На Международной космической станции самым ценным ресурсом после жизни космонавтов является вода. Стоимость доставки объема воды, необходимого одному космонавту в день, сопоставима с ценой автомобиля: пять литров обходятся в сумму, равную стоимости подержанного BMW.
Ирина Медведева
Анна Кикина, с сентября 2016 года — единственная женщина в отряде космонавтов «Роскосмоса», мастер спорта по рафтингу и парашютистка. Фото ее настоящее, коллаж с водой — фотошоп автора портала «Популярная наука». Источник: Популярная наука
Один космонавт «выпивает» в сутки на 25 тысяч долларов
В России мы не задумываемся о расходе воды, за несколько часов можем использовать десятки литров, не то что в экономной Европе или в засушливых регионах планеты. Но на орбите все еще серьезнее: на космонавта выделяется четыре-пять литров в сутки для всех нужд: питья, приготовления пищи и гигиены.
Причина такой дороговизны — логистика. Вывод одного килограмма груза на орбиту стоит от двух до десяти тысяч долларов, в зависимости от ракеты-носителя. Грузовые корабли, такие как «Прогресс» или Cygnus, работают в диапазоне около пяти тысяч долларов за килограмм. Таким образом, пять литров воды, отправленные с Земли, оцениваются примерно в 25 тысяч долларов — сумму, за которую на российском рынке можно приобрести подержанный BMW 3-Series 2022 года.
Изначально все советские системы жизнеобеспечения в космосе разрабатывал институт НИИхиммаш. В ноябре 2022 года его гендиректор Александр Цыганков сообщил ТАСС, что новая создаваемая коллективом института система переработки углекислого газа (СПДУ) для обеспечения жизнедеятельности в космосе потенциально способна обеспечивать порядка 630 млн рублей экономии в год. Он обещал, что после введения в штатную эксплуатацию на борту МКС система сможет давать дополнительные 60 мл воды в час, что в год составит 525 л воды. Если взять за минимальную стоимость в 1,2 млн рублей на доставку 1 кг полезного груза, то получится указанная сумма.
В январе 2026 года сообщалось, что НИИхиммаш дорабатывает новую систему переработки углекислого газа для применения теперь уже на Российской орбитальной станции (РОС).
Из-за этой цены и гигиена на станции сильно отличается от земной. Например, космонавты не принимают душ: в условиях невесомости капли воды могут повредить оборудование. Гигиена осуществляется с помощью влажных салфеток и специальных средств. Для волос применяется безводный шампунь, зубы чистят пастой, которую затем можно проглотить. Одежду не стирают — она считается одноразовой и либо возвращается на Землю, либо утилизируется.
Устройство системы жизнеобеспечения МКС. Источник фото: site.ieee.org
«Вчерашний кофе становится завтрашним кофе»
Однако полностью зависеть от поставок с Земли было бы экономически нереально. Экипаж из семи человек потреблял бы почти тонну воды ежемесячно, что при текущих расходах на доставку составило бы астрономические суммы.
Поэтому на станции работает сложная система регенерации воды — ECLSS. Она превращает в питьевую воду практически все жидкие отходы: конденсат из воздуха, испарения пота и, что самое главное, мочу. Это самый совершенный и дорогой фильтр в истории.
Процесс регенерации технологически сложен, но, как отмечал астронавт Дон Петтит, «вчерашний кофе становится завтрашним кофе».
В сегменте США туалет стоимостью 19 млн долларов — тот самый, который так часто ломается (!) — всасывает жидкие отходы и обрабатывает их с помощью физических и химических процессов.
В невесомости нельзя использовать обычное кипячение, поэтому для разделения жидкости применяются центрифуги, создающие искусственную гравитацию.
Затем вода проходит многоступенчатую очистку: фильтрацию, каталитическое окисление при высокой температуре для уничтожения всех микроорганизмов и минерализацию. Ключевым антисептиком здесь выступает серебро, которое обеспечивает стерильность без использования хлора.
Эффективность системы впечатляет. В американском сегменте восстанавливается до 98% всей воды на борту. По качеству эта вода значительно превосходит земную: содержание примесей в ней минимально, бактериальный фон практически отсутствует.
Российский сегмент станции использует схожий принцип, но с некоторыми различиями в применении восстановленной воды: наши космонавты пьют воду строго из конденсата, а вода из мочи идет на технические нужды — ее химически разлагают на кислород для дыхания экипажа.
Олег Кононенко. Система «Воздух» для очистки атмосферы от углекислого газа на Международной космической станции / Роскосмос. Источник фото: Роскосмос
Вода на МКС гораздо чище водопроводной
После всех мыслимых и немыслимых очисток, вода, употребляемая на Международной космической станции, существенно превосходит по чистоте водопроводную воду наших городов. Содержание органических загрязнителей в ней ниже примерно в десять раз, а количество бактерий меньше в пятьдесят раз.
Вода из городской системы имеет общую минерализацию на уровне 200–400 мг/л, включая накопленные в трубах примеси железа, свинца и соединений хлора. После прохождения многоэтапной очистки, включающей дистилляцию, каталитическое окисление и фильтрацию, жидкость на МКС имеет минерализацию лишь около 20 мг/л.
В ней полностью отсутствуют органические вещества и болезнетворные микроорганизмы. Бактериальный фон составляет менее одной колониеобразующей единицы на миллилитр, тогда как российские санитарные нормы допускают присутствие до пятидесяти таких единиц.
Но полезна ли такая чистота?
Но идеальная чистота создаёт и свои проблемы. За годы эксплуатации станции на её борту естественным образом появились микроорганизмы. В условиях микрогравитации бактерии образуют в сто раз более плотные и толстые биоплёнки, становятся устойчивее к антибиотикам, а радиация может провоцировать мутации.
Например, на МКС были обнаружены 13 устойчивых штаммов Enterobacter bugandensis, непобедимых для антибиотиков. Данная бактерия представляет серьезную опасность. Она способна вызывать сепсис, инфекционные поражения мочевыводящей системы, кожных покровов и мягких тканей, а также эндокардит воспалительный процесс внутренней поверхности сердца. А ключевая проблема заключается в чрезвычайной сложности её уничтожения.
В течение полугодового пребывания на орбите космонавты могут терять до 20% иммунных клеток. Это происходит в условиях постоянного испытания их иммунитета из-за соседства с бактериями, ранее неизвестными на Земле.
Поэтому контроль осуществляется постоянно: производится еженедельный мониторинг флоры среды, установлен допустимый уровень загрязнения не выше 600 колониеобразующих единиц на один кубический метр воздуха. Использование серебра для очистки воды, ультрафиолетовые излучатели и регулярная обработка помещения помогают поддерживать ситуацию в допустимых границах.
Земля из космоса. Экспедиция МКС-67 — Госкорпорация «Роскосмос». Источник фото:
roscosmos.ru
Однако специалисты обнаружили противоречие: длительное пребывание в слишком стерильной среде условия негативно влияют на естественный микробиом кожи членов экипажа, что негативно влияет на микробиом и иммунитет космонавтов. Поэтому контроль чистоты — это тонкий баланс между безопасностью и поддержанием естественных защитных функций организма.
Кстати, технологии, разработанные для обеспечения жизни на МКС, уже нашли применение на Земле. Системы очистки и регенерации воды, созданные для космоса, сегодня помогают решать проблемы в регионах Ближнего Восток, Латинской Америки и Африки, спасая тысячи жизней. Таким образом, дорогая космическая вода не только поддерживает существование станции, но и служит развитию технологий для всего человечества.
О космических полетах, о технике и технологиях не раз писал наш журнал «Химагрегаты». Не менее интересная тема — жизнь микроорганизмов в условиях космоса: оказывается, микробы могут путешествовать в космосе и выдерживают столкновения с планетами внутри астероидов.