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Un inodoro espacial o inodoro de gravedad cero es un inodoro que se puede utilizar en un entorno sin gravedad . En ausencia de peso, la recolección y retención de desechos líquidos y sólidos se dirige mediante el uso del flujo de aire. Dado que el aire utilizado para dirigir los desechos se devuelve a la cabina, se filtra de antemano para controlar el olor y limpiar las bacterias. En los sistemas más antiguos, las aguas residuales se ventilan al espacio y los sólidos se comprimen y almacenan para su eliminación al aterrizar. Los sistemas más modernos exponen los desechos sólidos a presiones de vacío para matar las bacterias, lo que evita los problemas de olor y mata los patógenos . [1]
Los astronautas afirman que la pregunta más frecuente que reciben es cómo hacen sus necesidades en el espacio. [2] En el espacio, la ingravidez hace que los fluidos se distribuyan uniformemente por todo el cuerpo humano. Los riñones detectan el movimiento del fluido y una reacción fisiológica hace que los humanos necesiten hacer sus necesidades dentro de las dos horas posteriores al despegue de la Tierra . El inodoro espacial fue, por tanto, el primer dispositivo que se activó en los vuelos de transbordadores, después de que los astronautas se desabrocharan el cinturón. [3]
En ausencia de gravedad, los inodoros espaciales utilizan el flujo de aire para extraer la orina y las heces del cuerpo y depositarlas en los receptáculos adecuados. Una característica nueva del inodoro espacial es el inicio automático del flujo de aire cuando se levanta la tapa del inodoro, lo que también ayuda a controlar los olores. Por demanda popular (de los astronautas), también incluye un diseño más ergonómico que requiere menos tiempo de limpieza y mantenimiento, con piezas resistentes a la corrosión y duraderas para reducir la probabilidad de mantenimiento fuera del cronograma establecido. Menos tiempo dedicado a la plomería significa más tiempo para que la tripulación lo dedique a la ciencia y otras tareas de exploración de alta prioridad. [4]
La tripulación utiliza un embudo y una manguera de forma especial para la orina (ventosa) y el asiento para las evacuaciones intestinales. El embudo y el asiento se pueden utilizar simultáneamente, lo que refleja la opinión de las astronautas. El asiento del inodoro espacial puede parecer incómodamente pequeño y puntiagudo, pero en microgravedad es ideal. Proporciona un contacto corporal ideal para asegurarse de que todo vaya donde debe. [4]
El baño espacial incluye sujeciones para los pies y para las manos para que los astronautas no se vayan flotando. Cada uno se coloca de forma diferente mientras "va" y los comentarios de los astronautas indicaron que las correas tradicionales para los muslos eran una molestia. [4]
El papel higiénico, las toallitas y los guantes se desechan en bolsas impermeables. Los residuos sólidos en bolsas impermeables individuales se compactan en un recipiente extraíble para almacenar heces. Una pequeña cantidad de recipientes fecales se devuelven a la Tierra para su evaluación, pero la mayoría se cargan en una nave de carga que se quema al reingresar a la atmósfera terrestre. Actualmente, los desechos fecales no se procesan para la recuperación de agua, pero la NASA está estudiando esta posibilidad. [4]
Un inodoro espacial consta de cuatro partes básicas: el tubo de vacío para desechos líquidos, la cámara de vacío, los cajones de almacenamiento de desechos y las bolsas de recolección de desechos sólidos. El tubo de vacío para desechos líquidos es una manguera de goma o plástico de 61 a 91 cm de largo que se conecta a la cámara de vacío y a un ventilador que proporciona succión. En el extremo del tubo hay un receptáculo de orina desmontable, que viene en diferentes versiones para astronautas masculinos y femeninos. El receptáculo de orina masculino es un embudo de plástico de 5 a 8 cm de ancho y aproximadamente 10 cm de profundidad. Un astronauta masculino orina directamente en el embudo desde una distancia de 5 a 8 cm. El embudo femenino es ovalado y tiene 5 por 10 cm de ancho en el borde. Cerca del borde del embudo hay pequeños orificios o ranuras que permiten el movimiento del aire para evitar una succión excesiva. La cámara de vacío es un cilindro de aproximadamente 30 cm de profundidad y 15 cm de ancho con clips en el borde, donde se pueden colocar bolsas de recolección de desechos y un ventilador que proporciona succión. La orina se bombea hacia adentro y se almacena en cajones de almacenamiento de desechos. Los desechos sólidos se almacenan en una bolsa desmontable hecha de un tejido especial que permite que escape el gas (pero no el líquido ni el sólido), una característica que permite que el ventilador en la parte posterior de la cámara de vacío atraiga los desechos hacia la bolsa. Cuando el astronauta termina, gira la bolsa y la coloca en un cajón de almacenamiento de desechos. Las muestras de orina y desechos sólidos se congelan y se llevan a la Tierra para su análisis.
El inodoro que se utiliza en el transbordador espacial se llama Waste Collection System (WCS). Además del flujo de aire, también utiliza ventiladores giratorios para distribuir los desechos sólidos para su almacenamiento durante el vuelo. Los desechos sólidos se distribuyen en un contenedor cilíndrico, que luego se expone al vacío para secarlos. Los desechos líquidos se eliminan descargándolos en el espacio. [6] [ cita requerida ]
El WCS requería muchas horas de entrenamiento. Para orinar, se utilizaba una manguera. Para defecar, el orificio del asiento tenía un diámetro de 100 mm (4 pulgadas), mucho más pequeño que el de un inodoro convencional, y el trasero del usuario debía estar exactamente centrado en el asiento. La NASA construyó un simulador con una cámara de vídeo en el orificio; los participantes en el entrenamiento utilizaban una cruz para aprender a posicionar el cuerpo, mientras otros astronautas observaban y hacían bromas. [7] [2]
El WCS tuvo varias averías en vuelo. En el vuelo de prueba STS-3 de ocho días , el inodoro se había estropeado, y su tripulación de dos hombres ( Jack Lousma y Gordon Fullerton ) recurrió a dispositivos de contención fecal (FCD) para la eliminación y eliminación de desechos. [ cita requerida ] Una anomalía del sistema de eliminación de líquidos en Discovery durante su vuelo inaugural resultó en una acumulación de excrementos congelados fuera del orbitador, que luego fue eliminado por medio del Canadarm . [6] Durante STS-46 , uno de los ventiladores funcionó mal, y el miembro de la tripulación Claude Nicollier tuvo que realizar el mantenimiento en vuelo (IFM).
Hay tres inodoros en la Estación Espacial Internacional , ubicados en los módulos Zvezda , Nauka y Tranquility . [8] Utilizan un sistema de succión impulsado por ventilador similar al WCS del transbordador espacial . Los desechos líquidos se recogen en contenedores de 20 litros (5,3 galones estadounidenses). Los desechos sólidos se recogen en bolsas microperforadas individuales, que se almacenan en un contenedor de aluminio. [9] Los contenedores llenos se transfieren a Progress para su eliminación. Un compartimento adicional de desechos e higiene es parte del módulo Tranquility lanzado en 2010. En 2007, la NASA compró un inodoro de fabricación rusa similar al que ya estaba a bordo de la ISS en lugar de desarrollar uno internamente. [10]
El 21 de mayo de 2008, la bomba separadora de gas y líquido falló en el inodoro de 7 años de antigüedad en Zvezda, aunque la parte de desechos sólidos todavía funcionaba. La tripulación intentó reemplazar varias piezas, pero no pudo reparar la parte defectuosa. Mientras tanto, utilizaron un modo manual para la recolección de orina. [11] La tripulación tenía otras opciones: usar el inodoro en el módulo de transporte Soyuz (que solo tiene capacidad para unos pocos días de uso) o usar bolsas de recolección de orina según fuera necesario. [12] Se envió una bomba de reemplazo desde Rusia en una valija diplomática , para que el transbordador espacial Discovery pudiera llevarla a la estación como parte de la misión STS-124 el 2 de junio. [13] [14] [15]
El baño de la estación espacial soviética / rusa Mir también utilizaba un sistema similar al WCS. [16]
Aunque la nave espacial Soyuz contaba con un baño a bordo desde su introducción en 1967 (debido al espacio adicional en el módulo orbital), todas las naves espaciales Gemini y Apollo requerían que los astronautas orinaran en un llamado "tubo de alivio", en el que el contenido se arrojaba al espacio, mientras que la materia fecal se recogía en bolsas especialmente diseñadas. [17] Las instalaciones eran tan incómodas que, para evitar usarlas, los astronautas comían menos de la mitad de la comida disponible en sus vuelos . [18] La estación espacial Skylab , utilizada por la NASA entre mayo de 1973 y marzo de 1974, tenía una instalación WCS a bordo, que sirvió como prototipo para el WCS del transbordador, pero también contaba con una instalación de ducha a bordo. El inodoro Skylab, que fue diseñado y construido por Fairchild Republic Corp. en Long Island, era principalmente un sistema médico para recolectar y devolver a la Tierra muestras de orina, heces y vómito, de modo que se pudiera estudiar el equilibrio de calcio en los astronautas.
Incluso con las instalaciones, los astronautas y cosmonautas de ambos sistemas de lanzamiento emplean la limpieza intestinal previa al lanzamiento y dietas bajas en residuos para minimizar la necesidad de defecar . [19] El inodoro de Soyuz se ha utilizado en una misión de regreso de Mir. [16]
NPP Zvezda es un desarrollador ruso de equipos espaciales, que incluyen inodoros de gravedad cero. [20]
La NASA está desarrollando un inodoro espacial de próxima generación de 23 millones de dólares llamado Sistema Universal de Gestión de Residuos (UWMS) para Orion y la Estación Espacial Internacional. [21] [22] El UWMS es el primer inodoro espacial diseñado específicamente para mujeres y hombres, lo que facilita el uso de los inodoros espaciales para mujeres y el uso para heces y orina al mismo tiempo. Está diseñado para ser completamente automatizado, más silencioso, más ligero, más confiable, más higiénico y más compacto que los sistemas anteriores. [21] [23] Entre sus innovaciones, el UWMS se basa en una técnica de impresión 3D para incorporar metales como Inconel , Elgiloy y titanio que pueden soportar los ácidos utilizados para tratar la orina dentro del inodoro. [23] El UWMS se entregó por primera vez a la ISS en octubre de 2020. [24]
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