До 2008 года воду на МКС доставляли шаттлы — по цене, превышающей стоимость золота. К тому моменту на станцию завезли больше 9 тонн воды, а ещё 7 тонн переработанной мочи стояло в баках. Ситуация изменилась с установкой Urine Processing Assembly: станция перешла с 45% на 80% рецикла воды.
В июне 2010 года в питьевой воде начал расти уровень общего органического углерода. Датчики показывали, что есть загрязнитель, но не говорили, какой именно. Норма — 3 ppm, и к декабрю тренд грозил её превысить. Тогда пришлось бы везти свежую воду или эвакуировать экипаж.
Аналитической химии на станции нет. Пробы отправили на Землю в капсуле Soyuz. В лаборатории Houston подтвердили рост углерода, но не смогли опознать вещество — его не было в базе из нескольких сотен ожидаемых соединений. Помогли коллеги из Boeing: нашли совпадение в новой библиотеке масс-спектров. Загрязнителем оказался dimethylsilanediol (DMSD) из семейства силоксанов.
Силоксаны — это силиконы. Они повсюду: в косметике, дезодорантах, кондиционерах для волос, упаковке, контактных линзах. Они дёшевы, стабильны и нетоксичны — пока не попадут в систему жизнеобеспечения. Химики синтезировали чистый DMSD для калибровки, но их газовый хроматограф показал пики DMSD во всех пробах, включая дистиллированную воду. Выяснилось, что трубки самого прибора сделаны из силоксана. Испортили три хроматографа, прежде чем поняли проблему.
Неожиданно показатели на станции сами вернулись в норму. Механизм оказался хитрым: DMSD слабо связывается с фильтрами. Он копится на свежей смоле, показывая чистую воду. Когда фильтр насыщается, другие вещества вытесняют DMSD — происходит резкий скачок. После вымывания всё возвращается к норме. С тех пор было ещё пять таких всплесков.
Источник DMSD — косметика и антиперспиранты. Полтора грамма силоксанов испаряется в воздух ежедневно. Под действием космической радиации они превращаются в водорастворимый диол, который проходит через очистку. Проблема не смертельна, но разъедает дорогое оборудование: уничтожила экспериментальный реактор Sabatier, выводит из строя теплообменники, сокращает ресурс 50-килограммовых фильтров.
NASA пыталось ловить силоксаны в воздухе активированным углём, но от замены HEPA-фильтров на станции началась плесень. Пришлось сделать гибридные картриджи — половина угля, половина HEPA. Решение до сих пор компромиссное.
Этот случай — наглядный урок для будущих миссий на Марс. Проблема проявилась только на орбите, её не поймали бы при наземных испытаниях. А если бы она случилась на пути к Марсу, экипаж столкнулся бы с неопознанным загрязнителем без лаборатории на Земле, с неработающим оборудованием и сложным выбором — абортировать миссию или продолжать пить воду с неизвестным веществом.