“沙丘”科幻电影系列中令人惊叹的一项发明,是由沙漠居民弗雷曼穿着的“蒸馏服”——可以将所有体液循环利用成可饮用水的太空服。
如今,这样的技术似乎即将实现,科学家们公布了太空服系统的原型,可以将尿液转化为饮用水。
宇航员可以在太空舱外花费大量时间进行舱外活动,即EVA。康奈尔大学的科学家在一项发表于《空间技术前沿》杂志的研究中称,2021年至2023年间,为了进行科学实验或修理国际空间站,进行了37次太空行走,平均持续时间为6小时26分钟。太空行走最长可持续8小时以上。
在太空行走期间,宇航员目前穿戴着熟悉的白色的EVA充气服,其中包含吸水性最大的衣服。这些一次性衣服本质上是尿布,可以收集和容纳尿液和粪便。它们要求每名机组人员能够容纳多达1升(1.8品脱)的尿液和75克(2.6盎司)的粪便。
然而,这些EVA服在40多年前就被设计出来了,美国宇航局目前还没有具体的计划对它们进行更新或更换。该航天局在6月宣布,取消了与柯林斯宇航公司价值超过1000亿美元的合同,目的是制造下一代太空服,不过目前至少还有两家美国公司正在研究太空行走服,美国宇航局可以向CNN确认,该航天局可以征召更多的承包商。
这项研究的主要作者、纽约威尔康奈尔医学院梅森实验室的生物学家和研究人员索菲娅·埃特林在周五告诉CNN:“你可能会认为,在21世纪,宇航员不会再使用尿布。”
虽然尿布可以有效吸收废物,但已被发现对宇航员的健康有害,并引起不适。宇航员报告称,尿布会渗漏,导致他们无法区分尿液和汗液,并抱怨皮疹和气味问题。机组成员面临交叉污染粪便、尿路感染和胃肠道疾病等医疗风险,这些风险因宇航员获得医疗保健的机会减少而加剧。
根据研究人员的说法,有些人甚至在舱外活动前几天就减少了进餐量,以避免不得不穿尿布,这可能会影响他们在紧张的太空行走中的表现。
仅仅处于太空就会导致脱水,而体力要求高的太空行走会进一步导致脱水,这会损害宇航员的表现。然而,目前为宇航员提供32盎司水和少量葡萄糖的服内饮料袋也“有重大问题”,包括准备起来很费时,导致工作效率降低,根据研究人员的说法,宇航员表示目前提供的饮用水量还不够。
“沙丘”系统
埃特林说,为了“促进宇航员的健康”,研究人员设计了一种新颖的服内尿液收集和过滤系统,又名“沙丘”系统。
该系统将使用正向渗透和反向渗透(空间站上部当前废水管理处理系统所用的模型)循环利用尿液,从尿液中去除污染物并将其过滤成饮用水。
该系统的一个方面是尿液收集装置,其中包括一个硅胶杯,针对男性和女性的不同形状。该装置将具有多层织物,包括一种抗菌织物,以便将尿液快速地从身体引流到杯子的外表面,在那里可以将其抽走,从而降低因长时间接触尿液而带来的健康风险。
然后,液体将进入过滤系统,这是一个两步装置,可以将尿液中的水分清除到盐溶液中,然后由泵将纯净水与盐分离。
研究作者提出,可以在不到五分钟的时间内处理500毫升(0.9品脱)尿液,其中86.8%以上的尿液可以有效回收成饮用水。
然后将水泵入服内饮料袋,在那里用电解质和可能的碳水化合物补充,以满足营养和能量需求。
整个装置将放置在一个袋子里,该袋子可以安装在EVA服的背面,其总重量增加了8公斤(17.6磅)。
研究作者说:“虽然服重的确是即将进行的月球任务的一个问题,但我们认为系统带来的舒适性和资源效率的提升将远远弥补体积的略微增加。”
太空服重新构想
埃特林表示,由于“我们所知道的太空服正在被重新构想”,现在是开发这项技术的“黄金时间”。
虽然NASA取消了与柯林斯宇航公司签订的为ISS穿戴的太空服的合同,但依然与总部位于休斯顿的Axiom Space公司签订了一份价值近2.3亿美元的合同,用于开发月球太空服。
这些太空服旨在具有更好的灵活性和运动性、提供更高的能见度和绝缘性以及拥有便携式生命支持系统,它们可能在NASA的Artemis III任务中发挥至关重要的作用,该任务旨在让宇航员在本世纪晚些时候重返月球,比以往任何时候都深入。
然而,根据埃特林的说法,即使是这些新颖的服饰设计,目前仍然有老式的尿布。(Axiom并未立即回应有关其太空服设计的置评请求。)
她说:“在阿耳忒弥斯任务中,宇航员可能需要在外工作数小时,或者可能存在某种紧急情况,他们需要返回基地,但他们的漫游车坏了。你需要水和废物系统,而不仅仅是尿布能容纳的。”
除了阿耳忒弥斯计划,即首次让一名女性和有色人种登上月球之外,火星争夺战也在进行中,在火星上,饮用水将是一种奢侈品。
更多CNN新闻和时事通讯,请访问CNN.com创建帐户
原创文章,作者:星阁,如若转载,请注明出处:http://www.xgrl.net/n/202407142122392936.shtml