автор исследования.
Емкость для сбора мочи для мужской одежды максимальной впитываемости. Фото предоставлено: Лука Бельски
Создан для предстоящих миссий на Луну и Марс.
На 2025 и 2026 годы НАСА планирует миссии «Артемида II» и «Артемида III», в которых экипаж выйдет на орбиту Луны или приземлится на ее южном полюсе. За этими миссиями последуют пилотируемые миссии на Марс в начале 2030-х годов.
Однако астронавты уже давно жалуются на недостаток комфорта и гигиены в существующей одежде максимальной впитываемости (MAG) — системе управления отходами в обычных скафандрах НАСА, — которая используется с конца 1970-х годов и функционирует как многослойный подгузник для взрослых. изготовлен из супервпитывающего полимера.
«Сообщается, что произошла утечка MAG, что вызвало такие проблемы со здоровьем, как инфекции мочевыводящих путей и желудочно-кишечные расстройства. Кроме того, в настоящее время у космонавтов есть только один литр воды в увлажняющих мешочках их скафандров. Этого недостаточно для запланированных, более длительных выходов в открытый космос на Луне. , которое может длиться десять часов, а в случае чрезвычайной ситуации даже до 24 часов», — сказал Этлин.
Астронавты также попросили, чтобы в будущих скафандрах сокращалось время, необходимое для наполнения и дегазации гидратационных мешочков скафандра, и добавлялись отдельные запасы напитков, не содержащих кофеина и повышающих энергию.
Прототип одежды для сбора мочи. Фото предоставлено: Клэр Уолтер
Имея в виду все эти цели, Этлин и его коллеги разработали устройство для сбора мочи, которое состоит из нижнего белья, сделанного из нескольких слоев гибкой ткани. Он соединен с чашкой для сбора (разных форм и размеров для женщин и мужчин), изготовленной из формованного силикона, которая надевается на гениталии.
Внутренняя часть чаши для сбора покрыта полиэфирной микрофиброй или смесью нейлона и спандекса, чтобы направлять мочу от тела внутрь внутренней чашки, откуда она всасывается вакуумным насосом. RFID-метка, соединенная с абсорбирующим гидрогелем, реагирует на влажность, активируя насос.
Высокотехнологичный рюкзак
После сбора моча направляется в систему фильтрации мочи, где она перерабатывается с эффективностью 87% через двухступенчатую интегрированную систему фильтрации прямого и обратного осмоса. Он использует градиент концентрации для удаления воды из мочи, а насос отделяет воду от соли.
Очищенная вода затем обогащается электролитами и перекачивается в мешок для гидратации костюма, где она снова готова к употреблению. Сбор и очистка 500 мл мочи занимает всего пять минут.
Вид всей системы сзади, можно носить как рюкзак. Фото предоставлено: Карен Моралес
Система, включающая в себя управляющие насосы, датчики и жидкокристаллический дисплей, питается от аккумулятора напряжением 20,5 В емкостью 40 ампер-часов. Его габаритные размеры — 38 х 23 х 23 см, вес — около восьми килограммов: он компактный и достаточно легкий, чтобы его можно было носить на спине скафандра.
Теперь, когда прототип готов, новую конструкцию можно протестировать в смоделированных условиях, а затем во время реальных выходов в открытый космос.
«Наша система может быть протестирована в моделируемых условиях микрогравитации, поскольку микрогравитация является наиболее важным космическим фактором, который нам необходимо учитывать. Эти испытания обеспечат функциональность и безопасность системы, прежде чем она будет использована в реальных космических миссиях», — заключил доктор. Кристофер Мейсон, профессор того же института, что и Этлин, и ведущий автор исследования.
