Questão:
Lavar roupa no espaço: existem desafios técnicos?
Deer Hunter
2013-07-23 14:26:44 UTC
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Atualmente, a ISS é reabastecida com roupas novas da Terra. Lembro-me de ter lido um relatório sobre NTRS afirmando que os requisitos para roupas limpas provaram ser muito maiores do que o esperado.

Assim, várias questões relacionadas:

  • Será viável para colocar uma máquina de lavar na ISS?
  • Que tipos de desafios existem para superar (isolamento de vibração, orçamento de energia, descarte de água, contaminação etc.)? De preferência, com divisão em tipos de lavadoras COTS mais adequadas para operações espaciais.
  • Os benefícios superam os custos das operações LEO (impacto nos orçamentos de reabastecimento, desgaste das roupas, cheiro etc.)?
  • E quanto às missões interplanetárias (Marte, asteróides)? Como as lavadoras podem contribuir para a realização do trabalho com custos mais baixos?
Esta pode ser apenas a questão colocada aqui que mais me pegou desprevenido como uma boa pergunta. Fantasic!
Se você quiser centrifugar suas roupas, prepare-se para que toda a estação comece a girar contra o secador durante a secagem. ;)
@SF Yay gravidade!
@SF, mesmo que você o tenha começado girando sobre rolamentos magnéticos e apenas o deixe girar? Dado que o atrito é mínimo e supondo que as roupas estejam equilibradas, a estação giraria?
@kurtnelle: Se você fornecer energia para o giro - a 3ª lei da mecânica de Newton em movimento rotativo. É claro que, quando a roupa é lavada, sua estação para de girar também.
novo vídeo relevante: Você sabia: com que frequência os astronautas lavam suas roupas no espaço? http://www.youtube.com/watch?v=dgoB5KUHoCE
@SF. qualquer torque criado como resultado da lavagem da roupa deve ser facilmente manipulado pelos CMGs da estação.
@Tristan: Fornecendo sua velocidade e massa superior à da roupa;)
Tanto a lavadora quanto a secadora podem ser pequenas máquinas duplas, costas com costas com a carga equilibrada entre elas, e sempre girando em direções opostas, para uma neutralidade de momento angular aproximada. Claro, eles precisam apenas ser desligados durante qualquer navegação sensível, como encaixe.
A secagem ao ar aumentaria a umidade, que teria de ser removida pelo sistema de tratamento de ar com algum custo de energia. Suponho que eles poderiam usar um condensador externo enquanto a ISS está na sombra da Terra.
Trzy respostas:
#1
+48
aramis
2013-07-23 15:59:05 UTC
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Métodos de limpeza

As tecnologias de lavagem atuais são principalmente baseadas em solvente. A maior parte da "sujeira" normal das roupas é uma mistura de óleos e sais (ambos produtos do suor) e células da pele descamadas, geralmente ligadas por esses mesmos óleos. Quando alguém acha as roupas irritadas com o uso prolongado, geralmente é devido aos efeitos do suor acumulado, das células da pele e das bactérias que as comem.

A lavagem normal usa uma mistura de água (como solvente) e um surfactante para ligar o óleo à água para uma limpeza mais completa. A agitação serve principalmente para mover a mistura de água e surfactante pela roupa e suas fibras.

A limpeza a seco usa vários solventes químicos para remover os vários óleos, sais, bactérias e células da pele.

É possível usar processos abrasivos para remover a pele e os acúmulos de óleo; geralmente não os remove entre as fibras, mas "lavado com areia" é uma opção viável para estender a usabilidade de uma roupa a curto prazo, às custas de danos a longo prazo à roupa.

Ar - a lavagem também é possível; o uso de ar de alta pressão e temperatura pode remover grandes porções das células e colônias bacterianas. Também pode remover alguns sais e óleos.

A limpeza evaporativa também pode ser usada; isso pode ser usado para remover óleos, mas não remove partículas entre as fibras.

A degradação térmica é usada para certas formas de limpeza. Ou seja, você o aquece até que os produtos biológicos se quebrem. Geralmente não é adequado para roupas, mas em combinação com outras técnicas, pode ser usado para aprimorar outros métodos.

Por que não usar?

Água? Está presente. Em teoria, os astronautas poderiam enxaguar as roupas com o sistema existente. A questão é que a água e outros fluidos não são facilmente manuseados na microgravidade (como mostra o vídeo torcendo uma toalha). Certamente pode ser usado para aplicações limitadas. É mais usado para remover sais; o acúmulo de sal é principalmente um artefato da evaporação do suor em um ambiente de alto calor e é quase um problema no espaço. Além disso, a água é uma quantidade limitada.

Surfactante? A maioria dos surfactantes de lavanderia são irritantes de contato. Um derramamento na estação seria um perigo grave. Além disso, a água usada com eles requer uma purificação diferente do normal. Alguns específicos poderiam ser usados, mas novamente, os riscos ambientais devido à respiração do material o tornam um risco, assim como o aumento dos riscos para a purificação da água.

Lavagem a seco? Quase todos os produtos químicos são altamente tóxicos.

Lavagem com ar? Barulhento e requer captura de partículas a bordo. Além disso, não é altamente eficaz.

Evaporativo? Lento, não remove partículas (incluindo bactérias e células da pele, bem como sal cristalino). Além disso, qualquer coisa removida agora precisa ser removida da atmosfera. Mas pelo menos, com tempo suficiente, as bactérias morrem de fome.

A degradação térmica é um problema de aquecimento - tanto para a roupa quanto para o habitat. O gerenciamento de calor é uma parte importante do projeto da espaçonave.

Se você for de qualquer maneira ...

Um sistema de recaptura de vapor pressurizado combinado, possivelmente seguido por secagem a vácuo, pode ser um sistema razoável.

O uso de vapor pressurizado aproveita ao máximo tanto a lavagem térmica quanto a de ar, além de retirar alguns sais e óleos até de dentro dos feixes de fibras do tecido, para um mínimo de água. É também um sistema razoavelmente pequeno; uma unidade de alimentação de trator poderia ser criada para lavar uma camisa por vez com uma alimentação de trator. Também é um perigo limitado para a tripulação.

Adicionar secagem a vácuo em uma superfície quente maximizaria a volitalização dos líquidos restantes.

Muito obrigado, o design que você apresentou parece viável e econômico.
Boa resposta. Existe alguma pesquisa sobre este assunto? Posso imaginar que algumas pessoas pelo menos pensaram nisso pela ISS ...
ISTR tem havido alguma menção a isso pela NASA, mas principalmente, é baseado em discussões dos conselhos do TravellerRPG - quando você tem um monte de loucos por realismo de ficção científica juntos, os prós e os contras tendem a pesar muito.
#2
+22
Deer Hunter
2013-07-25 09:58:01 UTC
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Decidi pesquisar no NTRS e encontrei este: http://hdl.handle.net/2060/20130012684

Máquina de limpeza de roupas sem água

Esta máquina pode ser usada em qualquer lugar onde a água é precária ou para minimizar a lavagem com água.

Centro Espacial Lyndon B. Johnson, Houston, Texas

Foi desenvolvida uma máquina de limpeza sem água que remove partículas soltas e desodoriza a roupa suja com processos químicos regenerativos para deixar a roupa mais confortável de usar e com cheiro fresco. Este sistema foi inicialmente desenvolvido para uso em zero-g, mas pode ser alterado para ambientes de 1-g onde a água ou outros recursos são escassos. Alguns desses processos incluem, mas não estão limitados a, fluxo de ar , filtração , geração de ozônio , calor , luz ultravioleta e óxido de titânio fotocatalítico .

A máquina possui uma câmara grande o suficiente para conter e agitar várias peças de roupa, bem como um sistema autovedante porta para inserção e retirada da roupa. A agitação e remoção de partículas e voláteis nas roupas é feita por fluxo de ar e algum tipo de mecanismo de agitação, possivelmente girando a câmara e / ou alternando o fluxo de ar e / ou painéis de batedor para o ambiente zero-g. A agitação em 1 g pode ser feita em tambor. Uma das principais finalidades do fluxo de ar é remover as partículas da roupa e depositá-las em um filtro, onde as partículas podem ser removidas do filtro no final do ciclo. Esse fluxo de ar também pode transportar ozônio para a câmara e penetrar na roupa para matar bactérias e quebrar proteínas odorizantes ou outros compostos orgânicos. A câmara também pode conter uma fonte de luz ultravioleta para expor as roupas agitadas a comprimentos de onda de luz que matam bactérias.

Esta fonte de luz também pode expor um material fotocatalítico, como o titânio óxido, revestido no interior das paredes da câmara ou em mecanismos de agitação, a energias que produziriam íons hidroxila da umidade da câmara para auxiliar na remoção de compostos orgânicos do tecido .

Calor pode ser introduzido na câmara de roupas aquecendo o fluxo de ar ou aquecendo a câmara de roupas diretamente usando tiras de aquecimento elétrico nas paredes da câmara. O calor ajudaria na morte de bactérias, quebrando proteínas e evaporando os voláteis das roupas. O fluxo de ar para este sistema pode ser completamente reciclado de volta através do sistema ou ventilado, dependendo das necessidades do ambiente ao redor do limpador de roupas. Fluxo de ar, ozônio, luz ultravioleta e o calor podem ser controlados independentemente para que cada um possa ser ligado ou desligado sem afetar os outros para permitir as necessidades do tipo específico de roupa ou diferentes tipos de sujeira nas roupas.

Este trabalho foi realizado por Glenn Johnson e Shane Ganske da United Space Alliance para o Johnson Space Center.


Uma pequena bibliografia sobre o assunto:


Ponto de equilíbrio

Ewert, Michael K .; Broyan, James Lee, Jr. Análise dos benefícios da missão das tecnologias de redução de logística. JSC-CN-28324. 2013.

Nenhum sistema de lavanderia foi assumido no modelo de linha de base porque uma missão de um ano provavelmente não é longa o suficiente para que os benefícios da lavanderia excedam significativamente a massa direta de roupas .

(O que não significa que concordo com eles.)

#3
+12
Osteoboon
2013-07-24 01:19:13 UTC
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Boa pergunta, e esta não é realmente uma resposta à sua pergunta, eu sei, mas é muito longa para um comentário. Minha reação ao ler foi (talvez estranhamente) questionar até mesmo sobre a necessidade de roupas no espaço.

Parece-me que na Terra, usamos roupas por uma série de razões (algumas práticas, outras mais cultural e tradicional do que qualquer razão puramente objetiva e racional):

  1. para proteger nossos corpos frágeis das intempéries (no espaço, além do EVA, devemos ser capazes de controlar totalmente o clima para torná-lo adequado para quaisquer necessidades ou preferências que tenhamos)
  2. para proteger nossos corpos frágeis de serem apanhados em máquinas perigosas (roupas provavelmente seriam necessárias no espaço por esta razão, assim como são na Terra, mas se este for o apenas para usar roupas no espaço, então me parece que poderíamos fazer com um mínimo de roupas - talvez shorts de spandex para homens e lenço de algum tipo para qualquer pessoa com cabelo comprido - e assim minimizar a necessidade de lavá-los)
  3. para proteger nossa modéstia (isso parece ser uma avaliação estritamente cultural. Earthbound culturas como o povo Zo'é praticamente eliminado de roupas; nós, humanos, nos mostramos uma das espécies mais adaptáveis ​​da Terra, então parece que devemos ser capazes de nos adaptar ao espaço no que diz respeito às roupas também)
  4. Decorativas (ver modéstia)

Se os desafios técnicos de lavar roupas no espaço são muito exigentes, talvez devêssemos considerar seriamente a criação de uma cultura de viagem espacial que tenha pouca ou nenhuma necessidade de roupas intra-veiculares. Roupas extra-veiculares obviamente ainda seriam necessárias, mas o alto risco de EVA parece ser uma forte justificativa para minimizá-los, minimizando ainda mais a necessidade de lavar roupas no espaço.

Novamente, ótima pergunta; muito instigante.

Uma abordagem agradável e totalmente inesperada para a questão. Aprovado pela novidade absoluta (mesmo que continuar sem roupas não seja estritamente prático).
Por que as roupas são importantes: equipes de gêneros mistos; privacidade de certos fenômenos fisiológicos; privacidade médica; protegendo do frio intenso de uma lata fina que é chamada de nave espacial; absorção de suor durante o exercício e trabalho de manutenção.
absorção de suor: mas é muito mais fácil lavar o suor de nosso corpo do que de nossas roupas, não?
(O suor pode pingar no hardware.) E, no entanto, isso nos leva a outro assunto favorito meu: tomar um banho de verdade no espaço. Esponjas úmidas não combinam com chuveiros no que diz respeito às funções de limpeza e revigoramento. Quando você está cruzando as vastas extensões do espaço em um pequeno barco selado, os odores corporais de outras pessoas começam a ofender seus sentidos. Roupas elegantes e limpas e corpo limpo ajudam muito a preservar o moral e a eficiência de uma tripulação.
Alguns pontos positivos, @DeerHunter,, mas, novamente, em gravidade zero, por que o suor "pingaria" em qualquer lugar (língua apenas parcialmente na bochecha). Por outro lado, quem disse que seria gravidade zero, certo? Sempre poderíamos impor a gravidade artificial por meio da rotação.
@CopyrightX - assumindo controles ambientais funcionais, atividades extenuantes o suficiente para causar suor são atividades vigorosas o suficiente para lançar gotículas. Até mesmo o leve torcer de uma toalha foi suficiente para enviar algumas gotas perdidas. A maioria dos eletrônicos não será muito afetada, mas as bactérias crescerão e gerarão odores e alguns produtos químicos nocivos se o suor se acumular (da mesma forma que uma camisa gasta do período de exercícios acumula um fedor se ainda úmida de suor por mais de 3 horas em seu armário do ginásio ...
Mesmo que você possa superar questões como modéstia, controle de temperatura e proteção do usuário contra perigos, imagino que as roupas tenham um papel importante na captura de materiais emitidos pelo usuário que podem se acumular e, eventualmente, interferir na operação de vários sistemas (por exemplo, descamação da pele morta entrando em contatos elétricos). Se não estou enganado, a tripulação espacial geralmente parece ter a maior parte de seus corpos cobertos na maior parte do tempo, expondo apenas a cabeça e as mãos. Parece que permanecer vestido e lidar com o problema da roupa pode trazer benefícios técnicos importantes.


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