Pytanie:
Pranie w kosmosie: czy są jakieś wyzwania techniczne?
Deer Hunter
2013-07-23 14:26:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Obecnie ISS jest zaopatrywana w świeże ubrania z Ziemi. Pamiętam, jak czytałem raport na temat NTRS stwierdzający, że wymagania dotyczące świeżej odzieży okazały się znacznie wyższe niż oczekiwano.

W związku z tym kilka powiązanych pytań:

  • Czy będzie to wykonalne umieścić pralkę na ISS?
  • Jakie rodzaje wyzwań są do pokonania (izolacja drgań, budżet energetyczny, odprowadzanie wody, zanieczyszczenie itp.)? Najlepiej z podziałem na typy pralek COTS, które najlepiej nadają się do operacji kosmicznych.
  • Czy korzyści przewyższą koszty operacji LEO (wpływ na budżety zaopatrzenia, zużycie ubrań, zapach itp.)?
  • A co z misjami międzyplanetarnymi (Mars, asteroidy)? W jaki sposób podkładki mogą przyczynić się do wykonania pracy przy niższych kosztach?
To może być właśnie pytanie postawione tutaj, które najbardziej zaskoczyło mnie jako dobre pytanie. Fantastycznie!
Jeśli chcesz suszyć ubrania wirowo, przygotuj się na to, że cała stacja zacznie obracać się w kierunku Twojej suszarki podczas suszenia. ;)
@SF Yay grawitacja!
@SF, nawet jeśli zacząłeś kręcić na łożyskach magnetycznych i po prostu pozwoliłeś mu się obracać? Biorąc pod uwagę, że tarcie jest minimalne i zakładając, że ubrania są wyważone, czy spowoduje to obrót stacji?
@kurtnelle: Jeśli dostarczasz energię do przędzenia - 3. zasada mechaniki Newtona w ruchu obrotowym. Oczywiście, gdy pranie jest gotowe, Twoja stacja również przestaje się obracać.
nowy trafny film: Czy wiesz, że: jak często astronauci pierzą swoje ubrania w kosmosie? http://www.youtube.com/watch?v=dgoB5KUHoCE
@SF. każdy moment obrotowy powstały w wyniku prania powinien być łatwo obsługiwany przez CMG stacji.
@Tristan: Podając jego prędkość i masę przewyższa pranie;)
Zarówno pralka, jak i suszarka mogą być małymi, podwójnymi maszynami, ustawionymi tyłem do siebie, z ładunkiem zrównoważonym między nimi i zawsze obracającymi się w przeciwnych kierunkach, w celu uzyskania przybliżonej neutralności momentu pędu. Oczywiście wystarczy je wyłączyć podczas każdej wrażliwej nawigacji, takiej jak dokowanie.
Suszenie powietrza zwiększyłoby wilgotność, która musiałaby zostać usunięta przez system uzdatniania powietrza przy pewnych kosztach energii. Przypuszczam, że mogliby użyć zewnętrznego skraplacza, gdy ISS jest w cieniu Ziemi.
Trzy odpowiedzi:
#1
+48
aramis
2013-07-23 15:59:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Metody czyszczenia

Obecne technologie mycia są w większości oparte na rozpuszczalnikach. Najbardziej normalne „zabrudzenie” odzieży jest mieszaniną olejów i soli (obie są produktami potu) oraz złuszczonych komórek skóry, często związanych przez te same oleje. Kiedy ktoś stwierdza, że ​​odzież jest podrażniona przez długotrwałe noszenie, zwykle jest to spowodowane działaniem nagromadzonego potu i komórek skóry oraz bakterii, które je zjadają.

Normalne pranie wymaga mieszanki wody (jako rozpuszczalnika) i środek powierzchniowo czynny wiążący olej z wodą w celu dokładniejszego czyszczenia. Mieszanie polega głównie na przemieszczaniu mieszanki wody i środka powierzchniowo czynnego przez ubranie i jego włókna.

W pralni chemicznej używa się wielu rozpuszczalników chemicznych do usuwania różnych olejów, soli, komórek bakteryjnych i skóry.

Do usuwania naskórka i tłustych nalotów można stosować procesy ścierne; zazwyczaj nie usuwa ich spomiędzy włókien, ale „pranie piaskiem” jest realną opcją przedłużenia trwałości odzieży na krótki czas, kosztem długotrwałego uszkodzenia odzieży.

Powietrze -mycie jest również możliwe; użycie powietrza o wysokim ciśnieniu i temperaturze może usunąć duże części komórek i kolonii bakterii. Może również usunąć niektóre sole i oleje.

Można również zastosować czyszczenie wyparne; można go używać do usuwania olejów, ale nie usuwa cząstek między włóknami.

Degradacja termiczna jest stosowana w niektórych formach czyszczenia. To znaczy, że podgrzewasz go, aż załamią się czynniki biologiczne. Zwykle nie sprzyja ubiorowi, ale w połączeniu z innymi technikami może służyć do ulepszania innych metod.

Dlaczego nie używać?

Woda? Jest obecny. Teoretycznie astronauci mogliby wypłukać odzież z zachowanym systemem. Chodzi o to, że woda i inne płyny nie są łatwe w mikrograwitacji (jak pokazuje film o wykręcaniu myjki). Z pewnością nadaje się do ograniczonych zastosowań. Najlepiej używać do usuwania soli; Gromadzenie się soli jest przede wszystkim skutkiem parowania potu w środowisku o wysokiej temperaturze i prawie nie stanowi problemu w kosmosie. Poza tym woda to ograniczona ilość.

Surfaktant? Większość środków powierzchniowo czynnych stosowanych do prania to środki drażniące kontaktowe. Wyciek na stacji stanowiłby poważne zagrożenie. Ponadto woda używana z nimi wymaga innego oczyszczenia niż normalne. Można użyć niektórych konkretnych, ale znowu, zagrożenia dla środowiska wynikające z wdychania materiału sprawiają, że jest to ryzyko, podobnie jak zwiększone ryzyko dla oczyszczania wody.

Pralnia chemiczna? Prawie wszystkie chemikalia są silnie toksyczne.

Płukanie powietrzem? Głośne i wymaga wychwytywania cząstek stałych na pokładzie. Poza tym nie jest zbyt skuteczny.

Odparowy? Powolny, nie usuwa cząstek stałych (w tym bakterii i komórek skóry, a także soli krystalicznej). Poza tym wszystko, co zostało usunięte, musi zostać wyczyszczone z atmosfery. Ale przynajmniej przy odpowiednim czasie bakterie głodują.

Degradacja termiczna jest problemem związanym z ogrzewaniem - zarówno odzieży, jak i środowiska. Zarządzanie ciepłem jest główną częścią projektu statku kosmicznego.

Jeśli mimo wszystko zamierzasz ...

Połączony system pary pod ciśnieniem w celu ponownego wychwycenia, po którym prawdopodobnie nastąpi suszenie próżniowe, rozsądny system.

Użycie pary pod ciśnieniem zapewnia maksymalne wykorzystanie zarówno prania termicznego, jak i powietrza, a także usuwa niektóre sole i oleje nawet z wnętrza wiązek włókien tkaniny, przy minimalnej ilości wody. To także dość mały system; można stworzyć podajnik traktorowy, który pierze koszulę na raz przy pomocy traktora. Jest to również ograniczone zagrożenie dla załogi.

Dodanie suszenia próżniowego na ciepłej powierzchni zmaksymalizowałoby lotność pozostałych płynów.

Bardzo dziękuję, przedstawiony projekt wygląda na wykonalny i ekonomiczny.
Dobra odpowiedź. Czy są jakieś badania na ten temat? Mogę sobie wyobrazić, że niektórzy przynajmniej pomyśleli o tym na ISS ...
ISTR było o tym wspomniane przez NASA, ale przede wszystkim jest to oparte na dyskusjach z tablicami TravellerRPG - kiedy zbiera się razem kilka orzechów science-fiction, zalety i wady są zwykle bardzo ważne.
#2
+22
Deer Hunter
2013-07-25 09:58:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zdecydowałem się przeszukać NTRS i znalazłem to: http://hdl.handle.net/2060/20130012684

Bezwodna maszyna do czyszczenia ubrań

Ta maszyna może być używana wszędzie tam, gdzie woda jest ograniczona lub w celu zminimalizowania mycia wodą.

Centrum Kosmiczne Lyndona B. Johnsona, Houston, Teksas

Opracowano bezwodną maszynę do czyszczenia ubrań, która usuwa luźne cząsteczki i dezodoryzuje brudne pranie za pomocą regeneracyjnych procesów chemicznych, aby ubrania były wygodniejsze w noszeniu i miały świeży zapach. System ten został początkowo opracowany do użytku w zerowej masie, ale można go zastosować w środowiskach o masie 1 g, w których brakuje wody lub innych zasobów. Niektóre z tych procesów obejmują między innymi przepływ powietrza , filtrację , wytwarzanie ozonu , ciepło , światło ultrafioletowe i fotokatalityczny tlenek tytanu .

Maszyna ma wystarczająco dużą komorę, aby pomieścić i mieszać kilka artykułów odzieżowych, a także samouszczelniający drzwiczki do wkładania i zdejmowania odzieży. Mieszanie i usuwanie cząstek stałych i lotnych w ubraniach odbywa się za pomocą przepływu powietrza i pewnego rodzaju mechanizmu mieszającego, prawdopodobnie przez obracanie komory i / lub naprzemiennie przepływ powietrza i / lub panele bijaków w środowisku o zerowej grawitacji. Mieszanie w 1 g można wykonać przez wirowanie. Jednym z głównych celów przepływu powietrza jest usuwanie cząstek stałych z odzieży i osadzanie ich w filtrze, gdzie cząstki stałe można usunąć z filtra pod koniec cyklu. Ten przepływ powietrza może również przenosić ozon do komory i przenikać do odzieży, zabijając bakterie i rozkładając nieprzyjemne zapachy lub inne substancje organiczne. Komora może również zawierać źródło światła ultrafioletowego, które eksponuje poruszające się ubrania na zabijające bakterie fale światła.

To źródło światła może również wystawiać materiał fotokatalityczny, taki jak tytan tlenek, osadzony na wewnętrznej stronie ścian komory lub na mechanizmach mieszania, do energii, które wytworzyłyby jony hydroksylowe z wilgoci komory, aby pomóc w usuwaniu związków organicznych z tkaniny .

Ciepło można było wprowadzić do komory odzieżowej albo przez ogrzewanie strumienia powietrza, albo przez bezpośrednie ogrzewanie komory odzieżowej za pomocą elektrycznych listew grzejnych na ścianach komory. Ciepło pomogłoby w zabijaniu bakterii, rozkładaniu białek i odparowywaniu substancji lotnych z ubrań. Przepływ powietrza w tym systemie może być całkowicie zawrócony z powrotem przez system lub odprowadzony, w zależności od potrzeb środowiska otaczającego środek czyszczący. Przepływ powietrza, ozon, światło UV i ciepło mogą być kontrolowane niezależnie, dzięki czemu można je włączać i wyłączać bez wpływu na inne, aby uwzględnić potrzeby związane z określonym rodzajem odzieży lub różnymi rodzajami zabrudzeń na ubraniach.

Ta praca została wykonana przez Glenna Johnsona i Shane'a Ganske'a z United Space Alliance dla Johnson Space Center.


Mała bibliografia na ten temat:

  • Colombo, Gerald V .; Putnam, David F .; Lunsford, Teddie D .; Streech, Neil D .; Wheeler, Richard R., Jr .; Reimers, Harold. Zabudowa pralni jednofazowej. PAPIER SAE 932092. 1993.

  • Studium pralni dla placówki księżycowej. Ewert, Michael; Jeng, Frank. JSC-17326. 2009. ( Badanie kompromisów projektowych! )

  • Projekt wsparcia życia nowej generacji: Rozwój zaawansowanych technologii dla misji eksploracyjnych. Daniel J. Barta. JSC-CN-26608. 2012. (Status alternatywnego uzdatniania wody do oczyszczania, między innymi, ścieków z prania).


Próg rentowności

Ewert, Michael K .; Broyan, James Lee, Jr. Analiza korzyści z misji w zakresie technologii redukcji logistyki. JSC-CN-28324. 2013.

W modelu podstawowym nie założono żadnego systemu prania odzieży, ponieważ roczna misja prawdopodobnie nie będzie wystarczająco długa, aby korzyści z prania znacznie przekroczyły bezpośrednią masę odzieży .

(Co nie znaczy, że się z nimi zgadzam.)

#3
+12
Osteoboon
2013-07-24 01:19:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dobre pytanie, a to nie jest tak naprawdę odpowiedź na twoje pytanie, które znam, ale jest za długie na komentarz. Moją reakcją na to było (być może dziwne) zastanowienie się nawet nad koniecznością ubierania się w kosmosie.

Wydaje mi się, że na Ziemi nosimy ubrania z wielu powodów (niektóre praktyczne, inne bardziej kulturowe i tradycyjne niż jakikolwiek czysto obiektywny, racjonalny powód):

  1. aby chronić nasze kruche ciała przed warunkami atmosferycznymi (w kosmosie, oprócz EVA, powinniśmy być w stanie całkowicie kontrolować pogodę, aby dostosować ją do niezależnie od potrzeb i preferencji)
  2. , aby chronić nasze delikatne ciała przed złapaniem w niebezpieczną maszynę (ubrania prawdopodobnie byłyby potrzebne w kosmosie z tego powodu, tak jak są na Ziemi, ale jeśli to jest tylko powód noszenia ubrań w kosmosie, wydaje mi się, że możemy sobie poradzić z minimalną ilością ubrań - może spodenki ze spandexu dla mężczyzn i jakiś szalik dla każdego z długimi włosami - a tym samym zminimalizować potrzebę mycie ich)
  3. aby chronić naszą skromność (wydaje się to być ściśle kulturowe, jak kilka kultury takie jak ludzie Zo'é w dużej mierze pozbyli się odzieży; my, ludzie, pokazaliśmy, że jesteśmy jednym z najbardziej przystosowujących się gatunków na Ziemi, więc wydaje się, że powinniśmy być w stanie przystosować się do przestrzeni również w zakresie odzieży)
  4. Dekoracyjne (patrz skromność)

Jeśli techniczne wyzwania związane z praniem ubrań w kosmosie są bardzo wymagające, to być może powinniśmy poważnie rozważyć stworzenie kultury podróżowania w kosmos, która nie potrzebuje odzieży wewnątrz pojazdu. Oczywiście nadal wymagana byłaby dodatkowa odzież samochodowa, ale wysokie ryzyko związane z EVA wydaje się być mocnym uzasadnieniem dla zminimalizowania ich, a tym samym dalszej minimalizacji potrzeby prania odzieży w kosmosie.

Znowu wielkie pytanie; bardzo prowokuje do myślenia.

Miła i całkowicie nieoczekiwana odpowiedź na pytanie. Głosowano za czystą nowością (nawet jeśli życie bez ubrań nie jest ściśle praktyczne).
Dlaczego ubrania mają znaczenie: ekipy mieszanej płci; prywatność niektórych zjawisk fizjologicznych; prywatność medyczna; ochrona przed cholernym zimnem cienkiej puszki, zwanej statkiem kosmicznym; wchłanianie potu podczas ćwiczeń i prac konserwacyjnych.
wchłanianie potu: ale dużo łatwiej jest zmyć pot z naszych ciał niż ubranie, prawda?
(Pot może kapać na sprzęt.) A jednak to prowadzi nas do innego mojego ulubionego tematu: prawdziwego prysznica w kosmosie. Mokre gąbki nie mogą się równać z natryskami, jeśli chodzi o funkcje czyszczące i regenerujące. Kiedy przemierzasz ogromne przestrzenie w małej, szczelnej łodzi, zapachy ciała innych osób zaczynają obrażać Twoje zmysły. Czyste, schludne ubranie i czyste ciało są świetnymi pomocnikami w zachowaniu morale i sprawności załogi.
Kilka dobrych punktów, @DeerHunter,, ale z drugiej strony, przy zerowej grawitacji, po co pocić się wszędzie (język tylko częściowo w policzku). Z drugiej strony, kto mówi, że będzie to stan nieważkości, prawda? Przez wirowanie zawsze mogliśmy narzucić sztuczną grawitację.
@CopyrightX - zakładając funkcjonujące kontrole środowiskowe, czynności na tyle forsowne, by wywołać pot, są czynnościami na tyle energicznymi, aby wyrzucać kropelki. Nawet delikatne wykręcenie myjki wystarczyło, aby odrzucić kilka zabłąkanych kropelek. Większość elektroniki nie będzie miała dużego wpływu, ale bakterie będą rosnąć i wytwarzać nieprzyjemny zapach i niektóre szkodliwe chemikalia, jeśli pot się nagromadzi (podobnie jak zużyta koszula z okresu ćwiczeń gromadzi smród, jeśli jest jeszcze wilgotny od potu przez 3 godziny w twoim szafka na siłownię ...
Nawet jeśli potrafisz pokonać takie problemy, jak skromność, kontrola temperatury i ochrona noszącego przed zagrożeniami, wyobrażam sobie, że odzież odgrywa główną rolę w wychwytywaniu materiałów emitowanych przez użytkownika, które mogą się gromadzić i ostatecznie zakłócać działanie różnych systemów (np. złuszczał martwy naskórek dostając się do styków elektrycznych). Jeśli się nie mylę, wydaje się, że załoga kosmiczna przez większość czasu ma zakrytą większość swoich ciał, odsłaniając tylko głowę i ręce. Wygląda na to, że pozostanie w ubraniu i radzenie sobie z problemem prania może przynieść ważne korzyści techniczne.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...