Wie benutzen Astronauten die Toilette im Weltraum? Das ist ein bisschen kompliziert…(Bildnachweis: Daisy Dobrijevic, erstellt mit Canva)Springe zu:
- Wie funktionieren die Toiletten im Weltraum?
- Was passiert mit dem Abfall?
- Fortschritte bei den Weltraumtoiletten
- Raumhygiene FAQs
- Zusätzliche Ressourcen
„Machen Sie es im Anzug“ – das waren die beunruhigenden Worte, die der erste Amerikaner im Weltraum, Alan Shepherd, am 5. Mai 1961 hörte, als er dem Team auf der Startrampe mitteilte, dass er urinieren müsse. Shepherd tat wie ihm geheißen und urinierte in seinen Raumanzug, wodurch seine elektronischen Biosensoren kurzgeschlossen wurden.
Shepherds Raumanzug war nicht mit einem Urinsammelsystem ausgestattet, da seine Mission nicht so lange dauern sollte, dass er urinieren musste.
Die NASA ging bei John Glenns Mission ins All während des ersten Mercury-Orbitalflugs am 20. Februar 1962 kein solches Risiko ein. Glenns Raumanzug war mit dem ersten funktionierenden Urinsammelsystem ausgestattet, einem tragbaren Auffanggürtel, einer Latex-Rollmanschette, einem Plastikschlauch, einem Ventil und einer Klemme sowie einem Plastiksammelbeutel, die als Vorbild für die von männlichen Astronauten während des gesamten Space-Shuttle-Programms verwendeten Systeme dienen sollten. Glenns Urinsammelsystem ist sogar so historisch, dass es seit 1976 im National Air and Space Museum ausgestellt ist.
Seit den Mercury-Orbitalflügen und dem Space-Shuttle-Programm sind die Aufenthalte im Weltraum immer länger geworden, wobei die Astronauten auf der Internationalen Raumstation (ISS) bis zu sechs Monate bleiben können. Und die neue Ära der längeren Weltraumaufenthalte steht vor der Tür. Das bedeutet, dass Astronauten, die lange Zeit Kleidung tragen müssen, nicht in feuchter oder verschmutzter Unterwäsche herumlaufen oder an Gummischläuchen hängen können. Dies hat dazu geführt, dass die Entwicklung und der Bau von Weltraumtoiletten vorangetrieben wurde, die die grundlegendsten menschlichen Bedürfnisse im Weltraum erfüllen und gleichzeitig nützlich und komfortabel sind.
Inhaltsübersicht
Wie funktionieren die Toiletten im Weltraum?
Toiletten gibt es hier auf der Erde in den unterschiedlichsten Formen, je nach Kultur und geografischer Lage. Aber ein einziges Prinzip gilt für alle Toiletten auf der Erde, ob es sich nun um ein Loch im Boden oder einen goldenen Thron mit eingebautem Bidet handelt: Die Abfallentsorgung hängt von der Schwerkraft ab, schreibt Tracy Gregg, Associate Professor für Geologie an der University at Buffalo, in The Conversation.
Die im Weltraum herrschende Mikrogravitation kann die Entsorgung menschlicher Abfälle erschweren und sogar gefährlich machen. Die fehlende Schwerkraft bedeutet, dass die Abfälle von den im Weltraum befindlichen Ackerbauern schweben könnten, was nicht nur für die Gesundheit der Astronauten schädlich wäre, sondern auch an Bord der ISS oder einer anderen Raumstation, wo die frei schwebenden Abfälle empfindliche Geräte beschädigen könnten.
Das bedeutet, dass die Toiletten auf der ISS und auf Raumschiffen nicht auf die Schwerkraft angewiesen sind, um den Abfall zu entsorgen, sondern auf Sog und Luftstrom. Nach Angaben der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) müssen sich die Astronauten im Space Shuttle aufgrund der schwachen Schwerkraft im Weltraum nicht nur ansaugen, sondern sich auch an die Toilette anschnallen, wenn sie ihr Geschäft verrichten.
Die Mikrogravitation wird durch eine Fülle von Haltegriffen und Fußstützen ausgeglichen, die sicherstellen, dass ein Astronaut im entscheidenden Moment nicht von der Toilette abrutscht. Beim Urinieren halten die Astronauten einen Saugtrichter an ihre Haut, um ein Auslaufen zu verhindern. Wenn der Toilettendeckel zum Wasserlassen angehoben wird, beginnt die Absaugung sofort, um Gerüche zu reduzieren, so Gregg.
Was passiert mit dem Abfall?
Feste Abfälle, die in die Toiletten im Weltraum gelangen, werden in Müllsäcke gesaugt, die dann in luftdichte Behälter gegeben werden. Auch Toilettenpapier, Tücher und Handschuhe werden in diesen Behältern untergebracht. Diese Behälter werden in die Frachtschiffe verladen, die die Ressourcen von der Erde zur ISS-Besatzung bringen. Diese Schiffe werden dann wieder in die Erdatmosphäre abgeworfen, wo sie endgültig verglühen und die festen Abfälle der Astronauten entsorgen. Einige Fäkalien werden gefriergetrocknet und zu Testzwecken auf die Erde zurückgebracht.
Die Entsorgung der flüssigen Abfälle der Astronauten auf der ISS ist komplizierter. Wasser ist im Weltraum eine so wertvolle Ressource, dass Urin nicht einfach in der Atmosphäre vernichtet werden kann. Jedes Besatzungsmitglied der ISS benötigt täglich etwa 3,8 Liter Wasser zum Trinken, zur Nahrungszubereitung und für Hygienezwecke wie Zähneputzen. Der Urin wird von den Toiletten auf der ISS aufgefangen und an das Wasserrückgewinnungssystem weitergeleitet, das auch den Schweiß und die Feuchtigkeit der ausgeatmeten Luft auffängt. Das Wasser wird dann an die Wasseraufbereitungsanlage (Water Processor Assembly, WPA) weitergeleitet, die es in trinkbares Wasser umwandelt.
„Wir recyceln etwa 90 % aller wasserbasierten Flüssigkeiten auf der Raumstation, einschließlich Urin und Schweiß“, sagte NASA-Astronautin Jessica Meir. „Wir versuchen an Bord der Raumstation, Elemente des natürlichen Wasserkreislaufs der Erde nachzuahmen, um Wasser aus der Luft zurückzugewinnen. Und wenn es um unseren Urin auf der ISS geht, ist der Kaffee von heute der Kaffee von morgen!“
Zurzeit werden Fäkalien nicht zur Abwassergewinnung wiederverwertet, aber die NASA arbeitet daran.
Fortschritte bei Weltraumtoiletten
Die wichtigsten Komponenten der Weltraumtoilette Universal Waste Management System (UWMS) (Bildnachweis: NASA)
Die erste Weltraumtoilette wurde 1973 für den Einsatz in der NASA-Umlaufplattform Skylab, der ersten Raumstation, entwickelt. Die Toilette war nicht viel mehr als ein Loch in der Wand, das mit einem Beutel und einem Ventilator verbunden war und in das die Astronauten während der Missionen 1973 und 1974 ihren Stuhlgang verrichteten, wobei die Fäkalien durch Wärme getrocknet wurden.
Die ISS-Toiletten wurden erstmals im Jahr 2000 entworfen, wobei alle Astronauten im Stehen urinieren und ihren Darm entleeren mussten, während sie auf der Toilette festgeschnallt waren und ihr Hintern mit dem Sitz vakuumversiegelt war. Gregg erklärte, dass dies nicht sehr gut funktionierte und schwer sauber zu halten war.
Deshalb entwickelte die NASA 2018 ihre erste neue Weltraumtoilette seit Jahrzehnten und berücksichtigte dabei das Feedback der Astronauten zu den bestehenden Einrichtungen. Das Ergebnis war eine Titaneinheit namens Universal Waste Management System (UWMS), deren Entwicklung 23 Millionen Dollar kostete. Die Toilette, die 2020 zur ISS geschickt wird, ist 71 cm (28 Zoll) hoch und damit etwa halb so groß wie die von den Russen gebauten Toiletten auf der Raumstation. Auf der ISS befinden sich die Toiletten in den Einheiten Zvezda, Nauka und Tranquility.
NASAs neue Weltraumtoilette für die Internationale Raumstation, das so genannte Universal Waste Management System. (Bildnachweis: NASA)
Die vergleichsweise geringe Größe der UWMS-Raumtoilette ergibt sich aus der Tatsache, dass sie für den Einbau in die Orion-Raumkapsel, das Besatzungsfahrzeug der Artemis-Mission, konzipiert ist. Im Rahmen der Artemis III-Mission wird die Orion-Kapsel die erste Frau zum Mond bringen.
Während frühere Weltraumtoiletten speziell für Männer ausgestattet waren und daher für Frauen unbequem und unbequem zu benutzen waren, wurde die UWMS-Toilette so konzipiert, dass sie für Frauen besser geeignet ist. Melissa McKinley vom Johnson Space Center leitete das Projekt und erklärte, dass der Toilettensitz geneigt und erhöht wurde, um die Benutzung im Sitzen zu erleichtern. Die neue Toilette wurde außerdem mit verlängerten und ausgehöhlten Trichtern ausgestattet, die es den Astronauten ermöglichen, gleichzeitig zu urinieren und zu defäkieren. McKinley fügte hinzu, dass die Astronauten zuvor gezwungen waren, sich jeweils für eine Funktion zu entscheiden.
Raumhygiene FAQs
Ein Mitglied des NASA-Teams demonstriert, wie ein Besatzungsmitglied den Urinschlauch aus seiner Halterung hebt, um ihn zu benutzen. Ein Trichter (nicht abgebildet) wäre am offenen Ende dieses Schlauchs angebracht und könnte leicht ausgetauscht oder zur Desinfektion entfernt werden. (Bildnachweis: NASA)
Wie gingen die Astronauten der Apollo 11 auf die Toilette?
Die Astronauten der Apollo 11 hatten keine Toilette. Stattdessen urinierten sie in ein Urinsammelgerät, das sie unter ihrer Kleidung trugen und das sie mit Aufrollmanschetten an sich selbst befestigten. Der Urin wurde durch einen Gummischlauch in einen Tank geleitet, von wo aus der Großteil der flüssigen Ausscheidungen in den Weltraum abgelassen wurde, während eine kleine Menge gefriergetrocknet und für Tests nach der Rückkehr zur Erde gelagert wurde.
Wie waschen die Astronauten ihre Kleidung?
Die einfache Antwort darauf lautet: Sie tun es nicht. Da Wasser auf der ISS eine so begrenzte Ressource ist, tragen die Astronauten auf der Raumstation ihre Kleidung so lange, bis sie zu schmutzig ist, um sie weiter zu tragen, so die kanadische Weltraumbehörde. Danach werfen sie die Kleidung in Abfallbehälter, wo sie schließlich in der Atmosphäre verbrannt wird. Das Waschen der Kleidung im Weltraum ist auch deshalb nicht möglich, weil jedes verwendete Waschmittel den Recyclingprozess und die Wasseraufbereitung erschweren würde.
Woher bekommen die Astronauten im Weltraum Wasser?
Auf der ISS wird ständig Wasser recycelt, wobei die NASA das Ziel verfolgt, 98 % des verbrauchten Wassers, das die Besatzung mit Schweiß, Atem und Urin ausscheidet, zu recyceln. Dafür sorgt das Environmental Control and Life Support System (ECLSS) der ISS, einschließlich der Urinprozessoreinheit (UPA), des Wasserrückgewinnungssystems und der Wasserprozessoreinheit (WPA).
Zusätzliche Ressourcen
Die Astronautin der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), Samantha Cristoforetti, nimmt die Zuschauer mit auf einen Rundgang durch die ISS und erklärt ihnen das komplizierte und etwas einschüchternde Toilettensystem. In diesem Video erklärt der Astronaut der Japan Aerospace Exploration Agency, Koichi Wakata, das Wasserrückgewinnungssystem der ISS, das Urin und Abwasser in sauberes Wasser umwandelt. Die Infografik Show erklärt, wie die 23 Millionen Dollar teure Toilette der NASA funktioniert.
Bibliographie
Wie gehen Astronauten im Weltraum auf die Toilette? The Conversation, [2021] , [https://theconversation.com/how-do-astronauts-go-to-the-bathroom-in-space-153370]
Life Support Subsystems, NASA Johnson Space Center, [Zugriff am 02/09/24] , [https://www.nasa.gov/reference/jsc-life-support-subsystems/]
Boldly Go! NASA’s New Space Toilet Offers More Comfort, Improved Efficiency for Deep Space Missions, NASA, [Zugriff am 24.09.02] , [https://www.nasa.gov/humans-in-space/boldly-go-nasas-new-space-toilet-offers-more-comfort-improved-efficiency-for-deep-space-missions.]
Wie funktionieren Toiletten im Weltraum? JAXA, [Zugriff am 24.09.02] , [https://iss.jaxa.jp/kids/en/life/04.html]
H. Hollins, Forgotten hardware: how to urinate in a spacesuit, Advances in Physiology Education, [2013] , [https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/advan.00175.2012]
