Чем дышат космонавты на МКС? Неужели кислород доставляют с Земли?

Вы когда-нибудь задумывались, откуда на МКС берется воздух? Ведь станция находится на высоте 400 километров, и рядом с ней нет ни атмосферы, ни деревьев. Логично предположить, что кислород привозят с Земли как еду и топливо, но это не так. Система устроена гораздо умнее. И она не требует постоянной доставки грузов.

В космосе нет воздуха, но у космонавтом на МКС с этим нет особых проблем

Как вырабатывается кислород на МКС

Внутри Международной космической станции люди не дышат каким-то особенным воздухом. Атмосфера там поддерживается почти земная: основа состоит из азота и примерно 21% кислорода при нормальном давлении. Если бы вас чудесным образом мгновенно перенесли на станцию, дыхание показалось бы совершенно обычным. Главный секрет кроется в том, откуда берется этот воздух.

Вместо того чтобы регулярно отправлять тяжелые грузовики, инженеры используют базовую школьную химию — электролиз. Через воду пропускают электрический ток, который расщепляет молекулы H₂O на водород и кислород. Свежий воздух выпускается в жилые модули, а водород утилизируют или пускают в дальнейшую переработку. На российском сегменте за эту задачу отвечает система «Электрон».

Командир отряда космонавтов Роскосмоса Олег Кононенко в интервью ТАСС приводил наглядные цифры. За сутки один человек расходует около 600 литров кислорода. Установка получает из одного литра воды примерно 630 литров живительного газа. Это значит, что для поддержания дыхания одного космонавта требуется всего около литра воды в день.

Привезти на орбиту воду и солнечные батареи для выработки электричества оказалось гораздо эффективнее, чем постоянно доставлять громоздкие баллоны с кислородом. Ведь если бы экипаж из шести человек полагался только на привозные запасы, за полгода им понадобилось бы более полумиллиона литров кислорода.

Примерно так выглядит система «Электрон» на МКС

Что делают с углекислым газом на МКС

Просто производить воздух недостаточно. Люди постоянно выдыхают углекислый газ, и в герметичной металлической банке его концентрация стала бы смертельной гораздо раньше, чем закончится сам кислород.

На российском сегменте работает система «Воздух», которая поглощает молекулы углекислого газа. Когда этот фильтр забивается, он восстанавливается с помощью космического вакуума, поэтому его не приходится постоянно выбрасывать.

Американская часть МКС пошла еще дальше. Там углекислый газ, который выдыхают космонавты, смешивают с водородом. Этот водород как раз остается после того, как из воды получают кислород. В специальном устройстве (реактор Сабатье) углекислый газ и водород вступают в реакцию. На выходе получаются два вещества: метан и вода. Метан — это газ, который не нужен, его просто выбрасывают за борт. А воду снова пускают в дело: ее расщепляют на кислород и водород, и кислород опять подают в кабину.

Чтобы свести потери к минимуму, в систему очистки отправляют любую доступную влагу:

• конденсат из воздуха;
• пот, испаряющийся с кожи;
• влагу от дыхания;
• мочу экипажа после глубокой многоступенчатой очистки.

Звучит пугающе, но на деле космонавты не дышат «воздухом из отходов». После прохождения всех фильтров получается кристально чистая H₂O, из которой электролиз добывает абсолютно нормальный газ.

Читайте также: Почему космонавты стараются не плакать на МКС

Почему на МКС всегда работают вентиляторы

Поддерживать правильный состав воздуха на МКС это лишь половина дела. На Земле теплый воздух, который мы выдыхаем, поднимается вверх, а холодный опускается. Возникает естественное перемешивание воздуха. В невесомости этого почти не происходит.

Если космонавт уснет в спальном мешке без принудительной циркуляции потоков, углекислый газ из его легких никуда не улетит. Он образует облако прямо вокруг головы спящего человека. Получается, что в таком случае космонавт рискует задохнуться собственным выдохом.

Именно поэтому на МКС вентиляторы работают круглосуточно и без выходных. Станция постоянно гудит, принудительно разгоняя потоки так, чтобы выдох мгновенно растворялся в общем объеме и уходил в очистительные комплексы.

В невесомости воздух не перемешивается сам по себе, поэтому вентиляторы должны работать круглосуточно

Почему грузовые корабли продолжают возить воздух

Хотя орбитальная лаборатория представляет собой чудо инженерной мысли, она не является абсолютно герметичной и полностью независимой. По данным ТАСС, часть воздуха действительно доставляют с Земли на кораблях «Прогресс». И привозят не только кислород, но и азот.

Во-первых, станция неизбежно теряет газ. Микроскопические утечки, шлюзование при выходах в открытый космос, сброс некоторых веществ наружу — все это медленно опустошает запасы. Абсолютной герметичности в таких огромных многомодульных конструкциях добиться крайне тяжело.

Во-вторых, если кислород можно воссоздать из воды, то с азотом этот фокус не работает. Люди его не усваивают, но при любой разгерметизации или шлюзовании он улетает в пустоту вместе с кислородом. Потерянный азот приходится восполнять баллонами.

Наконец, любая техника нуждается в обслуживании или может сломаться. Экипаж обязан иметь надежный резерв на случай аварии. Помимо привозного газа, на борту хранятся химические твердотопливные патроны, которые при активации начинают интенсивно выделять кислород без всякого электричества.

Еще больше познавательных статей вы найдете в нашем канале в MAX. Подпишитесь прямо сейчас!

Так что сегодня МКС работает как небольшая биосфера, где Земля лишь компенсирует то, что замкнутый цикл пока не умеет возвращать. Эти технологии очень важны для будущего, потому что когда человечество полетит на Марс, возможности вызвать грузовик с запасными баллонами уже не будет.