Кажутся нам незыблемыми фактами жизни.
Но теперь, когда мы все больше осваиваем космос, мы узнаем, что многое из того, что считается общепринятым, таковым не является за пределами нашей планеты.
1. Отрыжка
При обычных условиях, гравитация способствует тому, что жидкость собирается на дне вашего желудка, а газы поднимаются вверх. Так как в космосе гравитация ослабляется, космонавты часто страдают от так называемых "влажных отрыжек ". Другими словами вся жидкость, которая не удерживается у них желудке, выходит в виде отрыжки.
По этой причине на Международной космической станции не держат газированных напитков. Если бы они и были, газы в напитке не поднимались бы наверх , как это происходит на Земле, а у пива не образовывалась пена .
2. Скорость
В космосе, различные частицы мусора двигаются на такой высокой скорости, что мы с трудом можем себе это представить.
Кстати, вокруг Земли вращаются миллионы крошечных частиц мусора , и они двигаются со скоростью 35 500 километров в час. Для сравнения МКС вращается вокруг Земли на скорости 28 164 километра в час.
На такой скорости вы не увидите приближающийся объект. Вместо этого в ближайших структурах могут появляться загадочные дыры . Так, в прошлом году космонавты на борту МКС запечатлели дыру размером всего 1-2 мм в диаметре в огромных солнечных панелях станции, которая являлась результатом столкновения крошечных частиц мусора.
3. Производство алкоголя
Далеко в космосе возле созвездия Орел, плавает гигантское облако газа с 190 триллионами литров алкоголя .
Существование облака противоречит всему тому, что мы считали возможным. Этанол - это достаточно сложная молекула, чтобы формироваться в таком количестве, а температура в космосе настолько низкая, что реакции, необходимые для создания алкоголя, не должны происходить.
Ученые воссоздали условия космоса в лаборатории и соединили два органических химических вещества при температуре -210 °C. Произошла реакция, но, вопреки ожиданиям, она была в 50 раз быстрее , чем при комнатной температуре.
Ученые объясняют это туннельным эффектом. Благодаря этому явлению, частицы принимают свойства волн и поглощают энергию из окружающей среды, что позволяет им преодолевать препятствия, которые в обычных условиях предотвращают реакцию.
4. Статическое электричество
Статическое электричество может создавать удивительные вещи. Так на изображении можно увидеть капли воды, вращающиеся вокруг статически заряженной спицы.
Электростатические силы действуют на расстоянии, и они притягивают объекты так же, как гравитация притягивает планеты, благодаря чему капли находятся в постоянном состоянии свободного падения .
Сейчас ученые работают над притягивающим лучом статического электричества для очистки от космического мусора.
Человек и космос
5. Зрение
Примерно 20 процентов космонавтов, живших на МКС, сообщали об ухудшении зрения по возвращении на Землю. И пока никто не может сказать почему.
Раньше считалось, что пониженная гравитация освобождает жидкости тела, заставляя их плавать в черепе, и увеличивает черепное давление. Но новые данные говорят о том, что возможно это явление связано с полиморфизмами. Полиморфизмы - это ферменты, которые слегка отклоняются от нормы и вероятно влияют на то, как организм обрабатывает питательные вещества.
6. Поверхностное натяжение
Мы обычно не замечаем поверхностное натяжение на Земле, так как гравитация покрывает его. Но если убрать гравитацию, поверхностное натяжение становится намного сильнее. Так, например, когда вы выжимаете ткань в космосе, вода, вместо того, чтобы падать, прилипает к ткани, принимая форму трубы .
Когда вода не прилипает к чему-то, она собирается в сферу поверхностным натяжением. Космонавтам вообще приходится осторожнее обращаться с водой, так как это может привести к тому, что крошечные шарики воды будут плавать везде.
7. Физическая форма
Как известно, мышцы космонавтов атрофируются в космосе , и чтобы противодействовать такому эффекту, им приходится упражняться гораздо больше, чем на Земле.
Без физических упражнений, кости космонавтов быстро превратятся в кости стариков. А большая потеря костной и мышечной массы может привести к тому, что они не смогут ходить, когда вернуться на Землю . В отличие от мышечной массы, костную массу невозможно вернуть.
8. Бактерии
Когда в космос отправили образцы сальмонеллы, они вернулись на Землю в семь раз сильнее . И это тревожные новости для здоровья космонавтов. Болезнетворные микроорганизмы не только становятся опаснее, но и сами бактерии растут гораздо быстрее.
Условия в невесомости напоминают те, что наблюдаются в кишечнике. И ученые надеются найти способ уменьшить активность бактерий, изучая их в космосе.
В условиях невесомости бактерия постоянно находится в активном, опасном состоянии .
Изучив гены сальмонеллы, которые активизируются в условиях пониженной гравитации, ученые определили, что высокие концентрации ионов могут сдерживать бактерии. Это исследование может привести к разработке методов лечения кишечного отравления.
9. Радиация
Солнце - это огромный термоядерный взрыв, но магнитное поле Земли защищает нас от самых вредных лучей. Полеты к МКС внутри магнитного поля показали, что защитное покрытие способно блокировать солнечную радиацию.
Но чем дальше будут находиться космонавты, тем большему воздействию они будут подвергаться . Если люди отправятся на Марс или установят космическую станцию на орбите вокруг Луны, им придется иметь дело с высокоэнергетическими частицами, которые пришли из далеких умирающих звезд и сверхновых.
Когда такие частицы попадают на защитные покрытия, они создают своего рода осколки, которые еще опаснее, чем сама радиация.
Ученые работают над усовершенствованной защитой от этих осколков.
10. Кристаллизация
Японские ученые наблюдали, как формируются кристаллы, сталкивая кристаллы гелия с акустическими волнами в условиях смоделированной невесомости.
Обычно этим кристаллам требуется какое-то время, чтобы вновь сформироваться после распада, но их подвесили в сверхжидкости – жидкости, которая течет без трения. В результате гелий быстро сформировался в кристаллы необычно больших размеров до 10 мм.
Таким образом, в космосе можно выращивать крупные кристаллы высокого качества . Мы используем кремниевые кристаллы почти во всех видах электроники, а это открытие может привести к разработке усовершенствованных электронных устройств.
+ Звук
В условиях пониженной гравитации начинают действовать другие силы, что позволяет ученым изучать их таким образом, что было бы невозможно в привычной среде. Звук не является исключением.
Так на МКС проводили эксперимент, разбрызгивая капли воды над колонками во время проигрывания рок-музыки . Мощные колебания звука разрывают поверхностное натяжение невесомой жидкости, заставляя крошечные капли разлетаться во всех направлениях.
Меняя частоту звуковых волн, космонавты создавали различные формы, начиная от небольшой ряби до различных впадин.
Астрономы обнаружили, что кометы являются типичными разносчиками воды в звездных системах - считается, что именно таким образом Земля обзавелась собственными океанами. Статья исследователей появилась в журнале Science, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе на сайте Европейского космического агентства.
Объектом исследования выступала звездная система TW Гидры - оранжевого карлика, расположенного на расстоянии 176 световых лет от Земли. Звезда окружена протопланетным диском радиусом примерно 200 астрономических единиц (1 астрономическая единица равна расстоянию от Земли до Солнца), возраст которого всего около 10 миллионов лет. Для сравнения, возраст Солнечной системы составляет примерно 4,5 миллиарда лет.
В рамках работы ученые анализировали данные о диске, собранные космическим телескопом "Гершель" Европейского космического агентства. Им удалось обнаружить следы воды в холодной части диска - там, где образуются кометы. При этом вода скорее всего присутствует там в виде льда, покрывающего частицы пыли. По утверждению исследователей, новые результаты наглядно демонстрируют, что состоящие из льда кометы могут быть обычным делом для планетарных систем.
Астрономы отыскали гигантские запасы воды в окрестностях черной дыры
Квазар APM 08279+5255, расположенный на расстоянии в 12 миллиардов световых лет от Земли, является самым мощным источником энергии во Всленной. Он излучает в 65 тысяч раз сильнее, чем вся наша Галактика. Огромная светимость возникает за счет поглощения материи сверхмассивной черной дырой, масса которой примерно в 20 миллиардов раз большей массы Солнца.
Поскольку расстояние до квазара очень велико, сейчас мы наблюдаем его таким, каким он был на ранних стадиях эволюции Вселенной, когда ее возраст составлял около 1,6 миллиарда лет. Астрономы полагали, что вода могла существовать даже в ту эпоху, однако до сих пор ее обнаружить не удавалось.
В протопланетном диске обнаружены огромные запасы воды
Космический телескоп «Гершель» обнаружил огромные запасы льда при наблюдениях молодого светила TW Гидры, возраст которого составляет около 10 млн лет.
TW Гидры, почти в два раза уступающая Солнцу по массе и удалённая от Земли на 53,7 ± 6,2 пк, классифицируется как звезда типа T Тельца - переменная звезда, которая ещё не вышла на главную последовательность. Её крупный протопланетный диск имеет радиус в 196 а. е., причём на долю пыли в нём приходится (2–6) 10 –4 солнечной массы. Запасы газа в диске оцениваются в 4 10 –5 –6 10 –2 солнечной массы.
Принято считать, что водяной пар собирается в «тёплой» части протопланетных дисков, где температура превышает 250 К, а лёд сублимируется. «Тёплую» воду астрономы уже обнаруживали при изучении молодых светил AS 205N и RNO 90 и некоторых аналогов TW Гидры, также относящихся к звёздам типа T Тельца. В «холодных» (~20 К) внешних областях дисков господствующее положение занимает, естественно, лёд, а не пар, но (меж)звёздное ультрафиолетовое излучение всё же возвращает небольшую часть молекул воды в газовую фазу.
На всех планетах Солнечной системы обнаружена вода
Вода, как известно, является основой жизни и ранее предполагалось, что она есть только на Земле. В свете исследований последних лет астрономы опубликовали список планет, на которых есть вода.
Оказалось, что в том или ином виде эта живительная влага присутствует на всех планетах Солнечной системы. Только недавно с помощью космического зонда "Феникс" было выявлено, что вода есть на Марсе. С Марсом учёные связывают свои основные надежды на возможное существование жизни, также он является наиболее вероятным объектом для первого пилотируемого перелёта на другую планету.
Даже на удалённых планетах вода присутствует в замерзшем виде и в довольно больших количествах. Нептун и Уран покрыты огромным количеством льда.
Ученые обнаружили возле звезды TW Гидры огромные запасы воды
Амстердам. 21 октября. INTERFAX.RU - Международная группа исследователей под руководством нидерландского астронома Михила Хохерхейде обнаружила в протопланетном диске вокруг звезды TW Гидры большое количество льда, сообщает в пятницу нидерландская газета Volkskrant.
Из протопланетного диска в перспективе образуются планета. По расчетам ученых, диск содержит около 9 млрд тонн воды.
"Мы считаем, что другие протопланетные диски там содержат такие же объемы льда", - сообщил Хохерхейде. Таким объемом воды можно наполнить несколько океанов, отметил он.
Открытие сделано с помощью орбитального телескопа Herschel во время исследования созвездия Гидра, которое находится на расстояние 175 световых лет от Земли.
В эпоху Ноя на Марсе была вода
Космические исследования, Геология, Александр Сергеев
На этой трехмерной перспективной проекции участка марсианской поверхности голубым цветом отмечены участки, где прибор OMEGA обнаружил древние гидратированные минералы. Видно, что они встречаются как в сухом русле, так и на возвышенностях (иллюстрация с сайта www.esa.int)
Европейский зонд «Марс Экспресс» получил новые доказательства того, что в прошлом на Марсе была широко распространена вода. На основе этих данных планетологи уточняют представления о геологической и климатической эволюции Марса.
Новые результаты получены из обработки наблюдений французского прибора OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l"Eau, les Glaces et l"Activité), которые измеряют спектры поверхности Марса в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Инструмент выявил на поверхности Марса области, содержащие филлосиликаты (водосодержащие минералы) и гидратированные сульфаты.
Лунным телескопам может помешать вода, считают ученые
Присутствие воды, недавно обнаруженное на Луне, могут помешать работе астрономов, которые ранее рассматривали поверхность естественного спутника Земли как идеальное место для установки телескопов, выяснили ученые из китайского Центра космической науки и прикладных исследований.
В сентябре 2009 года группа американских ученых, анализируя данные, собранные индийским зондом "Чандраян", показала, что поверхность Луны поглощает излучение в части инфракрасного диапазона спектра, соответствующее воде или гидроксильным группам (ОН). Позже эти данные были подтверждены наблюдениями с зонда LRO.
Возможно, один из самых старых и распространенных мифов о космосе звучит так: в безвоздушном пространстве космоса любой человек взорвется без специального скафандра. Логика в том, что поскольку там нет никакого давления, мы бы раздулись и лопнули, как воздушный шарик, который надули слишком сильно. Возможно, вас удивит, но люди куда более прочные, чем воздушные шарики. Мы не лопаемся, когда нам делают укол, не лопнем и в космосе - наши тела не по зубам вакууму. Раздуемся немного, это факт. Но наши кости, кожа и другие органы достаточно устойчивы, чтобы пережить это, если кто-то не будет активно их разрывать. На самом деле, некоторые люди уже переживали условия чрезвычайно низкого давления, работая в ходе космических миссий. В 1966 году один человек тестировал скафандр и внезапно подвергся декомпрессии на 36 500 метров. Он потерял сознание, но не взорвался. Даже выжил и полностью восстановился.
Люди замерзают
Это заблуждение часто используется . Кто из вас не видел, как кто-то оказывается за бортом космического корабля без костюма? Он быстро замерзает, и если его не вернуть обратно, превращается в сосульку и уплывает прочь. В реальности происходит прямо противоположное. Вы не замерзнете, если попадете в космос, вы, наоборот, перегреетесь. Вода над источником тепла будет нагреваться, подниматься, остывать и опять по новой. Но в космосе нет ничего, что могло бы принять тепло воды, а значит остывание до температуры замерзания невозможно. Ваше тело будет работать, производя тепло. Правда, к тому времени, когда вам станет нестерпимо жарко, вы уже будете мертвы.
Кровь кипит
Этот миф не имеет ничего общего с тем, что ваше тело перегреется, если вы окажетесь в безвоздушном пространстве. Вместо этого он напрямую связан с тем, что любая жидкость имеет прямую связь с давлением окружающей среды. Чем выше давление, тем выше точка кипения, и наоборот. Потому что жидкости легче перейти в форму газа. Люди с логикой могут догадаться, что в космосе, где нет давления вообще, жидкость будет кипеть, а кровь - тоже жидкость. Линия Армстронга проходит там, где атмосферное давление настолько низкое, что жидкость будет кипеть при комнатной температуре. Проблема в том, что если жидкость будет кипеть в космосе, кровь - нет. Кипеть будут другие жидкости вроде слюны во рту. Тот человек, которого декомпрессировало на 36 500 метрах, говорил, что слюна «сварила» его язык. Кипение такое будет больше похоже на высушивание феном. Однако кровь, в отличие от слюны, находится в закрытой системе, и ваши вены будут удерживать ее под давлением в жидком состоянии. Даже если вы будете в полном вакууме, тот факт, что кровь замкнута в системе, означает, что она не превратится в газ и не улетучится восвояси.
Солнце - это то, с чего начинается изучение космоса. Это большой огненный шар, вокруг которого обращаются все планеты, который находится достаточно далеко, но греет нас и при этом не сжигает. Учитывая то, что мы не могли бы существовать без солнечного света и тепла, можно считать удивительным большое заблуждение о Солнце: что оно горит. Если вы когда-нибудь обжигали себя пламенем, поздравляем, на вас попало больше огня, чем могло дать вам Солнце. В реальности Солнце - это большой шар газа, который испускает свет и тепловую энергию в процессе ядерного синтеза, когда два атома водорода образуют атом гелия. Солнце дает свет и тепло, но обычного огня не дает вообще. Это просто большой и теплый свет.
Черные дыры - это воронки
Есть еще одно распространенное заблуждение, которое можно списать на изображение черных дыр в кино и мультфильмах. Разумеется, «невидимы» по своей сути, но для аудитории вроде нас с вами их рисуют похожими на зловещие водовороты судьбы. Их изображают двухмерными воронками с выходом только на одной стороне. В реальности черная дыра - это сфера. У нее нет одной стороны, которая засосет вас, скорее она похожа на планету с гигантской гравитацией. Если вы подойдете к ней слишком близко с любой стороны, вот тогда вас поглотит.
Повторный вход в атмосферу
Все мы видели, как космические корабли совершают повторный вход в атмосферу Земли (так называемый re-entering). Это серьезное испытание для судна; как правило, его поверхность сильно разогревается. Многие из нас думают, что это из-за трения между кораблем и атмосферой, и в этом объяснении есть смысл: как бы корабль был окружен ничем, и вдруг начинает тереться об атмосферу с гигантской скоростью. Разумеется, все будет раскаляться. Что ж, правда в том, что трению отводится менее процента тепла во время повторного входа. Основная причина нагрева - компрессия, или сжатие. Когда корабль несется обратно к Земле, воздух, через который он проходит, сжимается и окружает корабль. Это называется головной ударной волной. Воздух, который сталкивается с головой корабля, толкает его. Скорость происходящего приводит к тому, что воздух нагревается, не имея времени на декомпрессию или охлаждение. Хотя часть тепла абсорбируется тепловым щитом, красивые картинки повторного входа в атмосферу создает именно воздух вокруг аппарата.
Хвосты комет
Представьте на секунду комету. Скорее всего, вы представите кусок льда, несущийся сквозь космическое пространство с хвостом из света или огня позади. Возможно, для вас будет сюрпризом, что направление хвоста кометы не имеет ничего общего с направлением, в котором движется комета. Дело в том, что хвост кометы не является результатом трения или разрушения тела. Солнечный ветер нагревает комету и приводит к таянию льда, поэтому частицы льда и песка летят в противоположном ветру направлении. Поэтому хвост кометы не обязательно будет тянуться за ней шлейфом, однако всегда будет направлен в сторону от солнца.
После понижения Плутона по службе, Меркурий стал самой маленькой планетой. Также это ближайшая к Солнцу планета, поэтому вполне естественно было бы предположить, что это самая горячая планета нашей системы. Короче, Меркурий - чертовски холодная планета. Во-первых, в самой горячей точке Меркурия температура составляет 427 градусов по Цельсию. Даже если бы на всей планете сохранялась такая температура, все равно Меркурий был бы холоднее Венеры (460 градусов). Причина того, что Венера, которая почти на 50 миллионов километров дальше от Солнца, чем Меркурий, теплее, кроется в атмосфере из углекислого газа. Меркурий похвастать не может ничем.
Другая причина связана с его орбитой и вращением. Полный оборот вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных дней, а полный оборот вокруг своей оси - на 58 земных дней. Ночь на планете длится 58 дней, что дает достаточно времени, чтобы температура упала до -173 градусов по Цельсию.
Зонды
Все знают, что марсоход «Кьюриосити» в данный момент занимается важной исследовательской работой на Марсе. Но люди забыли о многих других зондах, которые мы рассылали на протяжении многих лет. Марсоход «Оппортьюнити» приземлился на Марсе в 2003 году с целью провести миссию в течение 90 дней. Спустя 10 лет он все еще работает. Многие люди думают, что мы никогда не отправляли зонды на планеты кроме Марса. Да, мы отправили множество спутников на орбиту, но посадить что-то на другую планету? Между 1970 и 1984 годами СССР успешно посадил восемь зондов на поверхности Венеры. Правда, все они сгорели, благодаря недружелюбной атмосфере планеты. Самый стойкий венероход прожил около двух часов, гораздо дольше, чем ожидалось.
Если мы отправимся чуть дальше в космос, мы достигнем Юпитера. Для роверов Юпитер - это еще более сложная цель, чем Марс или Венера, поскольку состоит почти целиком из газа, на котором ездить нельзя. Но это не остановило ученых и они отправили туда зонд. В 1989 году космический аппарат «Галилео» отправился изучать Юпитер и его спутники, чем и прозанимался следующие 14 лет. Он также сбросил зонд на Юпитер, а тот отправил информацию о составе планеты. Хотя на пути к Юпитеру находится и другой корабль, та, самая первая информация, имеет неоценимое значение, поскольку на тот момент зонд «Галилео» был единственным зондом, погрузившимся в атмосферу Юпитера.
Состояние невесомости
Этот миф кажется настолько очевидным, что многие люди никак не хотят переубеждать себя. Спутники, космические аппараты, астронавты и другое не испытывают невесомости. Настоящая невесомость, или микрогравитация, не существует и никто ее не испытывал никогда. Большинство людей находятся под впечатлением: как же так, астронавты и корабли плавают, поскольку находятся далеко от Земли и не испытывают действие ее гравитационного притяжения. На самом деле именно гравитация позволяет им плавать. Во время облета Земли или любого другого небесного тела, обладающего значительной гравитацией, объект падает. Но поскольку Земля постоянно движется, эти объекты не врезаются в нее.
Гравитация Земли пытается затащить корабль на свою поверхность, но движение продолжается, поэтому объект продолжает падать. Это вечное падение и приводит к иллюзии невесомости. Астронавты внутри корабля тоже падают, но кажется, будто они плавают. Такое же состояние можно испытать в падающем лифте или самолете. И вы можете испытать в самолете, свободно падающем на высоте 9000 метров.
Для астронавтов, вода в космосе , впрочем, как и на Земле, является важнейшим ресурсом.
Все мы хорошо знаем, что без воды человек может прожить совсем не долго.
Так например:
- При температуре 16°С / 23°С, не более десяти дней;
- При 26°С, максимум девять дней;
- При 29°С, до семи дней;
- При 36°С, до трех дней.
Но вернемся к нашим астронавтам.
Норма воды на одного космонавта
Если с едой на орбите в общем ситуация понятна – ученые изобретают все новые и новые концентраты, которые при относительно малых объемах и малом весе обладают высокой калорийностью, то с водой ситуация сложней. Вода тяжелая , ее не ужать и не высушить, поэтому на нее уходит относительно много «полезной нагрузки» корабля, а это весьма важный фактор для космических путешествий.
По «российским космическим нормам» на одного космонавта в сутки требуется ориентировочно по 500/600 грамм еды (что составляет ~ 2500/2700 килокалорий) и 2,2 литра воды. Мы видим, что суточная норма воды гораздо тяжелее и больше в объеме чем порция еды. У американцев нормы еще более «щедрые» и выделяют астронавту ориентировочно 3,6 литра.
Технологий, позволяющих эффективно добывать чистую воду в открытом космосе:) или синтезировать ее на орбите пока нет, поэтому главную ее часть приходится доставлять с Земли специальными грузовыми космическими кораблями. Все это определяет режим жесткой экономии воды.
Как используется вода на космической орбите
Вода в космосе нужна не только для питья, но и для других целей:
- для «активации» сухих продуктов питания;
- для гигиенических целей;
- для успешного функционирования других систем космических кораблей;
Вода в космосе — режим экономии
С целью рационального использования воды на космической орбите, разработаны специальные правила ее экономии. В космосе не стирают одежду, а используют свежие комплекты. Гигиенические потребности удовлетворяют специальными влажными салфетками.
Из 8000 литров пресной воды в год, требуемых для обеспечения жизнедеятельности на космической станции, 80% из них могут быть воспроизведены непосредственно на самой станции из отходов жизнедеятельности человека и других систем космической станции.
Так, например, американские ученые создали во многом уникальную систему очистки мочи. Как утверждают разработчики этой системы, моча и конденсат, очищенные с помощью их аппарата практически ничем не отличается от стандартной бутилированной воды. Эти системы очистки воды способны перерабатывать до 6000 литров в год.
Источники воспроизводства воды на орбитальных станциях:
- конденсат;
- моча астронавтов;
- отходы работы кислородно-водородных топливных элементов — для технических нужд.
Будем надеяться, что на Земле чистая и вкусная вода будет нам всегда доступна и человечеству в глобальном смысле никогда не придётся использовать вышеописанные методы и технологии для ее получения и экономии.
Вода - это жизнь. Этой мысли тысячи лет, а она до сих пор не утратила своей актуальности. С наступлением космической эры, значение воды лишь возросло, так как от воды в космосе зависит буквально все, начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические полеты не имели замкнутой системы «водоснабжения». То есть, вся вода бралась на борт изначально, еще с Земли. Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и в этой статье вы узнаете подробности.
Откуда берется вода на МКС
Регенерация воды - это повторное получение воды. Отсюда нужно сделать самый главный вывод, что первоначально вода на МКС доставляется с Земли. Невозможно регенерировать воду, если изначально ее не доставить с Земли. Сам процесс регенерации снижает расходы на космические полеты, и делает систему МКС менее зависимой от наземных служб.
Вода, доставляемая с Земли используется на МКС многократно. Сейчас на МКС используется несколько способов регенерации воды:
- Конденсация влаги из воздуха;
- Очистка использованной воды;
- Переработка урины и твердых отходов;
На МКС установлена специальная аппаратура, которая конденсирует влагу из воздуха. Влага в воздухе - это естественно, она есть и в космосе и на Земле. В процессе жизнедеятельности космонавты могут выделять до 2,5 литров жидкости в сутки. Кроме этого, на МКС есть специальные фильтры, для очистки использованной воды. Но учитывая то, как моются космонавты , бытовой расход воды значительно отличается от земного. Переработка урины и твердых отходов - это новая разработка, примененная на МКС лишь с 2010-ого года.
На данный момент, для функционирования МКС требуется около 9000 литров воды в год. Это общая цифра, отражающая все расходы. Вода на МКС регенерируется примерно на 93%, поэтому объемы поставок воды на МКС существенно ниже. Но не стоит забывать, что с каждым полным циклом использования воды, ее общий объем уменьшается на 7%, что делает МКС зависимой от поставок с Земли.
С 29 мая 2009-ого количество членов экипажа возросло вдвое - с 3 до 6 человек. Вместе с этим возрос и расход воды, но современные технологии позволили увеличить численность космонавтов на МКС.
Регенерация воды в космосе
Когда речь заходит про космос, важно учитывать энергозатраты, или как их называют в профессиональной сфере - массозатраты, для производства воды. Первый полноценный аппарат регенерации воды появился на станции «Мир», и за все время существования он позволил «сэкономить» 58650 кг доставляемых грузов с Земли. Вспоминая, что доставка 1 кг груза стоит около 5-6 тысяч долларов США, первая полноценная система регенерации воды позволила снизить расходы примерно на 300 млн долларов США.
Современные российские системы регенерации воды - СРВ-К2М и Электрон-ВМ позволяют обеспечить космонавтов на МКС водой на 63%. Биохимический анализ показал, что регенерированная вода не утрачивает своих исходных свойств, и полностью пригодна для питья. В настоящий момент, российские ученые работают над созданием более замкнутой системы, что позволит обеспечить космонавтов водой на 95%. Существуют перспективы развития систем очистки, которые обеспечат на 100% замкнутый цикл.
Американская система регенерации воды - ECLSS, была разработана в 2008-ом году. Она позволяет не только собрать влагу из воздуха, но и регенерировать воду из мочи и твердых отходов. Несмотря на серьезные проблемы и частые поломки на протяжении первых двух лет эксплуатации, сегодня ECLSS позволяет восстановить 100% влаги из воздуха и 85% влаги из мочи и твердых отходов. В результате, на МКС появился современный аппарат, позволяющий восстановить до 93% первоначального объема воды.
Очистка воды
Ключевым моментом в регенерации является очистка воды. В очистительные системы собирается любая вода - оставшаяся от приготовления пищи, грязная вода от мытья и даже пот космонавтов. Все эта вода собирается в специальный дистиллятор, визуально похожий на бочку. При очистке воды необходимо создать искусственную гравитацию, для этого дистиллятор вращается, при этом грязная вода прогоняется через фильтры. В результате получается чистая питьевая вода, которая по своим качествам даже превосходит питьевую воду во многих уголках Земли.
На последнем этапе в воду добавляется йод. Этот химический препарат позволяет предотвратить размножение микробов и бактерий, а также является необходимым элементом для здоровья космонавтов. Любопытный факт, что на Земле йодированная вода считается слишком дорогим удовольствием для массового применения, и вместо йода используется хлор. От использования хлора на МКС отказались по причине агрессивности данного элемента, и большей пользы от йода.
Потребление воды в космосе
Для обеспечения жизнедеятельности космонавтов требуется колоссальное количество воды. Если бы к нашим дням не наладили систему регенерации воды, то космические исследования, наверняка, застряли бы в прошлом. Учитывая расход воды в космосе используются следующие данные в расчёте на 1 человека в сутки:
- 2,2 литра - питье и приготовление пищи;
- 0,2 литра - гигиена;
- 0,3 литра - смыв туалета;
Потребление воды для питья и пищи практически соотсветвует земным нормам. Гигиена и туалет - намного меньше, хотя все это поддается переработке и повторному использованию, но это требует энергетических затрат, так что расходы были также снижены. Любопытный факт, что если на российского космонавта в день приходится 2,7 литра воды, то на американских астронавтов выделено примерно 3,6 литра. Американская миссия продолжает получать воду с Земли, впрочем как и российские космонавты. Но в отличие от российской миссии, американцы получают воду в небольших пластиковых пакетах, а наши космонавты в 22 литровых бочонках.
Использование переработанной воды
Обыватель может предположить, что космонавты на МКС пьют воду, переработанную из собственной урины и твердых отходов. На деле же это не так, для питья и приготовления пищи космонавты используют чистую родниковую воду, доставленную с Земли. Вода дополнительно проходит серебряные фильтры, и доставляется на МКС российским грузовым космическим кораблем «Прогресс».
Питьевая вода поставляется в 22 литровых бочках. Воду, полученную путем переработки урины и твёрдых отходов используют для технических нужд. Например, вода необходима для работы катализаторов и для работы системы выработки кислорода. Условно говоря, космонавты «дышат уриной», а не пьют ее.
В начале 2010-ого года в СМИ появилась информация, что из-за поломки в системе регенерации воды на МКС, у американских астронавтов заканчивается питьевая вода. Владимир Соловьев, руководитель полета российского сегмента МКС, рассказал журналистам, что экипаж МКС никогда не пил воду, получаемую путем регенерации из урины. Поэтому поломка американской системы переработки урины, которая действительно была на тот момент, не повлияла на количество питьевой воды. Примечательно, что американская система дважды выходила из строя по одной и той же причине, и лишь на второй раз удалось установить истинную причину проблемы. Оказалось, что из-за влияния космических условий, в моче астронавтов сильно повышается кальций. Фильтры для переработки урины, разработанные на Земле, не были рассчитаны на такой биохимический состав мочи, и поэтому быстро приходили в негодность.
Производство кислорода из воды
Советские, а затем и российские ученые, задают темп в вопросе производства кислорода из воды. И если в вопросе регенерации воды американские коллеги немного перегнали российских ученых, то в вопросе выработки кислорода, наши уверено держат пальму первенства. Даже сегодня, 20-30% переработанной воды из американского сектора МКС идет в российские аппараты по производству кислорода. Регенерация воды в космосе тесно связана с регенерацией кислорода.
Первые аппараты по производству кислорода из воды были установлены еще на аппаратах «Салют» и «Мир». Процесс производства максимально прост - специальные приборы конденсируют влагу из воздуха, а затем путем электролиза из этой воды производят кислород. Электролиз - пропускание тока через воду, является хорошо отработанной схемой, которая надежно обеспечивает космонавтов кислородом.
Сегодня к конденсируемой влаге добавился еще один источник воды - переработанная урина и твердые отходы, позволяющие получить техническую воду. Техническая вода из американский аппарата ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.
Ученые бьются над решением задачи - 100% замкнутый цикл для полного обеспечения космонавтов водой и кислородом. Одна из самых перспективных разработок - получение воды из углекислого газа. Этот газ является продуктом дыхания человека, и в настоящее время этот «продукт» жизнедеятельности космонавтов практически не используется.
Французский химик - Поль Саботье, открыл удивительный эффект, благодаря которому из реакции водорода и диоксида углерода можно получить воду и метан. Нынешний процесс производства кислорода на МКС связан с выделением водорода, но его просто выбрасывают в открытый космос, так как не находят ему применения. Если ученым удастся наладить эффективную систему по переработке углекислого газа, то удастся достичь практически 100% замкнутости системы, и найти эффективное применение водороду.
Реакция Боша, является не менее перспективной в вопросах получения воды и кислорода, но эта реакция требует крайне высоких температур, поэтому за процессом Саботье многие эксперты видят больше перспектив.