Już nie jest to science fiction: Naukowcy opracowali prawdziwy "Stillsuit" z Dumy

Widok boczny całego systemu, noszonego jako plecak. Uznanie: Karen Morales

Nowy system filtracji moczu w skafandrach kosmicznych opracowany przez badaczy z Cornellu przetwarza mocz astronautów na wodę pitną, mając na celu poprawę komfortu i efektywności podczas przyszłych misji na Księżyc i Marsa.

Obecnie astronauci muszą oddawać mocz wewnątrz swoich skafandrów podczas spacerów kosmicznych. Jest to nie tylko niewygodne i niehigieniczne, ale także marnotrawne. W przeciwieństwie do systemu zarządzania ściekami na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), woda z moczu podczas spacerów kosmicznych nie jest poddawana recyklingowi.

Badacze z Cornellu zajmują się tym problemem za pomocą nowatorskiego systemu zbierania i filtracji moczu inspirowanego "stillsuits" z franczyzy sci-fi Diuna. Podobnie jak te "stillsuity", ich prototyp absorbuje i oczyszcza mocz, przerabiając go na wodę pitną.

Sofia Etlin, członek personelu badawczego w Weill Cornell Medicine i Cornell University, pierwsza autorka studium, wyjaśniła: "Projekt obejmuje zewnętrzny cewnik na podczerwień prowadzący do zespołu odwróconej osmozy przód-tył, zapewniający ciągłe dostarczanie wody pitnej z wieloma mechanizmami bezpieczeństwa zapewniającymi dobrostan astronauty."

Nowy design został niedawno opublikowany w Frontiers in Space Technologies.

Pojemniki na mocz dla mężczyzn w Wielowarstwowym Bieliźnie Maksymalnej Absorpcji. Uznanie: Luca Bielski

W latach 2025 i 2026 NASA planuje misje Artemis II i III, podczas których załoga okrąży Księżyc, a następnie wyląduje na jego południowym biegunie. Te misje mają być poprzedzone misjami załogowymi na Marsa do wczesnych lat 30. XXI wieku. Jednak astronauci od dawna skarżą się na brak komfortu i higieny istniejącego majtku maksymalnej absorpcji (MAG) - systemu zarządzania odpadami tradycyjnych skafandrów NASA - używanego od końca lat 70., który działa jak wielowarstwowa pielucha dla dorosłych wykonana z superabsorbentowego polimeru.

"MAG miał rzekomo przeciekać i powodować problemy zdrowotne, takie jak zakażenia dróg moczowych i problemy żołądkowo-jelitowe. Ponadto astronauci obecnie mają tylko jeden litr wody dostępnego w swoich torbach na picie w skafandrach. Jest to niewystarczające na planowane dłuższe spacery kosmiczne na Księżycu, które mogą trwać dziesięć godzin, a nawet do 24 godzin w sytuacji awaryjnej" - powiedziała Etlin.

Astronauci również zażądali skrócenia czasu potrzebnego do napełniania i odegazywania toreb na picie w skafandrach w przyszłych skafandrach oraz dodania oddzielnego źródła napojów energetycznych bezkofeinowych o dużej ilości energii.

Prototyp pojemnika na mocz. Uznanie: Claire Walter

Z uwzględnieniem tych wszystkich celów Etlin i jej koledzy zaprojektowali urządzenie do zbierania moczu, obejmujące bieliznę złożoną z wielu warstw elastycznego materiału. Połączona ona jest z kubkiem zbierającym (o innych kształtach i rozmiarach dla kobiet i mężczyzn) z formowanego silikonu, aby pasował do genitaliów.

Wewnętrzna strona kubka zbierającego jest obłożona mikrofibrami poliestrowymi lub mieszaniną nylonu i spandeksu, aby odciągnąć mocz od ciała i skierować go w stronę wewnętrznej powierzchni kubka, z której jest podciągany przez pompę próżniową. Tag RFID, połączony z hydrożelami absorbującymi, reaguje na wilgoć, aktywując pompę.

Po zebraniu, mocz jest przekierowywany do systemu filtracji moczu, gdzie recykling odbywa się z wydajnością 87% poprzez dwustopniowy zintegrowany system filtracji osmozą przodem i tyłem. Wykorzystuje on gradient stężenia do usuwania wody z moczu, oraz pompę do oddzielenia wody od soli. Oczyszczona woda jest następnie wzbogacona w elektrolity i pompowana do torby na picie w skafandrze, ponownie dostępna do spożycia. Zebranie i oczyszczenie 500ml moczu zajmuje tylko pięć minut.

System, który integruje pompy kontrolne, sensory i ekran wyświetlacza ciekłokrystalicznego, jest zasila energią z baterii o napięciu 20,5V i pojemności 40 amperogodzin. Jego całkowity rozmiar to 38 na 23 na 23 cm, z wagą około ośmiu kilogramów: wystarczająco kompaktowy i lekki, aby można było go nosić na plecach skafandra.

Teraz, gdy prototyp jest dostępny, nowy projekt może być przetestowany w warunkach symulowanych, a następnie podczas rzeczywistych spacerów kosmicznych.

"Nasz system może być przetestowany w warunkach symulacji mikrograwitacji, ponieważ mikrograwitacja jest głównym czynnikiem kosmicznym, który musimy uwzględnić. Te testy zapewnią funkcjonalność i bezpieczeństwo systemu zanim zostanie wdrożony w rzeczywiste misje kosmiczne" - podsumował Dr. Christopher E Mason, profesor z tego samego instytutu co Etlin i autor główny studium.