Для космических миссий, которые выходят за пределы низкой околоземной орбиты, новые проблемы включают в себя обеспечение основных потребностей членов экипажа без миссий по пополнению запасов с земли. НАСА разрабатывает системы жизнеобеспечения, которые могут восстанавливать или перерабатывать расходные материалы, такие как пища, воздух и вода, и тестирует их на Международной космической станции.
В идеале системы жизнеобеспечения должны восстанавливать около 98% воды, которую экипажи берут с собой в начале долгого путешествия. Система экологического контроля и жизнеобеспечения космической станции (ECLSS) недавно продемонстрировала, что она может достичь этой важной цели.
ECLSS представляет собой комбинацию оборудования, включающую систему восстановления воды. Эта система собирает сточные воды и отправляет их в узел обработки воды (WPA), который производит питьевую воду. В другом специализированном компоненте используются усовершенствованные осушители для улавливания влаги, выделяемой в воздух кабины от дыхания и пота экипажа.
Еще одна подсистема, сборка процессора мочи (UPA), извлекает воду из мочи с помощью вакуумной дистилляции. Предыдущая демонстрация технологий на космической станции проверяла усовершенствования дистилляционной сборки UPA. Дистилляция производит воду и рассол мочи, который все еще содержит некоторое количество пригодной для повторного использования воды. Сборка соляного процессора (BPA), разработанная для извлечения этих оставшихся сточных вод, находилась на космической станции в качестве демонстрации ее работы в условиях микрогравитации. Недавние оценки показали, что BPA помог системе достичь цели восстановления 98% воды.
«Это очень важный шаг вперед в эволюции систем жизнеобеспечения», — говорит Кристофер Браун, член команды Космического центра Джонсона, которая управляет системой жизнеобеспечения космической станции. «Допустим, вы запускаете с 100 фунтами воды. Вы теряете два фунта из них, а остальные 98% просто продолжают ходить вокруг да около. Сохранение этого состояния — довольно крутое достижение».
«До BPA наша общая регенерация воды в целом составляла от 93 до 94%, — говорит Джилл Уильямсон, менеджер по водным подсистемам ECLSS. «Теперь мы продемонстрировали, что можем достичь полного извлечения воды 98% благодаря процессору рассола».
BPA берет рассол, произведенный UPA, и пропускает его через специальную мембранную технологию, затем продувает рассол теплым сухим воздухом для испарения воды. Этот процесс создает влажный воздух, который, так же как дыхание и пот экипажа, собирается системами сбора воды станции.
Вся собранная вода обрабатывается ВПА. Сначала он использует ряд специализированных фильтров, а затем каталитический реактор, который расщепляет любые оставшиеся следы загрязняющих веществ. Датчики проверяют чистоту воды, а недопустимая вода перерабатывается снова. Система также добавляет йод в хорошую воду, чтобы предотвратить рост микробов, и хранит ее, готовую к использованию экипажем. Каждому члену экипажа требуется около трех литров воды в день для потребления, приготовления пищи и гигиены, такой как чистка зубов.
Команда признает, что идея пить переработанную мочу может вызвать у некоторых людей брезгливость. Но они подчеркивают, что конечный результат намного превосходит то, что производят муниципальные системы водоснабжения на земле.
«Обработка в основном аналогична некоторым наземным системам распределения воды, только что сделанным в условиях микрогравитации», — говорит Уильямсон. «Экипаж не пьет мочу; они пьют воду, которая была восстановлена, отфильтрована и очищена таким образом, что она чище, чем та, которую мы пьем здесь, на Земле. У нас есть много процессов и множество наземных испытаний, чтобы убедиться, что мы производим чистую питьевую воду».
Системы в ECLSS были тщательно протестированы не только для того, чтобы убедиться, что они работают должным образом, но и для того, чтобы продемонстрировать, что каждая из них надежна и может работать в течение длительного времени без большого объема технического обслуживания или запасных частей.
«Регенеративные системы ECLSS становятся все более важными, когда мы выходим за пределы низкой околоземной орбиты», — говорит Уильямсон. «Невозможность пополнения запасов во время разведки означает, что мы должны быть в состоянии восстановить все ресурсы, необходимые экипажу в этих миссиях. Чем меньше воды и кислорода мы должны доставить, тем больше науки можно добавить к ракете-носителю. Надежные, прочные регенеративные системы означают, что экипажу не нужно об этом беспокоиться, и он может сосредоточиться на истинной цели своей миссии».
Оригинал статьи находится здесь
Дополнительные материалы можно прочитать здесь