Журнал «Вокруг Света» №12 за 2008 год

Разработчики не без оснований полагали, что при низком давлении риск пожара будет минимальным. Но при наземных испытаниях командный отсек заполнялся чистым кислородом при нормальном атмосферном давлении — иначе оболочку просто смяло бы, как пустую консервную банку. Проверенные ранее материалы, которые не должны были гореть в условиях полета, при давлении кислорода втрое выше расчетного, вдруг вспыхнули... В дальнейшем, при тренировках и перед стартом, корабль стали заполнять смесью кислорода (60%) и азота (40%) при нормальном давлении. При выведении на орбиту она заменялась атмосферой, состоявшей на 98% из кислорода и только на 2% из азота, но давление при этом снижалось втрое. Правда, на станции «Скайлэб» американцы, не меняя давления, заменили четверть кислорода азотом, главным образом чтобы снизить пожароопасность.

Углекислый газ — за борт

В сутки человек усваивает из воздуха около килограмма кислорода (O sub 2 /sub ). Примерно три четверти из этого количества выделяется с дыханием, но уже в составе углекислого газа (CO sub 2 /sub ), которого в выдыхаемом воздухе содержится примерно 5%. В то же время предельно допустимая объемная концентрация СО sub 2 /sub составляет лишь десятые доли процента. При большем количестве он начинает препятствовать усвоению кислорода. Если не очищать воздух, содержание углекислого газа быстро вырастет и самочувствие экипажа резко ухудшится вплоть до гибели. Кроме того, через легкие и кожу в сутки выделяется 1—2 килограмма водяных паров, от которых тоже надо  избавляться, прежде чем они начнут конденсироваться на оборудовании. 

Космонавт Сергей Крикалев с устройством электролиза воды «Электрон». Фото: NASA

Проще всего поддерживать состав атмосферы, сбрасывая «отработанный» воздух за  борт и подавая свежий из баллонов. Однако без  специальных приспособлений человек может  использовать лишь около 1% кислорода, содержащегося в помещении. После этого концентрация CO sub 2 /sub поднимается до опасного уровня, и воздух необходимо менять. Получается, что  вместо килограмма кислорода на человека в  сутки придется брать в полет в 100 раз больше.  Поэтому на практике применяются более сложные системы, которые удаляют углекислоту без  сброса (или с существенно меньшим сбросом)  воздуха за борт.

На заре космонавтики рассматривалась  идея очистки воздуха путем вымораживания:  сначала конденсируется водяной пар, а затем  при температурах ниже –78 °С замерзает CO sub 2 /sub .  Но такой метод слишком расточителен в энергетическом плане, да и надежность криогенных систем оставляет желать лучшего. Поэтому на практике холодильники-конденсаторы  применялись только для удаления избытка  влаги, в частности на кораблях «Восток», «Восход» и «Союз», а также на орбитальных станциях «Салют». Углекислый же газ удаляли  физико-химическими методами с применением различных сорбентов. В американских  пилотируемых аппаратах воздух прогонялся  через контейнеры с гидроокисью лития, которая захватывает углекислый газ, а в советских — через надперекись калия, которая вдобавок выделяет кислород при контакте с влажным воздухом. На выходе такой регенерационной установки ставился фильтр, например из активированного угля, для поглощения других вредных примесей.

На «Мире» и Международной космической станции (МКС) все устроено несколько иначе. Здесь применили многоразовые цеолитовые поглотители углекислоты и «лишней воды» (молекулярные сита). «Напитавшиеся» углекислым газом поглотители вставляют в специальную печку, где они за несколько часов под нагревом высвобождают углекислый газ в забортное пространство.

Командир 10-й экспедиции на МКС астронавт Лерой Чиао тренируется на беговой дорожке в модуле «Звезда». Фото: NASA

Чтобы не сойти с ума