Китайские астронавты получают воду из мочи, дыхания и пота

Хранение основных материалов жизнеобеспечения, таких как вода, еда и кислород, на борту космической станции может быть сложной задачей – настолько, что некоторые из них создаются на борту, а не доставляются в космос.

Китайские ученые разработали систему для повторного использования воды из мочи, дыхания и пота, производимых космонавтами в космосе, которая могла бы сэкономить до 100 миллионов юаней (около 15,5 миллионов долларов США) в течение шести месяцев с тремя астронавтами на орбите.

Система была установлена ​​в недавно запущенном модуле основной космической станции Китая Tianhe, что означает, что моча может быть переработана в дистиллированную воду, часть которой будет использоваться для смыва туалетов. По словам Цуй Гуанчжи, одного из разработчиков системы очистки мочи, остаток, вместе с собранным конденсатом из выдыхаемого воздуха, может быть дополнительно очищен для электролитического получения кислорода и проведения экспериментов.

17 июня Китай успешно запустил пилотируемый космический корабль «Шэньчжоу-12», отправив трех астронавтов на Тяньхэ с трехмесячной миссией. Система очистки мочи, подсистема системы жизнеобеспечения, впервые проходит полную проверку в космосе.

Дистилляция воды

На Земле дистилляция воды – простой процесс. Загрязненную воду кипятят, а затем поднимающийся пар охлаждается или конденсируется с образованием чистой воды.

Вода с мочой испаряется при 30-40 градусах Цельсия. Но в космосе этот процесс происходит не так, как обычно.

Цуй, исследователь из Второго института Китайской аэрокосмической науки и промышленной корпорации Limited (CASIC), сообщил журналистам, что дистилляция в космосе выполняется при пониженном давлении, поскольку точки кипения жидкостей понижаются при пониженном давлении. Вода в моче испаряется при более низкой температуре.

Отсутствие силы тяжести в пространстве препятствует отделению пара от загрязненной воды. В процессе дистилляции оборудование должно вращаться.

Цуй объяснил, что вращение создает центробежную силу, которая может отделять воду от воздуха из-за их различной плотности. В виде пара вода в моче будет прилипать к стенкам испарительной камеры и затем может быть извлечена.

На Земле пар естественным образом превращается в жидкость, как только температура падает. Но в космосе пар нужно охлаждать, а это довольно дорого.

Цуй сказал, что пар будет превращаться в воду в резервуаре под давлением, поскольку высокое давление может сделать пар сжиженным без охлаждения.

В процессе разжижения также выделяется тепло – еще один продукт, который ученые считают ценным. Тепло будет восстановлено и использовано повторно.

Рециркуляция и кислород

Помимо мочи, в системе будет повторно использоваться выдыхаемая космонавтами вода. С тремя астронавтами на орбите почти 2 литра этих сточных вод будут перерабатываться каждый день.

Система рециркуляции может извлекать 5 литров дистиллированной воды из 6 литров мочи за один рабочий цикл с максимальной производительностью 2,5 литра в час.

Некоторая часть дистиллированной воды будет использоваться для смыва туалета, а оставшаяся часть вместе с собранным потом и конденсатом из дыхания пройдет процесс ионного обмена для удаления загрязняющих ионов. Затем обработанную воду можно использовать для производства кислорода или космических экспериментов.

Цуй отметил, что китайские астронавты должны оставаться на космической станции на период от трех до шести месяцев, а потребность в кислороде будет высокой.

Система генерации кислорода использует процесс, называемый электролизом, для разделения воды на атомы водорода и кислорода, что снижает потребность в доставке кислородных баллонов в космос.

Восстановленная энергия

Поддержание длительного присутствия человека на космической станции требует хорошо организованной системы жизнеобеспечения, для которой рециркуляция сточных вод и выработка кислорода играют важную роль.

Цуй отметил, что требования к энергии и потребляемой мощности относительно высоки для сложной орбитальной станции, и некоторые системы работают посменно в часы пик. «Восстановленная энергия весьма ценна для космической станции».

Тяньхэ на орбите

• Китай отправил модуль Tianhe в космос 29 апреля, начав серию ключевых запусков, цель которых – завершить строительство станции к концу следующего года.
• 29 мая Китай спустил на воду грузовой корабль Tianzhou-2, который 30 мая успешно состыковался с Tianhe, доставив припасы, оборудование и топливо. Космический корабль Шэньчжоу-12 провел быстрое автономное сближение и стыковку с Тяньхэ примерно через 6,5 часов после запуска 17 июня, образуя трехмодульный комплекс с Тяньчжоу-2. Затем трое астронавтов – Не Хайшэн, Лю Бомин и Тан Хунбо – вошли в модуль Тяньхэ, начав свою трехмесячную миссию на космической станции.
• Грузовой корабль Тяньчжоу-3 и пилотируемый космический корабль Шэньчжоу-13 также будут запущены в конце этого года для стыковки с Тяньхэ, а затем еще три астронавта начнут свое шестимесячное пребывание на орбите.