Вода — очень ценный ресурс на Международной космической станции.
Каждому члену экипажа в сутки необходимо примерно 2,5 литра питьевой воды. Помимо этого вода тратится на поддержку систем жизнеобеспечения. Например, система «Электрон» восстанавливает кислород на станции за счет электролиза. В сутки она потребляет около литра воды на человека.
Для российских космонавтов на международную космическую станцию родниковую воду доставляют в специальных пакетах с Земли. Однако доставка грузов на космическую станцию это дорогостоящий процесс. На сегодняшний день в Роскосмосе ведутся разработки специальной установки водоочистки на базе обратного осмоса, которая сможет работать в условиях космоса. Суть предложенной инновации состоит в том, что воду, использованную экипажем МКС при пользовании умывальником, душем стиральной машиной, станет возможно использовать повторно благодаря станции водоочистки. По предварительным расчетам один цикл работы установки очистит от 760 до 1200 литров воды. Как предполагают конструкторы, данный вариант регенерации рассчитан на экипаж МКС из трех человек.
Космонавты Соединенных Штатов Америки используют водоочистное оборудование для регенерации отработанных и сточных вод с 2009 года.
Вода, подвергающаяся очистке, берется буквально из всех систем корабля. На данный момент перерабатывается почти 93% всей влаги станции. В том числе сточные воды санитарно-гигиенического назначения и вода из пищи. Помимо них собирается влага из воздуха жилых помещений и специальная система рециркуляции воды ECLSS (WRS), разработанная в MSFC, утилизирует сточные воды из топливных элементов самого космического корабля.
Система водоочистки была разработана в Центре космических полетов НАСА имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Она вышла на орбиту в ноябре на борту космического корабля "Индевор " и была установлена в американской лаборатории Destiny на МКС.
Водоочистная установка состоит из трех основных узлов, главный из которых это дистилляция сточных вод, образующихся в результате бытовой жизни команды. Поскольку дистилляция в космосе в отсутствии гравитации это сложная задача, чтобы компенсировать условия микрогравитации, инженеры НАСА разработали центрифужную систему предварительной обработки. В этой системе вода подается во вращающийся с высокой скоростью барабан, извлекая водяной пар, который затем сжимается в «очень энергоэффективном процессе дистилляции». Затем этот дистиллят смешивают с другими источниками сточных вод, в том числе с влагой, извлеченной из воздуха кабины, которая образуется в результате потоотделения и дыхания космонавтов. Объединенные сточные воды сначала проходят через механические фильтры для удаления крупного мусора, взвешенных веществ и других механических примесей. Затем вода направляется в фильтры ионного обмена, загруженные абсорбирующими материалами, удаляющими органические и неорганические примеси. Принцип очистки похож на аналогичные тем, которые используются в коммерческих, готовых системах водоочистки. И, наконец, «реактор каталитического окисления» удаляет летучие органические соединения и убивает бактерии и вирусы.
Чтобы убедиться, что станция водоочистки работает должным образом, космонавты постоянно собирают образцы питьевой воды и отправляют их на Землю для определения показателей качества воды в лаборатории.
Как только вода проходит станцию очистки и готова к повторному использованию, космонавты делают все возможное, чтобы использовать ее эффективно и минимизировать затраты. «На земле люди щелкают краном и, вероятно, тратят впустую пару литров воды только потому, что она стоит в несколько десятков раз дешевле, чем вода на станции», — отмечает Картер Лейн, специалист по водоснабжению МКС.
«На МКС давление воды будет вдвое меньше, чем в обычном домашнем хозяйстве», — уточняет Картер. «На МКС мы не пользуемся кранами, мы используем тряпку для мытья посуды. Это намного эффективнее. Если вы космонавт, вы смачиваете тряпку из распылителя, а затем используете ее для мытья рук».
Даже при интенсивных усилиях по консервации и переработке космическая станция будет постепенно терять воду из-за неэффективности системы жизнеобеспечения.
«Нам всегда будет нужно пополнение запасов, потому что ни одна из технологий переработки воды, доступных прямо сейчас для космических полетов не эффективна на 100 процентов. Поэтому всегда есть минимальные потери».
Вода теряется на космической станции по нескольким причинам: системы рециркуляции воды производят некоторое количество непригодного для использования рассола; система генерации кислорода потребляет воду; воздух, который теряется в воздушных шлюзах, уносит с собой влажность; и системы удаления углекислого газа выщелачивают некоторое количество воды из воздуха, и это лишь некоторые из них.
Потерянная вода восполняется за счет переноса ее с «Шаттла» или с российской ракеты «Прогресс».
Ученые НАСА продолжают искать способы улучшения систем жизнеобеспечения космической станции, снижения потерь воды и поиска способов повторного использования других отходов. Если системы рециркуляции воды можно будет улучшить до эффективности более 95 процентов, то воды, содержащейся в продовольственном снабжении станции, будет достаточно, чтобы заменить потерянную воду.
Американская система регенерации воды на МКС
Члены экипажа МКС-19 пьют воду из системы регенерации воды