Космонавты, безусловно, являются очень храбрыми, умными и состоявшимися люди, но они все-таки люди, а не сверхлюди. Поэтому, даже находясь в космосе, им, как и любому другому человеку необходимо время от времени ходить «по-маленькому» и «по-большому». начало вести подготовку первых астронавтов в начале 60-х годов. И что интересно, на тот момент в агентстве не сильно беспокоились о том, как астронавты будут опорожнять свои мочевые пузыри и кишечники, находясь в условиях невесомости. Главная задача состояла в отправке человека в космос и, по возможности, возвращении его обратно на Землю. Все остальное отходило на второй план.
Космос — это не только романтика. Прозы там тоже хватает.
Когда в 1961 году Алан Шепард, первый американец, совершивший , был вынужден опорожнить свой мочевой пузырь прямо в скафандр на стартовой площадке, NASA наконец-то осознало, что отсутствие планирования может представлять очень большую проблему.
Агентству пришлось более тщательно подумать над тем, как астронавты будут ходить в туалет в космосе, однако решение NASA далось очень непросто. После завершения миссий «Аполлон» в 1975 году инженеры агентства признались, что дефекация и мочеиспускание «являются очень назойливыми и проблемными аспектами, сопровождающими каждое космическое путешествие».
В течение последующих лет специалисты из NASA предлагали множество способов решения вопроса: начиная от мочеприемников и подгузников и заканчивая подвесными унитазами и полноценными системами санузла стоимостью 19 миллионов долларов, правда разработанными не в NASA. Сейчас «ходить по нужде» в космосе стало гораздо комфортнее, но было время, когда этот процесс выглядел, скорее, как пытка, а не облегчение.
Кардон считает, что аналогичный дизайн клапанов на скафандрах может очень пригодиться в будущем. Например, при необходимости проведения экстренных медицинских операций.
«Подобные клапаны помогут упросить и быстрее подготовить человека, например, к операции на брюшной полости. Если астронавт попадет в ситуацию, где он получит травму, например, при добыче полезных ископаемых на астероидах, такие клапаны могут очень пригодиться».
Обсудить все тяготы, с которыми пришлось столкнуться американским астронавтам, можно .
Он объяснил, что все постоянно спрашивают у космонавтов, как это происходит. Пик показал трубку, которая нужна для справления малой нужды. Чтобы использовать трубку, нужно открыть крышку и отвинтить краник, активирующий насос. Показывать, как работает туалет для дефекации, астронавт не стал, но сказал, что там «то же самое». Оказывается, главное в этом деле — поток воздуха. На Земле, чаще всего, сантехника оборудована сливом, который смывает отходы водой и эвакуирует их по трубам. Но не нужно обладать богатым воображением, чтобы понять, что в условиях невесомости на шаттле или на орбитальной станции такая система не работает. И поэтому экскременты по сути сдувают потоком воздуха.
Унитаз в космических туалетах — они предназначены как для мужчин, так и для женщин — выглядит в основном так же, как на Земле, но имеет ряд конструктивных особенностей. В нем предусмотрены специальные крепления для ног, чтобы не оторваться от сиденья. Само сиденье плотно подогнано по форме ягодиц астронавта. На шаттле, кстати, можно мочиться стоя — как мужчинам, так и женщинам. Для этого разработана специальная воронка со шлангом, который подсоединяется к унитазу. При желании ею можно пользоваться и сидя.
Система канализации отделяет твердые отходы от жидких. Твердые прессуются, хранятся на борту шаттла, а после посадки выгружаются. Жидкие отходы пока просто выбрасываются в открытый космос, но со временем в НАСА надеются найти способ перерабатывать их вторично. Как говорят специалисты Гвельфского университета в Канаде, это будет особенно необходимо для длительных космических полетов в будущем, в частности, на Марс. Воздух из туалетов на шаттле перед попаданием в жилые помещения фильтруется для очистки от бактерий и запаха.
Астронавт Тим Пик демонстрирует работу туалета на МКС
На Международной космической станции общий принцип работы системы тот же. В унитаз вмонтированы мощные воздушные насосы. Все отходы сортируются и какое-то время хранятся на борту. Моча всасывается и собирается в 20-литровые контейнеры. Эти контейнеры затем перегружаются на грузовые космические корабли «Прогресс», которые сгорают при входе в верхние слои атмосферы. Для твердых отходов используются специальные сетчатые пластиковые мешки. Через отверстия проходит поток воздуха, и в результате все экскременты оказываются в мешке. Эластичный пакет стягивается и сбрасывается в металлический контейнер.
Мешки одноразовые и после каждого использования унитаза заменяются. Контейнеры с отходами также вывозятся «Прогрессом». Во время запуска и приземления астронавты надевают подгузники для взрослых. К этому пришли методом проб и ошибок — один астронавт в своих воспоминаниях рассказывает, что однажды на заре космической эры запуск долго задерживался, и ему в конце концов разрешили помочиться в скафандр, что сбило все датчики. А супруг королевы Великобритании не единственный, кто обращается к специалистам НАСА с вопросами про космические туалеты. В космическом агентстве подтверждают, что дети и журналисты постоянно задают этот вопрос.
Рассказывают, что при посещении американского центра подготовки астронавтов муж английской королевы принц Филипп как-то поинтересовался, как быть с "естественными отправлениями" в космосе. Как все-таки космонавты ходят в туалет?
Оказывается, главное в этом деле - поток воздуха. На Земле, чаще всего, сантехника оборудована сливом, который смывает отходы водой и эвакуирует их по трубам.
Но не нужно обладать богатым воображением, чтобы понять, что в условиях невесомости на шаттле или на орбитальной станции такая система не работает. И поэтому экскременты по сути сдувают потоком воздуха.
«Я стал прикидывать расстояние до других иллюминаторов. А Стас помолчал и задумчиво произнес: - Невесомость... А как, интересно, космонавты в невесомости ходят в туалет? - Эй, ты не вздумай! - заорал я. - Потерпеть немножко не можешь!» Юлий Буркин, Сергей Лукьяненко. «Сегодня, мама!»
Пятого мая 1961 года NASA во второй раз, после первой неудачной попытки, запускала человека в космос. Прямая трансляция приковала к экранам телевизоров миллионы американцев. Героем дня был астронавт Алан Шепард. Из-за различных технических проблем запуск корабля постоянно откладывался, и хотя на полет отводилось всего 15 минут, Шепард лежал в скафандре в капсуле Freedom 7 вот уже четвертый час и ему страшно хотелось писать.
В то время как телезрители вслед за репортерами задавались вопросом, о чем астронавт думает в столь грандиозный момент, в Центре управления полетами стоял дикий переполох. Алан сообщил, что терпеть дольше нет сил, и специалисты в страшной спешке решали, как быть. Дело в том, что никто не предполагал, что полет затянется, и, соответственно, возможности сходить в туалет для астронавта предусмотрено не было. Наконец пришла команда: «Делай это прямо в скафандр». Специалисты решили, что это не опасно, разве что контролировать биение сердца астронавта теперь было нельзя. Электроды, подававшие эти сигналы, разом сошли с ума, как только их достигла теплая струя. Но полет прошел успешно.
Второй американский астронавт Гас Гриссом к туалетным проблемам был вполне готов. Согласно легенде, на суборбиту он летел в гигантском подгузнике, составленном из нескольких женских прокладок. Подгузники для взрослых тогда еще не продавались.
В дальнейшем, когда американцы начали летать на орбиту, астронавтов стали оснащать «более передовой» системой. Специальные мочеприемники собирали мочу, которую хранили в корабле до окончания полета, а во времена программы Apollo стали выбрасывать в открытый космос. Для решения же более сложной физиологической задачи американцы приклеивали к анусу скотчем специальный пакет с внутренними стенками, покрытыми абсорбирующим материалом. После облегчения астронавт специальным выступом этого пакета очищал тело от нечистот, после чего аккуратно отклеивал его, добавлял внутрь консервант и выбрасывал закупоренный пакет в мусорный бак. Для приватности во время этого процесса астронавтам разрешалось выключать бортовую видеокамеру. По сообщениям американской периодики тех лет, бывали случаи, когда такой пакет отклеивался в неподходящий момент. В том числе из-за этого многих астронавтов удручала подобная система, но до появления «Шаттла» им приходилось с ней мириться. Чтобы хоть как-то облегчить страдания покорителей космоса, NASA разрабатывала для них продукты, позволявшие пользоваться пакетами как можно реже.
В СССР изначально готовились не к 15-минутному суборбитальному полету человека, а к самому настоящему орбитальному. Поэтому к вопросам жизнеобеспечения космонавтов в космосе подошли основательно. Если американцы не снабдили своего астронавта даже простейшим мочеприемником, то Гагарин, летевший тремя неделями ранее, мог при необходимости удовлетворить в полете и малую, и большую нужду. Подобная исключительная забота о первом космонавте сегодня может показаться странной, но все объясняется тем, что рассматривался «нештатный» вариант, если «Восток» не сойдет с орбиты по команде в нужный момент. А в этом случае предполагалась посадка через 3-5 суток, когда «Восток» должен был по законам баллистики самостоятельно сойти с орбиты ИСЗ. На этот случай и было разработано так называемое АСУ, то есть «ассенизационно-санитарное устройство». Но, поскольку схождение с орбиты прошло по плану, Гагарин воспользовался этим устройством только для малой нужды, и то, скорее всего, из любопытства. Как известно, Гагарин, вопреки расписанному по минутам графику запуска, остановил автобус и сходил в туалет незадолго до полета.
В СССР разработку АСУ для космонавтов Королев поручил Машиностроительному заводу №918 (ныне ОАО «НПП Звезда»). Главной задачей этого предприятия было создание скафандра и катапультного кресла, но, поскольку первые космонавты должны были пользоваться ассенизационным устройством, не покидая своего места и не снимая скафандра, решили, что и его разработку следует доверить «Звезде». Первые АСУ появились еще у собак-космонавтов. Экскременты через определенный промежуток времени отсасывались из-под хвоста, а для поглощения неприятного запаха использовался мох. Кстати, вы никогда не задумывались, почему почти все собаки-космонавты были суками? Оказывается, еще и потому, что разработать ассенизационное устройство для кобелей было несколько сложнее. Впрочем, первые подобные системы совершенством не отличались: бывало, что собаки возвращались на Землю в запачканном виде. АСУ для людей были куда более серьезной разработкой и создавались с нуля.
Для первых космонавтов создавались персональные туалеты. Над этим работало несколько научно-исследовательских институтов. Тщательно вымерялись размеры "пятой точки" готовившихся к полёту. До сих пор в одном из НИИ сохранён "бронзовый зад" Валентины Терешковой, который был создан по индивидуальному слепку с тела женщины-космонавта.
Делалось всё это с особой тщательностью, чтобы создать полностью прилегаемое к телу устройство и исключить возможность попадания в воздушную среду мочи и других остатков человеческой жизнедеятельности.
Принцип работы АСУ не изменился со времени полетов первых ‘Востоков. В невесомости используется раздельный прием жидких и твердых отходов, а земную гравитацию тут заменяет вакуумный отсос.
Для удовлетворения малой нужды космонавт еще на самых первых системах открывал кран, соединявший его мочеприемник с мочесборником. При этом автоматически включался вентилятор и затягивал порцию жидкости в мочесборник, где она впитывалась абсорбирующим материалом, а участвовавший в процессе воздух очищался от вредных и неприятных запахов в специальном дезодорирующем фильтре.
Для твердых отходов в приемном устройстве, на время размещаемом под космонавтом, находился вкладыш. Эластичные шторки на входе вкладыша при подготовке к полету закатывались, оставляя вход открытым. По завершении процесса космонавт использовал гигиенические салфетки, затем сбрасывал шторки вкладыша, и они полностью закрывали содержимое. А чтобы во время, когда шторки вкладыша были еще открыты, отходы удерживались внутри, вентилятор обеспечивал приток воздуха. Причем стенки вкладыша были двухслойными - пористыми изнутри и герметичными снаружи, тогда как дно, напротив, пористым снаружи и герметичным изнутри: благодаря этому отходы не могли протечь за счет создававшегося разрежения. Система была достаточно простой в обращении и более удовлетворительной в гигиеническом отношении по сравнению с американской.
Если первые АСУ лишь отдаленно напоминали земной туалет, то десятилетия спустя прогресс стал неминуем. Нынешний российский туалет на МКС и американский на «Шаттле» уже и по удобству пользования, и по внешнему виду близки земным аналогам. Только стоят они гораздо дороже и требуют большего времени для пользования. Во-первых, при большой нужде надо пристегнуться к стульчаку: это делают не только для удобства, но и потому, что в космическом туалете человек отчасти превращается в снаряд с реактивным двигателем. А во-вторых, в космосе нет системы канализации и космонавтам приходится тратить некоторое время на утилизацию отходов. В российском сегменте МКС мочу консервируют (с помощью 35%-водного раствора серной кислоты), а затем отправляют на Землю. При этом вместо статических сепараторов, где моча впитывается абсорбентом, которые применяются на «Союзах», на МКС используются динамические, где за счет вращения и центробежных сил она подается в емкости для хранения. А на исторической орбитальной станции «Мир» пока что единственный раз в мировой практике была применена система НИИ Химмаш, которая регенерировала из мочи воду.
Космонавты эту воду не пили - из нее вырабатывался кислород для дыхания. Американцы же удаляют мочу за борт, хотя уже разработали аналогичную систему регенерации воды. Но на МКС пока в ней нет надобности.
Твердые отходы - и наши, и американские - возвращают на Землю. Американцы для уменьшения объема твердых отходов высушивали их, соединяя на время с космическим вакуумом, а затем хранили на «Шаттле» до возвращения на Землю. Российские космонавты хранят твердые отходы в контейнерах, а потом отправляют на Землю на транспортном корабле «Прогресс».
Чья система лучше? «Вообще-то, когда американцы разработали туалет для ‘Шаттла’, - рассказывает Александр Александрович, - я решил, что они нас обошли. По массово-габаритным показателям их туалет в то время превосходил наши системы, применяемые на орбитальных станциях ‘Салют’. Но опыт показал, что пользоваться нашим туалетом удобней». Например, при первых полетах на «Шаттле» из-за заморозки отходов в открытом космосе, требовавших заметных теплозатрат, после каждого похода в туалет требовался перерыв во времени, и в туалет «выстраивалась очередь» из астронавтов. С «Мира» и МКС доходили слухи, что не только европейцы, но и американцы, имевшие возможность сравнения, предпочтение отдают нашему туалету, а сейчас в отсутствие полетов «Шаттлов» у них не остается выбора: российский туалет пока что единственный на орбите. «Неоднократно представители американских фирм заводили разговоры о возможности нашего участия в изготовлении АСУ для их кораблей и сегмента МКС, - рассказывает Александр Александрович, - но до дела пока не доходило».
Вместо заключения....
1. Во время полета Валерия Быковского в июне 1963 года космонавт передал на Землю сообщение, что у него был космический стул. Но из-за помех радист принял последнее слово за «стук». Поднялся переполох. Инженерам было дано задание узнать, какой минимальной массы должно быть космическое тело, чтобы при столкновении с кораблем вызвать стук, и может ли это привести к повреждению оболочки. Валерия закидали вопросами, каким был стук - скользящим, глухим или скребущим. Быковский был вынужден пояснить, что он имел в виду, чем сильно развеселил товарищей.
2. Современные АСУ для твердых отходов могут выручить и при рвотных позывах. Но первые советские системы тут помочь не могли: нелегким был суточный полет Титова. Тяжело дался полет и экипажу Apollo 8, пакет не смог предотвратить утечек рвоты командира, которому стало дурно.
3. На вопрос о самом захватывающем зрелище в космосе астронавт Рассел Швейкарт как-то ответил: «Выброс мочи на закате». Эта малопривлекательная жидкость при попадании в космический вакуум мгновенно превращается в миллионы искрящихся кристаллов. То же самое произошло бы и с водой, но выливать ее - непозволительная роскошь.
В недавнем интервью NASA Пегги Уитсон рассказала о том, что научная работа на МКС сложна, однако главным испытанием для нервов и терпения человека становится обычный поход в туалет. По словам Уитсон, в общей сложности пробывшей в космосе рекордные 665 дней, туалет остаётся одной из самых важных деталей на МКС, однако каждое использование санузла - настоящий вызов.
В вину российскому туалету была поставлена плохая эргономика, сложность использования и недостаточные размеры помещения. Впрочем, если действительно разобраться в этом вопросе, то окажется, что не американцам стоит учить русских, как делать туалеты, а жаловаться на МКС может только тот, кто никогда не летал на "Шаттлах" и "Аполлонах".
Самый первый неутерпевший
Достоверно известно, что первым человеком, столкнувшимся с "туалетной проблемой" в космосе, был астронавт Алан Шепард. Правда, неприятности стали преследовать его ещё на Земле, перед самым стартом миссии "Меркурий-Редстоун - 3" 5 мая 1961 года. Из-за плохой погоды и технических неисправностей время пуска переносили несколько раз, и к моменту обратного отсчёта Шепард уже восемь часов не вылезал из скафандра. Сам полёт по программе должен был продолжаться всего пятнадцать минут, но у астронавта уже не было сил терпеть. Алан Шепард попросил сходить "по-маленькому".
В центре управления крепко задумались. Моча в скафандре могла привести к выходу из строя датчиков телеметрии, системы терморегуляции и, возможно, привести к короткому замыканию. Вариантов оставалось только два: либо отменять полёт, либо решать проблему. История сохранила короткий ответ специалистов: Do it in the suit ("Делай это в скафандр"). У Шепарда в итоге действительно замкнуло часть датчиков, но аварии не случилось, обратный отсчёт продолжился. Полёт прошёл успешно, а сам астронавт даже впоследствии шутил на эту тему.
Шепарда встречают на авианосце после посадки. Фото: © NASA Human Space Flight Gallery
За пару месяцев до полета "Меркурия" студентка Бренда Кеммерер (Brenda Kemmerer) написала в NASA письмо с вопросом о туалете в космосе. Фриман Квимби (Freeman H. Quimby), сотрудник отдела научных пилотируемых полётов, ответил ей: "Мы ожидаем, что первому астронавту это не понадобится". И оказался неправ. Специалисты принялись решать проблему, и первое решение было самым простым - устройство для сбора мочи urine collection device (UCD), состоящее из приёмной части, трубки и ёмкости. Такое решение уже применялось на самолётах-разведчиках U-2, пилоты которых проводили в тесном кокпите много часов. Но то, что отлично работало в условиях земного притяжения, оказалось нежизнеспособным при низкой гравитации.
Перед полётом "Меркурия-Атласа - 9", продолжавшимся более тридцати часов, Алан Шепард спрятал в кабине космического корабля вантуз с надписью на ручке "Удалить перед стартом". Вантуз в космос не полетел, Гордон Купер отправился к звёздам без него. Система UCD работала отвратительно, и к концу путешествия по кораблю летало множество маленьких шариков мочи. Есть версия, что один из них и стал причиной короткого замыкания в 250-вольтовой шине главного преобразователя и чуть не привёл к катастрофе.
У советских собственная гордость
В отличие от американских "меркуриев", корабли "Восток" изначально проектировались под долговременные запуски. И даже в первом полёте Юрия Гагарина сопровождал полностью готовый и снаряжённый космический унитаз, рассчитанный на несколько дней использования. Схема была простой, но очень эффективной.
Вентилятор создавал поток воздуха и втягивал отходы жизнедеятельности в приёмник. Для жидких фракций использовался бак со специальным впитывающим материалом, а твёрдые попадали в сменный пакет. Туалет изначально мог использоваться как мужчинами, так и женщинами - благодаря сменным насадкам, а специальный воздушный фильтр обеспечивал очистку воздуха. Принцип, заложенный в устройство этого туалета, до сих пор используется на орбите.
Первым советским космонавтом, который им воспользовался, стал Валерий Быковский во время полёта корабля "Восток-5". Полёт проходил почти пять суток и до сих пор держит рекорд по продолжительности одиночных полётов. Под конец первых суток космонавт сообщил, что произошёл "космический стук", и в это время "Восток" ушёл из зоны приёма.
Валерий Быковский (слева) и Зигмунд Йен после приземления, 1978. Фото © Wikimedia Commons
За время витка - почти два часа - в ЦУП были подняты на уши все специалисты. Когда Быковский снова вышел на связь, ему пришлось объяснять, что его не расслышали: "Был космический стул". Космонавт просто сходил "по-большому".
Американская мечта
Всё это время конструкторская мысль американских инженеров, казалось, участвовала в конкурсе по созданию самого сложного, неудобного и малоэффективного туалетного приспособления. UCD практически без изменения так и использовались на "Джемини" и "Аполлоне". Их немного усовершенствовали, добавив гармошку, растягивая которую космонавт создавал условия для движения мочи.
Устройство оказалось жутко неудобным. Во-первых, пользоваться им в одиночку было просто невозможно, требовалась помощь второго астронавта. Во-вторых, гармошка могла создавать избыточное давление, что приводило к "авариям". Впоследствии от этой идеи отказались, вернувшись к гибким приёмникам.
Мочу в корабле не хранили, через специальный клапан с подогревом (чтобы избежать заморозки) её выбрасывали за борт корабля. Астронавт Майк Маллейн в своей книге "Верхом на ракетах" рассказывает, что это было одно из самых красивых зрелищ в его жизни - сброс мочи на закате. Замороженная урина красиво разлеталась искрящимся облаком в лучах заходящего Солнца.
С походом в туалет "по-большому" проблем было ещё больше. Для этого американская инженерная мысль предлагала специальные клейкие пакеты. Горловина клеилась на ягодицы астронавта, а после акта дефекации необходимо было просунуть пальцы в специальный кармашек и оторвать пакет с экскрементами от тела. Затем для предотвращения газообразования в него помещали дезинфицирующее средство, которое перемешивали с фекалиями и укладывали вместе с салфетками в другой пакет.
По воспоминаниям космонавтов, пакеты клеились намертво и отдирались только с волосами. Запах стоял жуткий, а фекалии часто вылетали из пакета и их приходилось ловить. Расшифровки разговоров американских астронавтов нередко содержат обсуждения: "Чьё ЭТО летает по кабине?"
Хуже всего с такими туалетами пришлось миссии "Джемини-7", которая провела в космосе почти две недели. Фрэнк Борман (Frank Borman) и Джеймс Ловелл (James Lovell) терпели до последнего. Они сходили "по-большому" только на десятый день миссии (ещё начиная с первых полётов американских астронавтов сажали на специальную диету), но и это не помогло. По их воспоминаниям, к концу полёта находиться в корабле стало очень неприятно. Впрочем, и таких туалетов американцам оказалось достаточно, чтобы слетать на Луну.
Система приёма мочи на кораблях "Аполлон". Фото: © NASA
Стоит сказать, что в современном космическом корабле Orion, создаваемом сейчас компанией Lockheed Martin для полётов к Луне и других миссий в дальнем космосе, туалет по-прежнему не предусмотрен. Казалось бы, такой негативный опыт накоплен, а всё равно воз и ныне там. Готовьте памперсы, уважаемые покорители дальнего космоса.
Тренировка - залог победы
Отдельно стоит упомянуть о туалете, использовавшемся на "Шаттле". Он был спроектирован, чтобы потоком воздуха убирать экскременты прямо в приёмное устройство. Однако на практике это работало очень плохо, космонавтам постоянно приходилось его чистить. NASA разработало специальную программу подготовки по использованию унитаза на "Шаттле".
На тренажёре была установлена камера с подсветкой, а перед лицом астронавта находился дисплей с прицелом. Требовалось поместить свой анус точно в прицел и запомнить это положение, чтобы впоследствии при использовании туалета попадать точно в центр тоннеля. Ни одна советская разработка не требовала таких ухищрений, поэтому говорить о том, что ходить в российский космический унитаз сложно, могут только те, кто не застал времена "Шаттлов".
А как дела на МКС?
Сейчас на МКС имеется три туалета, все российского производства, даже расположенный в американском модуле "Спокойствие". Последний был заказан в России и произведён в 2008 году за 19 миллионов долларов. Заказчиками туалета были американцы, потому они и установили его в своём сегменте. Основными считаются санузлы в модулях "Звезда"и "Спокойствие", но в случае их одновременной поломки можно воспользоваться третьим, установленным в "Союзе", который пристыкован к орбитальной станции.
К туалету американского сегмента подключена система регенерации, которая позволяет фильтровать из мочи питьевую воду. Из урины удаётся извлекать 75 процентов жидкости. В остальных санузлах отходы попадают в специальные ёмкости, а затем отправляются к Земле в космических грузовиках ТГК "Прогресс". Только не надо думать, что космонавты пьют собственную урину, ну, или воду, полученную из неё. Эта вода используется в системе получения кислорода или на другие технические нужды.
Поломки туалетов на МКС нередки, потому что система очень сложна. К тому же выяснилось, что из организма в условиях пониженной гравитации вымывается кальций, а он очень сильно засоряет систему. Впрочем, и к этой проблеме на МКС подходят с юмором. В 2008–2009 годах во время поломки туалета космонавты вешали на его дверь табличку "Не работает". В тот момент на станции находилось всего три астронавта и о случившейся проблеме точно знал каждый.
Впрочем, в космонавты идут люди, которые могут к любым трудностям относиться стойко и с юмором. На встрече студентов с российскими покорителями космоса, когда вновь был задан "туалетный вопрос", в ответ прозвучало: "Никому не говорите, но мы просто заранее по традиции писаем на колесо автобуса".
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.
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" (ЖЖ не позволяет проматывать вставленное видео, 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
- Роуч, Мэри "Обратная сторона космонавтики". Вся книга посвящена еде, туалету, мытью, перегрузкам физическим и психологическим и прочим малоаппетитным, но интересным скрытым сторонам космонавтики.
- Маллейн, Майк "Верхом на ракетах: возмутительные рассказы астронавта шаттла".
