Очистка воды в космосе

12 апреля – День Космонавтики

Это дата первого полёта человека в космос, который совершил 12 апреля 1961 года советский космонавт Юрий Алексеевич Гагарин на корабле «Восток». Этот день – символ мужества, научного прорыва и неукротимой тяги человечества к познанию неизведанного. Этот праздник напоминает нам о достижениях ученых, которые смогли преодолеть земное притяжение и отправить человека в космос.

Сегодня космос стал площадкой международного сотрудничества, где ученые из разных стран вместе работают над решением глобальных задач. Ярким примером этого сотрудничества является Международная космическая станция (МКС) – пилотируемый орбитальный исследовательский комплекс, в создании которого принимали участие Россия, США, Канада, Япония и многие европейские страны.

С 2000 года станция является постоянно обитаемой. На её борту, сменяя друг друга, по несколько месяцев работают экипажи экспедиций, в состав которых входят российские космонавты, американские астронавты и представители других стран.

Вода в космосе: выживание на орбите 

Одним из важнейших аспектов жизнеобеспечения на МКС является обеспечение экипажа водой. Для нормальной жизнедеятельности в космосе российскому космонавту необходим значительный объем воды в сутки: 2,2 литра для питья и приготовления пищи, 0,2 литра для личной гигиены и 0,3 литра для смыва туалета.

На борту МКС есть два источника питьевой воды:

• первый источник: вода запасов – это водопроводная вода, прошедшая на земле доочистку на песчаном фильтре и в блоке доочистки от железа и хлороформа, в которую в качестве обеззараживающего и консервирующего агента вводят ионы серебра;

• второй источник: оборотная вода – это вода, получаемая в системе регенерации воды из конденсата атмосферной влаги.

Развитие международного сотрудничества в освоении космического пространства позволило использовать третий источник получения воды – воду, являющуюся продуктом переработки энергоносителя топливных элементов электрохимического генератора многоразового космического корабля «Шаттл», полеты которого осуществлялись до 21 июля 2011 года. За один полет на Международную космическую станцию МКК «Шаттл» вырабатывал более 600 л воды.

Регенерационные установки 

Регенерация воды является важнейшим фактором жизнеобеспечения экипажей длительных пилотируемых экспедиций при минимальной возможности использования запасов воды. В процессе очистки водо-воздушная смесь поступает в установку регенерации, где смесь разделяется на воздух и воду. Воздух из разделителя возвращается в обитаемый отсек. Вода поступает на колонки с ионообменной шихтой и активированным углем, очищается от содержащихся в ней примесей. Очищенная вода поступает в контейнер питьевой воды и в блок раздачи и подогрева воды.

На встречу к звездам! 

Будущее в космосе – это будущее замкнутых экосистем, где каждая капля воды на счету, а эффективность и надежность становятся ключевыми факторами выживания.

По мере того, как человечество устремляет свой взор к далеким планетам, возрастает и значимость научных исследований, проводимых на Международной космической станции. На орбите, в условиях невесомости, ученые изучают не только влияние длительных полетов на человеческий организм, но и разрабатывают технологии, которые позволят не зависеть от земных ресурсов в долгих межпланетных путешествиях.

Одним из ключевых вызовов в длительных космических миссиях становится обеспечение экипажа водой. Возрастает стоимость транспортировки каждого литра, возникает риск задержек поставок с Земли, а также опасность потери запасов воды и пищи в случае аварийной ситуации и длительного срока хранения.

Именно поэтому, при планировании межпланетных экспедиций, остро встает вопрос о создании замкнутых систем жизнеобеспечения, способных регенерировать воду из вторичных источников.

Регенерация воды из урины 

Одним из перспективных направлений является регенерация воды из урины. Технология основана на методе вакуумной дистилляции. Она позволяет получать деминерализованную техническую воду из смеси урины, консерванта и смывной воды. Процесс включает выпаривание воды с использованием центробежной многоступенчатой вакуумной дистилляции и последующую конденсацию паров на гидрофобную мембрану при пониженных температурах.

Космические оранжереи: свежие овощи на орбите 

Еще одним важным направлением является разработка технологий выращивания растений в космосе. Для обеспечения космонавтов свежими овощами рассматривается устройство салатных оранжерей. При этом, особое внимание уделяется организации корневого снабжения растений, в том числе обеспечению доступности необходимого для растений объема воды.

Исследования, проводимые на МКС, позволяют не только решать проблемы обеспечения жизнедеятельности космонавтов в длительных полетах, но и разрабатывать новые технологии и материалы, которые могут быть использованы на Земле.