Откуда берутся вода и кислород на МКС?

    image

    Гимн 13 отдела.


    Не космонавты мы, не летчики,
    Не инженеры, не врачи.
    А мы водо-водопроводчики:
    Мы гоним воду из мочи!
    И не факиры, братцы, вроде мы,
    Но, не бахвалясь, говорим:
    Круговорот воды в природе мы
    В системе нашей повторим!
    Наука наша очень точная.
    Вы только дайте мысли ход.
    Мы перегоним воды сточные
    На запеканки и компот!
    Проехав все дороги Млечные,
    Не похудеешь вместе с тем
    При полном самообеспеченьи
    Наших космических систем.
    Ведь даже торты превосходные,
    Люля кебаб и калачи
    В конечном счете — из исходного
    Материала и мочи!
    Не откажите ж, по возможности,
    Когда мы просим по утрам
    Наполнить колбу в общей сложности
    Хотя бы каждый по сто грамм!
    Должны по-дружески признаться мы,
    Что с нами выгодно дружить:
    Ведь без утили-тилизации
    На белом свете не прожить!!!

    (Автор — Варламов Валентин Филиппович — псевдоним В.Вологдин)
    image

    Вода–основа жизни. На нашей планете уж точно. На какой нибудь «Гамма-Центавра» возможно всё по другому. С наступлением эпохи освоения космоса, значение воды для человека лишь возросло. От Н2О в космосе зависит очень многое, начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические аппараты не имели замкнутой системы «водоснабжения». Вся вода и прочие «расходники» бралась на борт изначально, еще с Земли.

    image

    «Предыдущие космические миссии – Меркурий, Джемини, Аполлон, брали с собой все необходимые запасы воды и кислорода и сбрасывали жидкие и газообразные отходы в космос», — поясняет Роберт Багдижян (Robert Bagdigian) из Центра Маршалла.

    image

    Если сформулировать кратко: системы жизнеобеспечения космонавтов и астронавтов были «разомкнутыми» – они полагались на поддержку с родной планеты.

    image

    Про йод и КА «Апполон», роль туалетов и варианты (UdSSR or USA) утилизации отходов жизнедеятельности на ранних КА я расскажу в другой раз.

    image
    На фото: портативная система жизнеобеспечения экипажа «Аполлон-15», 1968 г.
    Оставив рептилоида я подплыл к шкафчику санитарных средств. Повернувшись спиной к счетчику, достал мягкий гофрированный шланг, расстегнул брюки.
    – Потребность в удалении отходов?
    Господи…
    Отвечать я, конечно, не стал. Включил отсос, и попытался забыть про любопытный взгляд рептилоида, буравящий спину. Ненавижу эти мелкие бытовые проблемы.

    «Звёзды — холодные игрушки», С.Лукьяненко

    Вернусь к воде и О2.

    Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и я попробую рассказать о подробности (на сколько сам в этом разобрался).

    image

    В соответствии с ГОСТ 28040-89 (даже не знаю действует ли он ещё)" Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате"-СЖО космонавта-это «Совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности». В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
    *СОГС — система обеспечения газового состава,
    *СВО — система водообеспечения,
    *ССГО — система санитарно-гигиенического обеспечения,
    *СОП — система обеспечения питанием,
    *СОТР — система обеспечения теплового режима.

    Можно гордиться. Робин Карраскилло (Robyn Carrasquillo), технический руководитель проекта ECLSS:
    «Русские опередили нас в этой области, ещё космические аппараты «Салют» и «Мир» были способны конденсировать влагу из воздуха и использовали электролиз – пропускание электрического тока через воду–для производства кислорода».

    Как всё начиналось (у нас).

    1.СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В ГЕРМЕТИЧНЫХ КАБИНАХ СТРАТОСТАТОВ, РАКЕТ И ПЕРВЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ

    Первому посещению человеком пространства за линией Кармана в космическом корабле предшествовали запуски стратостатов, ракет и искусственных спутников Земли, в которых имелись системы жизнеобеспечения для людей и животных (большей частью для собак).

    image

    В стратостатах «СССР-1» (1933 г.) и «Осоавиахим-1» (1934 г.) системы жизнеобеспечения включали запасы криогенного и газообразного кислорода; последний находился в баллонах под давлением 150 атм. Диоксид углерода удалялся с помощью ХПИ — химического поглотителя известкового в соответствии с реакцией: Са (ОН)2 + СО2 = Са (СО3) + Н2О

    image
    В состав ХПИ входит 95 % Са (ОН)2 и 5 % асбеста.

    В ракетах, с помощью которых производилось зондирование ближнего космоса, находилась герметичная кабина с животными, имеющая в своем составе три баллона для смеси воздуха и кислорода. Диоксид углерода, выделяемый животными, удалялся с помощью ХПИ.

    image
    На фото: капсула «звездных собак» Белки и Стрелки, в которой они вернулись на Землю.
    На борту первых искусственных спутников Земли в состав систем жизнеобеспечения для собак входили некоторые элементы будущих СЖО для космонавтов: устройство для приема пищи, ассенизационное устройство; очистка атмосферы и обеспечение кислородом осуществлялось с помощью надперекисных соединений, которые при поглощении диоксида углерода и паров воды выделяли кислород в соответствии с реакциями:
    4КО2 + 2 Н2О = 3О2 + 4 КОН
    2КОН + СО2 = К2 СО3 + Н2О
    К2 СО3 + Н2О + СО2 = 2 КНСО3

    2. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ ТИПА «БИОН» И «ФОТОН»

    Биологические спутники Земли-автоматические космические аппараты «БИОН» и «ФОТОН» предназначены для исследований влияния факторов космического полета (невесомость, радиация и др.) на организм животных. Примечательно, что Россия- по сути единственная страна в мире, имеющая автоматические космические аппараты для исследований на биологических объектах. Другие страны вынуждены посылать животных в Космос на наших аппаратах.

    image

    В разные годы научными руководителями программы «БИОН» были О.Г. Газенко и Е.А. Ильин. В настоящее время научным руководителем программы «БИОН» является О.И. Орлов, заместителями — Е.А. Ильин и Е.Н. Ярманова.

    Биологический спутник «БИОН» снабжен системами водообеспечения и кормления животных, системой термовлагорегулирования, системой «день-ночь», системой обеспечения газового состава и др.

    image

    Система обеспечения газового состава автоматических космических аппаратов «БИОН» и «ФОТОН» предназначена для обеспечения животных кислородом, удаления диоксида углерода и газообразных микропримесей в спускаемом аппарате.

    Состав:

    — патронов с кислородосодержащим веществом и поглотителем вредных микропримесей;
    — патрона с поглотителем диоксида углерода и вредных микропримесей;
    — электровентиляторов;
    — датчиков для индикации работоспособности вентиляторов и герметичности газовых трактов;
    — газоанализатора;
    — блока управления и контроля.


    Система обеспечивает комфортные условия в газовой среде спускаемого аппарата (замкнутый герметичный объем, содержащий 4,0-4,5 м3 воздуха) и представляет собой три регенеративных патрона и поглотительный патрон с электровентилятором на каждый патрон, обеспечивающих регенерацию воздуха по СО2, О2, СО и прочим вредным примесям. Включение и выключение микрокомпрессоров позволяет обеспечить заданный состав атмосферы объекта.

    Принцип работы: воздух объекта вентилятором прокачивается через регенеративный патрон, где очищается от СО2 и вредных примесей и обогащается кислородом.

    Избыток диоксида углерода убирается путем периодического включения поглотительного патрона. Поглотительный патрон также обеспечивает очистку от вредных примесей. Система работает с блоком управления и контроля и газоанализатором по кислороду и диоксиду углерода. При падении парциального давления кислорода до 20,0 кПа включается первый регенеративный патрон.

    Если парциальное давление кислорода больше или равно 20,8 кПа, регенеративный патрон отключается и включается вновь при парциальном давлении кислорода 20,5 кПа. Включение второго и последующих патронов происходит при парциальном давлении кислорода 20,0 кПа (при условии падения концентрации), причем ранее включенные патроны продолжают работать.
    Поглотительный патрон включается периодически при парциальном давлении диоксида углерода 1,0 кПа, выключается при парциальном давлении диоксида углерода 0,8 кПа, вне зависимости от работы регенеративного патрона.

    3. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗАПАСОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ ТИПА «ВОСТОК», «ВОСХОД», «СОЮЗ», «МЕРКУРИЙ», «ДЖЕМИНИ», «АПОЛЛОН», «ШАТТЛ», ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»

    Системы жизнеобеспечения советских космических кораблей типа «Восток», «Восход», «Союз», а также американских «Меркурий», «Джемини», «Аполлон» и транспортного корабля многоразового использования «Шаттл» были основаны полностью на запасах расходуемых материалов: кислорода, воды, пищи, средств удаления СО2 и вредных микропримесей.

    4. РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ ОРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ «САЛЮТ», «МИР», «МКС»

    Функционирование систем жизнеобеспечения базирующихся на основе запасов расходуемых веществ, взятых с Земли, имеют существенный недостаток: их масса и габариты возрастают прямо пропорционально длительности космической экспедиции и количеству членов экипажей. По достижении определенной продолжительности полета СЖО на основе запасов могут быть препятствием для реализации экспедиции.

    В таблице приведены массовые характеристики СЖО, основанных на запасах расходуемых веществ применительно к экспедиции длительностью 50, 100 и 500 суток для экипажа, состоящего из 6 человек:

    image

    Основываясь на нормах потребления основных компонентов СЖО, полученных в результате многолетней практики длительных орбитальных полетов на станциях типа «САЛЮТ», «МИР» и «МКС» (кислород — 0,96 кг/чел.сут., питьевая вода — 2,5 кг/чел.сут., пища — 1,75 кг/чел.сут. и т.д.), легко подсчитать, что необходимая масса запасов для экипажа, состоящего из 6 — и человек в условиях 500-суточного полета без учета массы тары и систем хранения составило бы величину более 58 тонн (см.табл.). В случае использования систем жизнеобеспечения, основанных на запасах расходных материалов, понадобилось бы создание систем хранения продуктов жизнедеятельности космонавтов: фекалий, мочи, конденсата атмосферной влаги, использованных санитарно-гигиенических и кухонных вод и т.д.

    Что по факту трудно реализуемо или вообще неосуществимо (полёт к Марсу например).

    В 1967-1968 годах в Институте медико-биологических проблем МЗ был проведен уникальный годовой медико-технический эксперимент с участием трех испытателей: Г.А.Мановцева, А.Н.Божко и Б.Н.Улыбышева. В гермокамерном эксперименте, длившемся 365 суток, проходила медико-биологическая и техническая оценка нового комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения.

    image
    image

    В состав СЖО наземного лабораторного комплекса входили:
    система удаления диоксида углерода, система очистки атмосферы от вредных микропримесей,
    система генерирования кислорода, система регенерации воды из влагосодержащих продуктов жизнедеятельности испытателей, санитарно-гигиеническое оборудование, оранжерея, система контрольно-измерительной аппаратуры.

    Экспериментальные регенерационные системы жизнеобеспечения на основе физико-химических процессов, испытанные в годовом медико-техническом эксперименте, явились прототипом штатных СЖО для экипажей орбитальных станций «Салют», «МИР» и «МКС».

    Впервые в мировой практике пилотируемых полётов на космической станции «Салют-4» функционировала регенерационная система «СРВ-К»-система получения питьевой воды из конденсата атмосферой влаги. Экипаж в составе А.А.Губарева и Г.М.Гречко использовал воду, регенерированную в системе «СРВ-К», для питья и приготовления пищи и напитков. Система работала в течение всего пилотируемого полёта станции. Аналогичные системы типа «СРВ-К» работали на станциях «Салют-6», «Салют-7», «МИР».

    image
    Прим. от 28.02.17: спасибо за помощь в правке и познании этимологии artyums

    Отступление:
    20 февраля 1986 года вышла на орбиту советская орбитальная станция «Мир».

    image

    23 марта 2001 года она была затоплена в Тихом океане.

    Нашу станцию «Мир» затопили, когда ей исполнилось 15 лет. Сейчас двум российским модулям, которые входят в состав МКС, уже тоже по 17. Но МКС никто пока топить не собирается…

    Эффективность использования регенерационных систем подтверждена опытом многолетней эксплуатации например орбитальной станции «МИР», на борту которого успешно функционировали такие подсистемы СЖО, как:

    «СРВ-К» — система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги,
    «СРВ-У» — система регенерации воды из мочи (урины),
    «СПК-У» — система приема и консервации мочи (урины),
    «Электрон» — система генерирования кислорода на основе процесса электролиза воды,
    «Воздух» — система удаления диоксида углерода,
    «БМП» — блок удаления вредных микропримесей и др.


    image

    Аналогичные регенерационные системы (за исключением «СРВ-У») успешно функционируют в настоящее время на борту Международной космической станции (МКС).

    image

    В состав системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) МКС входит подсистема обеспечения газового состава (СОГС). Состав: средства контроля и регулирования атмосферного давления, средства выравнивания давления, аппаратуру разгерметизации и наддува ПхО, газоаналитическую аппаратуру, систему удаления вредных примесей БМП, систему удаления углекислого газа из атмосферы «Воздух», средства очистки атмосферы. Составной частью СОГС являются средства кислородообеспечения, включающие твердотопливные источники кислорода (ТИК) и систему получения кислорода из воды «Электрон-ВМ». При стартовом запуске на борту СМ имелось всего лишь 120 кг воздуха и два твердотопливных генератора кислорода ТГК.

    Прямая онлайн трансляция с веб-камеры на МКС.

    Для доставки 30 000 литров воды на борт орбитальной станции «МИР» и «МКС» потребовалось бы организовать дополнительно 12 запусков транспортного корабля «Прогресс», величина полезной нагрузки которого составляет 2,5 тонны. Если принять во внимание тот факт, что «Прогрессы» оборудованы баками для питьевой воды типа «Родник» емкостью 420 л, то количество дополнительных запусков транспортного корабля «Прогресс» должно было бы увеличиться в несколько раз.

    image
    image

    На МКС цеолитовые поглотители системы «Воздух» захватывают углекислый газ (CO2) и высвобождают его в забортное пространство. Теряемый в составе CO2 кислород восполняется за счет электролиза воды (разложения ее на водород и кислород). Этим на МКС занимается система «Электрон», расходующая 1 кг воды на человека в сутки. Водород сейчас стравливают за борт, но в перспективе он поможет превращать CO2 в ценную воду и выбрасываемый метан (CH4). И конечно, на всякий случай на борту есть кислородные шашки и баллоны.

    image
    На фото: кислородный генератор и тренажер для бега на МКС, которые вышли из строя в 2011.

    image
    На фото: астронавты налаживают систему дегазации жидкостей для биологических экспериментов в условиях микрогравитации в лаборатории «Дестини».

    image
    На фото: Сергей Крикалёв с устройством электролиза воды «Электрон»

    К сожалению полного круговорота веществ на орбитальных станциях пока не достигнуто. На данном уровне технологий с помощью физико-химических методов не удается осуществить синтез белков, жиров, углеводов и других биологически активных веществ. Поэтому диоксид углерода, водород, влагосодержащие и плотные отходы жизнедеятельности космонавтов удаляются в вакуум космического пространства.

    image
    Санузел на космической станции выглядит так

    В служебном модуле МКС введены и функционируют системы очистки «Воздух» и БМП, усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата СРВ-К2М и генерации кислорода «Электрон-ВМ», а также система приема и консервации урины СПК-УМ. Производительность усовершенствованных систем увеличена более чем в 2 раза (обеспечивает жизнедеятельность экипажа до 6 человек), а энерго- и массозатраты снижены.

    image

    За пятилетний период (данные на 2006 г.) их эксплуатации регенерировано 6,8 тонны воды 2,8 тонны кислорода, что позволило уменьшить массу доставляемых на станцию грузов более, чем на 11 тонн.

    Задержка с включением в состав комплекса СЖО системы регенерации воды из урины СРВ-УМ не позволила осуществить регенерацию 7 тонн воды и уменьшить массу доставки.

    «Второй фронт» — американцы


    Техническая вода из американского аппарат ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.

    image

    Процесс восстановления воды из мочи – сложная техническая задача: «Моча гораздо «грязнее» водяных испарений, — объясняет Карраскилло, — Она способна разъедать металлические детали и засорять трубы». Система ECLSS использует для очищения мочи процесс, называемый парокомпрессионная дистилляция: моча кипятится до тех пор, пока вода из неё не превратится в пар. Пар – естественно очищенная вода в парообразном состоянии (за исключением следов аммиака и других газов) – поднимается в дистилляционную камеру, оставляя концентрированную коричневую жижу нечистот и солей, которую Карраскилло милосердно называет «рассолом» (который затем выбрасывается в открытый космос). Затем пар охлаждается, и вода конденсируется. Полученный дистиллят смешивается со сконденсированной из воздуха влагой и фильтруется до состояния, пригодного для питья. Система ECLSS способна восстановить 100% влаги из воздуха и 85% воды из мочи, что соответствует суммарной эффективности около 93%.

    Описанное выше, однако, относится к работе системы в земных условиях. В космосе появляется дополнительная сложность – пар не поднимается вверх: он не способен подняться в дистилляционную камеру. Поэтому в модели ECLSS для МКС «…мы вращаем дистилляционную систему для создания искусственной гравитации, чтобы разделить пары и рассол», — поясняет Карраскилло.

    Перспективы:
    Известны попытки получить синтетические углеводы из продуктов жизнедеятельности космонавтов для условий космических экспедиций по схеме:

    image

    По этой схеме продукты жизнедеятельности сжигаются с образованием диоксида углерода, из которого в результате гидрирования образуется метан (реакция Сабатье). Метан может быть трансформирован в формальдегид, из которого в результате реакции поликонденсации (реакция Бутлерова) образуются углеводы-моносахариды.

    Однако полученные углеводы-моносахариды представляли собой смесь рацематов — тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, не обладающих оптической активностью.

    Прим. Я даже боюсь покопаться в «вики-знаниях», чтобы вникнуть в их смысл.

    Современные СЖО, после их соответствующей модернизации могут быть положены в основу создания СЖО, необходимых для освоения дальнего космоса.

    Комплекс СЖО позволит обеспечить практически полное воспроизводство воды и кислорода на станции и может являться основой комплексов СЖО для намечаемых полетов к Марсу и организации базы на Луне.

    image

    image

    image

    image

    Большое внимание уделяется созданию систем, обеспечивающих наиболее полный круговорот веществ. С этой целью вероятнее всего будут использовать процесс гидрирования диоксида углерода по реакции Сабатье или Боша-Будуара, которые позволят реализовать круговорот по кислороду и воде:

    СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
    СО2 + 2Н2 = С + 2Н2О

    В случае экзобиологического запрета выброса СН4 в вакуум космического пространства метан может быть трансформирован в формальдегид и нелетучие углеводы-моносахариды по следующим реакциям:

    СН4 + О2 = СН2О + Н2О
    поликонденсация
    nСН2О — ? (СН2О)n
    Са (ОН)2

    Хочется отметить, что источниками загрязнения среды обитания на орбитальных станциях и при длительных межпланетных перелётах являются:

    — конструкционные материалы интерьера (полимерные синтетические материалы, лаки, краски)
    — человек (при перспирации, транспирации, с кишечными газами, при санитарно-гигиенических мероприятиях, медицинских обследованиях и др.)
    — работающая электронная аппаратура
    — звенья систем жизнеобеспечения (ассенизационное устройство-АСУ, кухня, сауна, душ)
    и многое другое


    Очевидно, что потребуется создание автоматической системы оперативного контроля и управления качеством среды обитания. Некая АСОКУКСО?

    Ой не зря в Бауманке специальность по СЖО КА называлась студентами: ЖОПА

    Что расшифровывалось, как:

    ЖизнеОбеспечение Пилотируемых Аппаратов


    Код точно не помню, кафедра Э4.

    image

    Окончание: может я не всё учел и где-то перепутал факты, цифры. Тогда дополняйте, поправляйте и критикуйте.

    На это «словоблудие» меня подтолкнула интересная публикация:Овощи для астронавтов: как растят свежую зелень в лабораториях НАСА.

    Мой младший отпрыск сегодня в школе начал сколачивание «исследовательской группы- банды» для выращивания пекинского салата в старой микроволновке. Вероятно решили себя обеспечить зеленью при путешествии на Марс. Старую микроволновку придётся покупать на AVITO, т.к. мои пока все функционируют. Не ломать ведь специально?

    image
    Прим. на фото, конечно не мой ребёнок, да и не будущая жертва эксперимента-микроволновка.

    Как я и обещал marks@marks, если, что-то выйдет-фотки и результат скину на ГИК. Выращенный салат могу послать почтой РФ желающим, за отдельную плату конечно.

    Первоисточники:
    АКТОВАЯ РЕЧЬ доктора технических наук, профессор, заслуженного деятеля науки РФ Ю.Е. СИНЯК (РАН) «СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБИТАЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
    (Прошлое, настоящее и будущее)» /Москва Октябрь 2008. Основная часть текста отсюда
    «Живая наука» (http://livescience.ru)-Регенерация воды на МКС.
    АО «НИИхиммаш» (www.niichimmash.ru). Публикации сотрудников АО «НИИхиммаш».
    Интернет-магазин «Еда космонавтов»

    Использованы фото, видео и документы:
    Системы жизнеобеспечения с полной замкнутостью потоков вещества — презентация онлайн
    www.geektimes.ru/post/235877 (Филипп Терехов@lozga)
    www.gctc.ru
    www.bezformata.ru
    www.vesvks.ru
    www.epizodsspace.no-ip.org
    www.techcult.ru
    www.membrana.ru
    www.yaplakal.com
    www.авиару.рф
    www.fotostrana.ru
    www.wikipedia.org
    www.fishki.net
    www.spb.kp.ru
    www.nasa.gov
    www.heroicrelics.org
    www.marshallcenter.org
    www.prostislav1.livejournal.com/70287.html
    www.liveinternet.ru/users/carminaboo/post124427371
    www.files.polkrf.ru
    Большая советская энциклопедия (www.bse.uaio.ru)
    www.vokrugsveta.ru

    Средняя зарплата в IT

    110 500 ₽/мес.
    Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 7 138 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 63

      +2

      В настоящее время воду на МКС возят Прогрессы (говорят только для российского сегмента) и японские Аисты.


      Новая российская система переработки сгорела в декабре 2016 года, и до запуска говорили что следующая доработка будет сделана с вводом в состав станции МЛМ Наука.

      +2
      Новая российская система переработки сгорела в декабре 2016 года,

      Экспериментальная. На действующие системы это ни как не повлияло.

      «Прогресс МС-04» должен был доставить более двух тонн различных грузов, в том числе топливо, средства для обеспечения жизнедеятельности членов экипажа 50-й долговременной экспедиции МКС, оборудование для поддержания станции в рабочем режиме, посылки для космонавтов и астронавтов.

      Кроме того, в состав груза входил новый скафандр последней модификации «Орлан-МКС» для российских космонавтов, мини-теплица и экспериментальная установка для переработки воды и мочи. Теплица «Лада-2» предназначалась для долговременных экспериментов по выращиванию растений в условиях невесомости
        +1

        Смотря что подразумевать под словом экспериментальная...


        http://tass.ru/kosmos/3626574


        МОСКВА, 16 сентября. /ТАСС/. Российское АО "НИИхиммаш" создало систему регенерации воды из мочи, которая станет первой для российского сегмента Международной космической станции. Об этом говорится в годовом отчете предприятия.
        "В настоящее время наблюдается серьезный дефицит по доставке воды на российский сегмент МКС. Для водообеспечения сегмента НИИхиммаш совместно с РКК "Энергия" изготовил систему регенерации воды из урины СРВ- УМ", — сказано в документе.
        Ранее источник в ракетно-космической отрасли сообщил ТАСС, что число запусков российских космических грузовиков "Прогресс" планируется сократить с четырех до трех в год. Новую систему планируется установить для экспериментальной эксплуатации в малом исследовательском модуле "Рассвет" (МИМ-1). Планируется, что ее доставят на МКС на "Прогрессе", однако сроки доставки не уточняются.

        Отчет от мая 2016 http://www.e-disclosure.ru/portal/files.aspx?id=35252&type=2 Там говорится о экспериментальной эксплуатации в модуле МИМ 1


        Основными перспективными направлениями в сфере создания систем жизнеобеспечения в космосе являются:
        Разработка, изготовление и поставка на МКС системы регенерации воды из урины СРВ-УМ-РС для экспериментальной эксплуатации и модуле MИM 1. В настоящее время наблюдается серьёзный дефицит по доставке воды на PC МКС. Для водообеспечения PC МКС и ликвидации дефицита по доставке воды «АО НИИхиммаш» совместно с РКК «Энергия» изготовил систему регенерации воды из урины СРВ-УМ. Результаты наземной отработки системы СРВ-УМ показали реальную возможность создания модернизированной системы СРВ-УМ-РС для размещения ее на одном из летающих модулей МКС. *

        Хотя еще в годовом отчете за 2014 год было похожее


        Основными перспективными направлениями в сфере создания систем жизнеобеспечения в космосе с 2015 года являются:
        Разработка, изготовление и поставка на МКС системы регенерации воды из урины СРВ-У-РС для экспериментальной эксплуатации в модуле МИМ 1
        В настоящее время наблюдается серьёзный дефицит по доставке воды на PC МКС. Для водообеспечения PC МКС и ликвидации дефицита по доставке воды ОАО «НИИхиммаш» совместно с РКК «Энергия» разработал и установил на MЛM МКС систему регенерации воды из урины СРВ-УМ. Изменение сроков пуска МЛМ не позволяет использовать систему СРВ-УМ на PC МКС в ближайшие годы.
        Результаты наземной отработки системы СРВ-УМ показали реальную возможность создания модернизированной системы СРВ-УМ-РС для размещения ее на одном из летающих модулей МКС....

        Чуть побольше ссылок про переработку http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum10/topic2964/message1562081/#message1562081

        +1
        Метан можно было бы использовать (с дополнительным окислителем!) для ЖРД, который поднимал бы орбиту МКС. Это, наверное, позволило бы уменьшить объемы доставляемого на МКС топлива.

        Можно ли сжигать метан в не-криогенном окислителе?
          0
          Можно ли сжигать метан в не-криогенном окислителе?

          можно.
          Метан, или «рудничный газ», природный газ без цвета и без запаха.
          При концентрации более 16 % метан просто горит, без взрыва (при наличии притока кислорода); до 5-6 % — горит в присутствии источника тепла.
          при горении выделяется энергия около 39 МДж на 1м3

          CH4 + H2O → CO + 3H2
          либо производство синтез газа, либо Н2, ну и далее по списку
            0
            Да, вполне можно питать ракетный двигатель из баллонов со сжатым газом.
            Просто большой тяги у такого движка не будет — но и не надо, собственно.
            Но лишнего кислорода на станции нет.
              0
              Но лишнего кислорода на станции нет.


              Ну главное, что бы сэкономить на доставке грузов на МКС. Сейчас всё равно же возят топливо.

              Просто большой тяги у такого движка не будет — но и не надо, собственно.


              Скорее важен более высокий удельный импульс :(
                0
                Не уверен, что в текущей конфигурации это возможно. Орбита МКС корректируется либо двигателями модуля «Звезда», либо двигателями «Прогрессов» и все они используют пару НДМГ-АТ. Да и вряд ли несколько человек способны напрудить много топлива, а его всё таки нельзя просто взять и из мочи достать: надо тратить энергию, очищать. В общем много мороки мне кажется, оно того не стоит.
                  0
                  Количество метана примерно равно количеству съеденной пищи, в сухом весе.
                  Так что для МКС — примерно тонна в год.
            –5
            И зачем ТАКОЙ космос нужен?
              +2
              И зачем ТАКОЙ космос нужен?

              какие есть альтернативы?
                –5
                Альтернативы чему? Выживанию человечества? ))

                alltiptop
                Что не так с космосом?

                Нравится вкус мочи?
                  +4
                  Вы думаете, вода имеет вкус мочи? С таким рассуждением можно считать что употребляя воду из крана, мы вместе с Вами так же пьём сточные воды. Н2О из мочи в космосе такое же Н2О как и в сточных водах на Земле и в дожде, и в реках/морях. Не понятные у Вас предрассудки.
                    –4
                    Вы думаете, вода имеет вкус мочи?
                    А Вы уверены, что нет? Ведь 100% недостижимы никогда…
                      +8
                      Я уверен что качество воды в космосе в разы лучше, чем во многих водопроводах нашей необъятной Родины.
                        +6
                        Вам лучше не думать, через что прошла вся вода на земле. После этого похоже вам вообще навсегда пить перехочется.
                          0
                          Вы вообще представляете круговорот воды в природе?
                          Говорите ересь какую-то на уровне первоклашки.

                          Даже без воды — большая часть того с чем мы взаимодействуем — отходы какого-либо организма.
                          Даже водка — это отходы бактерий, внезапно.
                            0
                            грибов
                              0
                              Точно! Спасибо!
                            +3
                            Практически вся вода в мире прошла 1 или более раз через организм динозавра. Вам конкретно не нравится вкус атомов H или O?
                              +4

                              "Воду пить нельзя, в ней рыбы трахаются!"

                            0
                            Альтернативы чему? Выживанию человечества? ))

                            получения воды там (на орбите, или при длительных полётах)
                            -тащить с собой
                            -регенерации воды из отходов ЖД.
                              +1
                              Нравится вкус мочи?

                              вода из мочи идёт на санитарно-гигиенические нужды (помыться, смыть)

                              пьют конденсат из выдыхаемых паров
                              image
                                0
                                Ваш ответ — лучший для любителей пить пары чужой мочи )) Значит разработчики системы согласны со мной!
                                Ваша картинка отличается от приведенной в статье. Поэтому верю Вам на слово (а еще у Вас стрелочки плохо видно).
                                  0
                                  лучше нет этой картинки.
                                  Ну не рисовать же заново…
                                0
                                Представляете, в некоторых городах даже очистных станций нет и вода из крана просто кипятится (а иногда и нет), а там не только моча попадает, там ещё и рыбы (18+).
                                  0
                                  в некоторых городах

                                  Даже если есть.

                                  «открытая система горячего водоснабжения». в Санкт-Петербурге например
                                  Горячая вода поступает к потребителю непосредственно из общей системы теплоснабжения. При таком подключении качество воды в водопроводном кране и внутри радиатора (батареи) отопления одинаково. То есть люди потребляют непосредственно теплоноситель.
                                  а что у нас в батареях все знают
                                    0
                                    Эту воду — в отличие от воды в холодном кране — неплохо прожарили на котельной (слово «прокипятили» для воды 140С но без фазы кипения, ибо под давлением явно неподходит), а перед тем она прошла целый цех водоподготовки, а перед ним — была взята практически с такого же водозабора что и вода для крана холодного. Да процессы очистки-подготовки — разные, с разными целями, но обе воды — и горячая и холодная на выходе со станций водоочистки — гораздо лучше, чем исходная вода Невская/Ладожская. Основное загрязнение воды в кранах — вторичное — от древних труб «последней мили».

                                    Впрочем гильдия «продавцов воды в бутылках» и дружественная ей гильдия «продавцов домашних фильтров», а так же когорты их адептов и нефитов по совокпной мощи покруче гомеопатов будут и нормальное объективное рассмотрение-обсуждение этих вопросов очень быстро перераст(а)ет в холивар.
                                      0
                                      Ну пахнет то она отвратно.
                                      Лучше конечно бойлер и на холодной.

                                      В «гильдии» я не верю.
                                      Был в Германии в момент крупного скандала с бутилированной водой: нашли там и волосню и еще ХЗЧ. Я уж не помню.
                                        +2
                                        У меня в Обнинске тоже открытая система горячего водоснабжения (так получилось, что я в курсе многих технических и около- подробностей), в общем не в схеме дело, вот совсем не в ней. Если трубы по всему пути впоть до квартиры класть и варить правильно, новые, а не б/у с другого участка — то горячая вода конечно хуже холодной (ибо под другой ГОСТ затачивается и путь «от родника до крана» много дольше ) в той же квартире — но может быть гораздо лучше уже даже холодной, но в другом соседнем доме, хотя вроде бы к одному водопроводу подключены, не говоря уже о городе (у нас обе воды — исходник — артезианский, хоть и с разных водозаборов — даже исходно, до всех обработок сразу чистые/питьевые — тем не менее — прорва народу покупает бутилированную и ставит дома псевдофильтры (суть накопители-инкубаторы бактерий в картриджах).
                                        А запах — это в оснонвном и есть «вторичное загрязнение» от древней ржавой-латаной трубы по дороге (включая ту батарею да).
                                          0
                                          У меня такой вопрос:
                                          вот после прохода по ГВС теплоноситель потом должен сбрасываться в водоёмы охлаждения( ну что бы потом на ТЭЦ)
                                          Т.е. в открытые водоёмы?
                                          Ладно кипячение при +140 и повышенном Р убивает органику…
                                          а вот, что с химией (оксиды серы, металлы, свинец всякий, руть)?
                                          Они туда попадают в ГВС
                                            +1
                                            По факту, вода из ГВС и вода из рабочего контура ТЭС не смешивается, тепло передаётся через теплообменник.
                                            Потому что попавшая в рабочий контур грязь где-нибудь отложится — и как правило именно в котле где её испаряют, что создаст нехилые проблемы.
                                            Т.е. в ГВС вода крутится по кругу и постоянно добавляется новая для восполнения утечек.
                                              –1
                                              Хочется: Финляндия, регион Лаппеенранты. Воду пьют прямо из городского водопровода, без всякой очистки бутилируют и отправляют в Европу и России.
                                              Старшая у меня уже не понимает как это нельзя пить воду из под крана и почему горячая вода отдаёт помойкой…

                                              То же самое в Норвегии. Вода идеально чистая.25 лет рециклинг через ледниковый покров…
                                                0
                                                Не только в Лапе, в центральной тоже можно пить из крана (в коттеджах, но там, скорее, скважина). Основная проблема СПб — последняя миля, трубы вносят очень много железа (в центральных районах раковина за неделю рыжеет) и прочего мусора, пока новые — ещё ничего. А из-за размеров сети неновые на пути воды встретятся обязательно.
                                                  –1
                                                  Я знаю.
                                                  Лапу я привёл, потому, что у меня дочь там без вылазок ошивается уже 5 год.
                                                  Сурьёзная девушка выросла: уже экзамены принимает в универе.
                                                  Да и Лапа -характерна,48 км от границы. А МАТП (любой), а уж в СВЯТОГОРСКЕ точно вы воду пить из подкрана-не будете.

                                                  Про Норвегию вообще сказка и отдельная история.
                                                  Рыбку мы туда (под Тронхайм )ездим ловить…
                                              0
                                              В случае закрытого водоразбора горячая вода из крана = холодная вода, подогретая в теплообменниках ЦТП/ИТП, т.е. условно питьевая.
                                              При открытом водоразборе из горячего крана течет (иногда разбавленный питьевой водой на подмешивающих станциях).
                                              Система замкнута и теплоноситель без дополнительного охлаждения поступает на ТЭЦ
                                +2
                                Что не так с космосом?
                                  0
                                  По пункту 3. В «Джемини» вода частично переиспользовалась:

                                  Water Management Subsystem

                                  The water management subsystem collected and stored water for drinking, dumps waste water overboard, and managed the water used for cooling. Components of the subsystem include a water tank, a urine receptacle, a drinking nozzle, controls and valves, an evaporator, a reservoir, and a water pressure regulator.

                                  The water was stored in a tank located in the equipment section. For GT-3, it contained approximately 16 pounds of water stored at 7.5 psig. A second water tank in the reentry module also contains approximately 16 pounds of water. Another seven pounds of liquid was contained in the launch cooling heat exchanger reservoir. A tank in the equipment section was charged with oxygen at 1,000 psig and this pressure was available upon demand to pressurize the water storage tanks. Oxygen-pressurized diaphragms forced the water in the line to the cabin water tank and to the water dispenser.

                                  Gemini Familiarization Manual
                                  0
                                  Либо я что-то упустил из статьи, либо что-то не понимаю — но как такая вода пригодна к питью? Это же дистиллят. В нём нет солей, минералов, и т.д. и т.п., нет всего того зачем мы собственно и пьём воду. Или её как-то насыщают нужными веществами после дистилляции и фильтрации?
                                    +3
                                    последующая минерализациия и консервация ионным серебром
                                      0
                                      А вот серебро, хоть и неплохой консерватор и антисептик, все же является тяжелым металлом. Имеет свойство накапливаться в организме и весьма ядовито. Отравление серебром.
                                        0
                                        всё нужно в меру.гипероксия
                                        Кислородом тоже можно отравиться —
                                          +1
                                          Отравиться кислородом — все равно что получить гипервитаминоз, поедая капусту. (ее для этого нужно съесть столько, сколько вы не съедите)
                                          Если только у вас в гараже не стоит кислородный баллон, к которому вы ходите подышать — вам это не грозит. (и если ваша работа не связана с вдыханием спец. дыхательных смесей при определенных давлениях.)
                                          А вот серебро — совсем другой вопрос. Косметика с ионами серебра, питьевая вода с ионами серебра, серебро в качестве консервантов… И это все активно рекламируется в том числе и по TV.
                                          Учитывая вред серебра, у меня возникает когнитивный диссонанс. Как если бы рекламировали минералку с ионами свинца или кобальта.
                                            0
                                            под водой (используя акваланг), или на борту КА (МКС)- запросто. Достаточно лишь выйти из строя АС.
                                            «Dum spiro – spero» Овидий.
                                            Очень уж «узкая полоска» для О2 (для СО2 и окислов азота то же) в нашей атмосфере.
                                            ±5 % и кирдык.

                                            Про косметику и прочую рекламу… к космосу сие не относится (надеюсь).
                                              0
                                              «Используя акваланг» — это и есть «использование спец. дыхательных смесей при определенных давлениях» — это профессиональный риск (даже если человек — аквалангист-любитель. ТБ, знаете ли.)

                                              А вот кого из нас предупреждали «не пить серебряную воду»? или избегать серебряной косметики? Реклама — наоборот — призывает это делать. Где признак «меры»?

                                              Узка полоска? Да. Но весьма стабильная в процентном соотношении. Скорость проникновения кислорода к кровеносным сосудам путем диффузии определяется не процентным его содержанием в воздухе, а парциальным давлением. И ни в горах, ни в шахте, НЕ используя маски для дыхания, вы не получите избытка кислорода. В горах — скорее кислородное голодание из-за разреженности воздуха. А в шахте парциальное давление не настолько больше, чтобы это влияло на дыхание, тут главный фактор — вентиляция.(повторю, без использования маски) ИМХО 5% — это очень много.

                                              «к космосу сие не относится» А консервация воды серебром? Относится?
                                      +1
                                      После мембранного фильтра для воды (который почему-то некоторые называют «фильтр обратного осмоса») получается практически такой же дистиллят. Там стоят ионообменники, которые и насыщают воду солями.
                                        0
                                        А что не так с таким названием? При прямом осмосе вода просачивается через мембрану в сторону, где минерализация выше. При обратном ее повышенным давлением гонят в обратную сторону.
                                      0
                                      Интересно, если в космосе добились таких успехов с переработкой, то получается на земле, в каком-нибудь бункере, где воздух можно получать и очищать из атмосферы или из недр земли (химически/электролизом), а продукты выращивать в таких же искусственных теплицах, но большего размера, можно обеспечить практически вечную жизнь группы людей? (Fallout?) Энергопотребление у этих аппаратов минимально и, я так понимаю, его можно генерировать куда большими способами, чем солнечная энергия…
                                        0
                                        Нет. Полностью замкнутый цикл ни в одном из экспериментов реализовать до сих пор не удалось. Замыкают лишь какие-то отдельные вещи да и то обычно не полностью: какая-то часть вещества постоянно уходит в «отходы» и восполняется, просто в меньших темпах чем требовалось бы без регенерации. Кстати в БИОСе на обеспечение троих человек требовалось вроде бы 400 кВт электричества
                                          +1
                                          Кстати в БИОСе на обеспечение троих человек требовалось вроде бы 400 кВт электричества

                                          Если не ошибаюсь, в БИОСе основными потребителями электроэнергии были фитотроны (т.е. установки по культивации растений); учтите, что в 1960-70-х годах КПД источников света был катастрофически мал.

                                          Кстати, если интересны подробности по БИОСу — могу поспрашивать, кое-кто из знакомых там есть.
                                            0
                                            вроде бы 400 кВт

                                            400 -это перебор, на порядок ( у меня пром редприяти: металлообработка, насосы, тельферы на 1,5 Га обходится 75)
                                            40 квт
                                            Кстати, если интересны подробности по БИОСу — могу поспрашивать, кое-кто из знакомых там есть.

                                            мне очень интересно- присылайте
                                              0
                                              Цифра встречал в нескольких источниках. И да, это очень дофига мощности, в силу чего БИОС пришлось охлаждать водой из внешнего по отношению к БИОСу контура. Однако в пересчете на «жизнь вне БИОСа» это всего порядка 50 кВт солнечного света. Но примерно столько в солнечный день на 40 м2 посевных площадей в реальной жизни и приходится. С более эффективными источниками света потребление системы вполне можно до 150 кВт было бы уменьшить, но явно не до 40. Впрочем 400 кВт — это полная мощность, «ночью» система расходовала, очевидно, меньше так что среднее потребление энергии где-то вдвое ниже было наверное.
                                                0
                                                «ночью» система расходовала, очевидно, меньше

                                                Меньше, конечно. Но всё же часть фитотронов (с водорослями) работала в круглосуточном режиме.

                                                Кстати, «ночь» можно в кавычки не брать — это ж не космос, а обычный подвал обычного НИИ. Там ночь была ночью ;)
                                              0
                                              учтите, что в 1960-70-х годах КПД источников света был катастрофически мал.


                                              Ну, не совсем. Бытовых (ламп накаливания) — да, но в промышленности применяются совершенно другие типы источников света. Для дома они слишком мощные и опасные, но для теплиц — самое оно. Конкретно в этом эксперименте использовались «солнечные» по спектру ксеноновые лампы с водным охлаждением, по 220 кЛм на 6 кВт мощности, т.е. примерно 35 лм/вт, но там вполне можно было и вдвое-втрое более эффективный источник поставить типа флюоресцентных ламп или НЛВД.
                                                0
                                                там вполне можно было и вдвое-втрое более эффективный источник поставить типа флюоресцентных ламп или НЛВД

                                                Люминесцентные лампы — не лучше ксеноновых, да и мощность у них существенно меньше, хороший световой поток обеспечить трудновато.
                                                А НЛВД в самом начале эксперимента (1960-е годы) ещё только-только появлялись и не были широко доступны. К тому же и спектр НЛВД не очень подходит для культивации растений.
                                            0
                                            Про энергопотребление вы немного не правы.
                                            На получение 1м3 кислорода электролизом, необходимо 10,2-11,2 кВт*ч, 0,96кг кислорода на человека в сутки = 0,96*22,4/18=1,2м3, т.е. примерно 13кВт*ч.
                                            На перегонку 1л воды с температурой 20С и КПД 75% (теплопотери) необходимо 0,96 кВт*ч, перегнать16,9кг воды на человека в сутки — 16,2кВт*ч.
                                            Мы уже имеем затрат в 30кВт*ч на человека при полностью замкнутой системе.
                                            Теплицы тоже потребуют море энергии. Не забываем, что растениям необходимы макро- и микроэлементы. Если металлы можно вернуть в оборот за счет системы — отходы + биореактор = биогаз + концентрат микроэлементов, то азот необходимо будет фиксировать из воздуха, с очень низким КПД.
                                            0
                                            аббревиатуру UdSSR — не применяют ни в русскоязычном, ни в англоязычном инете.

                                            А интернет английский и русский только?
                                            Мой второй язык допустим немецкий:
                                            image

                                            Die Sowjetunion (kurz SU, vollständige amtliche Bezeichnung: Union der Sozialistischen Sowjetrepubliken, kurz UdSSR, russisch Союз Советских Социалистических Республик (СССР)/Sojus Sowjetskich Sozialistitscheskich Respublik (SSSR)

                                            Или в Германии (Австрии, Швейцарии) не пользуются интернетом?
                                            image

                                            Verfassungen der UdSSR

                                            И, если уж придираться, то: Union of Soviet Socialist Republics (eng)
                                              0
                                              Однако полученные углеводы-моносахариды представляли собой смесь рацематов — тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, не обладающих оптической активностью.


                                              Могу предположить, что смысл этой фразы в том, что левовращающие сахара не усваиваются организмом и могут вызывать понос.
                                              https://en.wikipedia.org/wiki/L-Glucose
                                                +1
                                                Понос они вызывают потому что не усваиваются человеком но усваиваются кишечной микрофлорой…
                                                0
                                                О системе БИОС-3 (Красноярск) подробнее можно узнать на сайте Института биофизики СО РАН

                                                В двух словах (что им удалось): из всех искусственных биологических систем жизнеобеспечения, созданных в мире до настоящего времени, только БИОС-3 позволила в автономном режиме обеспечить жизнь экипажа (2-3 человека) в течение 6 месяцев за счет замыкания цикла по воде и газу почти на 100%, пище — более 50%.

                                                Причём работы в рамках БИОС-3 продолжаются.

                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                Самое читаемое