Các phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) đã đạt mức tái chế nước lên tới 98%. Thành tựu này đạt được nhờ việc sử dụng một thiết bị tiên tiến, giúp biến nguyên liệu ban đầu là nước tiểu và mồ hôi của các phi hành gia thành nước sạch có thể uống được ngay.
Thiết bị nêu trên mang tên Hệ thống Hỗ trợ Sự sống và Kiểm soát Môi trường (ECLSS), được tạo ra nhằm tái chế các vật tư tiêu hao như thực phẩm, không khí và nước, để sử dụng tiếp trong môi trường không gian.
Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết hệ thống đạt mức lý tưởng nhất nếu nó có thể thu hồi và tái chế tới 98% lượng nước mà các thành viên phi hành đoàn mang theo khi bắt đầu thực hiện một nhiệm vụ kéo dài trong vũ trụ.
Yêu cầu tái chế cao như vậy được đặt ra do mỗi thành viên phi hành đoàn trên ISS cần gần 4 lít nước mỗi ngày để uống, chuẩn bị thức ăn và sử dụng cho hoạt động vệ sinh. ECLSS của ISS gần đây đã chứng tỏ rằng nó có thể đạt được mục tiêu quan trọng này.
Christopher Brown, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Vũ trụ Johnson chuyên quản lý các hệ thống hỗ trợ sự sống trên ISS, cho biết: “Đây là một bước tiến rất quan trọng trong quá trình phát triển của hệ thống hỗ trợ sự sống. Giả sử bạn phóng vào vũ trụ với 45kg nước. Bạn sẽ chỉ mất đi khoảng 1kg nước trong số đó và 98% còn lại sẽ được quay vòng liên tục. Duy trì được mức hiệu suất này là một thành tích khá tuyệt vời.”
ECLSS là sự kết hợp của nhiều thiết bị phần cứng, bao gồm một hệ thống thu hồi nước. Hệ thống này thu gom nước thải và gửi đến bộ xử lý nước (WPA), nơi sẽ cho ra nước sạch có thể uống được. Ngoài ra, một thiết bị chuyên dụng sử dụng máy hút ẩm tiên tiến để thu hơi ẩm thoát ra không khí trong ISS. Hơi ẩm này xuất phát từ hơi thở và mồ hôi của các phi hành gia. Một hệ thống phụ khác mang tên Bộ xử lý Nước tiểu (UPA) sẽ thu hồi nước từ nước tiểu bằng kỹ thuật chưng cất chân không.
Nước thành phẩm sẽ được một hệ thống cảm biến kiểm tra chất lượng. Với nước không đạt tiêu chuẩn, hệ thống sẽ gửi trở lại để tiếp tục xử lý. Ngoài ra, iốt cũng được thêm vào nước để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.
Một cuộc trình diễn công nghệ đã từng được thực hiện trên ISS để thử nghiệm các cải tiến trên UPA. Các nhà khoa học thấy rằng quá trình chưng cất tạo ra nước và nước muối từ nước tiểu. Nước muối này vẫn chứa một lượng nước có thể tái chế được.
Vì thế một Bộ xử lý Nước muối (BPA) được phát triển để chiết xuất lượng nước thải còn lại này. Các đánh giá gần đây cho thấy BPA đã giúp toàn hệ thống đạt được mục tiêu tái chế 98% nước trên ISS.
“Trước khi có BPA, tổng lượng nước tái chế của chúng tôi chỉ là từ 93% đến 94%. Giờ đây, chúng tôi đã chứng minh rằng mình có thể đạt được tổng mức tái chế nước lên tới 98%,” Jill Williamson, Giám đốc quản lý hệ thống ECLSS cho biết.
Các nhà quan sát nói rằng cột mốc 98% là một bước tiến quan trọng đối với các sứ mệnh không gian trong tương lai, ở đó phi hành gia sẽ dành nhiều thời gian hơn trong môi trường vũ trụ, như khi thực hiện nhiệm vụ tới Mặt trăng hoặc Sao Hỏa.
“Các hệ thống ECLSS trở nên quan trọng hơn bao giờ hết khi chúng ta vượt ra ngoài quỹ đạo thấp của Trái đất,” Williamson nói. “Thực tế không thể tiến hành công tác tiếp tế trong quá trình thực hiện nhiệm vụ đồng nghĩa với việc chúng ta phải tái chế tất cả các nguồn lực mà phi hành đoàn cần cho những nhiệm vụ này”.
Ngoài ra, các chuyến bay vào vũ trụ mang theo ít nước và oxy cũng đồng nghĩa với việc sẽ có thêm nhiều chỗ trống dành cho các thiết bị nghiên cứu khoa học.
Hiện NASA vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để đạt mục tiêu tái chế nước lên tới 100%. Khi đó, phi hành đoàn sẽ không phải lo lắng về một trong những nhu yếu phẩm chính để duy trì sự sống, mà chỉ tập trung tối đa vào thực hiện nhiệm vụ của họ./.