Misja Artemis II osiągnęła niedawno historyczny kamień milowy, zabierając czterech astronautów w 10-dniową podróż dookoła Księżyca. Misja osiągnęła swoje główne cele: zademonstrowanie zdolności statku kosmicznego Orion do podtrzymywania życia ludzkiego podczas lotu w przestrzeń kosmiczną oraz zapewnienie załodze bezpiecznego powrotu na Ziemię z niezwykłą precyzją.
Jednak pomimo triumfu zaawansowanych technologii załoga napotkała zaskakująco niestosowną przeszkodę: Toaleta nie spłukiwała się.
Krok naprzód w zakresie komfortu astronautów
Aby zrozumieć, dlaczego ta kwestia jest ważna, musimy przyjrzeć się podróży, jaką odbyła turystyka kosmiczna. W epoce Apolla astronauci udający się na Księżyc musieli korzystać z prymitywnych jednorazowych toreb do zbierania śmieci. Natomiast kapsuła Orion na misji Artemis II została wyposażona w Uniwersalny system zarządzania odpadami (UWMS), złożone tytanowe urządzenie wydrukowane w 3D, które zostało zaprojektowane, aby zapewnić prywatność i znacznie efektywniejsze gospodarowanie odpadami.
Dowódca misji Reed Wiseman pochwalił sam sprzęt, zauważając, że toaleta dobrze służyła załodze. Problem nie dotyczył samego „siedzenia”, ale hydrauliki.
Awaria techniczna: zatkana linia wentylacyjna
W połowie 10-dniowej misji przewód odpowietrzający został zatkany. Podczas gdy NASA bada dokładną przyczynę, pojawiły się dwie główne teorie:
1. Zamarzanie: Ekstremalne wahania temperatury w pomieszczeniu mogą spowodować zamarznięcie moczu wewnątrz przewodu.
2. Osad chemiczny: Dodatki stosowane w ściekach mogły wytworzyć osad lub osad, który blokował przepływ.
W przeciwieństwie do systemów używanych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), które są zaprojektowane do przetwarzania płynnych odpadów w wodę pitną, system Orion został zaprojektowany na zasadzie „zrzutu”, co oznacza, że faktycznie uwalnia płynne odpady do próżni kosmicznej.
Dlaczego instalacje kosmiczne to koszmar z fizyki
Złożoność zarządzania płynami na orbicie uwypukla jeden z najtrudniejszych problemów inżynierii lotniczej. Na Ziemi grawitacja zapewnia stałą, przewidywalną siłę, która ściąga ciecze „w dół” do kanalizacji. W warunkach mikrograwitacji w kosmosie ta przewidywalność zanika.
Według ekspertów z Cornell University i University of North Dakota, kilka czynników sprawia, że instalacje kosmiczne są niezwykle trudne:
- Hydrodynamika: Bez grawitacji zachowanie płynów jest kontrolowane przez napięcie powierzchniowe i fizyczny kształt rur. Ciecze nie tylko płyną; przyczepiają się do powierzchni, skręcają i poruszają się po nieprzewidywalnych trajektoriach.
- Problem z pęcherzykami: Stosowanie ciśnienia powietrza do przepychania ścieków przez rury może spowodować niezamierzone powstanie pęcherzyków powietrza. W warunkach mikrograwitacji pęcherzyki te mogą utknąć w rurociągu, powodując poważne blokady.
- Ekstremalne temperatury: W przestrzeni kosmicznej występują ekstremalne wahania temperatur. System może w ciągu kilku minut przejść od ekstremalnego ciepła do ekstremalnie zimnego, co sprawia, że termoregulacja przewodów cieczy jest nieustannym wyzwaniem.
Lekcje na przyszłe misje
Chociaż zatkana toaleta może wydawać się drobną niedogodnością, dla NASA jest to problem krytyczny. System Artemis II UWMS był prototypem – po raz pierwszy ten konkretny system został przetestowany w głębokim kosmosie.
Powodzenie misji pod każdym innym względem sugeruje, że „naprawa” instalacji wodno-kanalizacyjnej będzie najprawdopodobniej zadaniem całkowicie wykonalnym. Obecnie rozważane są następujące potencjalne rozwiązania:
* Instalacja wbudowanych grzejników zapobiegających zamarzaniu.
* Wyreguluj przepływ powietrza i wody, aby zminimalizować tworzenie się pęcherzyków i osadów.
„Jeśli przelecisz 400 000 kilometrów, wrócisz i jedynym problemem będzie to, że zrzut moczu nie był idealny, no cóż, to świetny wynik”.
Wniosek
Misja Artemis II udowodniła, że statek kosmiczny Orion jest zdolny do lotów w głębokie przestrzenie kosmiczne, dostarczając NASA kluczowych danych potrzebnych do ulepszenia systemów podtrzymywania życia. Chociaż problemy z hydrauliką wymagają dostosowań technicznych, misja pozostaje udanym krokiem w kierunku trwałej obecności człowieka w pobliżu Księżyca.
