Пользователь
257,6
рейтинг
9 марта 2015 в 18:02

История космического туалета



В один прекрасный день у тебя в доме начинается капитальный ремонт систем водоснабжения и водоотведения. Рабочие снимают старые стояки подачи воды и канализации, и на несколько дней ты становишься чуть-чуть космонавтом — обтирание влажными салфетками вместо душа, ёмкости питьевой, технической и отработанной технической воды, ассенизационная ёмкость с хлоркой от запаха и прочие неудобства. К счастью, более чем полувековая история космических полётов хранит достаточно историй для отвлечения и поднятия настроения. В самом деле, любой ремонт меркнет перед неудобствами, выпавшими на долю, например, Фрэнка Бормана и Джима Лоувелла на «Джемини-VII».

Несовершенство человека


Первые туалетные проблемы появились уже в самом начале космических полётов. 5 мая 1961 года. Астронавт Алан Шепард должен стать первым американцем в космосе. По плану суборбитальный полёт должен продлиться всего пятнадцать минут, поэтому никто из инженеров не стал задумываться о человеческих потребностях. Однако, из-за проблем с погодой и техникой старт задерживался, и в какой-то момент Алан, просидевший в кабине уже больше четырёх часов (а в скафандре больше восьми), сообщил по радио, что ему категорически необходимо сходить по малой нужде. Перед ЦУПом возникла совершенно реальная проблема — попытка помочиться в скафандр могла привести к отказу датчиков телеметрии, проблемам с системой терморегуляции скафандра, в самом худшем (пусть и маловероятном) случае — к короткому замыканию. Альтернативой была бы только отмена полёта — подать башню обслуживания на пару минут, сходить в туалет и вернуться в кабину не было никакой технической возможности. А, учитывая публичность запуска, представьте себе заголовки газет, если бы полёт отменили по такой причине. Решили рискнуть — Шепарду разрешили справить нужду в блестящий гламурный скафандр. Аварии не произошло, и обратный отсчёт продолжили. К чести Алана Шепарда, он отнесся к ситуации с юмором и пошутил, что вот теперь-то он является «мокрой спиной» (жаргонное обозначение нелегальных мексиканских мигрантов, переплывавших Рио-Гранде). Полёт прошёл успешно, но все-таки при просмотре кадров торжественной встречи на авианосце немного забавно знать, что спина-то у Шепарда мокрая…

На второго американского астронавта Гаса Гриссома надели двухслойное трико, чтобы моча содержалась между слоями. Решение было неудачным, и уже к первому орбитальному полёту Джона Гленна был разработан простой мочеприемник (UCD — Urine Collection Device) из презерватива, трубки и емкости для мочи:



К последнему полёту корабля «Меркурий» систему немного изменили. Мочеприёмник на скафандре дополнили стационарной ёмкостью. Астронавт должен был ручным насосом перекачивать мочу из ёмкости на скафандре в стационарную. Шепард, провожавший в полёт Купера, подшутил над ним, положив в кабину вантуз. Шутка оказалась пророческой — насос работал плохо, шланги протекали, в кабине летали шарики мочи. Как минимум, часть коротких замыканий на последних витках полёта устроила протекающая ассенизационная система, серьезно осложнив полёт.

А для большой нужды в кораблях «Меркурий» не было ничего — астронавты за три дня до полёта переходили на специальную диету, сокращающую объем каловых масс. В случае задержки полёта (а такое было регулярно), диета продлевалась.

Советское значит отличное


Корабли «Восток» проектировались для многосуточных полётов, поэтому вопросы космического туалета были решены заранее, и даже Гагарин отправлялся в 108-минутный полёт с полностью комплектным туалетом, которого хватило бы на несколько дней. Конструкция позволяла справлять большую и малую надобности и была сравнительно простой:


1 – приемник; 2 – сборник урины; 3 – воздушный фильтр; 4 – вентилятор;5 – сборник каловых масс; 6 – выход чистого воздуха; 7 – гибкий шланг; 8 – сигнальная лампа.

Вентилятор создавал поток воздуха, который, как пылесос, втягивал отходы и не давал им разлететься по кораблю. Жидкие фракции по трубе попадали в сборник урины, где фиксировались в губчатом материале. Твердые фракции задерживались в сборнике каловых масс в сменном пакете. Затем пакет закрывался и убирался в отсек для отходов. Воздушный фильтр обеспечивал очистку воздуха от неприятного запаха. Большим достоинством туалета была пригодность как для мужчин, так и для женщин, что обеспечивали сменные насадки:


Сверху мужская насадка, снизу женская

Первым космонавтом, сходившим в космосе по-большому, стал Валерий Быковский на «Востоке-5», и это не произошло без курьёза. Доклад Быковского на земле услышали как «был космический стук», очень сильно перепугались и даже собрали рабочую группу для расчётов массы метеорита, с которым мог бы столкнуться Быковский, чтобы услышать стук. Но через виток, на следующем сеансе связи, ситуация разрешилась ко всеобщему облегчению.
Конструкция оказалась настолько удачной, что не претерпела принципиальных изменений уже больше полувека. На современных «Союзах» стоит почти такой же туалет, отличающийся только формой отсека каловых масс:



Здесь можно посмотреть на демонстрацию работы туалета в невесомости («Союз ТМА-14», 2009 год):



Туалеты советских космических станций и МКС работают на том же принципе пылесоса и отличаются только полноценным сиденьем и более сложной системой обработки жидких отходов. Губчатый наполнитель имеет сравнительно небольшой ресурс, поэтому на орбитальных станциях жидкие отходы идут в специальные баки (которые затем загружаются вместе с прочим мусором в грузовой корабль «Прогресс» и сгорают с ним в атмосфере) или в систему регенерации, которая получает из мочи питьевую воду или кислород для дыхания.

На МКС два туалета отечественного производства:


Слева туалет в модуле «Звезда», справа — в модуле Destiny

Видео из фильма «Космическая одиссея, век XXI» (туалет с 4:30):


Туалеты иногда ломаются (как и любая другая техника) и попадают в новости, но на самом деле это весьма надежные и удобные устройства.

Две недели в мусорном баке


В отличие от конструкторов СССР/России, американская конструкторская мысль в ассенизационных вопросах прошла долгую и трудную дорогу и, несмотря на все старания, создавала сложные, неудобные и неприятные устройства. Корабли «Джемини» должны были летать долго, до двух недель, и тут уже эрзацами в виде UCD было не обойтись. Собственно говоря, UCD никуда не делись и использовались на «Джемини», «Аполлонах» и «Спейс Шаттлах» на старте. Астронавты-мужчины проходили процедуру подбора презерватива к UCD (рекомендую почитать Майка Маллейна «Верхом на ракетах», он её очень красочно описывает) и могли выбирать, стартовать с UCD или памперсом (Маллейн советует выбирать UCD, памперс неудобнее). Однако уже на орбите надо было использовать какой-то более долговременный туалет.


UCD времён «Джемини»

Первоначальная конструкция требовала, чтобы астронавт мочился в мочеприемник, одновременно вручную создавая тягу, растягивая гармошку приемного устройства:


Слева мочеприемник, справа гармошка приемного устройства

Идея оказалась никуда не годной. Во-первых, тянуть гармошку самостоятельно было нереально, требовалась помощь второго астронавта. Во-вторых, система часто выбрасывала мочу вместо всасывания — гармошка не вентилятор, одного неосторожного движения было достаточно для создания избыточного давления, а не разрежения.
Начиная с «Джемини-V» систему изменили — мочеприемник сделали плотно прилегающим и надевающимся как презерватив. В шланг добавили обратный клапан, защищающий от выбросов мочи, и заменили приемное устройство на простую мягкую ёмкость:



В таком виде система была более-менее пригодна для использования. Начиная с «Джемини» моча (кроме небольших пакетов для последующего медицинского анализа) не хранилась на борту, а сбрасывалась через специальный клапан с подогревом (жидкость в вакууме мгновенно испаряется и превращается в лёд, без подогрева клапан бы забило). По рассказам астронавтов, одно из самых красивых зрелищ в космосе — сброс мочи на закате. Урина превращалась в лёд и красиво разлеталась ледяным облаком. В принципе, вместо мочи подошла бы любая другая жидкость, но обычную воду, например, за борт не сбрасывали.

С твердыми отходами ситуация была гораздо, гораздо хуже. Для них в NASA придумали специальные пакеты:



Пакет имел клейкую горловину и должен был приклеиваться к ягодицам вокруг ануса. После дефекации нужно было просунуть пальцы в специальный мешочек, отделить фекалии от тела и протолкнуть их дальше в мешок, чтобы не вылетели. Затем необходимо было разорвать пакет с дезинфицирующим средством, поместить его в большой пакет с фекалиями и перемешать — это было необходимо для того, чтобы убить бактерии и не допустить газообразования в пакете. Потом наступала очередь туалетной бумаги и влажных салфеток, и, наконец, надо было поместить всё это в ещё один пакет и упаковать в контейнер для мусора.

В целом идея оказалась по-настоящему жуткой. Клей на горловине вырывал волосы на коже, фекалии вылетали из пакета, чтобы сходить в туалет требовалось порядка 45 минут, и не было никакой возможности не заполнить кабину неприятными запахами.

В программе «Джемини» было два длительных полёта — «Джемини-V» (почти 8 дней) и «Джемини-VII» (две недели). Оба полёта потребовали недюжинной силы воли от астронавтов. Хуже всего пришлось Френку Борману и Джиму Лоувеллу на «Джемини-VII». Уже спустя неделю кабина заполнилась вонью мочи (не всё можно было вытереть) и немытых тел (не было ни сменной одежды, ни возможности помыться). Астронавты терпели как могли — первый раз по-большому сходили только на десятый день. А последние несколько дней стали по-настоящему неприятными. Но в то время это стало большой победой — США обогнали СССР по длительности полётов, и двух недель хватало, чтобы слетать на Луну.

На Луну с мешками для фекалий


Программа «Аполлон» базировалась на ассенизационных наработках «Джемини». Жидкие отходы собирались в такие же надевающиеся приёмники с ёмкостями и сбросом за борт. На каждого астронавта хранился запас в 10 сменных манжет для мочеприемника.



И с большой нуждой было всё так же плохо — мешки для фекалий остались практически неизменными:



Расшифровки переговоров астронавтов регулярно содержат обсуждения «чья это какашка летает по кабине»:



Поскольку программа «Аполлон» была предназначена для высадки на Луну, пришлось добавить системы сбора мочи и кала для скафандров. Мочу собирали в обычный UCD, а для фекалий сделали что-то типа памперса:



Особенностью американской космической программы был детальный анализ отходов — образцы мочи и кала привозили обратно на Землю, и, по слухам, они до сих пор хранятся где-то в холодильниках NASA.

Гигантский скачок вперед «Скайлэба»


Только на станции «Скайлэб» американцы приблизились к советскому уровню туалетного комфорта. В ассенизационной системе наконец-то появился вентилятор. Правда, вместо воронки мочеприемника использовались такие же манжеты, как и на «Аполлоне», но, по крайней мере, вентилятор надежно создавал разрежение для всасывания мочи. Зато в деле сбора твердых отходов появился туалет со сменными мешками:




На уровне колена виден приемник для твердых отходов

И откат назад шаттла


А вот с туалетом для Спейс Шаттла получился инженерный конфуз. Исходная идея была замечательная — давайте сделаем туалет, в котором потоки воздуха будут сами помещать фекалии в приемное устройство без участия астронавта. Однако добиться надежной работы не удалось — фекалии постоянно задевали стенки тоннеля, и астронавтам приходилось постоянно его чистить. Система упаковки фекалий работала недостаточно надежно, туалет достаточно регулярно выходил из строя. Также, для пользования туалетом приходилось проходить специальную подготовку. На тренажере в тоннеле стояла камера с подсветкой. Перед лицом астронавта стоял монитор с прицелом. Тренировка заключалась в том, чтобы поместить свой анус в центр прицела и запомнить положение тела, чтобы уже в невесомости фекалии начинали свой путь максимально близко к центру тоннеля. Относительно предыдущих американских космических туалетов система была прогрессивной, вентилятор и сменные насадки позволяли пользоваться туалетом и мужчинам и женщинам. Но туалет получился слишком сложным и недостаточно надежным. По воспоминаниям астронавта Майка Маллейна перед пользованием туалетом лучше всего было полностью раздеться. Утечки мочи и улетающие фекалии были не таким уж редким делом. Маллейн вспоминает одну достаточно неаппетитную шутку, которую устроил его коллега-астронавт. Он взял сосиску с обеда, спрятал её в кармане и пошёл в туалет. Выждав некоторое время, он выбросил сосиску в общий отсек и стал за ней гоняться с салфеткой (астронавты как могли уворачивались, не узнав сосиску в летающем предмете), а догнав, съел…


Туалет Спейс Шаттла. На переднем плане гибкий шланг мочеприемника

Видео тренажерной туалета Спейс Шаттла. В фильме участвует Майк Массимино, который «летал» на МКС с Говардом в «Теории Большого взрыва»:



Невысокая надежность туалета шаттла означала, что там всегда ждали своего часа пакеты для фекалий времен «Аполлона». И остается только надеяться, что эти неприятные ассенизационные архаизмы совсем сошли со сцены и не отправятся в космос на «Орионах» и других новых американских кораблях.

Список использованных источников




Предыдущая публикация серии «Обеспечение длительного космического полёта» — там про еду и замкнутые системы жизнеобеспечения.

Небольшое объявление


15 марта в 14:00 в Первой Библиотеке Городских Историй в Москве состоится моя скайп-лекция «Космические байки». Встреча ВК.

Афиша
image
Филипп Терехов @lozga
карма
543,7
рейтинг 257,6
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (51)

  • +44
    Прошу прощения, «калоссальный» рассказ… было занятно ознакомиться.
  • +5
    Вот они, наверное, когда на луну летели, ну очень ждали «прилунения»… Интересно, была ли возможность на луне «облегчиться»?
    • +7
      Да, была. Насколько я помню, в лунном модуле отходы просто хранились, не выбрасываясь. Но гравитация помогала, это факт.
    • –10
      Облегчиться на Луне, чтобы Curiosity потом нашёл останки органического происхождения…
      • +16
        Curiosity при все желании не может найти ничего не луне, тк находится на марсе
    • 0
      Поднятие туалетной темы может дать новую жизнь холивару на тему «так были или не были?»
      • 0
        Почему? Технических препятствий здесь нет, неудобства чисто психологические.
        • 0
          Вот видите, вы уже готовы похоливарить :)
          • 0
            Если честно, не люблю холиварить. К сожалению, людей далеко не всегда можно переубедить, а просто спорить далеко не всегда интересно…
  • –57
    Тема интересная, только от бесхитростного нахваливания автором советских изобретений а-ля «первый канал» противно. Охотно верю что советские космические туалеты были круче американских, но так-же уверен что проблемы были и там. Однако вместо проблем в советских туалетах лучше посвятить целый абзац описывая, как именно обделался американский астронавт.
    Или это просто сейчас модно США говном поливать?
    Все, минусуйте.
    • +43
      Нравится, не нравится, наши космические туалеты лучше, это исторический факт.
      • –46
        Да никто не отрицает, вы успокойтесь :) А то я смотрю тут многим в заду прижгло предоложение что у советских туалетов тоже могли быть проблемы.
        • +10
          Я конечно могу ошибаться, но тут вроде никому и ничего не «прижгло». «Прижигает» почему-то только вам, и если бы вы внимательно прочитали статью, то могли бы обратить внимание на, например, недостатки использования губчатого наполнителя. Любое инженерное решение имеет как плюсы, так и минусы, особенно в космической отрасли. И говорить тут о бездумном расхваливании чего-либо… Автор лишь констатирует факты.
    • +29
      Проблемы, наверняка, были и у советской стороны. Но так уж вышло, что в СССР сразу пошли в этом вопросе по удачному пути. Поэтому, рассказывать особо нечего.

      У американцев изначально избрали неудачное «архитектурное решение» и мучились из-за этого много лет. Вместо того чтобы «переписать с нуля», пошли по пути создания «костылей». Программистам такое фундаментальные причины проблем интересны и близки.

      Никакого уничижения в сторону американцев нет и в помине. За основу взяты открытые американские источники. Получилось очень познавательно.
      • –8
        Да, но суть в том, что перечисленные «открытые источники» — все сплошь американские. И, да, американцы не стеснялись говорить открыто, в том числе о недостатках, и шутили над ними, никто не воспринимал неудачи как «национальный позор»… А у СССР, да у России сейчас, одни лишь «все системы работают нормально», не дайбох враг прознает про проблемы с сортиром.
        • +5
          Вы хотите перевести тему с космических сортиров на особенности «паблик релайшенс» Роскосмоса? Речь в статье просто о туалетах. Так уж вышло, что у советских инженеров сразу было удачное решение этого вопроса, а у американцев неудачное. Только и всего.

          Обсасывать вопросы секретности советской/российской космонавтики, извините, недосуг. Это другая тема.
          • –7
            Нет, я просто хочу указать на то, что все перечисленные «открытые данные», которые вы упоминаете — американские, а российские (советские) — лишь текст, размером полтора килобайта, на некоем блоге про медицинские аспекты физиологии, цитирующий какой-то формальный документ, типа техописания. И это — все «открытые источники», нам доступные про Россию и ее разработку.

            Выводы про «удачность и неудачность» из этого документа сделать нельзя.
    • +19
      Автор не нахваливал советские изобретения, он описывает факты без оценочных суждений. Никто не заявлял «Ссср лучший, а американцы тупые, даже туалет сделать не могут».

      Почему обязательно должны быть проблемы у нашего туалета? Просто получилась удачная контрукция, а американцы доходили с помощью проб и ошибок. В этом тоже нет ничего плохого, можно заметить разницу, у нас изначально создали «большой и сложный аппарат, а зарубежная версия была куда минималистичнее. И если бы она работала хорошо, у них бы был туалет лучше, тк намного легче нашего.

      Вспоминается, как смотрел какой-то фильм про ранние советские самолеты, создали какой-то стратегический самолет, патрулирующий границы несколько часов, а туалет не сделали, летчики в итоге в полет брали обычное ведро.
  • +7
    Спасибо! Вечер удался!
  • +13
    Бедные, бедные американские астронавты. Такие мучения. Однозначно, сотрудничество в космосе идет на пользу обеим сторонам.
  • +8
    Познавательно. Спасибо. Не задумывался никогда, что посещение туалета настолько большая проблема в космосе.
    • +8
      Ну вот так вот, живёшь себе и не задумываешься по поводу водопровода и канализации, пока ремонт не начнут :)
      А вообще да, невесомость в этом случае сильно мешает.
  • +9
    для полноты картины не хватает упоминания, что наш мужской какасборник называется «Фиалка-1», а женский «Фиалка-2»
    (могу ошибаться)
    • 0
      Обозначения мне не попадались.
  • +2
    Спасибо, как всегда интересно.
    Правда, у меня такой вопрос — неужели американцы при полете Союз-Аполлон не видели наших туалетов и продолжали страдать со своими? :)
    • +1
      Даже если видели и сообщили инженерам, инженеры в 70-х делали туалет для Спейс Шаттла, который хотели сделать лучше. Но, вот, не получилось.
  • +2
    В книге «толчок к размышлению или все о сортиах» есть глава про космос, в которой утверждается, что разработка космического туалета в ссср была поручена НИИ. Разработали. Чтобы продукты жизнедеятельности не летали по салону корабля, прилегание ягодиц к стульчаку должно быть плотным. По этой причине с ягодиц каждого космонавта снималась матрица, по ней отливался слепок в бронзе и по нему делали силиконовую насадку для конкретного космонавта. В книге утверждается, что зад Терешковой они потом так и не переплавили, и он там до сих пор хранится и является своего рода экспонатом. Правда ли это — не знаю. (Книга слегка желотопрессная)
    • +1
      Поток воздуха снижает требования к герметизации соединения, так что вряд ли.
    • +1
      Индивидуальные слепки с тела действительно делают, но совсем для других целей, для скафандров, а точнее, для вкладыша. Необходимо это для равномерного распределения нагрузки во время старта и посадки для более мягкой компенсации перегрузок.
  • +6
    Что-то не вижу фотки Говарда Воловитца…
  • +4
    А я так и не понял про сборник каловых масс:(
    Там же пакет и у советского АСУ, потокам воздуха от пылесоса мешает полиэтилен?
    • +1
      Пакеты с отверстиями, чтобы поток воздуха прижимал фекалии к поверхности. На МКС простой целлофановый пакет — в фильме ТВ Роскосмоса отлично видно. На «Союзе» пакет гладко-шероховатый по хитрой схеме, чтобы жидкие фракции утекали в трубу, а твердые — фиксировались.
  • +3
    Система мочеотведения в космических скафандрах «Аполлон» изначально производилась с презервативами трёх вариантов размера: «маленький», «средний» и «большой». Когда было замечено, что космонавты выбирают лишь «большой», размеры были переименованы в «большой», «гигантский» и «громадный»

    via reddit
    • 0
      У Роуч рассказывается страшная тайна, что после Армстронга и Олдрина на Луне остались выброшенными два размера — средний и большой. Кому какой — неизвестно.
      А Маллейн очень красочно рассказывает, что у «Шаттлам» размеров стало 4. И его попытка схватить самый большой размер не увенчалась успехом…
  • +1
    Большое спасибо, прочитал с удовольствием.

    У друга, учившегося в Бауманке на РКТ (который в королеве), одногруппник писал диплом на тему космического туалета.Сам не видел, но говорят диплом был забавным.
    • 0
      Забавным, но, думаю, нужным :)
    • +1
      «В Королёве» всё же лучше писать с большой буквы и через «ё» :)
  • +2
    Впервые в жизни обрадовался, что не хотел стать космонавтом, когда это было модно.
    Было очень познавательно, интересно и ржачно, спасибо!
    • 0
      У любой профессии есть свои плюсы и минусы. В работе космонавта хватает неприятных моментов, но, с другой стороны, какие виды!
      • +1
        Вы про сброс мочи на закате.)
        Я всегда думал, что они тупо в подгузниках там. При необходимости меняют, как младенцам… Но я не задумывался, сколько летающих трудностей возникает из-за невесомости. В общем, я согласен на космические путешествия, но только после того, как придумают устройства искусственной гравитации. Не хочу какать в пылесос.
        • 0
          Я про виды в целом. Земля, например, с орбиты тоже прекрасна.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +3
      Скорее, более правильной будет картина: «Если бы я лучше тренировался, то не пришлось бы сейчас чистить этот туалет».
  • +2
    Статья уровня «перешлю другу \ расскажу на работе».
  • 0
    И ещё, в сериале «Теория большого взрыва» есть такой Воловиц, который как раз проектировал космический туалет.
    И когда он сломался на орбите, друзья шутили, что у него теперь 2 проблемы — "по-маленькому и по-большому" (по-английски — "№1 and №2")
    • 0
      вроде бы телескоп он проектировал?
      • 0
        В разных эпизодах — полку для научного оборудования на шаттл, туалет, и летал специалистом по полезной нагрузке (в реальности такая должность была только на шаттлах, на «Союзах» её не бывало) для обслуживания телескопа на МКС.
      • 0
    • 0
      Та серия, насколько я знаю, была сатирой над одной из реальных поломок туалета на МКС. Настоящие туалеты на МКС нашего производства.
      Кстати, в той серии есть очень смешная аллюзия на фильм «Аполлон-13», получилось ещё смешнее :)
  • 0
    Очень интересная статья. Большое спасибо. Загорелся желанием прочесть Мэри Роуч. Интересно как астронавты принимают «душ» в условиях невесомости.
    • 0
      А никак. Душ был на «Скайлэбе», «Салютах» -6 и -7 и «Мире». На МКС от него отказались. Сухой шампунь (или много возни с водой) и обтирание влажными салфетками.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.