Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Charakterystyka systemów wodnych stosowanych w wybranych misjach kosmicznych

Characteristics of water systems used in selected space missions
Pierwszy prysznic zainstalowany w obiekcie
kosmicznym (Skylab)
Pierwszy prysznic zainstalowany w obiekcie kosmicznym (Skylab)
Fot. www.archive.org/details/sl3-108-1295

Stworzenie całkowicie zamkniętego obiegu wodnego w przyszłych obiektach kosmicznych będzie jednym z ważniejszych kroków na drodze do stworzenia kolonii pozaziemskiej. Technologie te jednak wymagają doskonalenia i badań oraz stworzenia jednolitej bazy strumieni ścieków mogących powstać w obiektach kosmicznych, a także usystematyzowania ich ilości i składu.

W artykule:

• Rodzaje strumieni ścieków powstające w obiektach kosmicznych
• Przegląd systemów wodnych stosowanych w misjach kosmicznych
• Projektowanie przyszłych systemów oczyszczania ścieków

Woda jest najbardziej pożądaną substancją na Ziemi, związkiem chemicznym, który umożliwia życie ludziom. Zapewnia możliwość realizacji najbardziej podstawowych potrzeb fizjologicznych człowieka, ale i utrzymania prawidłowej higieny osobistej. Jest kluczowa nie tylko w odniesieniu do dobrej kondycji psychicznej, ale także zmniejszenia prawdopodobieństwa zachorowania na choroby somatyczne. Stanowi to szczególnie istotny aspekt dla astronautów znajdujących się w przestrzeni kosmicznej, gdzie mikrograwitacja wykazuje działanie immunosupresyjne [5]. Równocześnie rozwój bakterii jest znacznie przyspieszony w porównaniu z warunkami ziemskimi [16]. Spowodowane jest to głównie faktem, że w warunkach mikrograwitacji obserwuje się pogrubienie ściany komórkowej [19] oraz wzrost szybkości tworzenia się biofilmu bakteryjnego [15].

Jak zatem widać, obieg wody w systemie podtrzymania życia jest szczególnie ważny dla przyszłych misji kosmicznych, nie tylko w odniesieniu do zapewnienia wody przeznaczonej do spożycia, ale także w aspekcie takiego wyposażenia „kosmicznych łazienek”, które pozwoli na utrzymanie prawidłowej higieny. Przed inżynierami zajmującymi się systemami podtrzymania życia stoi wyzwanie skonstruowania układów, które będą funkcjonowały w warunkach mikrograwitacji, a także umożliwią zapewnienie wszystkich potrzeb fizjologicznych.

Czytaj też: Technologie inżynierii środowiska w obiektach kosmicznych >>

W artykule przedstawiono przegląd stosowanych systemów wodnych, czynności higienicznych i wyposażenia przestrzeni sanitarnej w różnych misjach i obiektach kosmicznych. Scharakteryzowano rodzaj strumieni ścieków, które mogą pojawiać się w obiektach kosmicznych, i problemy związane z ich usystematyzowaniem. Omówiono również wygląd systemów wodnych w poszczególnych misjach kosmicznych.

Rodzaje strumieni ścieków powstające w obiektach kosmicznych

Rodzaje strumieni ścieków, które są generowane w obiektach kosmicznych, zależą od rodzaju, miejsca odbywania i długości trwania misji. Podstawowy podział przedstawiono na rys. 1. Im bardziej rozwinięty system, tym więcej technologii i podsystemów będzie wymaganych do zapewnienia prawidłowego funkcjonowania misji. 

Trzema podstawowymi strumieniami, które będą obecne w każdym przypadku, są uryna, kał i kondensat, czyli skroplona woda wraz z zanieczyszczeniami (takimi jak pot pochodzący od załogi, łzy czy zanieczyszczenia innego pochodzenia) [1]. Im bardziej skomplikowana i dłuższa misja, tym więcej pojawi się innych źródeł ścieków. Dobrym przykładem jest woda szara, czyli woda używana w celu utrzymania higieny osobistej, wzięcia prysznica, mycia naczyń czy prania. W krótkich misjach kosmicznych taki strumień nie będzie powstawać w ogóle, gdyż podstawowe potrzeby zachowania higieny będą zaspokajane za pomocą np. mokrych chusteczek. 

Rodzaje generowanych strumieni ścieków w zależności od misji kosmicznych
Rys. 1. Rodzaje generowanych strumieni ścieków w zależności od misji kosmicznych

Ciekawym przypadkiem są misje kosmiczne odbywające się na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jak zostanie to przedstawione dalej, wyposażenie niektórych misji kosmicznych zawierało prysznic. Jednak w obiekcie obecnie znajdującym się na orbicie (Międzynarodowa Stacja Kosmiczna) takiego wyposażenia nie ma, a higiena osobista utrzymywana jest za pomocą wilgotnych ręczników, ponieważ panujące tam warunki mikrograwitacji powodują, że cząsteczki wody szarej unoszą się w powietrzu i wychwytywane są w formie kondensatu przez podsystem atmosfery. Natomiast jeśli będziemy rozważać przyszłą kolonię pozaziemską na wczesnym etapie rozbudowy i późniejszym, bardziej rozwiniętym, wówczas z pewnością pojawi się odrębny strumień wody szarej, której składowymi będą woda z prysznica, woda po praniu ubrań itd. [1]. W przypadku rozwiniętej kolonii pozaziemskiej oprócz wody szarej w kondensacie pojawi się stosunkowo znaczna składowa pochodząca z uprawy roślin.

Niewiadome dotyczące ilości i jakości pojawiających się strumieni ścieków mogą nieść za sobą konsekwencje dla projektowania układów oczyszczania i odzyskiwania wody. Problem ten został dokładniej opisany w punkcie dotyczącym problemów projektowania.

Przegląd systemów wodnych stosowanych w misjach kosmicznych

Problem związany ze strumieniami ścieków powstającymi na pokładzie obiektów kosmicznych istnieje od czasu pierwszych misji suborbitalnych. Zestawienie danych dotyczących różnych aspektów układów dystrybucji wody i oczyszczania ścieków w wybranych misjach kosmicznych przedstawiono w tabeli 1.

Zestawienie danych dotyczących systemów wodnych w poszczególnych misjach kosmicznych
Tabela 1. Zestawienie danych dotyczących systemów wodnych w poszczególnych misjach kosmicznych (na podstawie [20])

W pierwszych lotach suborbitalnych nie skupiano się na zapewnieniu wygody astronautom i kosmonautom. Ponieważ były to misje krótkie, niedalekie, woda przeznaczona do spożycia zabierana była podczas startu, a ścieki, które powstawały podczas lotu (uryna, kał), zbierane były w pieluchę. Pot, który wydzielał się podczas lotów suborbitalnych, był wycierany zwykłym flanelowym ręcznikiem [2]. Zatem kwestia gromadzenia i oczyszczania ścieków nie była podczas tych misji w ogóle poruszana. 

W kolejnych misjach urynę i kał gromadzono w workach o różnej konstrukcji. Z początku były one usuwane poza obszar obiektu, w którym się znajdowały, lub przechowywane i usuwane podczas wchodzenia w atmosferę w locie powrotnym na Ziemię. Dopiero stacja MIR zmieniła podejście do uryny – umożliwiono odzysk z niej wody za pomocą jednostki destylacyjnej. Natomiast na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej z uryny i kondensatu odzyskuje się wodę w kilkuetapowym procesie oczyszczania. Stopień tego odzysku sięga nawet 85% [4].

Zdecydowanie ciekawiej wygląda kwestia kondensatu i wody szarej. Jak wspomniano wyżej, w pierwszych lotach suborbitalnych kwestia mycia się była drugorzędna. Dodatkowo skafandry były skonstruowane w sposób uniemożliwiający ich ściągnięcie podczas lotu. Dopiero zastosowanie nowych skafandrów podczas misji Gemini 7 pozwoliło na zachowanie podstawowej higieny osobistej przy użyciu zwilżonych zimną wodą ręczników [7]. Kolejne misje pozwalały na użycie wody ciepłej. Prawdziwy przełom przyniosła stacja Skylab, na pokładzie której został zainstalowany pierwszy „kosmiczny prysznic” widoczny na fot. 1.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[ścieki, oczyszczanie ścieków, misje kosmiczne, system podtrzymania życia, obieg wody]

   31.05.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Czym mogą Cię zaskoczyć nowoczesne pompy do wody »

pompy do wody

 



Zadbaj o bezpieczeństwo swoje i swoich pracowników » Szukasz partnera w projektowaniu inżynieryjnym i specjalistycznym? »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go już dziś »

 


Jak projektować instalacje najwyższej jakości »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl