Костюм для фремена
Можно ли сделать дистикомб, как в «Дюне»?
Выход «Дюны», экранизации культового романа Фрэнка Герберта — хороший повод поговорить о фантастической технике. Многие устройства вселенной Дюны созданы по технологиям, граничащим с магией не только по меркам 1963 года, но и 2021-го. Можно ли реализовать сегодня или в ближайшем будущем хотя бы некоторые? Давайте разберемся с дистилляционным комбинезоном, который нужен каждому, кто собрался выйти в пустыню Арракиса.
Трехслойный костюм фремена, жителя планеты Арракис (и не только, но, согласно первоисточнику, лучшие дистикомбы делают именно на Арракисе), предназначен для того, чтобы удерживать, перерабатывать и заново употреблять влагу тела в тяжёлых условиях пустыни.
В его лежит высокоэффективный и многослойный фильтр и теплообменная система. Внутренний пористый слой обеспечивает нормальный процесс испарения, охлаждающий тело. Два следующих слоя содержат волокна теплообмена и охлаждения солей. Работа органов дыхания обеспечивается с помощью насоса. Регенерированная вода скапливается в специальном резервуаре, откуда подводится по трубке к зажиму у шеи. Моча и кал подвергаются переработке в набедренных ёмкостях. Когда вы находитесь в открытом пространстве пустыни, вот этот фильтр закрывает ваше лицо, а эта носовая трубка предохраняет от горячего воздуха: вдыхаете через ротовой фильтр, выдыхаете через носовую трубку. Когда комбинезон хорошо подогнан, человек в нём теряет лишь один глоток в день. — Фрэнк Герберт, «Дюна» (1963)
Дистилляционный комбинезон, по сути, — вариант системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), которая используется на аппаратах, работающих во враждебных для человека средах — на космических кораблях и станциях, подводных лодках и атомных убежищах. Автор умалчивает о том, каким образом получается необходимый для дыхания кислород (скорее всего, все-таки из атмосферы Арракиса), но упоминает, что вода для питья получается из влаги, выделяемой человеком при потении и переработке отходов жизнедеятельности организма.
Насколько такая система реализуема в виде плотно прилегающей, легкой и не сковывающей движения одежды для постоянной носки? У нас, несмотря на немалый прогресс соответствующих технологий, пока нет достаточно инновационной ткани (или многослойной комбинации тканей), которая бы только за счет собственных физико-химических свойств не только впитывала пот и прочие жидкости, выделяемые организмом, но еще и перерабатывала их в годную для употребления воду, заботясь при этом о поддержании теплового баланса организма. А если пот не будет испаряться, унося с собой тепло в процессе преобразования воды в пар, человек очень быстро умрет от перегрева. Однако систему для сбора воды сделать в виде костюма можно. Хотя работать она будет несколько сложнее, чем описано в «Дюне».
Дано
Для начала определимся с исходными данными. Для поддержания жизнедеятельности взрослого человека в сутки требуется около килограмма кислорода, примерно 2,5 килограмма жидкой воды и около 0,5-1,0 килограмма твердой пищи. Дыхание, которое обеспечивает нормальное течение обмена веществ и энергии в организме, не только расходует кислород и генерирует углекислый газ: побочным продуктом метаболизма является также водяной пар (в переводе на жидкость до 1,2 килограмма воды в сутки). А с потом даже в умеренном климате человек теряет в среднем 0,3–0,5 килограмма воды в сутки на квадратный метр поверхности тела. Эти потери могут увеличиться в разы в жаркой среде или даже в умеренных условиях при тяжелой физической работе.
Но будем считать, что даже в суровом климате Арракиса (предполагая, что в норме выход фременов в пустыню не предполагает тяжелого труда) среднее человеческое тело теряет с потом 0,85 килограмма воды в сутки. Еще 1,5 килограмма жидкости выводится из организма с уриной и 0,2 килограмма — с фекалиями. Итого человек ежесуточно выделяет около 3,75 килограмма воды при нормальной жизнедеятельности и умеренных физических нагрузках. Ее можно собрать и сохранить в пригодном для питья состоянии.