Технологии жизнеобеспечения на МКС: от регенерации воды до космического питания

Рацион питания на Международной космической станции (МКС) определяется строгими требованиями к минимизации веса, обеспечению стабильности и удобству использования в условиях микрогравитации. Основу рациона составляет пища, приготовленная с использованием технологии сублимационной сушки, которая применяется с программы «Джемини». Этот процесс удаляет воду из продуктов через вакуумную сублимацию, сохраняя питательные вещества в блюдах, таких как паста и яичница-болтунья, которые затем регидратируются перед употреблением. В отличие от хлеба, который может создавать опасные крошки, угрожающие чувствительной электронике станции, предпочтение отдается тортильям.

Рацион экипажа МКС тщательно регламентирован для противодействия физиологическим изменениям, характерным для длительного пребывания в невесомости, включая атрофию мышц и потерю костной массы. Недавно в меню был включен амарантовый белок, богатый кальцием, что отражает постоянную адаптацию к потребностям астронавтов. Системы жизнеобеспечения станции демонстрируют высокую эффективность в управлении водными ресурсами, достигая регенерации около 93% использованной жидкости, извлекаемой из дыхания, пота и урины. Эта система, являющаяся частью Экологической системы контроля и жизнеобеспечения (ECLSS), включает конденсацию влаги из воздуха, очистку сточных вод и переработку урины.

Для обеспечения экипажа кислородом система OGS (Oxygen Generation System) использует воду, полученную в результате регенерации, для процесса электролиза. Внедрение новых компонентов, таких как процессор мочи (UPA) и блок для обработки рассола (BPA), позволило поднять эффективность регенерации мочи до 98%, значительно минимизируя потери, которые ранее составляли 6–7 литров на цикл. Исторически первые космические миссии зависели от доставки всей воды с Земли, что было неэкономично и ограничивало продолжительность полетов. Современные системы, использующие дистилляционную камеру с вращением для имитации гравитации и разделения пара и рассола, производят питьевую воду, чистота которой, по заявлениям разработчиков, превышает стандарты многих земных водопроводных систем.

Увеличение численности экипажа МКС с трех до шести человек, произошедшее 29 мая 2009 года, подчеркнуло критическую важность этих технологий, учитывая, что доставка каждого литра воды с Земли сопряжена со значительными расходами. Взгляд устремлен в будущее, где полная автономия на длительных миссиях требует дальнейшего совершенствования систем. Агентства активно разрабатывают технологии для культивирования продовольствия на поверхностях Луны и Марса. Исследования показывают, что лунный реголит может оказаться более благоприятным для выращивания культур, чем марсианский, вопреки первоначальным предположениям. Например, в экспериментах с кукурузой, выращенной с использованием милорганита (удобрения из переработанных микробов), выживаемость на «марсианском» грунте составила 33,3%, что ниже показателя при использовании стандартных азотных удобрений (58,8%). Для обеспечения будущих колонистов, например, на Марсе, где атмосфера состоит на 95% из CO2, ученые рассматривают аквапонические системы, сочетающие выращивание рыбы (например, тилапии) и растений, что может обеспечить не только калории, но и психологический комфорт. Целью является переход к использованию местных ресурсов, включая лед на Марсе для получения воды и кислорода, что является одним из пяти ключевых ресурсов для долгосрочного освоения планеты.