Le origini
All'inizio dell'esplorazione spaziale le missioni erano molto brevi quindi non si è pensato di munire gli astronauti di nessun mezzo per effettuare le funzioni corporee però un problema si è presentato con la prima missione di Alan Shepard.
Alan Shepard è diventato il primo americano ad essere lanciato nello spazio, ma non è l'unico motivo per cui è ricordato. Questo astronauta ha messo in pericolo la missione e la sua vita facendosi la pipì addosso... dentro la sua tuta.
La sua capsula, che somigliava poco alle astronavi che oggi viaggiano nello spazio, fu lanciata pochi giorni dopo il viaggio di Yuri Gagarin, nel 1961, dando inizio alla corsa allo spazio tra URSS e USA. Mentre il russo rimase solo un'ora e quarantotto minuti nella capsula, l'americano ebbe diversi contrattempi prima del lancio e trascorse sei lunghe ore all'interno della nave spaziale con indosso la tuta
Ad un certo punto, non riuscì più a trattenere la voglia di urinare e, dopo aver ricevuto il permesso dal controllo della missione, svuotò la vescica nella tuta spaziale. Dopo questo "incidente" le agenzie spaziali iniziarono a considerare la possibilità di installare misure per lo smaltimento o il contenimento di urina e feci. Nella missione successiva, la tuta spaziale aveva una valvola attraverso la quale l'urina poteva fuoriuscire invece di accumularsi all'interno della tuta, come nel caso di Shepard.
Ma con la Gemini 5, una missione di 8 giorni, si dovette pensare a qualche cosa di diverso.
Nell’agosto 1965 gli astronauti Gordon Cooper e Pete Conrad trascorsero otto giorni in orbita, e fecero la cacca quattro volte durante la missione, servendosi di una busta cilindrica lunga circa trenta centimetri, con un’apertura di quattro centimetri coperta da un adesivo rimovibile per farla aderire alle natiche. Questa busta, combinata con un additivo chimico permetteva di uccidere i batteri e neutralizzare gli odori. Ma questo sistema di contenimento non poteva essere buttato via, così gli astronauti furono costretti a tenere nella capsula le buste usate e riportarle con loro sulla Terra.
Evacuare in assenza di gravità è tutt’altro che semplice, perché non c’è alcuna forza che aiuta la separazione e la caduta delle feci. Per questo motivo il dispositivo di contenimento fecale fu dotato di una piccola estensione che aiutava gli astronauti con la separazione. Ovviamente non esisteva la privacy: la cabina di Gemini 5 era poco più grande dell’abitacolo di un’auto , per cui bisognava farla l’uno accanto all’altro.
Durante l'Apollo 11, come per tutte le altre missioni Apollo, gli astronauti hanno dovuto cimentarsi con un sacchetto puzzolente per liberarsi. Ecco cosa comportava il processo.
I rifiuti umani nello spazio sono stati relegati in un sistema di sacchetti.
Per fare pipì, gli astronauti usarono quello che sembrava essenzialmente un preservativo (che andava sostituito quotidianamente), che era collegato ad una borsa con un tubo corto. Non c'era un sistema adatto alle donne, dato che gli astronauti dell'Apollo erano tutti uomini. Purtroppo le fuoriuscite di materiale avvenivano spesso.
La procedura per trattare con la parte solida nello spazio non era poi migliore.
"In assenza di un sistema che fornisca mezzi efficaci per la rimozione delle feci dal corpo, si è dovuto fare affidamento su un sistema estremamente basilare per la raccolta delle feci in volo," dice il rapporto della NASA. "Il dispositivo utilizzato era un sacchetto di plastica che veniva attaccato alle natiche per catturare le feci".
Questo sacchetto, chiamato giustamente "fecale", che gli astronauti utilizzavano, era completo di uno scomparto per la carta igienica, e aveva un rivestimento integrato per le dita in modo che gli astronauti potessero rimanere puliti mentre posizionavano la borsa sulle loro natiche. Non era facile sistemare correttamente la borsa all'interno della piccola linguetta sul retro delle tute spaziali degli astronauti. Un astronauta Apollo ha stimato che l'intero processo di andare in bagno comportava per gli astronauti circa 45 minuti.
E anche allora, l'aggeggio della sacca da toilette non era a prova di stupido.
Durante la missione Apollo 10 nel maggio 1969, l'astronauta Tom Stafford lanciò un avvertimento: "Portami un tovagliolo in fretta. C'è uno stronzo che fluttua nell'aria," disse.
La NASA insistette che gli astronauti riportassero tutte le loro feci sulla Terra per il loro esame, così dopo che gli astronauti dell'Apollo finivano di farla, dovevano sigillare i loro sacchetti e "impastarli", come dettagliato nel rapporto, mischiandoci qualche forte battericida che avrebbe permesso agli escrementi di tornare sulla Terra in tutta sicurezza.
I sacchetti di cacca vennero "arrotolati nel minor volume possibile" dagli astronauti e conservati per il viaggio di ritorno, seguendo il ben noto mantra di backpacker "pack it in, pack it out". Non sorprende che il rapporto annoti che "il problema dell'odore era continuamente presente" durante le pause bagno Apollo.
La sacca per le urine dell'Apollo. Crediti: NASA
In generale, il sistema di gestione dei rifiuti Apollo ha funzionato in modo soddisfacente dal punto di vista ingegneristico. Dal punto di vista dell'accettazione da parte dell'equipaggio, tuttavia, il sistema venne valutato negativamente, si legge nel rapporto finale del bagno dell'Apollo.
Poiché alleggerire se stessi nello spazio era un compito così disgustoso, lungo e puzzolente, gli astronauti spesso prendevano lassativi prima del lancio, e a volte si affidavano a farmaci che mantenevano l'intestino più lento.
Per quanto riguarda le missioni lunari il sistema dovette cambiare anche perché gli astronauti dovevano indossare pesanti tute spaziali per camminare sulla sua superficie.
Per questa ragione all'interno della tuta Buzz Aldrin e Neil Armstrong indossarono, per urinare, un oggetto simile ad un preservativo collegato ad una estremità con un sacchetto e all'altra estremità un tubicino. Invece per defecare indossavano un sistema di contenimento fecale che era fondamentalmente un pannolino.
Non è chiaro se Aldrin e Armstrong abbiano mai sfruttato appieno quei "sistemi" nelle loro 21 ore e 36 minuti sulla Luna, ma Buzz sostiene di essere stato il primo uomo a fare pipì su un altro corpo celeste.
Nel suo libro scrisse che durante la discesa dalla nave, il tubo della borsa si era impigliato ed aveva quindi smesso di funzionare. Così quando ha urinato, una volta sul suolo lunare, ha finito per sentire il liquido caldo scorrere lungo la gamba.
"È solo come un inferno là fuori", disse a una folla al Museum nel 40esimo anniversario dell'atterraggio sulla Luna. "Mi sono pisciato nei pantaloni".
Nascono delle specie di toilette
Quando la NASA ha lanciato Skylab negli anni ’70, è stata la prima volta che un apparato vagamente simile a una toilette è stato installato sulle navicelle spaziali statunitensi. L’unità rudimentale consisteva in un foro nel muro che risucchiava l’urina e le feci nei sacchi di raccolta. Successivamente, l’equipaggio avrebbe dovuto asciugare le proprie feci in uno scompartimento speciale per riportarle sulla Terra.
Sulla Mir vi erano due toilette spaziali, poste nei moduli Core e Kvant-2.
Il WC utilizzato sulla MIR. Crediti: NASA
Queste unità utilizzavano un sistema di aspirazione per la raccolta dei rifiuti. Per prima cosa i cosmonauti si fissavano al sedile del WC, che era stato dotato di maniglie per garantire una buona tenuta. Una leva metteva in moto un potente ventilatore che portava via i rifiuti. I rifiuti solidi erano raccolti in singoli sacchetti. I contenitori pieni venivano trasferiti sulla navicella Progress per lo smaltimento. I rifiuti liquidi venivano evacuati da un tubo collegato alla parte anteriore del WC, con adattatori anatomici a "imbuto" in modo che sia gli uomini sia le donne potessero usarlo.
Una vera toilette
Finalmente con l'avvento dello Space Shuttle gli astronauti entrarono in possesso di una vera toilette.
Nel contempo nacque la necessità di costruire una toilette che potesse venire utilizzata anche dalle donne.
Da ora in avanti le donne facevano parte integrante degli equipaggi e quindi la loro struttura fisiologica, differente da quella degli uomini, esigeva un differente meccanismo.
Nel 1977 fu installato a bordo di tutti gli Shuttle: Atlantis, Challenger, Columbia, Discovery ed Endeavour un bagno speciale chiamato Waste Collection System (WCS) che grazie al suo design distribuiva la pressione dell'aria per garantire che i rifiuti potessero essere aspirati dalla navetta.
La principale differenza tra l'utilizzo del bagno sulla Terra e nello spazio è la gravità, quindi la toilette dello Space Shuttle è progettata per funzionare anche in condizioni di microgravità.
Il WCS era costituito da una toilette, che aveva un poggiapiedi, una leva per lo sciacquone e una cintura di sicurezza o supporti per i fianchi come quelli che si trovano sulle montagne russe per garantire che gli astronauti rimanessero seduti e non volassero via mentre stavano facendo le loro attività. Gli astronauti si poggiavano sul sedile, che ha un foro largo circa dieci centimetri, molto più piccolo dei bagni a cui siamo abituati.
Oltre alla toilette, c'èra un lungo tubo per l'urina a cui si collegavano gli astronauti quando lo utilizzavano. Ogni astronauta riceveva il proprio imbuto urinario attraverso il quale dirigeva i rifiuti liquidi nella toilette. I rifiuti venivano stoccati in un'apposita camera per il ritorno sulla Terra ed i liquidi venivano periodicamente smaltiti fuori bordo.
La toilette dello Space Shuttle. Crediti: NASA
Sulle pareti della toilette dello Space Shuttle erano presenti piccoli scomparti per sacchetti della spazzatura, guanti e salviette asciutte. Le borse erano poste dove gli astronauti smaltivano le loro salviettine usate. Alcuni altri accessori inclusi erano fibre coniche, agente igienizzante, raschietto ed imbuti per urina. C'èra anche un cestino per la spazzatura su di un lato perché nella toilette non possono essere gettati nient'altro che i rifiuti umani. Se gli astronauti avevano dubbi su come funzionassero questi dispositivi, vi erano indicazioni sulla parete come dei promemoria amichevoli. Soprattutto, gli astronauti si assicuravano che il WCS fosse sempre rifornito di salviette!
La toilette dello Space Shuttle era un'attrezzatura molto costosa e, se si rompeva, tutti a bordo erano in grossi guai! Ecco perché gli astronauti seguivano un rigoroso addestramento su come posizionarsi sul “vasino” nel Positional Trainer per assicurarsi che potessero utilizzare l'attrezzatura in modo sicuro e corretto.
Il Positional Trainer era dotato di una telecamera e di un monitor in modo che gli astronauti potessero vedere se erano allineati correttamente con la toilette. Questo dispositivo di addestramento veniva scherzosamente definito il "segreto più profondo e oscuro" della NASA.
E sulla Sojuz?
Le navicelle della famiglia Sojuz sono composte da tre zone: il compartimento della strumentazione, il compartimento di lancio e il compartimento di servizio. Durante il lancio, gli astronauti si trovano, appunto, nel compartimento di lancio, dove c’è pochissimo spazio e nessun posto dove girarsi.
Più spazioso (ma è lungo solo 3,4 metri con un diametro di 2,2 metri) è il compartimento di servizio, dove si trova anche il carico per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Qui si trova anche l’ASU, la toilette spaziale. Per imparare a usarla, è necessario leggere un manuale di più pagine.
Sulla Sojuz si trovano toilette per uomini e per donne. Quella per uomini usa l'aspirazione come sistema di gestione dei rifiuti ed è stata utilizzata dai cosmonauti sulla navicella Sojuz in ritorno da una missione sulla MIR.
La toilette sottovuoto femminile è stata creata nel 1963 per il primo volo di una donna nello spazio: Valentina Tereshkova sul suo volo con la Vostok-6.
La toilette femminile realizzata per la prima donna cosmonauta nello spazio. Crediti: Museo Nazionale Russo
Il recipiente per i rifiuti è in metallo smaltato giallo-ocra con un recipiente per le feci a forma di scodella e un recipiente per le urine stretto a forma di fessura. Entrambi i recipienti hanno un'imbottitura in pelle gialla attorno ai bordi per evitare sfregamenti. Il recipiente per l'urina è posizionato ad angolo rispetto al recipiente per le feci in modo che, quando tenuto in posizione con il manico, lo stretto recipiente per l'urina si inserisca comodamente tra le gambe, mentre il recipiente per le feci sia in linea con l'ano. La maniglia di posizionamento ha un'impugnatura in gomma grigia.
Arriva la Toilette della ISS
Anche se quella installata sullo Shuttle era veramente ottima nessuno sulla navetta ci aveva trascorso mesi come invece è accaduto agli astronauti della ISS.
Occorreva quindi una nuova toilette per una stazione nuova che avesse un equipaggio misto che l'avrebbe utilizzata per molti mesi.
Innanzitutto ci sono due macchinari principali: uno smaltisce la pipì, l’altro le feci degli astronauti.
Per fare pipì, gli astronauti utilizzano un tubo che aspira l’urina e la invia in un sofisticato macchinario che la trasforma in acqua potabile. Discorso diverso per le feci. Al centro di questo bagno della ISS infatti, c’è un piccolo sedile che si trova sopra un contenitore grigio. Attorno al collo del contenitore c’è un sacchetto usa e getta: una volta raccolta la cacca dell’astronauta, viene chiusa e gettata nel contenitore.
Tra l’altro dopo aver utilizzato la toilette, ogni buon astronauta deve non solo chiudere il sacchetto, ma anche prepararne uno nuovo per la prossima persona che lo utilizzerà. In teoria il sedile serve solo a rendere il tutto più comodo, per gli astronauti.
Samantha Cristoforetti ha però detto che alcuni preferiscono alzarlo senza mettersi seduti, per poi richiuderlo una volta finito.
Samantha Cristoforetti mostra come si usa il tubo di aspirazione. Crediti: NASA
Il contenitore che contiene i sacchetti viene vuotato ogni dieci giorni circa. Tutto questo è uno spreco e non del tutto comodo soprattutto per il personale femminile.
Quindi è arrivata la nuova toilette, chiamata Universal Waste Management System (UWMS), con il cargo Cygnus NG-14 nel 2020 ed il primo a provarla, e montarla, è stato l'equipaggio di Expedition 63.
Questa sarà studiata ed utilizzata sulla stazione e poi sarà montata anche su Orion per il volo test Artemis II che invierà gli astronauti in una missione di 10 giorni oltre la Luna e ritorno.
La NASA ha impiegato sei anni e 23 milioni di dollari per elaborare il progetto del nuovo vaso portatile ad alta tecnologia. Quel costo copre in realtà due bagni: quello della ISS e quello della Orion.
Il nuovo bagno da 23 milioni potrebbe essere utilizzato anche su futuri lander lunari con equipaggio e sui veicoli spaziali diretti su Marte.
L'Universalità in UWMS è la chiave: il concetto di design centrale può essere facilmente integrato in diversi veicoli spaziali e sistemi di supporto vitale. Su piattaforme come la stazione spaziale dove vivono e lavorano gli astronauti per lunghi periodi di tempo, l’UWMS alimenterà l’urina pretrattata in un sistema rigenerativo, che ricicla l’acqua per un ulteriore utilizzo. Per missioni di durata più breve, come Artemis II, l’UWMS funziona anche con un sistema in cui i rifiuti non vengono pretrattati con prodotti chimici e vengono semplicemente stoccati per lo smaltimento. “Ricicliamo circa il 90% di tutti i liquidi a base d’acqua sulla stazione spaziale, inclusi urina e sudore“, spiega l’astronauta della NASA Jessica Meir. “Quello che cerchiamo di fare a bordo della stazione spaziale è imitare gli elementi del ciclo naturale dell’acqua della Terra per recuperare l’acqua dall’aria. E quando si tratta della nostra urina sulla ISS, il caffè di oggi è il caffè di domani!”. Continua la Meir.
Durante la progettazione del nuovo bagno, gli ingegneri hanno dovuto tenere conto del fatto che lo spazio è limitato all’interno della futura capsula spaziale della NASA, chiamata Orion. Quindi qualsiasi potenziale toilette doveva essere compatta ed efficiente quanto i modelli attualmente utilizzati sulla ISS. Gli ingegneri della NASA hanno progettato un bagno delle dimensioni di quello di un camper che è circa il 65 percento più piccolo e il 40 percento più leggero di quelli attualmente in uso. È anche più efficiente dal punto di vista energetico.
La nuova toilette funziona essenzialmente allo stesso modo dei suoi predecessori. Questo perché tutti i servizi igienici spaziali si basano su un principio importante: l’aspirazione. In assenza di gravità, tutto tende a galleggiare. I rifiuti prodotti dagli astronauti devono essere tirati nella toilette, altrimenti potrebbero finire alla deriva intorno alla stazione spaziale. Per urinare, gli astronauti usano un imbuto attaccato a un tubo che usa un ventilatore per tirare l’urina in un serbatoio. Per defecare, gli astronauti si siedono su un tubo che si affida allo stesso ventilatore per mettere le loro feci in un sacchetto di raccolta.
Il nuovo bagno è un cilindro compatto alto circa 71 centimetri e presenta lo stesso tipo di sistema di ventilazione del precedente. Ha anche un compattatore di rifiuti rimovibile in cui gli astronauti possono depositare i loro escrementi. Ogni volta che un astronauta si libera, la sua attività viene risucchiata in un sacchetto. Una volta terminato, l’astronauta sigillerà il sacchetto e spingerà la confezione nel contenitore. Quindi installano un nuovo sacchetto e il processo si ripete fino a quando il contenitore è pieno. Quando il contenitore si riempie, il bagno potrebbe non avere sempre un odore così “fresco”. Il contenitore di raccolta contiene circa 30 depositi. Una volta che il cestino è pieno, il contenuto viene poi scartato con il resto della spazzatura nello spazio esterno, che tende a “cadere” verso l’atmosfera terrestre, e a decomporsi nel rientro.
Il nuovo WC funziona più o meno allo stesso modo del vecchio, ma differisce dai design precedenti in un modo fondamentale: l'inclusività.
Storicamente, i servizi igienici spaziali sono stati progettati per accogliere gli uomini, ma non questo bagno!
La NASA afferma di aver lavorato diligentemente con le astronaute dell’agenzia per migliorare sia la forma dell’imbuto che il sedile del nuovo bagno.
“Il design dell’imbuto è stato completamente rimodellato per adattarsi meglio all’anatomia femminile. E in particolare questa è una preoccupazione quando i membri dell’equipaggio stanno cercando di fare le due operazioni contemporaneamente.” afferma McKinley su Space.com.
Le donne dell’equipaggio hanno fornito input che hanno contribuito a ridisegnare la forma e la lunghezza dell’imbuto, la sua posizione accanto al water, nonché la forma del sedile. McKinley ha continuato con: “C’era un problema di prossimità, quindi il sedile e l’imbuto per l’urina sono stati entrambi progettati per migliorare l’esperienza per l’equipaggio femminile”.
Il nuovo bagno ha anche uno speciale sistema integrato che pre-tratta l’urina prima che venga trasmessa al sistema di supporto vitale della stazione per essere riciclata per l’acqua. L’urina può occasionalmente contenere materiale solido che rimane bloccato all’interno della toilette, accumulandosi nel tempo. Per mitigare ciò, la NASA impiegherà una soluzione altamente acida per abbattere eventuali depositi che potrebbero essere presenti nelle urine.
Gli ingegneri hanno utilizzato una speciale tecnica di stampa 3D per modellare parti resistenti agli acidi per la toilette con metalli robusti come il titanio e altre leghe durevoli.“L’acido che usiamo come pretrattamento è molto forte”, ha detto Jim Fuller, project manager per il nuovo bagno presso la Collins Aerospace, durante la conferenza stampa di prelancio. “È così forte che ci sono pochissimi metalli di cui la NASA è a conoscenza che possono resistere a questo pretrattamento per un lungo periodo di tempo”.
Un altro aggiornamento è che la nuova toilette è automatica.
L’attuale toilette richiede agli astronauti di azionare un interruttore per attivarla, ma la nuova ventola della toilette si accende automaticamente quando gli astronauti rimuovono l’imbuto dalla sua culla o sollevano il coperchio.
Gli astronauti hanno iniziato a prepararsi per il suo arrivo l'anno precedente, installando un nuovo stallo per il wc aggiornato. Durante quel processo, la vecchia toilette ha creato una perdita che ha messo gli astronauti in difficoltà per l’assorbimento dell’acqua. La perdita è stata solo l’ultima di una serie di problemi che il modello attuale ha avuto nel corso degli anni, tra cui un ventilatore dell’urina difettoso nel 2008 e un intasamento dovuto all’accumulo di calcio nel sistema di trattamento dei rifiuti liquidi nel 2010.
L’UWMS, include poggiapiedi e appigli per gli astronauti per evitare che si allontanino. Ognuno si posiziona in modo diverso mentre ne usufruisce e il feedback coerente degli astronauti ha indicato che le tradizionali cinghie per le cosce erano una seccatura.
La nuova toilette assomiglia molto di più ai nostri wc di casa. Crediti: NASA
Salviette, guanti e carta igienica vengono smaltiti in sacchetti a tenuta stagna. I rifiuti solidi in singoli sacchetti a tenuta stagna sono compattati in un contenitore di stoccaggio fecale rimovibile. Un piccolo numero di contenitori fecali viene riportato sulla Terra per la valutazione, ma la maggior parte viene caricata in una nave cargo automatica che si brucia al rientro attraverso l’atmosfera terrestre.
Attualmente, i rifiuti fecali non vengono elaborati per il recupero dell’acqua, ma la NASA sta studiando anche questa capacità.
Per prepararsi al suo eventuale utilizzo nello spazio, la toilette è stata ampiamente testata a terra, con ingegneri che l’hanno orientata in molte direzioni diverse per garantire che l’aspirazione funzionasse.
Il sistema di supporto vitale rigenerativo sulla stazione spaziale è fondamentale per ridurre la necessità di lanciare acqua supplementare dalla Terra.
Bagno cinese
Yang Liwei, il primo uomo cinese che è andato nello spazio, non ha mai usato il bagno durante il suo volo visto che questo è durato solo 21 ore e 23 minuti, non ha potuto togliersi mai la tuta spaziale e quindi ha potuto usare solo un dispositivo di raccolta dell'urina, simile a dei pannolini, che viene raccolta da materiali che assorbono l'acqua. L'urina si trasforma in un solido e questo viene profumato.
Parlando di questo problema Yang Liwei disse una volta “Dovremmo bere meno acqua possibile, fare più esercizio fisico e così sudare in modo da ridurre la necessità di andare in bagno”.
Le condizioni migliorarono molto quando arrivò Shenzhou-6, in quanto vi era già una “grande” toilette comoda per gli astronauti, ed era anche progettata secondo il principio dell'assenza di gravità: un semplice dispositivo era utilizzato per scaricare i rifiuti solidi dal corpo umano. I rifiuti venivano raccolti, quindi gli escrementi venivano aspirati tramite pompaggio di gas e quindi immagazzinati asciutti. Questo cargo quando tornò sulla terra, fu scaricato nell'atmosfera insieme ad altri rifiuti e venne bruciato dall'attrito attraverso l'atmosfera e allo stesso tempo si trasformò in una bellissima meteora.
Tuttavia, da quando la navicella spaziale Shenzhou-6 ha volato nello spazio per 5 giorni, la toilette è diventata un must per gli astronauti che hanno vissuto nello spazio. Un raccoglitore di urina e feci era installato nel modulo orbitale di tutte le navicelle Shenzhou dalla 6 in poi. Assorbiva l'esperienza tecnica del sistema di raccolta dei rifiuti della navicella Sojuz e adottava un sistema semiautomatico di raccolta e trattamento dei rifiuti. Era composto da supporto del dispositivo, collettore di urina di emergenza, assemblaggio di tubi, dispositivo di deodorizzazione, dispositivo di raccolta dell'urina, sacchetto di raccolta dei residui di rifiuti, ecc.
Tra questi, ci sono due tubi sul dispositivo di raccolta delle urine e delle feci, che vengono rispettivamente utilizzati per allineare le feci e gli organi della minzione, che possono assorbire fortemente gli escrementi. L'allenamento urinario fa parte dell'addestramento degli astronauti di Shenzhou. Tale formazione, apparentemente semplice, deve passare attraverso tre fasi: comprensione teorica, funzionamento delle apparecchiature di apprendimento ed esperienza pratica.
Sulle Shenzhou, gli astronauti usavano il bagno come se stessero cavalcando un cavallo. La toilette era composta da 2 contenitori a bocca piccola a contatto con il corpo, un tubo lungo e un contenitore per la raccolta delle urine, un bidone della spazzatura e un dispositivo di ventilazione. I due dispositivi sulla toilette che sono a contatto con il corpo hanno una forma molto simile al corpo umano e servono rispettivamente per defecare e urinare.
Per evitare che le feci volino fuori, il diametro del dispositivo utilizzato per la defecazione è solo di circa 10 centimetri, mentre il diametro del dispositivo per l'urina è di circa 5 centimetri. Sotto di loro è installato un lungo tubo che conduce a un contenitore di raccolta per l'urina.Quando sono in uso, gli astronauti devono tenere i tubi lunghi sotto i due dispositivi con le mani e forzare i tubi per avvicinare l'intero dispositivo al corpo.
Sembra che tenga capovolta una borsa di pelle e si trafiggano il proprio corpo. Dopo che gli astronauti hanno urinato, gli escrementi seguiranno il tubo fino al contenitore di raccolta. Le feci e gli escrementi sono ancora nel dispositivo a contatto con il corpo dell'astronauta, all'interno è presente una speciale cintura per le feci e l'astronauta deve estrarla a mano e gettarla direttamente nel bidone della spazzatura.
Poiché il veicolo spaziale si troverà in un ambiente senza peso nello spazio, qualsiasi cosa nel veicolo spaziale che non sia a tenuta d'aria potrebbe fluttuare. Pertanto, prima di utilizzare la toilette, gli astronauti devono prima accendere l'aspiratore situato all'estremità dell'intero dispositivo, in modo che l'intero dispositivo sia mantenuto in uno stato di aspirazione dell'aria verso l'interno, e una volta che gli escrementi sono separati dal corpo umano, quest'ultimi si sposteranno immediatamente verso il basso. Gli escrementi non verranno dispersi dal dispositivo a causa dell'assenza di gravità. Quindi, ci vuole un po' di allenamento per usarlo. Resta inteso che per gli astronauti l'intero dispositivo della toilette era relativamente semplice e facile da usare, dovevano solo sedersi correttamente e sigillare l'imboccatura.
La tuta spaziale della navicella "Shenzhou" è dotata di una sacca per la raccolta dell'urina a contatto diretto e di un dispositivo per la raccolta delle feci, che possono essere indossati sul corpo come pantaloncini e vengono utilizzati dagli astronauti che indossano tute spaziali per raccogliere l'urina durante il volo. Ci sono anche sacchi morbidi per la raccolta dei rifiuti nella cabina della navicella per raccogliere altri rifiuti solidi.
Va notato che occorre stare attenti quando si scoreggia nello spazio, perché la sua forza di reazione può allontanare le persone ed inquinerà anche l'ambiente nella cabina di pilotaggio della navicella. I componenti come l'idrogeno e il metano nella scoreggia sono ancora gas infiammabili, che possono causare un'esplosione nei casi più gravi, quindi è meglio andare in bagno per smaltirlo quando necessario.
La toilette cinese. Crediti: nasaspaceflight.com
Sulla Stazione Spaziale Cinese Tiangong, dal punto di vista della posizione, i servizi igienici per uomini e donne sono disposti separatamente e indipendentemente.
Inoltre sono stati posizionati servizi igienici e orinatoi speciali e nella parte inferiore del WC verrà installata una toilette speciale con un tubo di scarico. L'orinatoio usato dalle donne è diverso da quello degli uomini, è progettato per essere ovale, mentre gli uomini sono circolari. Oltre ai servizi igienici separati per uomini e donne, la stazione spaziale Tiangong ha installato anche tende specifiche all'ingresso dei due servizi igienici, che possono proteggere bene la privacy degli astronauti.
Problemi di defecazione durante le EVA
Ultimamente le passeggiate spaziali hanno una durata molto più lunga e quindi il normale pannolino che veniva utilizzato in passato non è molto utile. Inoltre può accadere che la durata si protragga per vari problemi, oppure insorgano guasti improvvisi al sistema di evacuazione della navicella o stazione spaziale e potrebbero insorgere infezioni.
Per questa ragione la NASA ha indetto un concorso chiamato “Space Poop Challenge”.
La richiesta era quella di pensare a soluzioni che potessero durare anche sei giorni, per mantenere gli astronauti in vita e in salute anche dopo un grave guasto, come una perdita di pressione nel veicolo spaziale.
L'idea vincente è stata quella di Thatcher Cardon, pilota militare, chirurgo di volo e medico di base che, prendendo spunto dalla chirurgia mini-invasiva, ha pensato a un piccolo airlock all'altezza dell'inguine, in cui sia possibile inserire, attraverso un'apertura espandibile al di sotto della tuta, padelle per i fluidi e assorbenti gonfiabili, che si espandano una volta all'interno. La trovata si è aggiudicata 15.000 sterline (17.600 euro), metà del montepremi totale.
La seconda soluzione, proposta da un team composto da un medico, una dentista e un ingegnere di Houston (Texas), è una cintura che utilizza un getto d'aria per spingere l'urina e altri fluidi attraverso un microtubo, e da qui verso l'esterno.
Infine c'è il catetere esterno ideato da Hugo Shelley, designer inglese specializzato in attrezzature per prestigiatori: inserire un catetere normale nello Spazio sarebbe impegnativo, ma nella versione di Shelley la cannula, attraverso un sistema di pompe meccaniche, preleva i fluidi da una tasca sigillata, li sterilizza e li trasporta fino al retro della tuta.
Esempio della parte inferiore della tuta con inserito il catetere esterno. Crediti: NASA
I prototipi potrebbero essere sperimentati in futuro sulla ISS e si prevede possano essere forse utilizzati anche sulla Terra, per pazienti ospedalizzati e costretti all'immobilità.
Il Futuro
La nuova toilette potrebbe già essere necessaria per le missioni lunari iniziali dato che la NASA vuole portare sulla Luna la prima donna già nel 2024.
Le missioni di andata e ritorno su Marte, tuttavia saranno il definitivo banco di prova, in quanto richiederanno circa due anni e non ci saranno opportunità per completare l’approvvigionamento idrico.
L’obiettivo è raggiungere tassi di riciclaggio del 98% prima delle prime missioni umane a bordo di un veicolo di trasporto su Marte proposto. La stazione spaziale è attualmente l’unico luogo di prova nello spazio per convalidare il supporto vitale a lungo termine e i sistemi di riciclaggio.
Nello spazio, ogni parte del ciclo dell’acqua è fondamentale per la sopravvivenza e i progressi tecnologici possono fare una differenza fondamentale nell’efficienza e nel successo della missione.
C'è un altro posto in cui le feci possono andare: su Marte.
Se gli umani vogliono fare di Marte la loro nuova casa, l'azoto sarà una risorsa scarsa e le feci saranno molto necessarie in quanto ricche di materia organica che potrebbe supportare la sopravvivenza dei batteri al suo interno.
Se questi batteri potranno prosperare, potrebbero essere in grado di sviluppare ulteriormente la fotosintesi delle piante e la produzione di ossigeno e colonizzare così la superficie di Marte.
In questo nuovo ambiente marziano lavorare con una tuta addosso sarà molto faticoso e sarà molto difficile tornare alla base senza poter evacuare.
Illustrazione artistica di astronauti al lavoro su Marte. Crediti: NASA
La Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) sta sviluppando una toilette che funziona in modo molto simile a un pannolino ma molto tecnologico. Praticamente stanno studiando una toilette portatile.
Gli astronauti non dovranno recarsi in una toilette specifica per defecare perché "l'alto- pannolino tecnologico” potrai portarlo con te. Il dispositivo è dotato di sensori di movimento in grado di rilevare quando un astronauta espelle le feci e attiva automaticamente il dispositivo di aspirazione per aspirare gli escrementi. Una volta che l'astronauta ha completato l'attività, il dispositivo si laverà e si asciugherà. Inoltre, potrà eliminare eventuali suoni e odori sgradevoli, quindi gli astronauti possono scegliere un'area molto vicina alla postazione di lavoro per "risolvere il problema" senza influenzare gli altri astronauti intorno a loro.
Mentre ci prepariamo a riportare gli umani sulla Luna con Artemis e aspettiamo con impazienza la prima missione umana su Marte, i sistemi di supporto vitale svolgeranno un ruolo importante nel mantenere i nostri astronauti sani e al sicuro mentre vivono, lavorano e imparano più lontano che mai dalla Terra.
GOOGLENEWS
