Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду

Ксмонавты, которые выходят в открытый космос, вынуждены справлять нужду прямо в скафандр. Это неудобно и негигиенично, а также расточительно, так как эта вода не перерабатывается, в отличие от сточных вод на МКС.

Решением проблемы могут стать специальные костюмы, как в фильме «Дюна», которые поглощают и очищают воду из пота и мочи, превращая её в питьевую. Теперь благодаря прототипу новой системы сбора и фильтрации мочи для скафандров это может стать реальностью.

Проект разработан исследователями из Корнельского университета и опубликован в журнале Frontiers in Space Technology.

Дизайн включает в себя вакуумный внешний катетер, ведущий к комбинированной установке прямого и обратного осмоса, обеспечивающей непрерывную подачу питьевой воды с многочисленными механизмами безопасности для обеспечения благополучия астронавтов, — говорит София Этлин, научный сотрудник Weill Cornell Medicine и Корнельского университета и первый автор исследования.

Предназначено для предстоящих полетов на Луну и Марс

В 2025 и 2026 годах НАСА планирует миссии Artemis II и III: экипаж выйдет на орбиту Луны и высадится на её южном полюсе.

В начале 2030-х годов ожидаются полёты на Марс. Но астронавты жалуются на одежду максимальной впитываемости (MAG), которая используется в скафандрах НАСА с конца 1970-х. Эта система удаления отходов функционирует как многослойный подгузник для взрослых, изготовленный из суперабсорбирующего полимера.

По имеющимся данным, утечки из MAG привели к таким проблемам со здоровьем, как инфекции мочевыводящих путей и желудочно-кишечные расстройства. Кроме того, в настоящее время у астронавтов есть только один литр воды в сумках для питья в скафандре. Этого недостаточно для запланированных, более продолжительных выходов в открытый космос, которые могут длиться десять часов, а в экстренных случаях — до 24 часов, — говорит Этлин.

Астронавты попросили сделать так, чтобы мешки с напитками в скафандрах быстрее заполнялись и опустошались. Также они предложили добавить запас высокоэнергетического напитка без кофеина.

Этлин и её коллеги разработали устройство для сбора мочи. Оно состоит из многослойной эластичной одежды и чашки для мочи из силикона. Чашка облегает гениталии и имеет разную форму и размер для женщин и мужчин.

Внутренняя поверхность чашки сделана из полиэстеровой микрофибры или смеси нейлона и спандекса. Эти материалы отводят мочу от тела к внутренней поверхности чашки, откуда она всасывается вакуумным насосом. Насос активируется RFID-меткой, связанной с абсорбирующим гидрогелем.

Высокотехнологичный рюкзак

После сбора моча фильтруется с эффективностью 87% через двухступенчатую систему прямого и обратного осмоса. В ней используется градиент концентрации для удаления воды из мочи, а также насос для отделения воды от соли.

Очищенная вода обогащается электролитами и становится пригодной для питья. Весь процесс занимает пять минут.

Система фильтрации оснащена управляющими насосами, датчиками и жидкокристаллическим дисплеем. Она работает от аккумулятора напряжением 20,5 В и ёмкостью 40 ампер-часов. Размеры системы составляют 38 х 23 х 23 см, вес — около восьми килограммов. Её можно закрепить на спине скафандра.

Прототип уже готов, его можно испытать в симулированных условиях, а затем и во время реальных выходов в открытый космос.

Нашу систему может быть испытать в условиях имитации микрогравитации, поскольку микрогравитация — это основной космический фактор, который мы должны учитывать. Эти испытания позволят убедиться в функциональности и безопасности системы до того, как она будет развернута в реальных космических полетах, — заключил доктор Кристофер Мейсон (Christopher E Mason), профессор того же института, что и Этлин, и ведущий автор исследования.

12.07.2024