Wäsche waschen im Weltall: Gibt es technische Herausforderungen?

Derzeit wird die ISS mit frischer Kleidung von der Erde versorgt. Ich erinnere mich, einen Bericht auf NTRS gelesen zu haben, in dem stand, dass die Anforderungen an frische Kleidung viel höher waren als erwartet.

Daher einige verwandte Fragen:

  • Wird es machbar sein, eine Waschmaschine in die ISS einzubauen?
  • Welche Herausforderungen sind zu bewältigen (Schwingungsisolierung, Energiehaushalt, Wasserentsorgung, Verschmutzung etc.)? Vorzugsweise mit Aufschlüsselung in Typen von COTS-Waschmaschinen, die für den Weltraumbetrieb am besten geeignet sind.
  • Werden die Vorteile die Kosten für den LEO-Betrieb überwiegen (Auswirkungen auf Nachschubbudgets, Kleidungsabnutzung, Geruch usw.)?
  • Was ist mit interplanetaren Missionen (Mars, Asteroiden)? Wie könnten Waschmaschinen dazu beitragen, die Arbeit zu geringeren Kosten zu erledigen?
Dies könnte nur die hier gestellte Frage sein, die mich als gute Frage am meisten überrascht hat. Fantastisch!
Wenn Sie Ihre Kleidung schleudern möchten, bereiten Sie sich darauf vor, dass sich die gesamte Station während des Trocknens gegen Ihren Trockner dreht. ;)
@SF Yay Schwerkraft!
@SF, auch wenn Sie es auf Magnetlagern drehen ließen und es einfach drehen ließen? Würde es angesichts der minimalen Reibung und der Annahme, dass die Kleidung ausbalanciert ist, die Station drehen?
@kurtnelle: Wenn Sie Energie für das Spinnen bereitstellen - Newtons 3. Gesetz der Mechanik in Drehbewegung. Wenn die Wäsche fertig ist, dreht sich natürlich auch Ihre Station nicht mehr.
neues relevantes Video: Wussten Sie schon: Wie oft waschen Astronauten ihre Kleidung im Weltraum? youtube.com/watch?v=dgoB5KUHoCE
@SF. Jegliches Drehmoment, das beim Wäschewaschen entsteht, sollte von den CMGs der Station problemlos gehandhabt werden.
@Tristan: Vorausgesetzt, seine Geschwindigkeit und Masse übersteigt die der Wäsche ;)
Sowohl die Waschmaschine als auch der Trockner könnten kleine Doppelmaschinen sein, Rücken an Rücken, wobei die Last zwischen ihnen ausgeglichen ist und sich immer in entgegengesetzte Richtungen dreht, um eine ungefähre Drehimpulsneutralität zu erreichen. Natürlich müssen sie während einer sensiblen Navigation wie dem Andocken einfach ausgeschaltet werden.
Die Lufttrocknung würde die Feuchtigkeit erhöhen, die durch das Luftbehandlungssystem mit einigen Energiekosten entfernt werden müsste. Ich nehme an, sie könnten einen externen Kondensator verwenden, während sich die ISS im Schatten der Erde befindet.

Antworten (3)

Methoden der Reinigung

Aktuelle Waschtechnologien basieren meist auf Lösungsmitteln. Die meiste normale „Verschmutzung“ von Kleidung ist eine Mischung aus Ölen und Salzen (beide Produkte von Schweiß) und abgestoßenen Hautzellen, die oft durch dieselben Öle gebunden werden. Wenn Kleidung durch längeres Tragen gereizt wird, liegt dies normalerweise an den Auswirkungen von angesammeltem Schweiß und Hautzellen und den Bakterien, die sie fressen.

Beim normalen Waschen wird eine Mischung aus Wasser (als Lösungsmittel) und einem Tensid verwendet, um das Öl für eine vollständigere Reinigung an das Wasser zu binden. Die Bewegung dient hauptsächlich dazu, die Wasser- und Tensidmischung durch das Kleidungsstück und seine Fasern zu bewegen.

Bei der chemischen Reinigung werden verschiedene chemische Lösungsmittel verwendet, um die verschiedenen Öle, Salze, Bakterien und Hautzellen zu entfernen.

Abrasive Verfahren zur Entfernung von Haut- und Ölansammlungen sind möglich; Es wird sie im Allgemeinen nicht zwischen den Fasern entfernen, aber "Sandwäsche" ist eine praktikable Option, um die Tragbarkeit eines Kleidungsstücks kurzfristig zu verlängern, auf Kosten einer langfristigen Beschädigung des Kleidungsstücks.

Auch eine Luftwäsche ist möglich; Die Verwendung von Luft mit hohem Druck und hoher Temperatur kann große Teile der Zellen und Bakterienkolonien entfernen. Es kann auch einige der Salze und Öle entfernen.

Verdunstungsreinigung kann ebenfalls verwendet werden; Dies kann zum Entfernen von Ölen verwendet werden, entfernt jedoch keine Partikel zwischen den Fasern.

Thermischer Abbau wird für bestimmte Formen der Reinigung verwendet. Das heißt, Sie erhitzen es, bis die Biologika zerfallen. Es ist im Allgemeinen nicht förderlich für Kleidung, kann aber in Kombination mit anderen Techniken zur Verbesserung anderer Methoden verwendet werden.

Warum nicht verwenden?

Wasser? Es ist vorhanden. Theoretisch könnten Astronauten Kleidungsstücke mit vorhandenem System spülen. Die Sache ist die, dass Wasser und andere Flüssigkeiten in der Mikrogravitation nicht leicht zu handhaben sind (wie das Video zum Auswringen eines Waschlappens zeigt). Es ist sicherlich für begrenzte Anwendungen verwendbar. Es wird am besten zum Entfernen von Salzen verwendet; Die Salzansammlung ist in erster Linie ein Artefakt der Schweißverdunstung in einer Umgebung mit hoher Hitze und im Weltraum fast kein Problem. Außerdem ist Wasser eine begrenzte Menge.

Tensid? Die meisten Wäschetenside sind Kontaktreizstoffe. Eine Verschüttung in der Station wäre eine große Gefahr. Außerdem erfordert das mit ihnen verwendete Wasser eine andere Reinigung als normal. Einige spezifische könnten verwendet werden, aber auch hier machen die Umweltrisiken durch das Einatmen des Materials ein Risiko aus, ebenso wie die erhöhten Risiken für die Wasserreinigung.

Chemische Reinigung? Fast alle Chemikalien sind hochgiftig.

Luftwäsche? Laut und erfordert Partikelabscheidung an Bord der Station. Außerdem ist es nicht sehr effektiv.

Verdunstung? Langsam, entfernt keine Partikel (einschließlich Bakterien und Hautzellen sowie kristallines Salz). Außerdem muss alles, was jetzt entfernt wird, aus der Atmosphäre geschrubbt werden. Aber zumindest verhungern die Bakterien, wenn sie genügend Zeit haben.

Thermische Degradation ist ein Heizproblem – sowohl für das Kleidungsstück als auch für den Lebensraum. Das Wärmemanagement ist ein wichtiger Teil des Designs von Raumfahrzeugen.

Wenn du sowieso gehst...

Ein kombiniertes Druckdampf-Rückgewinnungssystem, möglicherweise gefolgt von einer Vakuumtrocknung, könnte ein vernünftiges System sein.

Durch die Verwendung von Druckdampf wird sowohl das thermische als auch das Luftwaschen maximal ausgenutzt, und außerdem werden einige Salze und Öle selbst aus den Faserbündeln des Gewebes bei minimaler Wassermenge entfernt. Es ist auch ein ziemlich kleines System; Es könnte eine Traktorzufuhreinheit geschaffen werden, die jeweils ein Hemd mit einer Traktorzufuhr wäscht. Es ist auch eine begrenzte Gefahr für die Besatzung.

Das Hinzufügen einer Vakuumtrocknung auf einer warmen Oberfläche würde die Verflüchtigung der verbleibenden Flüssigkeiten maximieren.

Vielen Dank, das von Ihnen vorgestellte Design sieht machbar und wirtschaftlich aus.
Gute Antwort. Gibt es Forschung zu diesem Thema? Ich könnte mir vorstellen, dass einige Leute zumindest für die ISS darüber nachgedacht haben ...
ISTR wurde von der NASA erwähnt, aber hauptsächlich basiert es auf Diskussionen in den TravellerRPG-Boards - wenn Sie einen Haufen Sci-Fi-Realismus-Nüsse zusammenbringen, werden die Vor- und Nachteile tendenziell schwer abgewogen.

Ich beschloss, NTRS zu durchsuchen und fand dies .

#Wasserlose Wäschereinigungsmaschine

Diese Maschine kann überall dort eingesetzt werden, wo Wasser knapp ist oder um das Waschen mit Wasser zu minimieren.

Lyndon B. Johnson Space Center, Houston, Texas

Es wurde eine wasserlose Wäschereinigungsmaschine entwickelt, die lose Partikel entfernt und schmutzige Wäsche mit regenerativen chemischen Verfahren desodoriert, um die Kleidung angenehmer zu tragen und frischer zu riechen. Dieses System wurde ursprünglich für den Einsatz in Zero-G entwickelt, könnte aber für 1-G-Umgebungen geändert werden, in denen Wasser oder andere Ressourcen knapp sind. Einige dieser Prozesse umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Luftströmung , Filtration , Ozonerzeugung , Wärme , ultraviolettes Licht und photokatalytisches Titanoxid .

Die Maschine hat eine Kammer, die groß genug ist, um mehrere Kleidungsstücke aufzunehmen und zu bewegen, sowie eine selbstschließende Tür zum Einlegen und Entfernen der Kleidungsstücke. Das Rühren und Entfernen von Partikeln und flüchtigen Stoffen in der Kleidung erfolgt durch Luftstrom und eine Art Rührmechanismus, möglicherweise durch Drehen der Kammer und/oder abwechselnden Luftstrom und/oder Schlagplatten für die Null-g-Umgebung. Das Rühren in 1-g könnte durch Taumeln erfolgen. Einer der Hauptzwecke des Luftstroms besteht darin, Partikel aus der Kleidung zu entfernen und sie in einem Filter abzulagern, wo die Partikel am Ende des Zyklus aus dem Filter entfernt werden können. Dieser Luftstrom kann auch Ozon in die Kammer tragen, um in die Kleidung einzudringen, um Bakterien abzutöten und riechende Proteine ​​oder andere organische Stoffe abzubauen.

Diese Lichtquelle könnte auch ein photokatalytisches Material wie Titanoxid, das auf der Innenseite der Kammerwände oder auf Rührmechanismen eingebettet ist, Energien aussetzen, die Hydroxylionen aus der Kammerfeuchtigkeit erzeugen würden, um die Entfernung organischer Verbindungen aus dem Stoff zu unterstützen .

Wärme könnte entweder durch Erhitzen des Luftstroms oder durch direktes Erhitzen der Bekleidungskammer unter Verwendung von elektrischen Heizstreifen an den Kammerwänden in die Bekleidungskammer eingebracht werden. Die Hitze würde beim Abtöten von Bakterien, beim Abbau von Proteinen und beim Verdampfen flüchtiger Stoffe aus der Kleidung helfen. Der Luftstrom für dieses System könnte entweder vollständig durch das System zurückgeführt oder entlüftet werden, abhängig von den Anforderungen der Umgebung des Wäschereinigers. Luftstrom, Ozon, UV-Licht und Wärme können unabhängig voneinander gesteuert werden, sodass sie jeweils ein- oder ausgeschaltet werden können, ohne die anderen zu beeinträchtigen, um den Anforderungen der spezifischen Art von Kleidung oder verschiedenen Arten von Verschmutzungen auf der Kleidung gerecht zu werden.

Diese Arbeit wurde von Glenn Johnson und Shane Ganske von der United Space Alliance für das Johnson Space Center durchgeführt.

Eine kleine Bibliographie zum Thema:

Gewinnschwelle

Ewert, Michael K.; Broyan, James Lee, Jr. Mission Benefits Analysis of Logistics Reduction Technologies . JSC-CN-28324. 2013.

Im Basismodell wurde kein Kleidungswäschesystem angenommen, da eine einjährige Mission wahrscheinlich nicht lang genug ist, damit die Vorteile der Wäsche die direkte Kleidungsmasse deutlich übersteigen .

(Was nicht heißt, dass ich ihnen zustimme.)

Gute Frage, und das ist nicht wirklich eine Antwort auf Ihre Frage, ich weiß, aber es ist zu lang für einen Kommentar. Meine Reaktion auf das Lesen war (vielleicht seltsam), dass ich mich sogar über die Notwendigkeit von Kleidung im Weltraum wunderte.

Es scheint mir, dass wir auf der Erde aus einer Reihe von Gründen Kleidung tragen (einige praktisch, andere eher kulturell und traditionell als aus rein objektiven, rationalen Gründen):

  1. um unsere zerbrechlichen Körper vor dem Wetter zu schützen (im Weltraum sollten wir, abgesehen von EVA, in der Lage sein, das Wetter absolut zu kontrollieren, um es für unsere Bedürfnisse oder Vorlieben geeignet zu machen)
  2. um unsere zerbrechlichen Körper davor zu schützen, von gefährlichen Maschinen erfasst zu werden (aus diesem Grund wäre Kleidung im Weltraum wahrscheinlich ebenso erforderlich wie auf der Erde, aber wenn dies der einzige Grund ist, Kleidung im Weltraum zu tragen, dann scheint es mir, dass wir es tun könnten in der Lage sein, mit einem Minimum an Kleidung auszukommen – vielleicht Spandex-Shorts für Männer und eine Art Schal für alle mit langen Haaren – und somit die Notwendigkeit, sie zu waschen, zu minimieren)
  3. um unsere Bescheidenheit zu schützen (dies scheint streng kulturell zu sein, da mehrere erdgebundene Kulturen wie die Zo'é-Leute weitgehend auf Kleidung verzichtet haben; wir Menschen haben uns als eine der anpassungsfähigsten Spezies der Erde erwiesen, so scheint es mir dass wir uns auch in Bezug auf die Kleidung an den Raum anpassen können sollten)
  4. Dekorativ (siehe Bescheidenheit)

Wenn die technischen Herausforderungen beim Waschen von Kleidung im Weltraum sehr anspruchsvoll sind, sollten wir vielleicht ernsthaft darüber nachdenken, eine Raumfahrtkultur zu schaffen, die wenig oder gar keine Kleidung im Fahrzeug benötigt. Kleidung außerhalb des Fahrzeugs wäre offensichtlich immer noch erforderlich, aber das hohe Risiko von EVA scheint es stark zu rechtfertigen, sie zu minimieren, wodurch die Notwendigkeit, Kleidung im Weltraum zu waschen, weiter minimiert wird.

Wieder eine tolle Frage; sehr nachdenklich.

Ein netter und völlig unerwarteter Ansatz für die Frage. Upvoted für die schiere Neuheit (auch wenn es nicht unbedingt praktikabel ist, ohne Kleidung weiterzumachen).
Warum Kleidung wichtig ist: gemischtgeschlechtliche Crews; Privatsphäre bestimmter physiologischer Phänomene; medizinische Privatsphäre; Schutz vor verdammter Kälte einer dünnen Blechdose, die als Raumschiff bezeichnet wird; Schweißabsorption bei körperlicher Betätigung und Wartungsarbeiten.
Absorption von Schweiß : aber viel einfacher, den Schweiß von unserem Körper zu waschen als unsere Kleidung, nicht wahr?
(Schweiß kann auf Hardware tropfen.) Und doch führt uns dies zu einem anderen Lieblingsthema von mir: eine echte Dusche im Weltraum zu bekommen. Nasse Schwämme können in Bezug auf Reinigungs- und Belebungsfunktionen nicht mit Duschen mithalten. Wenn Sie in einem kleinen versiegelten Boot die Weiten des Weltraums durchqueren, beginnen die Körpergerüche anderer Ihre Sinne zu beleidigen. Saubere, ordentliche Kleidung und ein sauberer Körper sind große Helfer bei der Erhaltung der Moral und Leistungsfähigkeit einer Besatzung.
Einige gute Punkte, @DeerHunter, aber andererseits sollte in der Schwerelosigkeit der Schweiß überall "tropfen" (Zunge nur teilweise in der Wange). Andererseits, wer sagt, dass es Schwerelosigkeit wäre, oder? Wir könnten jederzeit künstliche Schwerkraft durch Spinnen auferlegen.
@CopyrightX - Unter der Annahme funktionierender Umgebungskontrollen sind Aktivitäten, die anstrengend genug sind, um Schweiß zu verursachen, Aktivitäten, die stark genug sind, um Tröpfchen zu schleudern. Sogar das sanfte Auswringen eines Waschlappens reichte aus, um ein paar verirrte Tröpfchen wegzuschicken. Der größte Teil der Elektronik wird nicht stark beeinträchtigt, aber die Bakterien werden wachsen und Gerüche und einige schädliche Chemikalien erzeugen, wenn sich Schweiß ansammelt (ähnlich wie ein getragenes Hemd aus der Trainingszeit einen Gestank ansammelt, wenn es über 3 Stunden in Ihrem noch feucht vom Schweiß ist Fitnessstudio Schließfach...
Selbst wenn Sie Probleme wie Bescheidenheit, Temperaturkontrolle und Schutz des Trägers vor Gefahren überwinden können, würde ich mir vorstellen, dass Kleidung eine wichtige Rolle beim Auffangen von Materialien spielt, die vom Träger abgegeben werden und sich ansammeln und schließlich den Betrieb verschiedener Systeme (z abgestoßene abgestorbene Haut, die in elektrische Kontakte gelangt). Wenn ich mich nicht irre, scheint die Raumbesatzung im Allgemeinen die meiste Zeit die meisten ihrer Körper bedeckt zu haben und nur Kopf und Hände freizulegen. Es scheint, als ob es wichtige technische Vorteile haben könnte, bekleidet zu bleiben und sich mit dem Wäscheproblem zu befassen.
Wäsche waschen im Weltall: Gibt es technische Herausforderungen?
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