Odgovor na pitanje čitaoca o problemu toaleta tokom kosmičkih letova

Prvi deo: Kosmički toalet (I deo - od “Vastoka” do “Sajuza”)


GrijucaIvanovic
Piše Grujica Ivanović

U prvom delu upoznali smo se sa najranijim istorijatom kosmičkih toaleta, korišćenih na brodovima tipa “Vastok”, Mercury, “Vashod”, Gemini i “Sajuz”. Videli smo da su kosmonauti i astronauti koji su leteli na prvim kosmičkim brodovima obavljali fiziološke potrebe ili korišćenjem pomagala u skafandru, ili kesa i cevi za uriniranje. Prvi pravi kosmički toalet se pojavio tek na kosmičkom brodu “Sajuz” 1967. koji se i sada koristi kako tokom letova ka Medjunarodnoj kosmičkoj stanici (MKS), tako i kao njen rezervni sanitarni čvor.

U drugom delu osvrnućemo se na to kako je ovaj problem, ako se tako može reći, rešen za astronaute programa Apollo. Zatim ćemo dati prikaz modernijih rešenja, kosmičkih toaleta korišćenih na stanici Skylab i spejs šatlu, uz osvrt na sistem koji se trenutno nalazi na MKS.

U odnosu na Mercury i Gemini, Apollo je bio mnogo veći i složeniji sistem sastavljen od dva kosmička broda. Komandno-servisni modul (CSM) je bio matčni brod kojim se letelo do i oko Meseca i u kome su se astronauti vraćali na Zemlju. Mesečev modul (LM) je tokom leta prema Mesecu bio spojen uz CSM, a po ulasku na orbitu oko Meseca, on se skupa sa dva astronauta odvajao od matičnog broda i spuštao se na Mesec. Po završetku operacija na površini, sa Meseca poleće gornji, uzletni stepen LM-a, spaja se sa CSM-om, posle čega se odvaja i pada natrag na Mesec.

CSM LM

Kosmički sistem Apollo –komandni modul (CSM - levo) i mesečev modul (LM)

Apollo je imao veliki komandni modul u obliku kupe. Posada je brojala tri astronauta, koji su nosili glomazne skafandre za vreme lansiranja i povratka na Zemlju. Tokom operacija upravljanja brodom, astronauti leže u svojim sedištima postavljenim poprečno u kabini, sa komandnom tablom okrenutoj prema vrhu kapsule. U najširem delu kabine, gde je prečnik oko četiri metra, iza sedišta astronauta, nalazi se prostor u kome je bilo malo privatnosti.

apollo
Komandni modul broda Apollo

normal ap8 05 1

Astronauti unutar komandnog modula za vreme treninga

Kaningem
Astronaut Volter Kaningem u kabini broda Apollo-7 (oktobar 1968.)

Budući da je mesečeva misija Apollo obuhvatala let ka Mesecu, rad astronauta na površini i povratak komandnog modula na Zemlju, stručnjaci zaduženi za higijenske uslove astronauta su morali da sve ove elemente misije uzmu u obzir. Tokom leta ka Mesecu, kada astronauti na sebi nose lagane letačke kostime, za sakupljanje čvrstih materijala koristili su plastične kese u kojima su se nalazila hemijska sredstva (germicidi) koja su, slično kao i za vreme misija Gemini, sprečvala razvoj bakterija i oslobadjanje gasova. Posle korišćenja, kese su hermetički zatvarane i sa identifikacionim natpisom smeštane u ispražnjene kontejnere hrane. One su se vraćale na Zemlju radi daljih bio-medicinskih analiza.

 Obavljanje velike nužde u kabini broda Apollo je bila najneprijatnija radnja koju su astronauti upražnjavali tokom leta na Mesec. Kao prvo, iako je kabina Apolla bila daleko prostranija u odnosu ns kapsule Mercury i Gemini, ona je bila krcata naučnom opremom i mernim instrumentima. Pored toga, posada je brojala tri astronauta, tako da kabina Apolla nije pružala nikakve privatnosti. Začudo, stručnjaci nisu čak dodali male zavesice da barem izoluju astronauta od drugih članova posade tokom obavljanja fizioloških potreba. Prirodno, malo je onih koji se želeli da opišu ove situacije. Jedan od retkih je astronaut Rasl [vejkart (leteo je marta 1969. na brodu Apollo-9, oko Zemlje), koji je u jednom intervjuu 1977. opisao kako su astronauti vršili veliku nuždu. Prvo što mora astronaut da uradi je da naravno skine pantalone letačkog kostima. Zatim je na donji deo tela opasao kesu koju je lepljivom trakom pričvršćivao oko struka. Sledilo je pražnjenje, posle čega je dolazio najsloženiji i najneprijatniji deo. Astronaut je morao što je brže mogao da skine napunjenu kesu sa zadnjice, da se salvetama očisti i da ih ubaci u istu kesu. Onda se kesa zatvara i smešta u prazni kontejner hrane. Kompletna operacija je trajala oko jedan čas. Njen najrizičniji deo je bio skidanje kese i njeno brzo zatvaranje, da bi se sprečilo isplivavanje sadržaja u kabinu broda. I sve se to radilo maltene pred očima ostalih kolega, u bestežinskom stanju gde sve lebdi. I niko nije mogao da garantuje da ništa nije isplovilo iz kese i našlo svoj put negde ispod nekog uredjaja. A onda bi se, nekoliko dana kasnije odnekud pojavilo ispred nosa nekog od astronauta, posle čega je dolazilo do vrlo neprijatnih prepirki o “vlasniku” fekalija koji nije dobro zatvorio kesu! Bile su to vrlo neprijatne situacije koje su itekako znale da zategnu odnose medju članovima posade. Zbog toga su siroti astronauti izbegavali da jedu koliko su mogli, a poznato je da su neki od njih tokom cele misije pojeli tek polovinu svog ukupnog raciona hrane.

th
th 1
Za vreme leta Apollo-8 ka Mesecu - Frenk Bormen i Džejms Lavel (decembar 1968.)
Steford
Scene iz misije Apollo-10 – astronauti Tomas Steford i Džon Jang (brije se) u komandnom modulu (maj 1969.)

Naravno, dok je LM bio spojen uz CSM, znači tokom leta ka Mesecu, astronaut je mogao da predje u kabinu LM-a, zatvori za sobom poklopac i tamo se na miru olakša. Medjutim, u pripremi ovog teksta, nigde nisam mogao da nadjem dokaz da je tokom leta od Zemlje do Meseca grafikonom leta bilo planirano obavljanje fizioloških potreba u “spartanskoj” kabini LM-a.

Što se uriniranja tiče, astronauti su slično misijama Gemini, koristili pribor u obliku cevi sa ugradjenom pumpicom i ventilima. Urin je ispumpavan izvan kabine CSM-a u mali kontejner LM-a, koji je, pred njegovo poletanje sa Meseca izbacivan na površinu. Naravno, uzorci urina su sakupljani u epruvetama i vraćani natrag na Zemlju radi daljih analiza.

skupljac urina

Sakupljač urina korišćen tokom misija Apollo

A kako je problem sa obavljanjem prirodnih potreba astronauta rešavan dok su se oni nalazili na Mesecu. Poznato je da su pojedine ekskurzije trajale i po sedam časova i da su tokom poslednjih ekspedicija atronauti čak imali prilike da piju vodu preko male “česmice” ugradjene unutar šlema skafandra. [to se uriniranja tiče, unutar skafandra nalazio se isti pribor kao što je bio u komandnom modulu, sa malim plastičnim kontejnerom na svom kraju koji se nalazio iznad kolena leve noge astronauta. Iz njega je vodila cev do takozvanog konektora za transfer urina, koji se nalazio ispod prekirvke “džepa” gde se takodje nalazio konektora biomedicinskih senzora. Znači, astronauti bi tokom radova na površini urinirali kroz cev u kontejner-kesu koju su preko konektora za transfer urina praznili kada se vrate natrag, u kabini LM-a. Nije nikakva tajna da su astronauti urinirali u svojim skafandrima za vreme ekskurzija po površini Meseca. Astronaut Edvin Oldrin, drugi čovek na Mesec je čak izjavio da se osećao neobično dok se olakšao pred očima stotine miliona televizijskih gledalaca širom sveta koji pojma nisu imali o tome šta on upravo u tim trenucima radi.

Za sakupljanje fekalija, astronauti su pozadi nosili plastične kese, slične onim koje su koristili unutar broda Apollo. Medjutim, u svojoj šaljivoj knjizi “Kako u kosmosu idete u toalet” (How do you go to the bathroom in space?) astronaut Vilijem Poug koji je proveo 84 dana na orbitalnoj stanici Skylab (1973/74.) kaže da kako tokom boravka na Mesecu, ili za vreme radova u otvorenom kosmosu, astronauti nikada nisu obavljali veliku nuždu.

Apollo 11 space suitSkafander Nila Armstronga nošen jula 1969. na Mesecu. Gore levo (narandaste boje) je kolektor urina, ispod kesa za sakupljanje čvrstog otpada

Američki astronauti su po prvi put imali pravi kosmički toalet tek na orbitalnoj stanici Skylab (“Skajlab”) na kojoj su od maja 1973. do februara 1874. boravile tri posade u misijama koje su trajale 28, 59 i 84 dana. Slično kao i na Zemlji, kosmički toalet Skylaba je bio smešten u odvojenu prostoriju koja je imala akronim WMC (Waste Management Compartment – u slobodnom prevodu “odsek za kontrolu otpadnih materijala”). Sistem WMC je projektovan i razvijen u kompaniji Fairchild Republic Corp na Long ajlendu.

skajlab
Toalet korišćen na orbitalnoj stanici Skylab

WMC je imao oblik pravougaone kutije koja je na prednjoj strani imala “čučavac”, ispod koga se nalazila cevčica za uriniranje. Unutar “WC šolje” nalazila se kesa. Na njenom dnu su se, pod pritiskom vazduha, sakupljale fekalije. Posle svake upotrebe astronaut je sklanjao kesu i smeštao je u termo-vakuumsku komoru gde su se otpadni materijali sušili i u čvrstom stanju vraćani na Zemlju radi medicinskih analiza. Takodje, na kraju pribora za uriniranje nalazila se plastična kesa u koju se, pod pritiskom vazduha taložio urin. Svakoga dana, mala količina urina svakog od astronauta je sakupljana u epruvetama i u smrznutom stanju vraćana na Zemlju. Tokom obe vrste fizoloških operacija na Skylabu, astronaut je koristio kaiševe da stabilizuje telo u prostoru i time spreči isticanje sadržina.

Kada je 1981. došlo vreme spejs šatla (Space Shuttle), u kosmos su počele da lete i žene. Uriniranje žena u bestežinskom stanju je daleko složenija operacija. Da bi rešili problem ženskog kosmičkog toaleta, stručnjaci NASA-e su godinama detaljno proučavali različite varijante njegovog rešenja. U okviru tih studija, čak je snimano uriniranje grupe žena dobrovoljaca u salonu aviolaboratorije dok je ona letela po parabolu, simulirajući bestežinsko stanje. Zahvaljući ovim eksperimentima, napravljen je prvi “uniseks” toalet IWCS (Improved Waste-Collection System – “Poboljšani sistem za sakupljanje otpadnih materija”) koji su na šatlu mogli da koriste i žene i muškarci.

U osnovi, IWCS se sastoji od četiri dela: vakuumske cevi za tečne materije, vakuumske komore, sistema za skladištenje i sušenje čvrstih materija i kesa za sakupljanja fekalija. Vakuumska cev za uriniranje, dužine 0,91m je napravljena od gume ili plastike i svojim drugim krajem prljubljena je uz vakuumsku komoru. Unutar nje se takodje nalazi manji ventilator za potiskivanje urina ka vakuumskoj komori. Na suprotnom kraju cevi, nalazi se promenljivi pribor koji se spaja uz telo i koji ima dve verzije, za muškarca i ženu. Muška verzija urinarnog pribora ima cevastu formu prečnika oko pet i dubine oko deset centimetra. Za žene-astronaute urinarni pribor je ovalnog oblika dimenzija 5 x 10 cm. Na obodu pribora nalaze se rupice kroz koje struji vazduh čijim strujanjem se urin usmerava prema dnu cevi, ka vakuumskoj komori. Ona ima oblik clindra dubine oko 0,30m i prečnika oko 15cm. Na obodu komore smeštene su kese u kojima se urin sakuplja.            

Po završetku misije, IWCS je prolazio kroz standardno servisiranje, posle čega je ponovo leteo na istom šatlu. Sistem IWCS je konstruisan na osnovu toaleta korišćenog na Skylabu. Istina, ovde nije bilo kesa kao kod Skylaba, već su se fekalije i urin pod strujanjem vazduha taložili na dno toaleta u kolektorski deo koji je imao dovoljan kapacitet za višečlanu posadu. Naravno, za potrebe medicinskih analiza na Zemlji, uzorci čvrstih i tečnih otpadnih materijala su vraćani iz kosmosa.  

spaceshuttleToalet spejs šatla

Kao i svaki pribor korišćen u kosmosu, toalet je zahtevao posebno tehničko-konstruktivna rešenja. Takodje, kao i svaki pribor, kosmički toalet je znao da otkaže, što se nekoliko puta i desilo. Rezervni plan je bio isti kao osnovni plan primenjen kod misija Apollo. Tokom svake misije šatl je nosio u dnevnoj rezervi po dve kese po članu posade za potrebe velike nužde, dok su za uriniranje astronauti mogli da koriste specijalne “pelene”.

Za vreme radova u otvorenom kosmosu, unutar skafandra nalaze su se dva toaletna pribora – UCD se koristi za sakupljanja urina (sličan onom koji su nosili astronauti Apollo), dok je pribor FCS sistem za skladištenje fekalija. Pribor UCD je pripojen uz telo pomoću gumene pokrivke koja sadrži ventil za sprečavanje isticanja urina unutra skafandra. Ako žene učestvuju u kosmičkim šetnjama, onda se umesto UCD koriste “pelene” izradjene od super-absorbcionih materijala sposobnih da upiju veće količine urina. Za to vreme, “pribor” FCS je identičan za muškarce i žene. U stvari, to su svojevrsni šorc, usko pribijen uz torzo i kukove astronauta, sa podebljanim unutrašnjim materijalom. Kao što smo naveli, nema dokaza da je, kako za vreme letova na Mesec, tako i za vreme radova u otvorenom kosmosu, FCS ikada upotrebljen.  

caksire
Toaletne gaće (FCS) za sakupljanje fekalija koje su ispod skafandra nosili astronauti spejs šatla za vreme radova u otvorenom kosmosu

O karaktertistikama kosmičkih toaleta korišćenih na orbitalnim stanicama “Saljut” (1971-1985.) i na kompleksu “Mir” (1986-2001.) nezna se mnogo, ali se prepostavlja da je su modernizovane i znatno efikasnije verzija toaleta broda “Sajuz”. Kako su na stanicama “Saljut-7” i “Mir” letele i žene, onda je logično da su njihovi toaleti, slično onim na spejs šatlu, omogućavali obavljanje fizioloških potreba mušarcima i ženama. Takodje, zna se da je toalet na “Miru”, slično američkom sistemu WCS, koristio vazduh za usmeravanje otpadnih materija na dno prijemnog kontejnera. One su posle sušenja u kesama kasnije ukrcavane u teretne brodove “Progres”. Posle odvajanja od stanice, teretni brodovi su se sa svim otpadom sa “Mira” sagorevali u atmosferi visoko iznad Tihog okeana. Kao i ostali asanacioni pribori korišćeni na sovjetskim i ruskim kosmičkim brodovima i skafandrima, toalet na “Miru” je projektovan u NPP “Zvezda”.

              toalet Mir

Toalet korišćšen na orbitalnom kompleksu “Mir”

Na Medjunaordnoj kosmičkoj stanici (MKS) koja od 1998. kruži oko Zemlje i na kojoj se sada nalazi šestočlana rusko-američko-evropska posada, postoje dva toaleta ruske proizvodnje. Jedan se nalazi u ruskom modulu “Zvezda”, lansiranom 2001, dok je drugi smešten u američkom modulu Tranquility (“Spokojstvo”) koji od 2010. leti u sklopu MKS. Toaleti koriste ventilatore koji protokom vazduha potiskuju urin u kontejner kapaciteta 20 litara. Fekalije se skladište u individualne mikro-perforirane kese koje se smeštaju u aluminujumske kontejnere. Kada je kontejner pun, kosmonauti ga ubacuju u teretni brod “Progres” koji odnosi sa stanice sve otpadne materije.

Kako se toalet na modulu “Zvezda” koristi maltene bez prekida već gotovo 16 godina, nije čudo da je nekoliko puta došlo do kvarova na njemu. Na primer maja 2008. otkazala je pumpa za odvajanje gasova iz urina. Na sreću, drugi deo toaleta za sakupljanje fekalija je radio bez problema. Medjutim, iako je posada uspela da zameni nekoliko delova toaleta, kvar na pumpi je bio takve prirode da je zahtevao njenu kompletnu zamenu. Dok nova pumpa nije stigla na stanicu, kosmonauti i astronauti su morali da koriste rezervni, znatno neprijatniji “ručni” režim sakupljanja urina. Pored toga, na raspolaganju im je bio toalet na “Sajuzu” koji je medjutim imao kapacitet za samo nekoliko dana korišćenja. Konačno, koristili su i stare dobre kosmičke “pelene”.            

toalet zvezdaKosmički toalet MKS na modulu “Zvezda”

Naučnici uveliko rade na razvoju sledeće generacije kosmičkih toaleta. Na sledećem ruskom modulu MLM “Nauka” koji treba krajem 2017. da bude spojen sa MKS, nalaziće se modifikovana verzija toaleta sa modula “Zveda” sa efikasnijim i ekonomičnijim sistemom za izdvajanje vode iz urina i njeno tehnološko korišćenje. Takodje, kako se vazduh koji se koristi za potiskivanje optadnih materijala u kosmičkom toaletu vraća natrag u atmosferu stanice, novi toalet na modulu “Nauka” će imati poboljšani režim filtriranja i cirkulacije vazduha.

Za to vreme, za novi američki kosmički brod Orion koji će leteti ka drugim nebeskim telima, stručnjaci projektuju kosmički toalet nazvan UWMS (Universal Waste Management System – univerzalni sistem sa kontrolu otpadnih materija). Novi toalet će biti tiši, lakši, pouzdaniji, higijenskiji i kompaktniji. Njegov eksperimentalni obrazac će biti dostavljen na MKS tokom jedne od komercijlanih teretnih misija 2018.    


Prvi deo: Kosmički toalet (I deo - od “Vastoka” do “Sajuza”)

Još jedno pitanje i odgovor: Šta se desilo sa zastavama na Mesecu


Grujica Ivanović
Author: Grujica Ivanović
Menadžer planiranja električnih mreža u australijskoj kompaniji Ergon Energy, magistar elektrotehnike. Napisao je veliki broj članaka iz oblasti istraživanja kosmosa koji su objavljeni u časopisima "Galaksija", "Front", "Duga", "Planeta", "Astronomija", "Astronomski magazin", Spaceflight i “Vasiona”, i u dnevnim listovima "Politika", "Večernje novosti" i "Srpska reč". Takođe, u časopisu Power Transmission and Distribution objavljuje stručne tekstove iz elektrotehnike. Pre odlaska u Australiju radio je u EPS/"Elektrokosmet", dok je na RTV Priština uređivao televizijske emisije “Horizonti nauke” i “Ekološki krug”. Autor je dve knjige iz kosmonautike: "Kosmički vremeplov" (1997, BIGZ, Beograd) o prvim programima čovekovog leta u kosmos i "Salyut: The First Space Station - Triumph and Tragedy" (2008, Springer-Praxis, London-New York) o tragediji posade prve orbitalne stanice "Saljut". Jedan je od inicijatora projekta prvog srpskog veštačkog satelita "Tesla-1". Član je Britanskog interplanetarnog društva i Instituta inženjera Australije.

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži