Как космонавты ходят в туалет в космосе
Один из самых интригующих и одновременно деликатных вопросов космонавтики касается того, как космонавты справляют естественные потребности в условиях невесомости. За более чем шестьдесят лет пилотируемых космических полетов системы космических туалетов прошли длительный путь эволюции — от примитивных подгузников до сложных высокотехнологичных устройств, работающих на принципах вакуумного всасывания.
Первые шаги в космосе: подгузники и импровизация
История космических туалетов началась довольно драматично. 5 мая 1961 года американский астронавт Алан Шепард готовился к первому суборбитальному полету, который должен был продлиться всего 15 минут. Однако из-за технических проблем запуск постоянно откладывался, и Шепард провел в скафандре уже четыре часа, когда сообщил в Центр управления полетами: «Мне нужно в туалет».
Специалисты NASA оказались в затруднительном положении — никто не предусмотрел возможности справления естественных потребностей во время короткого полета. В итоге была принята рискованная команда: «Делай это прямо в скафандр. Это могло вызвать короткое замыкание электроники, но полет прошел успешно, хотя биометрические датчики вышли из строя от воздействия жидкости.
Советские конструкторы подошли к проблеме более предусмотрительно. Еще при отправке собак в космос была разработана система для справления естественных потребностей, а к полету Юрия Гагарина уже существовало ассенизационно-санитарное устройство (АСУ). Это оказалось дальновидным решением, поскольку в случае технических сбоев космонавту пришлось бы провести на орбите не 90 минут, а несколько суток.
Первые американские астронавты использовали подгузники, составленные из нескольких женских прокладок — специальных подгузников для взрослых тогда еще не существовало. В дальнейшем появились более совершенные системы сбора мочи, представлявшие собой латексные манжеты с пластиковыми трубками.
Современные космические туалеты на МКС
На Международной космической станции функционируют три санузла: два в российских модулях («Звезда» и «Наука») и один в американском модуле «Спокойствие». Интересно, что американский туалет также российского производства — NASA заказало его у РКК «Энергия» в 2007 году за 19 миллионов долларов, поскольку это оказалось дешевле разработки собственного аналога.
Принцип работы космических туалетов
Космические туалеты работают по принципу вентиляторной всасывающей системы. В условиях невесомости продукты жизнедеятельности буквально сдуваются потоком воздуха, поскольку сила тяжести не может их направить вниз.
Современное ассенизационно-санитарное устройство состоит из двух основных компонентов:
Мочеприемник — представляет собой шланг с раструбом, через который моча поступает в специальный контейнер за одной из панелей туалетной комнаты. Система оборудована мощными воздушными насосами, которые создают всасывающий поток.
Устройство для твердых отходов — напоминает обычный унитаз, но приспособлен для работы в невесомости. Унитаз снабжен фиксаторами для ног и держателями для бедер. Космонавт пристегивается специальным пружинным креплением к сидению, включает мощный вентилятор и открывает всасывающее отверстие.
Процедура использования
Твердые отходы сначала попадают в пластиковый мешочек, затем космонавт снимает крышку унитаза, аккуратно затягивает горловину мешочка и помещает его в контейнер. Туда же отправляются использованные сухие и влажные салфетки. После этого нужно надеть на отверстие новый пакет и закрыть крышку.
Урина собирается в специальные контейнеры, которые в дальнейшем подключаются к системе регенерации воды. На МКС действует замкнутый цикл переработки жидкостей — моча и даже пот космонавтов превращаются в питьевую воду. Система переработки настолько эффективна, что девять десятых всех жидкостей перерабатываются для повторного использования.
Эволюция технологий: от «Шаттлов» до новейших разработок
Система «Шаттл»
На космических кораблях «Шаттл» использовалась Система сбора отходов (Waste Collection System), которая представляла определенные сложности в эксплуатации15. Отверстие туалета было меньше 4 дюймов в ширину — примерно четверть размера обычного туалета. Астронавты проходили специальное обучение на Земле, включая тренировки с камерой под сидением для отработки точности попадания15.
Универсальная система управления отходами (UWMS)
В 2020 году NASA представило новое поколение космических туалетов — Универсальную систему управления отходами (UWMS) стоимостью 23 миллиона долларов. Эта система на 65% компактнее и на 40% легче предыдущих моделей.
Ключевые особенности UWMS включают:
- Воронку для сбора мочи, специально адаптированную для женщин-космонавтов
- Титановый сепаратор с двумя вентиляторами, создающими мощный воздушный поток
- Улучшенную систему предварительной обработки мочи для более эффективной переработки в воду
- Универсальную конструкцию для интеграции с различными космическими кораблями
Однако наладить работу этого устройства на МКС так и не удалось, и астронавты вынуждены были вернуться к использованию туалета образца 1990-х годов.
Особенности и проблемы космических туалетов
Физиологические особенности в невесомости
В условиях невесомости космонавты не всегда понимают, когда им нужно в туалет. Как объясняет канадский астронавт Крис Хэдфилд: «Когда вокруг тебя нет силы тяжести, выталкивающей отходы жизнедеятельности вниз через твое тело, оно не может подавать вам регулярные сигналы о том, что пора в туалет».
Микрогравитация также влияет на работу гладких мышц желудочно-кишечного тракта. Исследования показали, что в условиях невесомости снижается выработка белка α-гладкомышечного актина, участвующего в сокращении мускулатуры, что может вызывать проблемы с пищеварением.
Технические проблемы
Космические туалеты подвержены различным техническим неисправностям. В 2008 году на МКС вышел из строя вентилятор в туалете, что могло привести к экстренной эвакуации экипажа. В 2019 году одновременно возникли проблемы с туалетами как в американском, так и в российском сегментах, вынудив астронавтов временно использовать подгузники.
Особые проблемы возникли с туалетом корабля SpaceX Crew Dragon. Во время миссии Inspiration4 в 2021 году произошла утечка мочи в вентиляционную систему корабля. Из-за этой проблемы NASA даже запретило экипажу Crew-2 использовать туалет во время возвращения на Землю, заставив астронавтов полагаться исключительно на подгузники.
Инновации и будущее космических туалетов
SpaceX и туалет с панорамным видом
Компания SpaceX внесла необычное новшество в дизайн космических туалетов. На корабле Crew Dragon туалет расположен в стеклянном куполе в верхней части капсулы, обеспечивая 360-градусный обзор космоса. Как отметил миллиардер Джаред Айзекман, оплативший полет миссии Inspiration4: «Когда людям неминуемо придется воспользоваться туалетом, у них будет чертовски красивый вид».
Переработка отходов
Все твердые отходы с МКС упаковываются в специальные контейнеры и отправляются на грузовых кораблях, которые затем сгорают в плотных слоях атмосферы при входе в атмосферу. Жидкие отходы проходят сложную систему очистки и превращаются в питьевую воду.
На МКС также работает 3D-принтер Refabricator, позволяющий создавать новые предметы из переработанных пластиковых отходов.
Гигиена и адаптация женщин-космонавтов
Долгое время космические туалеты разрабатывались преимущественно для мужчин. Система сбора мочи имела манжеты только трех мужских размеров, что создавало серьезные проблемы для женщин-астронавтов.
Современные туалеты на МКС спроектированы с учетом потребностей как мужчин, так и женщин. Новейшие разработки, такие как UWMS, впервые создавались с особым вниманием к удобству женского экипажа.
Личная гигиена в космосе
Помимо туалетов, космонавты решают и другие вопросы личной гигиены. Чистка зубов происходит с использованием съедобной зубной пасты, которую глотают для экономии воды. Для мытья используются влажные салфетки и несмываемые гели, поскольку душевых кабин на современных космических станциях нет.
Психологические аспекты
Многие астронавты откровенно говорят о том, что поход в космический туалет является одним из наименее приятных аспектов жизни в космосе. Астронавт NASA Пегги Уилсон называла посещение туалета «едва ли не худшим аспектом жизни в космосе».
Японский астронавт Соити Ногути, напротив, подчеркивает важность этого навыка, называя умение пользоваться космическим туалетом «одним из самых важных навыков для жизни на космической станции».
Заключение
Космические туалеты прошли долгий путь от примитивных подгузников первых астронавтов до сложных высокотехнологичных систем современности. Эти устройства не только обеспечивают комфорт космонавтов, но и играют критически важную роль в системах жизнеобеспечения, позволяя перерабатывать отходы в воду и поддерживать замкнутый цикл ресурсов.
С развитием частной космонавтики и планами долгосрочных миссий на Марс, инженеры продолжают совершенствовать космические санитарные системы. Цель NASA — достичь 98-процентного уровня утилизации жидкостей к началу марсианских проектов, что делает развитие космических туалетов не просто вопросом комфорта, но и выживания человечества в дальнем космосе.