Reciklimi i ujit është thelbësor për stacionet hapësinore...

Sistemi i rikuperimit të ujit në ISS është ai më i avancuar në riciklimin dhe trajtimin e ujërave të zeza, duke arritur të rikuperojë deri në 98% të gjithë ujit të përdorur në stacionin hapësinor Roscosmos State Space Corporation via AP, File

Kur jeni në një udhëtim kampimi, ndoshta duhet të merrni ushqimin tuaj dhe diçka për të filtruar ose trajtuar ujin që gjeni. Por imagjinoni që kampimi juaj është në hapësirë, ku nuk ka ujë, dhe të merrni tanke me ujë do të zinte shumë hapësirë ku çdo centimetër i ngarkesës është i rëndësishëm. Ky ishte një nga sfidat kryesore që inxhinierët përballuan kur projektuan Stacionin Hapësinor Ndërkombëtar (ISS).

Para se NASA të zhvillonte një sistem të avancuar riciklimit, uji përfaqësonte gati gjysmën e ngarkesës së shërbimit të autobusëve hapësinorë që udhëtonin drejt ISS. Unë jam inxhinier mjedisor dhe kryej kërkime në Laboratorin e Shkencave të Jetës Hapësinore të Qendrës Hapësinore Kennedy. Si pjesë e këtij punimi, ndihmova në zhvillimin e një sistemi të rikuperimit të ujit në cikël të mbyllur.

Sot, NASA rikuperon më shumë se 90% të ujit të përdorur në hapësirë. Ujë i pastër mban ekuipazhin e astronautëve të hidratuar, të pastër dhe të ushqyer, pasi mund të përdoret për të ripërtrirë ushqimet. Rikuperimi i ujit të përdorur është baza e sistemit të mbështetjes së jetës në cikël të mbyllur të domosdoshëm për bazat e ardhshme hënore, misionet në Mars dhe madje kolonitë e mundshme hapësinore.

Uma prateleira de máquinas. — Një pamje në afërsi të shkallës së raftit të sistemit të rikuperimit të ujit – ato përmbajnë harduerin që siguron një furnizim të vazhdueshëm me ujë të pastër për katër deri në gjashtë anëtarë të ekuipazhit në bord të ISS. NASA

Sistemi i kontrollit mjedisor dhe mbështetjes së jetës i NASA-s është një grup pajisjesh dhe procese që kryejnë funksione të ndryshme për të menaxhuar cilësinë e ajrit dhe ujit, mbeturinat, presionin atmosferik dhe sistemet e përgjigjes së emergjencës, siç janë zbulimi dhe shuarja e zjarreve. Sistemi i rikuperimit të ujit — një komponent i kontrollit mjedisor dhe mbështetjes së jetës — mbështet astronautët në bord të ISS dhe luan një rol qendror në riciklimin e ujit.

Sistemet e ndërtuara për mikrogravitetin

Në mjedise mikrograviteti si ISS, çdo formë e ujit të disponueshëm është e vlefshme. Sistemët e rikuperimit të ujit në ISS mbledhin ujë nga burime të ndryshme, duke përfshirë urinën, lagështinë e ajrit të kabinës dhe higjienën – ose thënë ndryshe, nga aktivitetet si larja e dhëmbëve.

Në Tokë, ekzistojnë lloje të ndryshme të ujërave të mbetura: nga shtëpiake si uji i lavamanit, dushit dhe tualetit; industriale nga fabrikat dhe proceset e prodhimit; dhe nga kullimi bujqësor, i cili përmban plehra dhe pesticidë.

Në hapësirë, ujërat e mbetura të astronautëve janë shumë më të përqendruara sesa ujërat e mbetura tokësore. Ato përmbajnë nivela shumë më të larta të ureës – një përbërje e urinës –, kripra dhe surfaktantë të sapunëve dhe materialeve të përdorura për higjienë. Për ta bërë ujin të pijshëm përsëri, sistemi duhet të heqë të gjitha këto në mënyrë të shpejtë dhe efektive.

Sistemet e rikuperimit të ujit të përdorura në hapësirë përdorin disa nga parimet e trajtimit të ujit në Tokë. Por ato janë projektuar posaçërisht për të funksionuar në mikrogravitet, dhe me mirëmbajtje minimale. Këto sisteme gjithashtu duhet të funksionojnë për muaj ose deri në vite pa nevojën për pjesë rezervë ose ndërhyrje manuale.

Sistemi i rikuperimit të ujit të NASA-së kap dhe riciklon pothuajse të gjitha format e ujit të përdorura ose të gjeneruara në bord të stacionit hapësinor. Ai drejgon ujin e mbetur të mbledhur për në një sistem të quajtur “grupi i përpunimit të ujit”, ku ai pastrohet dhe shndërrohet në ujë të pijshëm të sigurt që i kalon shumë standardet për ujë të pijshëm në Tokë.

O sistemi i rikuperimit dhe trajtimit të ujit në ISS përbëhet nga disa nën-sisteme.

Rikuperimi i ujit nga urina dhe djersa

Grupi i përpunuesit të urinë rikthen rreth 75% të ujit nga urina përmes ngrohjes dhe kompresionit në vakum. Uji i rikuperuar dërgohet në grupin e përpunimit të ujit për trajtim shtesë. Lëngu i mbetur, i quajtur ujë i kripur, akoma përmban një sasi të konsiderueshme uji. Prandaj, NASA ka zhvilluar një sistem për përpunimin e ujit të kripur për të nxjerrë fraksionin final të ujit nga ky ujë i kripur i urines.

Në grupin e përpunimit të ujit të kripur, ajri i nxehtë dhe i thatë avullon ujin nga uji i kripur i mbetur. Një filtër ndan kontaminantët nga avulli i ujit, dhe avulli i ujit mblidhet për t'u bërë ujë i pijshëm. Kjo inovacion rriti normën e përgjithshme të rikuperimit të ujit të sistemit për në mbresëlënëse 98%. 2% të mbetur janë të përziera me mbetjet e tjera të krijuara.

Um astronauta com uma camisa vermelha segura um pequeno cilindro de metal. — Filtri i përdorur në përpunimin e kripës ndihmoi për të arritur një përqindje të rikuperimit prej 98%. NASA

Ndërsa sistemi i rinovimit të ajrit kondenson lagështinë e ajrit të kabinës – kryesisht avullin e ujit nga djersa dhe frymëmarrja – në ujë të lëngshëm. Ai drejton këtë ujë të rikuperuar në grupin e përpunuesit të ujit, i cili trajton të gjithë ujin e mbledhur.

Trajtimi i ujit të rikuperuar

Procesi i trajtimit të grupit të përpunuesit të ujit përfshin disa faza.

Së pari, i gjithë uji i rikuperuar kalon përmes filtrave për të hequr grimcat në suspendim, si pluhuri. Më pas, një seri filtrash heq kriprat dhe disa nga ndotësit organikë, pas së cilës ndiqet një proces kimik i quajtur oksidimi katalitik, i cili përdor nxehtësi dhe oksigjen për të shkatërruar përbërësit organikë të mbetur. Hapi i fundit është shtimi i jodit në ujë për të parandaluar rritjen mikrobiologjike ndërsa është i ruajtur.

O astronauti Koichi Wakata, nga Agjencia Japoneze e Eksplorimit Hapësinor, pranë sistemit të rikuperimit të ujit të Stacionit Hapësinor Ndërkombëtar, i cili riciklon urinën dhe ujërat e mbetura në ujë të pijshëm. Siç thotë me humor Wakata: “Këtu në bord të ISS, e kthejmë kafen e djeshme në kafen e nesërme”.

Rezultati është ujë i pijshëm — shumë më i pastër se uji i rubinetit të një qyteti në Tokë.

Drejt Marsit dhe më tej

Për të bërë të mundura misionet njerëzore drejt Marsit, NASA llogarit se anijet kozmike duhet të rikuperojnë të paktën 98% të ujit të përdorur në bord. Edhe pse ende mungojnë disa vite për të realizuar udhëtime të vetë-mjaftueshme drejt Marsit, përpunuesi i ri i kripës në ISS ka rritur shkallën e rikuperimit të ujit aq shumë sa që kjo qëllim prej 98% tani është në arritje. Megjithatë, nevojitet më shumë punë për të zhvilluar një sistem të vogël që mund të përdoret në një anije kozmike.

Një udhetim drejt Marsit është kompleks jo vetëm për shkak të distancës së përfshirë, por edhe sepse Marsi dhe Toka janë në lëvizje të vazhdueshme në orbitat e tyre rreth Diellit.

Distanca midis dy planetëve ndryshon në varësi të pozicioneve të tyre. Mesatarisht, ata janë rreth 225 milionë kilometra largësi, me afrimin më të shkurtër teorik, kur orbitat e të dy planetëve bashkohen, duke arritur në 54,6 milionë kilometra.

Një mision i zakonshëm me ekuipazh duhet të marrë rreth nëntë muaj në secilën drejtim. Një mision me kthim në Mars, duke përfshirë operacionet në sipërfaqe dhe planifikimin e rrugëtimit të kthimit, mund të zgjasë rreth tre vjet. Për më tepër, dritaret e nisjes hapen vetëm çdo 26 muaj, kur Toka dhe Marsi rreshtohen në mënyrë favorizuese.

Ndërsa NASA po përgatitet të dërgojë njerëz në eksplorime disa vjeçare në planetin e kuq, agjencitë hapësinore në të gjithë botën vazhdojnë të përqendrohen në përmirësimin e propulsionit dhe përmirësimin e sistemeve të mbështetjes së jetesës. Përparimet në sistemet e qarkut të mbyllur, mbështetjen robotike dhe operacionet autonome po bëjnë që ëndrra për të vendosur njerëz në Mars të bëhet gjithnjë e më e afërt me realitetin.