Domanda:
Lavare i vestiti nello spazio: ci sono sfide tecniche?
Deer Hunter
2013-07-23 14:26:44 UTC
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Attualmente, la ISS è rifornita di vestiti freschi dalla Terra. Ricordo di aver letto un rapporto su NTRS in cui si afferma che i requisiti per i vestiti puliti si sono dimostrati molto più alti del previsto.

Quindi, diverse domande correlate:

  • Sarà possibile mettere una lavatrice nella ISS?
  • Che tipo di sfide ci sono da superare (isolamento dalle vibrazioni, budget energetico, smaltimento dell'acqua, contaminazione ecc.)? Preferibilmente con la suddivisione in tipi di lavatrici COTS più adatte per le operazioni spaziali.
  • I vantaggi supereranno i costi per le operazioni LEO (impatto sui budget di rifornimento, usura dei vestiti, odore, ecc.)?
  • E le missioni interplanetarie (Marte, asteroidi)? In che modo le lavatrici possono contribuire a portare a termine il lavoro a costi inferiori?
Questa potrebbe essere solo la domanda posta qui che più mi ha colto alla sprovvista come una buona domanda. Fantastico!
Se vuoi centrifugare i tuoi vestiti, preparati che l'intera stazione inizi a ruotare contro l'asciugatrice durante l'asciugatura. ;)
@SF Yay gravity!
@SF, anche se l'hai iniziato a girare su cuscinetti magnetici e lo hai lasciato girare? Dato che l'attrito è minimo e supponendo che i vestiti siano bilanciati, ruoterebbe la stazione?
@kurtnelle: Se fornisci energia per la rotazione - 3a legge della meccanica di Newton nel movimento rotatorio. Ovviamente quando il bucato ha finito anche la tua postazione smette di girare.
nuovo video rilevante: Lo sapevi: quanto spesso gli astronauti lavano i loro vestiti nello spazio? http://www.youtube.com/watch?v=dgoB5KUHoCE
@SF. qualsiasi coppia creata come risultato del bucato dovrebbe essere facilmente gestita dai CMG della stazione.
@Tristan: Fornendo la sua velocità e massa supera quella del bucato;)
Sia la lavatrice che l'asciugatrice possono essere piccole macchine doppie, schiena contro schiena con il carico bilanciato tra di loro, e che girano sempre in direzioni opposte, per una neutralità approssimativa del momento angolare. Ovviamente, devono essere disattivati ​​durante qualsiasi navigazione sensibile, come l'attracco.
L'essiccazione all'aria aumenterebbe l'umidità, che dovrebbe essere rimossa dal sistema di trattamento dell'aria a un certo costo energetico. Suppongo che potrebbero usare un condensatore esterno mentre la ISS è all'ombra della Terra.
Tre risposte:
#1
+48
aramis
2013-07-23 15:59:05 UTC
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Metodi di pulizia

Le attuali tecnologie di lavaggio sono principalmente a base di solventi. La maggior parte della normale "sporcizia" degli indumenti è una miscela di oli e sali (che sono entrambi prodotti del sudore) e cellule della pelle desquamate, spesso legate dagli stessi oli. Quando si scopre che gli indumenti sono irritabili a causa dell'usura prolungata, di solito è a causa degli effetti del sudore accumulato, delle cellule della pelle e dei batteri che li mangiano.

Il normale lavaggio utilizza una miscela di acqua (come solvente) e un tensioattivo per legare l'olio all'acqua per una pulizia più completa. L'agitazione è principalmente quella di spostare la miscela di acqua e tensioattivo attraverso l'indumento e le sue fibre.

Il lavaggio a secco utilizza uno qualsiasi di una serie di solventi chimici per rimuovere i vari oli, sali, batteri e cellule della pelle.

È possibile utilizzare processi abrasivi per rimuovere gli accumuli di pelle e olio; generalmente non le rimuove dalle fibre, ma "lavato con sabbia" è un'opzione praticabile per estendere la vestibilità di un capo a breve termine, a scapito di danni a lungo termine al capo.

Aria -è possibile anche il lavaggio; l'uso di aria ad alta pressione e temperatura può rimuovere grandi porzioni di cellule e colonie batteriche. Può anche rimuovere alcuni sali e oli.

Può essere utilizzata anche la pulizia evaporativa; può essere utilizzato per rimuovere gli oli, ma non rimuove il particolato tra le fibre.

La degradazione termica viene utilizzata per alcune forme di pulizia. Vale a dire, lo riscaldi fino a quando i biologici non si rompono. In genere non è favorevole all'abbigliamento, ma in combinazione con altre tecniche può essere utilizzato per migliorare altri metodi.

Perché non usarlo?

Acqua? È presente. In teoria, gli astronauti potrebbero sciacquare gli indumenti con il sistema esistente. Il fatto è che l'acqua e altri fluidi non sono facilmente gestibili in condizioni di microgravità (come mostra il video di strizzare un asciugamano). È sicuramente utilizzabile per applicazioni limitate. È meglio utilizzato per rimuovere i sali; l'accumulo di sale è principalmente un artefatto dell'evaporazione del sudore in un ambiente ad alto calore ed è quasi un non problema nello spazio. Inoltre, l'acqua è una quantità limitata.

Tensioattivo? La maggior parte dei tensioattivi per bucato sono irritanti da contatto. Una fuoriuscita nella stazione sarebbe un grave pericolo. Inoltre, l'acqua utilizzata con loro richiede una purificazione diversa dal normale. Alcuni specifici potrebbero essere utilizzati, ma ancora una volta, i rischi ambientali dovuti alla respirazione del materiale lo rendono un rischio, così come i maggiori rischi per la purificazione dell'acqua.

Lavaggio a secco? Quasi tutte le sostanze chimiche sono altamente tossiche.

Lavaggio ad aria? Rumoroso e richiede la cattura del particolato a bordo della stazione. Inoltre, non è molto efficace.

Evaporativo? Lento, non rimuove i particolati (inclusi batteri e cellule della pelle, oltre al sale cristallino). Inoltre, qualsiasi cosa rimossa ora deve essere eliminata dall'atmosfera. Ma almeno, dato abbastanza tempo, i batteri muoiono di fame.

Il degrado termico è un problema di riscaldamento, sia per il capo che per l'habitat. La gestione del calore è una parte importante della progettazione dei veicoli spaziali.

Se hai intenzione comunque ...

Un sistema combinato di vapore pressurizzato per ricatturare, eventualmente seguito da essiccazione sotto vuoto, un sistema ragionevole.

L'utilizzo del vapore in pressione permette di sfruttare al massimo sia il lavaggio termico che quello ad aria, inoltre rimuove alcuni sali e oli anche all'interno dei fasci di fibre del tessuto, per una minima quantità di acqua. È anche un sistema ragionevolmente piccolo; si potrebbe creare un'unità di alimentazione del trattore che lava una camicia alla volta con un feed del trattore. Inoltre rappresenta un rischio limitato per l'equipaggio.

Aggiungere l'asciugatura sottovuoto su una superficie calda massimizzerebbe la volitalizzazione dei liquidi rimanenti.

Grazie mille, il design che hai presentato sembra fattibile ed economico.
Buona risposta. C'è qualche ricerca su questo argomento? Potrei immaginare che alcune persone almeno pensassero a questo per l'ISS ...
ISTR ne è stato menzionato in qualche modo dalla NASA, ma soprattutto, è basato sulle discussioni dei forum TravellerRPG: quando si mette insieme un po 'di realismo fantascientifico, i pro ei contro tendono a essere pesati pesantemente.
#2
+22
Deer Hunter
2013-07-25 09:58:01 UTC
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Ho deciso di cercare in NTRS e ho trovato questo: http://hdl.handle.net/2060/20130012684

Macchina per la pulizia dei vestiti senza acqua

Questa macchina può essere utilizzata ovunque l'acqua sia scarsa o per ridurre al minimo il lavaggio con acqua.

Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, Texas

È stata sviluppata una macchina lavabiancheria senz'acqua che rimuove le particelle sciolte e deodora la biancheria sporca con processi chimici rigenerativi per rendere i vestiti più comodi da indossare e avere un profumo fresco. Questo sistema è stato inizialmente sviluppato per l'uso a zero g, ma potrebbe essere modificato per ambienti a 1 g in cui l'acqua o altre risorse sono scarse. Alcuni di questi processi includono, ma non sono limitati a, flusso d'aria , filtrazione , generazione di ozono , calore , luce ultravioletta e ossido di titanio fotocatalitico .

La macchina ha una camera abbastanza grande da contenere e agitare diversi capi di abbigliamento, oltre a un sportello per l'inserimento e la rimozione degli indumenti. L'agitazione e la rimozione del particolato e delle sostanze volatili negli indumenti viene eseguita dal flusso d'aria e da qualche tipo di meccanismo di agitazione, possibilmente ruotando la camera e / o alternando il flusso d'aria e / o i pannelli del battitore per l'ambiente zero-g. L'agitazione in 1 g può essere eseguita con burattatura. Uno degli scopi principali del flusso d'aria è rimuovere il particolato dagli indumenti e depositarlo in un filtro dove il particolato può essere rimosso dal filtro alla fine del ciclo. Questo flusso d'aria può anche trasportare l'ozono nella camera per penetrare negli indumenti per uccidere i batteri e abbattere le proteine ​​odoranti o altre sostanze organiche. La camera può anche contenere una sorgente di luce ultravioletta per esporre i vestiti che agitano a lunghezze d'onda della luce che uccidono i batteri.

Questa sorgente di luce potrebbe anche esporre un materiale fotocatalitico come il titanio ossido, incorporato rivestito all'interno delle pareti della camera o su meccanismi di agitazione, a energie che produrrebbero ioni idrossili dall'umidità della camera per aiutare la rimozione dei composti organici dal tessuto .

Calore potrebbe essere introdotto nella camera degli indumenti riscaldando il flusso d'aria o riscaldando la camera degli indumenti direttamente utilizzando strisce di riscaldamento elettrico sulle pareti della camera. Il calore aiuterebbe a uccidere i batteri, abbattere le proteine ​​e far evaporare i volatili dai vestiti. Il flusso d'aria per questo sistema potrebbe essere completamente riciclato attraverso il sistema o essere espulso, a seconda delle esigenze dell'ambiente circostante l'aspirapolvere. Il flusso d'aria, l'ozono, la luce UV e il calore possono essere controllati indipendentemente in modo che ciascuno possa essere acceso o spento senza influire sugli altri per soddisfare le esigenze del tipo specifico di abbigliamento o diversi tipi di sporco sui vestiti.

Questo lavoro è stato svolto da Glenn Johnson e Shane Ganske di United Space Alliance per il Johnson Space Center.


Una piccola bibliografia sull'argomento:


Punto di pareggio

Ewert, Michael K .; Broyan, James Lee, Jr. Analisi dei vantaggi della missione delle tecnologie di riduzione della logistica. JSC-CN-28324. 2013.

Nessun sistema di lavanderia per indumenti è stato ipotizzato nel modello di base perché una missione di un anno probabilmente non è abbastanza lunga perché i vantaggi del bucato superino in modo significativo la massa diretta dell'abbigliamento .

(Il che non significa che io sia d'accordo con loro.)

#3
+12
Osteoboon
2013-07-24 01:19:13 UTC
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Bella domanda, e questa non è proprio una risposta alla tua domanda, lo so, ma è troppo lunga per un commento. La mia reazione alla lettura è stata (forse stranamente) di chiedermi anche solo la necessità di vestiti nello spazio.

Mi sembra che sulla Terra, indossiamo vestiti per una serie di motivi (alcuni pratici, altri più culturale e tradizionale rispetto a qualsiasi ragione puramente oggettiva e razionale):

  1. per proteggere i nostri corpi fragili dalle intemperie (nello spazio, a parte EVA, dovremmo essere in grado di controllare assolutamente il tempo per renderlo adatto per qualsiasi esigenza o preferenza che abbiamo)
  2. per proteggere i nostri corpi fragili dall'essere intrappolati in macchinari pericolosi (i vestiti sarebbero probabilmente necessari nello spazio per questo motivo proprio come lo sono sulla Terra, ma se questo è il solo per poter indossare vestiti nello spazio, quindi mi sembra che potremmo essere in grado di fare un minimo di vestiti - forse pantaloncini di spandex per i maschi e una sciarpa di qualche tipo per chiunque abbia i capelli lunghi - e quindi ridurre al minimo la necessità di lavarli)
  3. per proteggere la nostra modestia (questo sembra essere strettamente culturale e legato alla Terra culture come il popolo Zo'é hanno in gran parte abolito l'abbigliamento; noi umani ci siamo dimostrati una delle specie più adattabili sulla Terra, quindi sembra che dovremmo essere in grado di adattarci allo spazio anche per quanto riguarda l'abbigliamento)
  4. Decorativo (vedi modestia)

Se le sfide tecniche del lavaggio dei vestiti nello spazio sono molto impegnative, forse dovremmo prendere seriamente in considerazione la creazione di una cultura del viaggio nello spazio che abbia poca o nessuna necessità di indumenti intra-veicolari. Ovviamente sarebbero ancora necessari indumenti extra-veicolari, ma l'elevato rischio di EVA sembrerebbe costituire una forte giustificazione per ridurli al minimo, minimizzando così ulteriormente la necessità di lavare i vestiti nello spazio.

Ancora una volta, ottima domanda; molto stimolante.

Una bella e del tutto inaspettata virata sulla questione. Votato per la novità assoluta (anche se andare avanti senza vestiti non è strettamente pratico).
Perché i vestiti contano: equipaggi di genere misto; riservatezza di alcuni fenomeni fisiologici; privacy medica; proteggendo dal fottuto freddo di un sottile barattolo di latta che si chiama navicella spaziale; assorbimento del sudore durante l'esercizio e il lavoro di manutenzione.
assorbimento del sudore: ma è molto più facile lavare il sudore dal nostro corpo che dai nostri vestiti, no?
(Il sudore potrebbe gocciolare sull'hardware.) Eppure, questo ci porta a un altro dei miei argomenti preferiti: fare una vera doccia nello spazio. Le spugne bagnate non possono competere con le docce per quanto riguarda le funzioni detergenti e rinvigorenti. Quando attraversi vaste distese di spazio in una piccola barca sigillata, gli odori del corpo degli altri iniziano a offendere i tuoi sensi. Vestiti puliti e un corpo pulito sono di grande aiuto per preservare il morale e l'efficienza di un equipaggio.
Alcuni buoni punti, @DeerHunter, ma poi di nuovo, in assenza di gravità, perché il sudore "gocciola" ovunque (lingua solo parzialmente in-guancia). D'altra parte, chi dice che sarebbe gravità zero, giusto? Potremmo sempre imporre la gravità artificiale attraverso la rotazione.
@CopyrightX: supponendo che i controlli ambientali funzionino, le attività abbastanza faticose da causare sudore sono attività abbastanza vigorose da lanciare goccioline. Anche il leggero strizzare un asciugamano era sufficiente per mandare via alcune goccioline vaganti. La maggior parte dell'elettronica non sarà molto influenzata, ma i batteri cresceranno e genereranno odore e alcune sostanze chimiche nocive se il sudore si accumula (proprio come una maglietta indossata durante il periodo di esercizio accumula un fetore se è ancora umida dal sudore per 3 ore armadietto palestra ...
Anche se riesci a superare problemi come la modestia, il controllo della temperatura e la protezione di chi lo indossa dai pericoli, immagino che l'abbigliamento abbia un ruolo importante nel catturare i materiali emessi da chi lo indossa che potrebbero accumularsi e alla fine interferire con il funzionamento di vari sistemi (ad es. staccata dalla pelle morta che entra in contatto elettrico). Se non sbaglio, l'equipaggio spaziale generalmente sembra avere la maggior parte dei loro corpi coperti per la maggior parte del tempo, esponendo solo la testa e le mani. Sembra che rimanere vestiti e affrontare il problema del bucato possa avere importanti vantaggi tecnici.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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