Як нові скафандри можуть перетворити сечу на питну воду – Firstpost

Дослідження космосу повне унікальних викликів. Серед них гігієна астронавтів і управління гідратацією є одними з найважливіших.

Астронавти в даний час покладаються на ефективні вдосконалені версії підгузників для дорослих, відомі як одяг з максимальною абсорбцією (MAG), для управління відходами під час виходу у відкритий космос або інших позакорабельних заходів (EVA). Ці EVA можуть тривати до восьми годин, що призводить до тривалого впливу відходів, що може спричинити такі медичні проблеми, як інфекції сечовивідних шляхів і шлунково-кишкові проблеми.

Проте дослідники з лабораторії Мейсона в медичному коледжі Вейла Корнелла розробили інноваційне рішення цих проблем. Це скафандр прямо з науково-фантастичного фільму. Той, який має нову систему збору та фільтрації сечі, яка може перетворювати сечу на питну воду.

Окрім вирішення проблеми гігієни, пристрій також забезпечує стійке зволоження для довготривалих космічних місій.

Ми пояснюємо, як це працює. Але спочатку подивіться, що спонукало до інновації.

Проблема поточного поводження з відходами

Поточна система MAG є в кращому випадку тимчасовим рішенням. Хоча він може накопичувати сечу та кал, тривале використання призводить до дискомфорту та ризику для здоров’я. Астронавти годинами піддаються впливу відходів, що може призвести до інфекцій та інших гігієнічних проблем.

У зв’язку з майбутньою місією «Артеміда», яка поверне американських астронавтів на Місяць і, можливо, відправить їх за його межі, існує нагальна потреба в кращій системі управління відходами, яка може покращити добробут астронавтів і ефективність місії.

Інноваційне рішення

Нова система, розроблена Mason Lab, пропонує революційний підхід до управління відходами всередині костюма. У цій системі використовується зовнішній насос для збирання сечі, яка потім фільтрується за допомогою процесу, що поєднує прямий осмос (FO) і зворотний осмос (RO). Результатом є чиста питна вода, що створює стійку циклічну економію води всередині скафандра.

Це двоетапний процес.

2. Збір сечі: Система починається з модифікованого MAG, виготовленого з гнучкого компресійного матеріалу, обшитого антимікробною тканиною. Сеча збирається через силіконову чашку для збору сечі, яка розроблена по-різному для чоловіків і жінок на основі анатомічних відмінностей. Датчик вологи визначає наявність сечі, активуючи вакуумний насос для її швидкого збору, мінімізуючи час контакту зі шкірою.

3. Процес фільтрації: Для фільтрації використовуються прямий і зворотний осмос (RO). Прямий осмос (FO) — це енергоефективний метод, заснований на осмотичному градієнті між сечею (розчин для живлення) і концентрованим розчином солі (розчин для всмоктування). Вода природним чином переміщується із сечі до всмоктуваного розчину через напівпроникну мембрану. Після FO розведений чорновий розчин піддається RO, де зовнішній тиск проштовхує воду через іншу напівпроникну мембрану, фільтруючи домішки та виробляючи чисту питну воду.

Ефективність і санітарні стандарти

Система націлена на рівень збору сечі 85% і рівень відновлення води 75%. Він споживає менше 10 відсотків електроенергії скафандра, гарантуючи, що він не перевантажує джерело живлення скафандра. Відфільтрована вода відповідає гігієнічним стандартам, зберігаючи низький рівень солі та ефективно видаляючи основні розчинені речовини сечі, такі як сечовина, сечова кислота, аміак і кальцій.

Практичне застосування

Пристрій FO-RO компактний і розроблений для розміщення в футлярі, встановленому на задній панелі EMU. Незважаючи на те, що це додає приблизно 8 кг ваги костюма, переваги з точки зору гігієни та ефективності використання ресурсів значно переважують це незначне збільшення об’єму. Типовий вакуум 100–500 мл можна обробити максимум за 5 хвилин, забезпечуючи швидке видалення та знижуючи ризик подразнення шкіри або інфекції.

Важливо для майбутніх місій

З огляду на те, що місії НАСА «Артеміда» на горизонті, метою яких є повернення людей на Місяць, підвищення гігієни скафандрів і систем гідратації є важливішим, ніж будь-коли. Поточні скафандри переоцінюються, і такі інновації, як система фільтрації сечі в костюмі, можуть зіграти вирішальну роль у цих місіях. Забезпечуючи астронавтам доступ до чистої води та вдосконалене управління відходами, ця система підвищує ефективність місії та підтримує здоров’я астронавтів.

У кількох словах

Розробка скафандра, який може перетворювати сечу на питну воду, безсумнівно, є великим кроком вперед у технології дослідження космосу. Він вирішує важливі проблеми санітарії та забезпечує стійке рішення для водопостачання, життєво важливого для довготривалих місій. Оскільки світ готується до майбутніх місій на Місяць і не тільки, такі інновації будуть ключовими для забезпечення здоров’я та ефективності астронавтів, що зрештою сприятиме успіху зусиль з дослідження космосу.