На «Востоке» система водоснабжения состояла из жесткого контейнера, в котором размещалась емкость из прочной полиэтиленовой пленки. От емкости отходил трубопровод со специальным мундштуком. Чтобы напиться, нужно было взять в рот мундштук, нажать на кнопку специального запирающего устройства и затем всасывать воду. Такой способ утоления жажды не вызывал никаких затруднений.
Но все известные нам полеты длились пока еще не более 14 суток. В этом случае запас воды был достаточен. А как решать «водную проблему» в длительных космических рейсах? Ведь если отправиться в межпланетное путешествие на несколько месяцев или лет, то вода понадобится не только для приготовления пищи, но и для санитарно-гигиенических целей. Космонавтам придется по утрам умываться, принимать душ или ванну. Тут уж 2–2,5 литра, конечно, не хватит.
Допустим, каждый член экипажа будет расходовать 4 литра в сутки (1,2 литра для питья, 1 литр для приготовления пищи и 1,8 литра на санитарно-хозяйственные нужды), тогда экипажу из 6 человек только на один месяц полета необходимо 720 литров. Такой вес брать в полет явно нерентабельно. Что же делать? Очевидно, необходимо вернуть ту воду, которую организм выделяет, испаряет кожей и выдыхает с воздухом. Вот эту влагу ученые и предлагают использовать вновь. Можно также вторично использовать санитарно-хозяйственные (смывные) воды.
Простой подсчет показывает, что уже в полетах, длящихся более месяца, целесообразно пользоваться водой не из запасов, взятых с Земли, а восстановленной методом регенерации из продуктов жизнедеятельности человека, так как регенерационная установка весит по крайней мере в несколько раз меньше, чем общее количество необходимой жидкости.
Поскольку наибольшее количество влаги выделяется из организма с мочой (1,2–1,4 литра в сутки), специалисты прежде всего стали искать способ восстановления воды из этого продукта. Сейчас известен целый ряд химических и физических методов, позволяющих добиться этого. Солнечную энергию можно, например, использовать для выпаривания мочи при высокой температуре, близкой к точке кипения, что в условиях пониженного давления требует относительно небольшой температуры (вакуумная дистилляция).
Если не пользоваться теплом, как это делается при дистилляции, а, наоборот, отнимать его, то при низких температурах образуются кристаллы жидкости которые затем, при таянии, дадут чистую воду. Для такого замораживания также вполне подходит низкая температура межпланетного пространства, которая существует на неосвещенной Солнцем поверхности ракеты.
В зарубежной печати сообщалось, что американский ученый Помпа Дан испытал в лабораторных условиях установку, которая за 8 часов работы восстанавливала 4,5 литра воды из мочи. Жидкость испарялась в теплообменнике при пониженном давлении. Образующийся пар подавался в специальную камеру, где происходило разложение различных вредных веществ. Затем очищенный пар конденсировался. Вода, полученная таким способом, отвечала всем санитарно-гигиеническим требованиям. Клинические исследования не установили никаких нарушений в организме людей, долгое время употреблявших такую воду.
Подобные исследования проводились и в нашей стране.
Еще в 1958 году советский ученый В. И. Данилейко с помощью выпаривания получил из мочи воду, пригодную для питья. Интересно, что те, кого угощали таким «нарзаном», пили его с удовольствием, если не знали, из чего он приготовлен. Только тогда, когда им сообщали технологию приготовления, они начинали чувствовать себя неважно. А это уже область психологии, а не физиологии.
Для очистки мочи использовались и ионные фильтры, которые удаляют из жидкости различные соли. А так как минеральные соли, необходимые для жизни, постоянно присутствуют в питьевой воде, то при очистке мочи стремятся обычно получить не дистиллированную воду, а питьевую, с определенным составом минеральных солей.
Как известно, основная составная часть мочи — мочевина. На ее долю приходится от 80 до 90 процентов всех твердых веществ. Очищать воду от этого вредного для организма химического вещества можно биологическими методами (с помощью микроорганизмов) или с помощью биологически активных веществ — фермента урезы, который содержится в соевых бобах. При его воздействии мочевина разлагается на более простые продукты: аммиак, углекислый газ и воду. Таким образом, при создании экологически замкнутой системы на космических кораблях появляется еще один путь круговорота воды.
Снаряжая дальние космические экспедиции, надо учитывать и то, что в сутки человек выделяет на 10 процентов воды больше, чем потребляет. Связано это с окислением продуктов питания. Следовательно, если космонавты будут питаться только продуктами, взятыми с Земли, а не за счет поступлений из замкнутой экологической системы, то запасы воды на корабле будут возрастать по мере уменьшения продовольствия.
Для нормальных условий жизни в кабинах кораблей необходимо не только устройство для регенерации воды, но и установки для мытья рук, головы, принятия душа. А ведь гигиенические процедуры в космическом полете выполнять не так-то просто: вода при невесомости разлетается в виде шариков во все стороны, не производя моющего эффекта. Избежать этого можно, если монтировать установки во внутренних стенах камер-душевых, а воду в эти камеры подавать под давлением или создавать воздушный поток совместно с водой.
Но больше всего конструкторам приходится думать об экономии. Ведь вся система должна иметь малый вес и небольшие габариты, потреблять минимальное количество энергии и работать автоматически. Нелегко создать и малогабаритную регенерационную установку, надежно работающую в условиях невесомости.
«Сухари, которыми мы питались, превратились в пыль, смешанную с червями, загаженную крысами и издававшую поэтому невыносимое зловоние… Мы ели кожи, которыми покрывают реи, чтобы веревки не перетерлись деревом. Эти кожи так затвердели, что их приходилось размачивать в морской воде четыре-пять дней, затем мы пекли их на угольях и ели. Часто мы питались древесными опилками, и даже крысы, столь противные человеку, сделались таким изысканным блюдом, что за них платили по полдуката золотом за штуку».
Эта запись — из дневника участника первого кругосветного путешествия Антонио Пигафетты.
Голод!.. Он преграждал путь многим исследователям, устремлявшимся к цели с фанатическим героизмом. Однако даже в бескрайних просторах океанов, в песчаных пустынях, томимые жаждой и голодом, люди не теряли надежды. Грозовые облака несли долгожданную влагу, появление животных и растений — пищу. Наконец, помощь могла прийти и от людей.
Пора великих географических открытий теперь уже позади. Современные экспедиции великолепно оснащаются всем необходимым для жизни, и людям больше не грозит судьба первых землепроходцев.
Освоение космоса можно тоже сравнить с эпохой великих географических открытий. Но окружающая среда, в которую попадают Колумбы вселенной, пострашней, чем у исследователей на Земле. Ведь черные глубины космоса безжизненны. Добыть какую-либо пищу, если иссякнут запасы на борту корабля, абсолютно невозможно.
До начала полетов в космос ученых интересовало не только снабжение космонавта продуктами. Они хотели точно знать, сможет ли он вообще принимать пищу. Особенно беспокоило их, как бы крошки пищевых продуктов, рассеянные в условиях невесомости по кабине, не попали вместе с воздухом в дыхательные пути и не вызвали нарушения дыхания. Чтобы ответить на эти вопросы, тщательно проверяли, как человек питается в условиях кратковременной невесомости, воспроизводимой на самолетах. Летчики пробовали есть кусочки мяса, хлеба и другие твердые продукты. Оказалось, что кусочки сухой пищи разлетаются по кабине и начинают «парить» в воздухе. Обедать в подобной ситуации явно было нелегко.
И все же последнее слово принадлежало космонавтам, отправлявшимся в реальный космический полет.
Чтобы крошки и пыль от пищевых продуктов не попали в дыхательные пути, для первых двух командиров кораблей «Восток» изготовили продукты в виде паштетов, соусов и пюре. Упакована вся эта пища была в тубы емкостью до 160 граммов. В тубах также находился плавленый сыр, шоколадный соус и кофе с молоком. Кроме пюреобразных, были и твердые продукты: хлеб, копченая колбаса, лимонные дольки. Хлеб испекли небольшими шариками, чтобы их можно было, не кусая, положить в рот. Так же расфасованы были и другие твердые продукты.
Командир «Востока» во время своего единственного витка, конечно, не успел проголодаться, но по программе он все же принимал пищу. Титов находился в полете уже сутки и мог, что называется, со смаком пообедать на орбите. После он рассказывал, что в кабине не было ни тарелок, ни ложек, ни вилок, ни салфеток. Протянув руку к контейнерам с пищей, он достал первую тубу. На Земле она весила примерно 150 граммов, в космосе же не весила ничего. В тубе содержался суп-пюре, который он стал выдавливать в рот, как зубную пасту. На второе таким же манером он съел мясной и печеночный паштет и все запил черносмородиновым соком, тоже из тубы. Несколько капель сока пролилось, и они, как ягоды, повисли перед его лицом. Ему было интересно наблюдать, как они, чуть подрагивая, плавают в воздухе. Он подобрал их на пробку от тубы и проглотил.
Опыт первых двух космических полетов позволил расширить ассортимент продуктов. В рацион космонавтов включили разнообразные изделия из мяса: жареное мясо, котлеты, язык, телятину, куриное филе. Появились сандвичи с паюсной икрой, пирожки с килькой, фрукты: яблоки, апельсины, лимоны. Для любителей была предусмотрена даже сушеная вобла.
Питание — не просто прием пищи. Это сложный процесс, в котором тесно сочетаются психологические и физиологические моменты. Даже в кратковременном полете вкусная и любимая пища служит космонавтам своеобразной разрядкой в их напряженной работе. Имеет значение и вкус пищи и условия, в которых ее принимают. Чистая скатерть, приятная посуда, легкая музыка, дружеская беседа способствуют тому, что человек отдыхает за едой. И наоборот: безвкусное и непривлекательное блюдо, плохая сервировка стола могут вызвать раздражение и не только не располагают к отдыху, но и тормозят выделение пищеварительных соков.