Астронавтам приходится привыкать ко многим лишениям в полетах, в том числе к невозможности постирать свою грязную одежду. Китайские ученые предложили решение: компактная стиральная машина без моющего средства, которая очищает белье с помощью тумана и озона, используя минимум воды — ограниченного ресурса в космосе.
Разработка Китайского исследовательского и тренировочного центра астронавтов описана в последнем выпуске журнала Chinese Journal of Space Science. Она представляет собой небольшой прибор кубической формы весом 12 кг.
Для очистки до 800 граммов одежды за один цикл машина использует всего 400 мл воды, которая подается в форме сверхмелкодисперсного тумана с помощью ультразвукового распыления. Вместо моющего средства используется озон, который синтезируется при помощи ультрафиолета. Он стерилизует одежду для последующих пяти носок.
Новинка поможет сократить вес одежды, взятой для миссий на китайской космической станции «Тяньгун» и будущих лунных или марсианских базах, более чем на 60%, подсчитали исследователи.
«Для 15-летней миссии на станции экипаж из трех человек использовал бы около 3383 кг одежды. Если смотреть в будущее на длительное пребывание на Луне или путешествия на Марс, разработка технологии стирки на борту будет иметь решающее значение для сокращения огромного количества одежды, которую нужно отправлять с Земли», — написали они.
Устройство сконструировано так, чтобы избежать характерных для невесомости проблем — никаких вылетающих водяных пузырей. Оно также разглаживает и стерилизует ткани без химикатов. Ожидается, что машинкой будут пользоваться в длительных экспедициях: свыше пяти месяцев на орбите или более 2,5 месяцев в глубоком космосе.
До сих пор у астронавтов не было возможности стирать одежду в космосе. Они носят вещи до тех пор, пока те не начинают неприятно пахнуть, после чего загружают их в грузовые капсулы, которые сгорают в атмосфере Земли.
Основная часть проблемы — дефицит воды. Каждая ее капля на космическом корабле перерабатывается — часто из мочи или конденсата — и используется в первую очередь для питья и гигиены. Это практически не оставляет воды для стирки.
Хотя в космосе нет грязи, астронавты все равно потеют, особенно во время ежедневных физических упражнений, необходимых для поддержания здоровья в условиях микрогравитации. В результате одежда один из основных расходных материалов — тонны нижнего белья, носков, рубашек и других предметов одежды приходится доставлять с Земли с большими затратами.
Уже предпринимались попытки решить проблему. В 2017 году компания Umpqua Research Company из Орегона представила стиральную машину с герметичным барабаном, в которой использовался пар и микроволновая сушка, но она была громоздкой, энергоемкой и требовала вакуума для работы.
В 2021 году компания Tide протестировала специальное моющее средство и салфетки для удаления пятен на борту Международной космической станции. А в 2023-м американская компания Ultrasonic предложила использовать вибрации для очистки одежды с минимальным количеством воды, но эта конструкция не может уничтожить бактерии.
Китайская космическая стиральная машинка всех этих недостатков лишена. За 30-минутный цикл она очищает, стерилизует и высушивает белье, и все это происходит в герметичной камере во избежание утечек.
Процесс начинается с распыления вентиляторами сверхмелкодисперсного тумана на одежду. Как только влажность достигает заданного уровня, выделяется озон для дезинфекции ткани. Затем нагретый воздух сушит одежду и расщепляет озон. Датчики в режиме реального времени отслеживают уровень влажности и озона, а фильтры в вентиляционных отверстиях улавливают оставшиеся газы или капли, чтобы воздух в корабле оставался безопасным.
Симуляции показали, что туман равномерно покрывает одежду, а уровень озона остается достаточно высоким для 99,9% стерилизации перед безопасным расщеплением во время сушки.
Срок службы машинки не менее пяти лет без необходимости замены каких-либо основных компонентов, включая акриловую моющую камеру, датчики, вентиляторы или озоновые лампы.
Следующим этапом будет изготовление рабочего прототипа, увеличение загрузочной способности и дальнейшее сокращение расхода воды.