Что происходит с предметами в невесомости

На МКС земное притяжение компенсируется движением орбитальной станции. Она фактически пребывает в постоянном свободном падении, но благодаря огромной скорости движения не падает на Землю, а как бы пролетает мимо, т.к. из-за орбитального движения направление на центр нашей планеты меняется слишком быстро. В результате МКС и находящиеся внутри нее космонавты, астронавты и все предметы совершают свободное падение, т.е. пребывают в невесомости. В этом состоянии происходят кардинальные изменения в физике привычных процессов.

В условиях невесомости вода не течет и не «прилипает» к поверхностям, а под действием поверхностного натяжения собирается в идеальные сферические капли – парящие в пространстве водные шарики и шары, которые легко перемещать. С точки зрения физики сферическая форма капель в космосе объясняется тем, что шар – фигура с минимальной площадью поверхности.
В условиях свободного падения налить воду в емкость невозможно. Поэтому ее содержат в герметичных пакетах и используют через дозаторы. Чай, кофе, сладкие напитки и многие другие продукты здесь имеют вид порошков, которые разводят водой в самом пакете. Привычного душа на орбитальной станции нет, и ванну принять невозможно, как и воспользоваться раковиной или тазиком: вода просто соберется в шары и будет парить в окружающем пространстве.
Поэтому гигиенические процедуры сводятся к использованию влажных полотенец, салфеток и несмываемых шампуней. При чистке зубов приходится или глотать зубную пасту, или сплевывать ее в одноразовое полотенце. Вода при этом выдавливается из пищевого пакета, а щетка протирается полотенцем. Все излишки влаги улавливаются системой кондиционирования и идут на переработку.
На МКС вся влага, в т. ч. выделяемая при потоотделении, дыхании и испарениях, улавливается мощными осушителями и собирается в виде конденсата. Даже моча в уборной улавливается вакуумным шлангом, после чего проходит химическую фильтрацию и обработку. Вся собранная жидкость подвергается многоступенчатой фильтрации, обеззараживанию и минерализации. В результате 98% мочи, пота, слез и испарений на орбитальной станции перерабатывают в питьевую воду.

В условиях невесомости слезы не текут по щекам, а собираются в крупные капли, которые остаются на глазах и могут вызвать сильное жжение. Поэтому плакать на МКС не рекомендуется. Но если сдержать слезы не получается, их аккуратно убирают салфеткой.

В условиях невесомости важно, чтобы продукты питания не создавали крошек, т.к. они могут повредить чувствительное оборудование и создать опасность для органов дыхания. Поэтому супы, каши, творог и многие другие блюда доставляются космонавтам в виде порошков в пакетах со специальными клапанами для добавления воды.
Для регидратации сублимированных продуктов воду подогревают порционно в устройствах мгновенного нагрева до 60–75 °С. Затем нагретая вода поступает в герметичный пакет-сдуйку с едой или растворимым напитком. До кипения воду не греют, т.к. это неэкономично и опасно (человек может обжечься).
Также в меню космонавтов есть консервы, свежие фрукты, мед, сгущенка. В качестве приправ используются жидкие растворы соли и перца, аджика, горчица и другие соусы в тюбиках. Кушать на МКС помогают намагниченные столовые приборы и столы с резинками, фиксаторами и крошкоулавливателями.

Волосы в космосе свободно парят, как и все незафиксированные предметы. Поэтому их собирают в плотные пучки или фиксируют заколками, чтобы они не мешали работать. Для стрижки на МКС используют машинки, сразу втягивающие состриженные волоски, чтобы не загрязнять воздух.

Огонь в невесомости также ведет себя иначе. Вместо привычной для нас вытянутой формы пламя приобретает сферические очертания. Это связано с отсутствием конвекции: теплый воздух не поднимается, холодный не опускается, нет движения воздушных потоков, и огню недостаточно притока кислорода. Поэтому без использования вентилятора пламя в невесомости быстро гаснет, «задыхаясь» в продуктах своего горения.

Она не «приливает» к ногам, как на Земле, а равномерно перераспределяется по всему телу. Меняется и давление крови. Например, когда мы стоим на земле, давление в ногах составляет 200 мм рт. ст., а в мозге – 60–80 мм рт. ст. Во время свободного падения кровяное давление по всему телу выравнивается до 100 мм рт. ст.
В результате наблюдается усиленный приток крови к голове, из-за чего у космонавтов и астронавтов отекает лицо, закладывает нос, ухудшается зрение, заметно истончаются ноги. Кроме того, возрастает риск инсульта и повреждения области мозга, отвечающей за обработку изображений. При длительном пребывании в космосе в крови увеличивается содержание кальция и фосфора, что связано со снижением их концентрации в костных тканях.
Объем крови в теле постепенно уменьшается: организм усиленно выводит влагу, воспринимая интенсивный приток крови к голове как избыток плазмы. Сердцу при этом работать легче, но сосудам приходится адаптироваться к новым условиям. Ученые выяснили, что кровоток в венах в невесомости замедляется, а в яремной вене на шее может даже обращаться вспять. Чтобы избежать критических последствий таких изменений, люди на МКС выполняют физические упражнения для увеличения нагрузки на ноги, а для принудительного притока крови к ногам используют вакуумные штаны и нагрузочные костюмы.
Чтобы испытать невесомость без негативных последствий, вы можете совершить параболический полет на самолете-лаборатории Ил-76 МДК.
В продолжение темы предлагаем вашему вниманию статью о том, почему людям нравится ощущать невесомость.