'Bộ đồ tĩnh vật' ngoài đời thực: Bản nâng cấp lấy cảm hứng từ cồn cát cho bộ đồ vũ trụ cho phép các phi hành gia tái chế nước tiểu thành nước
Mặt bên của toàn bộ hệ thống, được đeo như một chiếc ba lô. Tín dụng: Karen Morales
Các phi hành gia trên các chuyến đi bộ ngoài không gian nổi tiếng phải đi vệ sinh bên trong bộ đồ du hành vũ trụ của họ. Điều này không chỉ gây khó chịu cho người mặc và mất vệ sinh mà còn gây lãng phí vì—không giống như nước thải trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS)—nước trong nước tiểu từ các chuyến đi bộ ngoài không gian không được tái chế.
Giải pháp cho những thách thức này sẽ là 'bộ trang phục' toàn thân giống như trong loạt phim bom tấn Dune, giúp hấp thụ và lọc nước bị mất qua mồ hôi và tiểu tiện, đồng thời tái chế thành nước có thể uống được. Giờ đây, bộ phim khoa học viễn tưởng này sắp trở thành hiện thực với hệ thống lọc và thu thập nước tiểu nguyên mẫu mới dành cho bộ đồ du hành vũ trụ.
Thiết kế này do các nhà nghiên cứu từ Đại học Cornell thực hiện và được công bố trên tạp chí Frontiers in Space Technology.
Sofia Etlin, nhân viên nghiên cứu tại Weill Cornell, cho biết: “Thiết kế này bao gồm một ống thông bên ngoài dựa trên chân không dẫn đến bộ phận thẩm thấu ngược kết hợp, cung cấp nguồn nước uống liên tục với nhiều cơ chế an toàn để đảm bảo sức khỏe cho phi hành gia”. Đại học Y khoa và Cornell, đồng thời là tác giả đầu tiên của nghiên cứu.
Cốc lấy nước tiểu dành cho quần áo có khả năng thấm hút tối đa dành cho nam giới. Tín dụng: Luca Bielski
Được thiết kế cho các sứ mệnh lên mặt trăng và sao Hỏa sắp tới
Vào năm 2025 và 2026, NASA đang lên kế hoạch cho các sứ mệnh Artemis II và III, trong đó phi hành đoàn sẽ lần lượt quay quanh mặt trăng và hạ cánh xuống cực nam của nó. Những sứ mệnh này dự kiến sẽ được nối tiếp bởi các sứ mệnh có phi hành đoàn tới Sao Hỏa vào đầu những năm 2030.
Tuy nhiên, các phi hành gia từ lâu đã phàn nàn về sự thiếu thoải mái và vệ sinh của loại quần áo có khả năng thấm hút tối đa (MAG) hiện có — hệ thống quản lý chất thải của các bộ đồ du hành vũ trụ truyền thống của NASA — được sử dụng từ cuối những năm 1970—có chức năng giống như một chiếc tã dành cho người lớn nhiều lớp được làm bằng polyme siêu hấp thụ.
"MAG được cho là đã bị rò rỉ và gây ra các vấn đề sức khỏe như nhiễm trùng đường tiết niệu và rối loạn tiêu hóa. Ngoài ra, các phi hành gia hiện chỉ có sẵn một lít nước trong túi đồ uống trong bộ đồ của họ. Điều này không đủ cho các chuyến đi bộ ngoài không gian kéo dài hơn theo kế hoạch trên mặt trăng." , có thể kéo dài 10 giờ, thậm chí lên đến 24 giờ trong trường hợp khẩn cấp", Etlin nói.
Các phi hành gia cũng đã yêu cầu giảm thời gian cần thiết để đổ đầy và khử khí cho các túi đồ uống trong bộ đồ trong các bộ đồ du hành vũ trụ trong tương lai và bổ sung thêm một nguồn cung cấp đồ uống năng lượng cao không chứa caffein.
Nguyên mẫu quần áo thu thập nước tiểu. Tín dụng: Claire Walter
Với tất cả những mục tiêu này, Etlin và các đồng nghiệp hiện đã thiết kế một thiết bị lấy nước tiểu, bao gồm một chiếc áo lót làm từ nhiều lớp vải dẻo. Cái này kết nối với một cốc thu thập (có hình dạng và kích thước khác nhau dành cho phụ nữ và nam giới) bằng silicone đúc, để vừa với cơ quan sinh dục.
Mặt trong của cốc thu gom được lót bằng sợi polyester siêu nhỏ hoặc hỗn hợp nylon-Spandex để hút nước tiểu ra khỏi cơ thể và hướng về phía mặt trong của cốc trong, từ đó nước tiểu sẽ được hút bằng bơm chân không. Thẻ RFID, được liên kết với hydrogel hấp thụ, phản ứng với độ ẩm bằng cách kích hoạt máy bơm.
Ba lô công nghệ cao
Sau khi được thu thập, nước tiểu được chuyển đến hệ thống lọc nước tiểu, nơi nó được tái chế với hiệu suất 87% thông qua hệ thống lọc thẩm thấu tiến và ngược tích hợp hai bước. Phương pháp này sử dụng gradien nồng độ để loại bỏ nước khỏi nước tiểu, cộng với một máy bơm để tách nước khỏi muối.
Nước tinh khiết sau đó được làm giàu chất điện giải và được bơm vào túi đồ uống bên trong bộ đồ, một lần nữa có thể sử dụng được. Thu thập và lọc 500ml nước tiểu chỉ mất năm phút.
Mặt sau của toàn bộ hệ thống, đeo như một chiếc ba lô. Tín dụng: Karen Morales
Hệ thống tích hợp bơm điều khiển, cảm biến và màn hình hiển thị tinh thể lỏng, được cấp nguồn bằng pin 20,5V có công suất 40 amp-giờ. Tổng kích thước của nó là 38 x 23 x 23 cm, với trọng lượng khoảng 8 kg: đủ nhỏ gọn và nhẹ để mang trên lưng bộ đồ du hành vũ trụ.
Hiện tại, nguyên mẫu đã có sẵn, thiết kế mới có thể được thử nghiệm trong các điều kiện mô phỏng và sau đó là trong các chuyến đi bộ ngoài không gian thực.
Tiến sĩ Christopher E Mason, chuyên gia nghiên cứu về vũ trụ, kết luận: “Hệ thống của chúng tôi có thể được thử nghiệm trong các điều kiện vi trọng lực mô phỏng, vì vi trọng lực là yếu tố không gian chính mà chúng tôi phải tính đến. Những thử nghiệm này sẽ đảm bảo chức năng và sự an toàn của hệ thống trước khi nó được triển khai trong các sứ mệnh không gian thực tế”. giáo sư tại cùng viện với Etlin và là tác giả chính của nghiên cứu.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
