Просто дыши: как добывают кислород в космосе?

Прямо сейчас, на высоте 408 километров над Землей, работает Международная космическая станция. Внутри нее, на протяжении более двадцати лет, трудятся группы астронавтов из самых разных стран, регулярно сменяя друг друга. Все они постоянно нуждаются в трех основных для любой жизни вещах: воде, еде и воздухе.
С пищей все понятно — она поставляется в грузовых кораблях, и экипаж может есть рисовую кашу, суп из шампиньонов, творог и множество других вкусных и питательных продуктов. А как в космосе можно добыть кислород и воду, если учесть, что их в грузовых кораблях почти не доставляют? Эти два жизненно важных элемента тесно взаимосвязаны и производятся при помощи специального оборудования. Сейчас мы вкратце разберемся, как все это работает.

Откуда берется кислород на МКС

За выработку кислорода на космической станции отвечает российская система «Электрон-ВМ», которая была разработана «НИИхиммаш». Она работает на МКС с самого первого дня ее существования и вырабатывает кислород за счет электролиза воды. С целом, система работает очень просто: в специальную емкость поступает вода и через нее пропускается электрический ток, в результате чего жидкость распадается на молекулы кислорода и водорода.



Система «Электрон-ВМ»

За один час работы, система может производить до 160 литров кислорода и 320 литров водорода. Чтобы обеспечить одного человека суточной дозой кислорода, требуется около 1 литра воды. По качеству получаемый кислород соответствует всем требованиям на медицинский кислород, поэтому безопасен для людей и остается на борту. А водород, по крайней мере сегодня, выпускается в открытый космос, но в будущем из него надеются тоже извлекать что-нибудь полезное.


При производстве кислорода из воды водород оказывается за бортом МКС

Первая система генерации воздуха «Электрон-ВМ» находится в служебном модуле «Звезда». В июле на МКС заработала вторая система, которая располагается в новом модуле «Наука». Считается, что обе системы полностью взаимозаменяемы и могут обеспечивать экипаж станции воздухом во время технического обслуживания одной из них.


Конструкция МКС

Система «Электрон-ВМ» действительно иногда ломается. Например, такая ситуация произошла в 2020 году, но поломку удалось быстро устранить. В экстренных случаях, экипаж космической станции может получить кислород из баллонов — все уже заранее предусмотрено.

Откуда берется вода на МКС

Вода доставляется на МКС на грузовых кораблях, но происходит это очень редко. На станции имеется система, которая позволяет максимально экономить воду за счет ее многоразовой переработки. Когда члены экипажа моются, использованная вода не уходит в пустоту — она накапливается в специальном отсеке и тщательно очищается, чтобы ее можно было использовать повторно, даже для питья.


Как космонавты принимают душ на МКС

Более того, существует аппаратура, которая способна выделить воду из отходов жизнедеятельности, то есть мочу можно очистить и восполнить запасы воды. По расчетам, каждый член экипажа МКС ежедневно выделяет до 2,5 литров жидкости.


На МКС несколько туалетов. Так выглядит санузел в модуле «Спокойствие»

Наконец, некоторое количество воды можно извлечь из воздуха, потому что воздух на МКС тоже имеет некоторый уровень влажности.
Всего для полноценного функционирования МКС, требуется около 9 литров воды в год. Примерно 93% использованной воды используется повторно, поэтому доставлять воду на станцию нужно не так часто, что существенно экономит деньги. Получаемая вода, в том числе, используется для получения кислорода упомянутым выше способом.

Как добывают кислород на Марсе

Стоит отметить, что в будущем люди хотят полететь на Луну и Марс, и там тоже нужно каким-то образом добывать кислород — транспортировка баллонов в такие дали будет стоить немыслимых денег. Разработка технологий для добычи кислорода на других планетах уже активно ведется. В 2021 году удачный эксперимент в этом направлении сделал марсоход Perseverance.



Марсоход Perseverance
Он использовал аппарат MOXIE, который похож на маленькую коробочку и превращает углекислый газ в кислород. Опытным путем было доказано, что инструмент способен производить 5,4 грамма кислорода в час. Это небольшой, но на данный момент очень хороший результат.