Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. La publicación contribuyó con el artículo a Space.com Voces de expertos: Op-Ed e Insights.
Cuando esté en un viaje de campamento, es posible que deba empacar su propia comida y tal vez algo para filtrar o tratar el agua que encuentre. Pero imagine que su campamento está en el espacio, donde no hay agua, y empacar jarras de agua ocuparían espacio cuando cada centímetro de espacio de carga cuenta. Ese es un desafío clave que enfrentaron los ingenieros al diseñar el Estación espacial internacional.
Antes NASA Desarrolló un sistema avanzado de reciclaje de agua, el agua constituía casi la mitad de la carga útil de transbordadores que viajan al Iss. Soy un ingeniero ambiental y han realizado investigaciones en el Laboratorio de Ciencias de la Vida Espacial del Centro Espacial de Kennedy. Como parte de este trabajo, ayudé a desarrollar un sistema de recuperación de agua de circuito cerrado.
Hoy, la NASA recupera más del 90% del agua utilizada en el espacio. Agua limpia Mantiene una tripulación de astronauta hidratada, higiénica y alimentada, ya que puede usarlo para rehidratar los alimentos. Recuperar agua usada es una piedra angular de soporte vital de circuito cerradoque es esencial para futuras bases lunares, misiones de Marte e incluso posibles asentamientos espaciales.
NASA Control ambiental y sistema de soporte vital Es un conjunto de equipos y procesos que realizan varias funciones para gestionar la calidad del aire y el agua, los desechos, la presión atmosférica y los sistemas de respuesta a emergencias, como la detección y la supresión de incendios. El sistema de recuperación de agua: un componente del control ambiental y el soporte vital, apoya a los astronautas a bordo del ISS y juega un papel central en reciclaje de agua.
Sistemas de agua construidos para microgravedad
En entornos de microgravedad como el ISScada forma de agua disponible es valiosa. Los sistemas de recuperación de agua en la ISS recolectan agua de varias fuentes, incluida la orina, la humedad en el aire de la cabina e higiene, lo que significa actividades como cepillarse los dientes.
En la tierra, aguas residuales Incluye varios tipos de agua: aguas residuales residenciales de fregaderos, duchas y baños; aguas residuales industriales de fábricas y procesos de fabricación; y escorrentía agrícola, que contiene fertilizantes y pesticidas.
En el espacio, las aguas residuales astronautas están mucho más concentradas que las aguas residuales basadas en la tierra. Contiene significativamente más alto niveles de urea – Un compuesto de orina: sales y tensioactivos de jabones y materiales utilizados para la higiene. Para que el agua sea segura para beber, el sistema necesita eliminar todos estos de manera rápida y efectiva.
El sistemas de recuperación de agua utilizado en el espacio emplea algunos de los mismos principios que Tratamiento de agua a base de tierra. Sin embargo, están diseñados específicamente para funcionar en microgravedad con un mantenimiento mínimo. Estos sistemas también deben operar durante meses o incluso años sin la necesidad de piezas de repuesto o intervención práctica.
NASA sistema de recuperación de agua Captura y recicla casi todas las formas de agua utilizadas o generadas a bordo de la estación espacial. Enruta las aguas residuales recolectadas a un sistema llamado conjunto del procesador de agua, donde se purifica en agua segura y potable que excede muchos estándares de agua potable a base de tierra.
El sistema de recuperación y tratamiento de agua en la ISS consiste en Varios subsistemas.
Recuperar agua de la orina y el sudor
El conjunto del procesador de orina recupera aproximadamente el 75% del agua de la orina mediante calefacción y compresión de vacío. El agua recuperada se envía al conjunto del procesador de agua Para un tratamiento adicional. El líquido restante, llamado salmuera, todavía contiene una cantidad significativa de agua. Entonces, la NASA desarrolló un Sistema de ensamblaje del procesador de salmuera extraer la fracción final de agua de esta salmuera de orina.
En el conjunto del procesador de salmuera, el aire cálido y seco evapora el agua de la salmuera sobrante. Un filtro separa los contaminantes del vapor de agua, y el vapor de agua se recoge para convertirse en agua potable. Esta innovación empujó el agua general del sistema de recuperación de agua tasa de recuperación a un impresionante 98%. El 2% restante se combina con los otros desechos generados.
El sistema de revitalización del aire condensa la humedad del aire de la cabina, principalmente vapor de agua del sudor y la exhalación, al agua líquida. Dirige el agua recuperada al conjunto del procesador de agua, que trata toda el agua recolectada.
Tratar el agua recuperada
El Asamblea del procesador de agua El proceso de tratamiento incluye varios pasos.
Primero, todo el agua recuperada pasa por filtros para eliminar partículas suspendidas como el polvo. Luego, una serie de filtros elimina las sales y algunos de los contaminantes orgánicos, seguido de un proceso químico llamado oxidación catalítica que utiliza calor y oxígeno para descomponer los compuestos orgánicos restantes. El último paso es agregar yodo al agua para evitar el crecimiento microbiano mientras se almacena.
La salida es agua potable – a menudo más limpio que el agua del grifo municipal en la tierra.
Llegar a Marte y más allá
Para hacer posible las misiones humanas a Marte, la NASA ha estimado que la nave espacial debe recuperar al menos el 98% del agua utilizada a bordo. Si bien el viaje autosuficiente a Marte aún está a unos años de distancia, el nuevo procesador de salmuera en la ISS ha aumentado la tasa de recuperación de agua lo suficiente como para que este objetivo del 98% sea ahora en alcance. Sin embargo, se necesita más trabajo para desarrollar un sistema compacto que pueda usarse en un barco espacial.
El El viaje a Marte es complejono solo por la distancia involucrada, sino porque Marte y la Tierra se mueven constantemente en sus respectivas órbitas alrededor del Sol.
La distancia entre los dos planetas varía según sus posiciones. En promedio, están a unos 140 millones de millas (225 millones de km) de distancia, con el enfoque teórico más corto, cuando las órbitas de los dos planetas los unen, tomando 33.9 millones de millas (54.6 millones de km).
Una misión de tripulación típica es se espera que tome Aproximadamente nueve meses en una forma. Una misión de ida y vuelta a Marte, incluidas las operaciones superficiales y la planificación de la trayectoria de retorno, podría llevar alrededor de tres años. Además, las ventanas de lanzamiento ocurren solo cada 26 meses, cuando la Tierra y Marte se alinean favorablemente.
Mientras la NASA se prepara para enviar a los humanos Expediciones de varios años Para el Planeta Rojo, las agencias espaciales de todo el mundo continúan enfocándose en mejorar la propulsión y perfeccionar los sistemas de soporte vital. Los avances en los sistemas de circuito cerrado, el soporte robótico y las operaciones autónomas están avanzando el sueño de poner a los humanos en Marte más cerca de la realidad.
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