Вода в космосе: как человечество обеспечивает жизнедеятельность на орбите​

Один из самых эффектных и загадочных опытов с водой можно наблюдать на борту Международной космической станции (МКС). Там, где нет силы тяжести, капли воды не падают, а превращаются в сферические шары, парящие в воздухе. Это объясняется действием сил поверхностного натяжения, которые преобладают в невесомости.

Если попытаться вылить воду на «поверхность» — она не растечётся, а свернётся в плавающий шар. Налить жидкость в стакан невозможно: она разобьётся на десятки капелек, не смешивающихся между собой. Даже умыться или выжать полотенце — задача не из лёгких: вода прилипает к поверхности и не уходит.

Вопрос питья в космосе решается с помощью специальных мягких упаковок с трубками — они позволяют подавать воду в рот космонавта без риска её расплескать. Всё строго дозировано: космонавтам положено около 2,2 литра в день — этого хватает на питьё и приготовление еды из сублимированных заготовок. Миф о питье из переработанной урины не совсем верен: действительно, жидкости в космосе регенерируют, но полученная из выделений вода используется только для технических нужд. Для питья используется высокоочищенная родниковая вода, доставляемая с Земли.

Казалось бы, космос — безжизненное, холодное и сухое место. Однако это не так. Вода в космосе есть — и её много. Причина проста: водород — самый распространённый элемент во Вселенной, а кислород — на третьем месте. Их соединение даёт нам H₂O. Вода обнаруживается в виде льда на кометах, астероидах, планетах и спутниках, даже в межзвёздных облаках. На спутнике Юпитера — Европе — поверхность покрыта льдом, и есть предположения, что под этим панцирем скрываются океаны. На Марсе когда-то были реки, моря, атмосфера и даже, возможно, жизнь. Учёные считают, что вода на Земле появилась в результате обстрела планеты ледяными метеоритами. Эти небесные тела принесли с собой влагу, из которой позже сформировались океаны.

Если воду выплеснуть в открытый космос — где практически вакуум и очень низкое давление, — она мгновенно закипает и превращается в пар, а затем замерзает в виде льдинок.Это связано с тем, что температура кипения сильно зависит от давления. В вакууме даже тёплая вода «вскипит», а потом из-за резкого охлаждения превратится в ледяную пыль. Понимание поведения воды в космосе необходимо для разработки систем жизнеобеспечения, включая системы питья, регенерации влаги, санитарии и даже выращивания растений.

Российский научный центр АО «НИИхиммаш» — один из ведущих разработчиков систем жизнеобеспечения для космоса. Специалисты института проектируют установки, способные восстанавливать воду из конденсата, урины и даже углекислого газа. Например, система СРВ-К2М способна возвращать в оборот более 50% потреблённой воды, а установка «Электрон-ВМ» — получать кислород из воды путём электролиза.

Эти технологии экономят сотни миллионов рублей ежегодно, снижая объёмы грузов, доставляемых на орбиту. Даже влажные салфетки — предмет сложной инженерии: ведь обычный душ в космосе невозможен. Сейчас учёные «НИИхиммаш» работают над системой нового поколения, которая обеспечит комфортные гигиенические процедуры даже в невесомости.

Полет на Марс — дело ближайших десятилетий. Но чтобы обеспечить экипаж на 300-дневном пути к Красной планете, нужно создать полностью автономные системы. Кислород, питание, переработка отходов и, конечно же, замкнутый цикл водоснабжения.