Wenn die meisten Menschen an die Raumfahrt denken, stellen sie sich Astronauten vor, die schwerelos schweben, ferne Planeten erforschen oder wissenschaftliche Experimente durchführen.
Aber Astronauten stehen täglich vor einer bodenständigeren Herausforderung: Wie gehen sie im Weltraum auf die Toilette? In der Schwerelosigkeit des Weltraums erfordern selbst die grundlegendsten menschlichen Funktionen sorgfältige Konstruktion und Anpassung.
Die Technologie hinter Weltraumtoiletten hat sich seit den Anfängen der Weltraumforschung erheblich weiterentwickelt, und dieser Artikel erklärt, wie Astronauten im Weltraum mit dem Ruf der Natur umgehen.
1. Die Herausforderung der Schwerelosigkeit: Warum ist sie schwierig?
Auf der Erde hilft die Schwerkraft, alles nach unten zu leiten, einschließlich Körperausscheidungen. Aber im Weltraum, wo Mikrogravitation herrscht, verhalten sich die Dinge anders. Flüssigkeiten und Feststoffe können unvorhersehbar herumschweben und eine sehr unordentliche und unangenehme Situation schaffen, wenn sie nicht richtig eingedämmt werden. Wenn Astronauten keine Möglichkeit hätten, ihre Ausscheidungen sorgfältig zu entsorgen, könnte dies zu Verunreinigungen im Raumschiff führen und Gesundheitsrisiken bergen.
Daher ist der Toilettengang im Weltraum nicht nur eine Frage des Komforts – er ist ein entscheidender Aspekt für Hygiene, Sicherheit und Wohlbefinden in einem Raumschiff. Ingenieure haben Toiletten entwickelt, die speziell für die Abfallentsorgung in der Schwerelosigkeit konzipiert sind und mithilfe von Saugkraft und Luftstrom steuern, wohin der Abfall gelangt.
2. Eine kurze Geschichte: Von Windeln zu Hightech-Toiletten
In den frühen Tagen der Raumfahrt hatten Astronauten sehr primitive Möglichkeiten, ihren Abfall zu entsorgen. Während der Apollo-Missionen trugen Astronauten bei Kurzreisen und Weltraumspaziergängen Windeln oder genauer gesagt „Kleidungsstücke mit maximaler Saugfähigkeit“. Diese Kleidungsstücke wurden sowohl für Urin als auch für Fäkalien verwendet und boten Einfachheit, wenn keine ausgefeilteren Optionen verfügbar waren.
Für längere Missionen und das Leben an Bord von Raumstationen war jedoch etwas Effizienteres erforderlich. Mit der Weiterentwicklung der Missionen entwickelte sich auch die Technologie weiter. Die Toiletten, die heute auf der Internationalen Raumstation (ISS) verwendet werden, sind das Ergebnis jahrelanger Versuche und Irrtümer und weisen erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Hygiene, Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit auf.
3. So funktionieren Toiletten im Weltraum heute
Die aktuellen Toiletten an Bord der ISS stellen eine erhebliche Verbesserung gegenüber früheren Versionen dar. So funktionieren sie:
a. Urinieren im Weltraum
Im Weltraum haben Astronauten nicht den Luxus einer herkömmlichen Toilettenschüssel. Zum Urinieren verwenden sie ein Gerät, das flüssigen Abfall mithilfe eines Luftstroms in einen Vorratsbehälter leitet. Die Toilette hat einen Trichter, der an einem Rohr befestigt ist, und Astronauten jeden Geschlechts können sie verwenden, indem sie den Trichter nah an ihren Körper halten. Der Trichter ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, sodass sowohl männliche als auch weibliche Astronauten bequem darauf sitzen können.
Sobald der Astronaut zu urinieren beginnt, erzeugen Ventilatoren einen Sog, der den Urin in das Rohr zieht und in einen Tank abgibt. Diese Methode verhindert, dass die Flüssigkeit in der Schwerelosigkeit davonschwebt. Auf der ISS wird Urin nicht verschwendet – er wird durch ein Recyclingsystem verarbeitet und gereinigt, das ihn in Trinkwasser verwandelt. Dieses geschlossene Kreislaufsystem ist für Langzeitmissionen, bei denen Wassereinsparung von entscheidender Bedeutung ist, unerlässlich.
b. Defäkation im Weltraum
Für feste Abfälle ist das System etwas komplexer. Statt einer Schüssel wie auf der Erde hat die Toilette einen kleinen Sitz, der an einem Abfallbehälter befestigt ist. Ähnlich wie beim Urinieren wird der feste Abfall mithilfe eines Luftstroms in einen Behälter geleitet, damit er nicht wegschwebt.
Astronauten müssen sich mit verstellbaren Fußgurten oder Oberschenkelfesseln sorgfältig am Sitz festmachen, um beim Toilettengang Stabilität zu gewährleisten. Da die Schwerkraft den Abfall nicht nach unten zieht, saugt ihn ein starker Luftstrom in einen speziellen Beutel, der dann versiegelt und in einem Abfallfach aufbewahrt wird.
Feste Abfälle werden nicht wie Urin recycelt. Sie werden stattdessen in Behältern aufbewahrt und schließlich auf Versorgungsschiffen zur Erde zurückgeschickt, die beim Wiedereintritt in die Atmosphäre verbrennen. Dadurch werden die Abfälle verbrannt und sicher entsorgt.
4. Hygiene im Weltraum: Umgang mit Gerüchen und Verunreinigungen
Im Weltraum gibt es keine natürliche Luftzirkulation oder Belüftung wie auf der Erde, daher ist die Geruchsbekämpfung ein zentrales Anliegen. Die Weltraumtoiletten verfügen über eingebaute Ventilatoren und Filter, die Gerüche kontrollieren und eine saubere Umgebung aufrechterhalten. Das Luftzirkulationssystem ist nicht nur für die Abfallsammlung von entscheidender Bedeutung, sondern auch, um die Kabinenluft frisch und atembar zu halten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Hygiene. Astronauten müssen sehr vorsichtig sein, um jegliche Kontamination durch Abfall zu vermeiden. Wenn ein Tropfen Urin oder ein kleines Stück fester Abfall in die Kabine gelangt, könnte es herumschweben und möglicherweise Bakterien verbreiten. Daher werden Toiletten mit starken Dichtungen und Auffangsystemen ausgestattet, um Lecks zu verhindern. Astronauten befolgen auch strenge Hygieneprotokolle, wie z. B. das Reinigen der Toilette nach jedem Gebrauch und die Sicherstellung, dass die Ausrüstung regelmäßig gewartet wird.
5. Weltraumspaziergänge: Die Rolle von Windeln
Während Astronauten auf der ISS Zugang zu hochentwickelten Toiletten haben, stellen Weltraumspaziergänge eine andere Herausforderung dar. Weltraumspaziergänge oder EVAs (Extravehicular Activities) können zwischen 6 und 8 Stunden dauern, während derer Astronauten keinen Zugang zu einer Toilette haben. In diesen Situationen tragen Astronauten Windeln – offiziell bekannt als „Maximum Absorbency Garments“ – unter ihren Raumanzügen.
Diese Kleidungsstücke sind so konzipiert, dass sie sowohl Urin als auch Fäkalien aufnehmen und bis zu einem ganzen Tag Abfall aufnehmen können. Das mag zwar unbequem klingen, aber das Design minimiert die Unannehmlichkeiten und Astronauten haben sich an dieses System gewöhnt. Sobald der Weltraumspaziergang abgeschlossen ist, können sie die Kleidungsstücke ausziehen, wenn sie zum Raumschiff zurückkehren.
6. Die Zukunft der Weltraumtoiletten: Innovationen für den Mars und darüber hinaus
Da Weltraumagenturen wie die NASA und private Unternehmen wie SpaceX und Blue Origin längere Missionen zum Mond, Mars und darüber hinaus ins Auge fassen, wird der Bedarf an noch fortschrittlicheren Abfallmanagementsystemen deutlich. Bei einer Mission zum Mars, die allein bis zum Erreichen des Planeten sechs Monate oder länger dauern könnte, wird ein effizientes Abfallrecycling von entscheidender Bedeutung sein. Toiletten müssen kompakter, zuverlässiger und in der Lage sein, Abfall über längere Zeiträume zu handhaben.
Die NASA hat kürzlich eine neue Weltraumtoilette namens Universal Waste Management System (UWMS) entwickelt, die 2020 zur ISS gebracht wurde. Das UWMS ist kompakter und effizienter als frühere Modelle und wurde für zukünftige Missionen zum Mond und zum Mars entwickelt. Es verwendet ein stärkeres Luftstromsystem, ist einfacher zu warten und bietet Verbesserungen für weibliche Astronauten, wodurch es für den Langzeitgebrauch komfortabler wird.
Für Missionen zum Mars gibt es auch Bestrebungen, die Abfallrecyclingkapazitäten weiter zu verbessern. Ingenieure erforschen Möglichkeiten, menschliche Abfälle wiederzuverwenden und sie möglicherweise in wertvolle Ressourcen wie Wasser, Nährstoffe für den Anbau von Nahrungsmitteln oder sogar Treibstoff umzuwandeln. Diese Innovationen sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass zukünftige Missionen nachhaltig sind und Astronauten jahrelang im Weltraum überleben können.
7. Fazit: Ein grundlegendes menschliches Bedürfnis in einer High-Tech-Umgebung
Im Weltraum auf die Toilette zu gehen, mag nicht glamourös klingen, aber es ist ein entscheidender Aspekt des Lebens an Bord eines Raumschiffs. Die Entwicklung der Weltraumtoiletten, von den Anfängen der Windeln bis hin zu den modernen Saugsystemen von heute, zeigt, dass die Weltraumforschung durchdachte Lösungen selbst für die grundlegendsten menschlichen Bedürfnisse erfordert.
Wenn wir in die Zukunft der Raumfahrt blicken, werden sich diese Systeme weiterentwickeln und sicherstellen, dass Astronauten bequem im Weltraum leben und arbeiten können, egal ob sie an Bord der ISS sind, auf dem Mond spazieren gehen oder zum Mars reisen. Die bescheidene Weltraumtoilette ist eine Erinnerung daran, dass selbst in der Hightech-Welt der Weltraumforschung die Lösung alltäglicher Herausforderungen der Schlüssel zu unserem Erfolg im Kosmos ist.