Проблема, о которой не говорят в героических репортажах
Когда мы смотрим на запуски ракет, следим за выходами в открытый космос и восхищаемся фотографиями Земли из иллюминатора МКС, мы редко задумываемся об одной прозаической, но критически важной проблеме: как космонавты ходят в туалет?
Между тем это один из самых сложных инженерных вызовов космонавтики. В условиях невесомости не работают привычные земные решения: ни гравитация, ни канализация, ни простой смыв водой. Каждый поход в туалет на орбите — это технологический подвиг, а история космической сантехники полна курьезов, драм и гениальных решений.
Начало эры: когда космонавты носили подгузники
Юрий Гагарин и «технический перерыв»
12 апреля 1961 года за два часа до старта Юрий Гагарин попросил остановить автобус по дороге к стартовой площадке. Космонавт вышел и справил нужду на заднее колесо. Так родилась традиция: все российские космонавты с тех пор повторяют этот ритуал перед стартом.
Но что делать в полете? Полет Гагарина длился всего 108 минут, поэтому вопрос туалета решился просто: его не было. Космонавт находился в скафандре, где на всякий случай предусмотрели впитывающие прокладки.
Алан Шепард и конфуз, изменивший NASA
Американцу Алану Шепарду повезло меньше. Его суборбитальный полет 5 мая 1961 года должен был длиться 15 минут, но из-за технических задержек астронавт провел в кабине более четырех часов. Когда он попросил разрешения выйти в туалет, инженеры отказали: график миссии был расписан по минутам.
— Тогда я сделаю это прямо в скафандре, — заявил Шепард.
Паника в Центре управления была понятной: жидкость могла замкнуть датчики, которыми был обвешан астронавт. Но другого выхода не было. Шепард помочился в скафандр, влага частично испарилась в системе вентиляции, и миссия продолжилась.
Урок был усвоен: с тех пор все астронавты надевают под скафандр специальное впитывающее белье. В NASA его деликатно называют MAG — Maximum Absorbency Garment, что переводится как «предмет максимальной впитываемости».
Первый космический туалет: мешок и надежда
Для более длительных полетов программы «Джемини» (1965–1966) американцы разработали первый космический санузел. Вернее, набор из пластикового мешка с липкой кромкой для твердых отходов и специальной трубки для жидких.
Трубки выпускались трех размеров: small, medium и large. Проблема была в том, что все астронавты выбирали размер large, даже если он не подходил. Это приводило к утечкам. Инженеры NASA пошли на хитрость и переименовали размеры в large, gigantic и humongous (большой, гигантский и громадный). Проблема частично решилась.
Использованные мешки герметизировали, добавляли дезинфицирующие таблетки и хранили на борту до возвращения на Землю. Астронавты ненавидели эту процедуру. Джон Янг, командир «Джемини-3», признавался: «Я предпочел бы выйти в открытый космос без страховки, чем еще раз воспользоваться этим мешком».
Эра орбитальных станций: настоящие туалеты появляются
«Салют» и «Скайлэб»: первые стационарные санузлы
С появлением долговременных станций «Салют» (СССР, 1971) и «Скайлэб» (США, 1973) ситуация улучшилась. Впервые появились стационарные туалеты.
Принцип работы был революционным: вместо гравитации использовался поток воздуха. Мощный вентилятор создавал всасывание, которое направляло отходы в специальный контейнер.
Конструкция советского туалета на «Салюте» включала унитаз в виде воронки с сиденьем, мощный вентилятор, создававший поток воздуха со скоростью около 240 метров в секунду, сменные контейнеры для твердых отходов и отдельный бак для мочи, где она обрабатывалась химически.
Проблемы все же оставались. Нужно было точно «прицелиться», ведь диаметр унитаза составлял всего 10–15 сантиметров. Процесс был шумным: вентилятор ревел как промышленный пылесос. Приходилось фиксироваться специальными ремнями, иначе поток воздуха мог «сдуть» космонавта.
Космонавт Валентин Лебедев вспоминал: «Первый раз в космическом туалете — это как первый прыжок с парашютом. Страшно, неловко, и очень хочется, чтобы никто не смотрел».
МКС: туалет за 19 миллионов долларов
Почему космический унитаз стоит как истребитель?
Современный туалет на Международной космической станции — это чудо инженерной мысли стоимостью около 19 миллионов долларов (американский сегмент) и примерно 10–12 миллионов долларов (российский).
Почему так дорого? Каждая деталь должна работать в невесомости, и никаких аналогов на Земле не существует. Система должна быть полностью автономной, ведь поломка может стать критической для миссии. Вес каждого килограмма на орбите обходится в 20–40 тысяч долларов, поэтому конструкция должна быть максимально компактной. Утечка может создать биологическую опасность для экипажа, а значит, безопасность стоит на первом месте. Наконец, туалет должен работать годами без серьезного ремонта.
Как устроен современный космический туалет
На МКС сейчас работают два туалета: российский в модуле «Звезда» и американский в модуле Tranquility. В 2020 году был также установлен новейший компактный модуль UWMS.
Система для жидких отходов
Используется специальная воронка со шлангом. Существуют отдельные насадки для мужчин и женщин. Мощный вентилятор создает поток воздуха со скоростью около 150 литров в минуту. Моча попадает в систему регенерации воды.
Да, вы правильно поняли: мочу перерабатывают в питьевую воду. Система очистки настолько эффективна, что на выходе получается вода чище, чем в большинстве земных водопроводов. Астронавты шутят: «Вчерашний кофе превращается в завтрашний кофе». Коэффициент регенерации достигает 93 процентов. Это означает, что из 100 литров мочи получается 93 литра питьевой воды.
Система для твердых отходов
Унитаз имеет диаметр всего 10 сантиметров. Нужна серьезная практика, чтобы научиться попадать точно. Поток воздуха достигает скорости до 300 метров в минуту. Отходы собираются в сменные контейнеры-мешки, которые затем запечатываются и хранятся в специальном отсеке.
Интересная деталь: перед полетом космонавты тренируются на Земле на специальном тренажере с камерой, которая показывает точность «прицеливания». Это не шутка: промах может создать серьезную проблему в невесомости.
Система фиксации
Туалет оборудован поручнями для рук, специальными фиксаторами для ног и зажимами для бедер. Без них космонавт рискует «улететь» во время процесса.
Что происходит с отходами?
Моча проходит переработку через систему UPA (Urine Processor Assembly). Около 93 процентов превращается в воду. Процесс включает дистилляцию, фильтрацию и ионный обмен. Побочные продукты в виде солей и минералов удаляются.
Твердые отходы упаковываются в герметичные контейнеры и хранятся на борту в специальном отсеке. Периодически их загружают в грузовой корабль «Прогресс», Cygnus или Dragon. Корабль отстыковывается и сгорает в атмосфере вместе с мусором. Это, пожалуй, самый дорогой способ утилизации отходов в истории человечества.
Проблемы, о которых не говорят в NASA TV
«Хьюстон, у нас проблемы с туалетом»
Космический туалет ломается чаще, чем хотелось бы. Вот несколько реальных инцидентов.
В 2008 году туалет на американском сегменте МКС вышел из строя. Ремонт занял несколько дней. Шесть членов экипажа были вынуждены пользоваться одним российским туалетом, рассчитанным на трех человек. Очереди напоминали общественный туалет на рок-фестивале.
В 2009 году вышел из строя сепаратор жидких отходов. NASA пришлось срочно отправить запчасти на шаттле. Астронавты использовали ручной насос, и процедура занимала 10 минут вместо обычной одной.
В 2020 году в новейшем компактном туалете UWMS стоимостью 23 миллиона долларов обнаружилась утечка. Проблема оказалась в титановом клапане, который не выдержал агрессивной среды.
Чем опасна поломка туалета в космосе?
Это не просто неудобство, а реальная угроза миссии. В замкнутом пространстве станции утечка может привести к распространению бактерий. На МКС каждая капля на счету, и потеря жидкости означает потерю питьевой воды. Жить месяцами без нормального туалета — серьезное испытание для морали экипажа. Последний резерв — подгузники, но их запас ограничен.
Гендерные особенности и туалетный этикет
Женщины в космосе: дополнительные сложности
Первая женщина в космосе Валентина Терешкова провела на орбите почти трое суток в 1963 году. О подробностях того, как она справлялась с физиологическими потребностями, информации мало: это была государственная тайна СССР.
Когда NASA готовило первую американку Салли Райд к полету в 1983 году, инженеры-мужчины серьезно спросили ее: «Хватит ли вам 100 тампонов на недельный полет?» Райд с трудом удержалась от смеха.
Современные туалеты на МКС имеют сменные насадки для мужчин и женщин, поскольку разная анатомия требует разной формы воронки. Также предусмотрены специальные средства гигиены для женщин и влажные салфетки для очистки, ведь воды для мытья рук после туалета на станции немного.
Туалетный этикет на МКС
Существует неписаный космический туалетный кодекс. Перед использованием туалета принято предупреждать экипаж, потому что вентилятор очень громкий. После использования мешок должен быть идеально запечатан. Салфетки нужно экономить, ведь каждая из них доставлена с Земли за деньги. Процесс не стоит затягивать, так как туалет один на несколько человек. Ну и, конечно, не принято обсуждать подробности с журналистами на Земле, хотя это правило постоянно нарушается.
Туалет будущего: Марс, Луна и дальше
Проблема дальних перелетов
Полет на Марс займет от шести до девяти месяцев в одну сторону. Для экипажа из шести человек это означает примерно 10 тысяч литров мочи и около тонны твердых отходов. При этом сброс в атмосферу невозможен.
Сейчас ведутся разработки нескольких перспективных систем.
Система полной регенерации UWMS нового поколения должна перерабатывать 98 процентов отходов в воду и удобрения. Твердые отходы будут высушиваться, стерилизоваться и использоваться для выращивания растений на борту.
NASA тестирует компактные персональные туалеты размером с рюкзак. Каждый член экипажа сможет иметь собственный санузел.
В 2020 году NASA объявило конкурс Lunar Loo Challenge с призом 35 тысяч долларов на разработку лунного туалета. Требовалось создать систему, работающую в условиях одной шестой земной гравитации. Победили несколько концепций, использующих слабую лунную гравитацию в сочетании с потоками воздуха.
Ведутся также разработки биореакторных систем, перерабатывающих отходы с помощью бактерий. Продуктами переработки станут метан для топлива, вода и биомасса.
Цена комфорта: любопытные факты
Сколько стоит сходить в туалет в космосе?
Стоимость доставки одного килограмма груза на МКС составляет от 20 до 40 тысяч долларов. Рулон туалетной бумаги весит около 200 граммов. Таким образом, доставка одного рулона обходится в 4–8 тысяч долларов. В год на человека требуется примерно 52 рулона. Годовая «туалетно-бумажная» статья бюджета составляет от 200 до 400 тысяч долларов на одного космонавта.
Туалетная бумага в космосе используется обычная, но она проходит специальные испытания на отсутствие токсичных испарений, низкую воспламеняемость и устойчивость к перепадам температур.
Ответы на странные вопросы о космическом туалете
Можно ли выпустить газы в скафандре? Да, и это нормально. Скафандр герметичен, но система вентиляции фильтрует воздух. Впрочем, астронавты признаются, что стараются избегать продуктов, вызывающих метеоризм, перед выходами в открытый космос.
Что будет, если отходы попадут в невесомость? Это кошмар любого космонавта. Капли жидкости и твердые частицы начнут плавать по станции. Их придется собирать специальным пылесосом. Такие случаи бывали.
Правда ли, что на МКС нет душа? Да. Космонавты моются влажными салфетками и специальным шампунем, который не требует смывания. Полноценного душа на орбитальных станциях нет с 1970-х годов. Последний был на «Скайлэбе», но он потреблял слишком много воды.
Заключение: от подгузников к марсианским биореакторам
История космической сантехники — это история человеческой изобретательности перед лицом одной из самых базовых потребностей. От унизительных мешков с липкими краями до высокотехнологичных систем регенерации за миллионы долларов — каждый шаг был необходим для освоения космоса.
Космонавт Крис Хэдфилд, проживший на МКС пять месяцев, однажды сказал: «Если вы думаете, что космос — это романтика, звезды и героизм, попробуйте провести полчаса, разбирая и чистя засорившийся космический туалет. Вот тогда вы поймете, что такое настоящая космонавтика».
Когда первые люди высадятся на Марсе, они будут опираться не только на мощные ракеты и сложные системы жизнеобеспечения. Их выживание будет зависеть и от того, сможет ли их туалет надежно работать в 300 миллионах километров от ближайшего сантехника.
И это, пожалуй, делает космическую сантехнику одной из самых недооцененных, но критически важных технологий человечества.
Примечание для будущих космических туристов: SpaceX и другие компании обещают туризм на орбиту. Но имейте в виду, что туалет в капсуле Dragon представляет собой купол с обзором на 360 градусов. У вас будет лучший вид в вашей жизни, но также нулевая приватность. Такова романтика космоса.
Создайте оазис комфорта и релаксации в вашем доме вместе с нашим интернет-магазином Metal-San!