לא עוד מדע בדיוני: מדענים מפתחים "חליפת סטילס" בחיים האמיתיים מהחולית

מערכת סינון השתן החדשה של חליפת החלל על ידי חוקרי קורנל ממחזרת שתן של אסטרונאוטים למים ראויים לשתייה, במטרה לשפר את הנוחות והיעילות בירח וב מַאְדִים משימות.

נכון לעכשיו, אסטרונאוטים חייבים להקל על עצמם בתוך חליפות החלל שלהם במהלך הליכות בחלל. זה לא רק לא נוח ולא היגייני, אלא גם בזבזני. בניגוד למערכת ניהול שפכים ב- תחנת חלל בינלאומית (ISS), המים מהשתן במהלך טיולי חלל אינם ממוחזרים.

חוקרים בקורנל מתייחסים לסוגיה זו באמצעות מערכת חדשנית לאיסוף שתן וסינון בהשראת 'חליפות סטילס' של זיכיון המדע הבדיוני Dune. כמו 'חליפות סטילס' אלו, אב הטיפוס שלהם סופג ומטהר שתן, וממחזר אותו למי שתייה.

סופיה אטלין, חברת צוות מחקר ב-Weill Cornell Medicine ו-Cornell University והמחברת הראשונה של המחקר, הסבירה, "התכנון כולל צנתר חיצוני מבוסס ואקום שמוביל ליחידת אוסמוזה משולבת קדימה-הפוכה, המספקת אספקה ​​רציפה של מים ראויים לשתייה עם מנגנוני בטיחות מרובים כדי להבטיח את רווחת האסטרונאוטים".

עיצוב חדש זה פורסם לאחרונה ב גבולות בטכנולוגיות חלל.

משימות עתידיות ואתגרים נוכחיים

ב-2025 וב-2026, נאס"א מתכנן את משימות ארטמיס II ו-III, שבהן צוות יקיף את הירח וינחת על הקוטב הדרומי שלו, בהתאמה. משימות אלו צפויות להופיע במשימות צוות למאדים עד תחילת שנות ה-30. עם זאת, אסטרונאוטים התלוננו זה מכבר על חוסר נוחות והיגיינה של בגד הספיגה המקסימלי הקיים (MAG) – מערכת ניהול הפסולת של חליפות חלל מסורתיות של נאס"א – בשימוש מאז סוף שנות ה-70 – המתפקד כמו חיתול רב-שכבתי למבוגרים עשוי פולימר סופר סופג.

פתרונות חדשים לבעיות ישנות

"על פי הדיווחים, ה-MAG דלף וגרם לבעיות בריאותיות כמו דלקות בדרכי השתן ומצוקה במערכת העיכול. בנוסף, לאסטרונאוטים יש כרגע רק ליטר אחד של מים זמין בשקיות המשקה שלהם בחליפה. זה לא מספיק להליכות החלל הירחי המתוכננות וארוכות יותר, שיכולות להימשך עשר שעות ואפילו עד 24 שעות במצב חירום", אמר אטלין.

אסטרונאוטים ביקשו גם שהזמן הדרוש למילוי והוצאת הגז של שקיות המשקה בחליפה יקטן בחליפות חלל עתידיות ושתתווסף אספקה ​​נפרדת של משקאות בעלי אנרגיה גבוהה ללא קפאין.

עיצוב חדשני לאיסוף שתן

מתוך מחשבה על כל המטרות הללו, אטלין ועמיתיו עיצבו כעת מכשיר לאיסוף שתן, כולל בגד תחתון העשוי ממספר שכבות של בד גמיש. זה מתחבר לכוס איסוף (בצורה וגודל שונה לנשים וגברים) מסיליקון יצוק, שיתאים לאיברי המין.

הפנים הפנימיים של כוס האיסוף מצופים במיקרופייבר פוליאסטר או תערובת ניילון-ספנדקס, כדי לשאוב שתן מהגוף ולכיוון הפנים הפנימיות של הכוס, משם הוא נשאב באמצעות משאבת ואקום. תג RFID, המקושר להידרוג'ל סופג, מגיב ללחות על ידי הפעלת המשאבה.

לאחר איסוף השתן מופנה למערכת סינון השתן, שם הוא ממוחזר ביעילות של 87% באמצעות מערכת סינון אוסמוזה דו-שלבית משולבת קדימה והפוכה. זה משתמש בשיפוע ריכוז כדי להסיר מים מהשתן, בתוספת משאבה להפרדת מים ממלח. לאחר מכן, המים המטוהרים מועשרים באלקטרוליטים ונשאבים לתוך שקית המשקה של החליפה, שוב זמינים לצריכה. איסוף וטיהור של 500 מ"ל שתן לוקח רק חמש דקות.

בדיקה והטמעה של המערכת החדשה

המערכת, המשלבת משאבות בקרה, חיישנים ומסך תצוגת גביש נוזלי, מופעלת באמצעות סוללת 20.5V בקיבולת של 40 אמפר-שעה. גודלו הכולל הוא 38 על 23 על 23 ס"מ, עם משקל של כשמונה קילוגרמים: קומפקטי וקל מספיק לנשיאה על גב חליפת חלל.

כעת, כאשר אב הטיפוס זמין, ניתן לבדוק את העיצוב החדש בתנאים מדומים, ולאחר מכן במהלך הליכות חלל אמיתיות.

"ניתן לבדוק את המערכת שלנו בתנאי מיקרו-כבידה מדומים, מכיוון שמיקרו-כבידה היא גורם החלל העיקרי שעלינו לתת את הדעת. בדיקות אלו יבטיחו את הפונקציונליות והבטיחות של המערכת לפני פריסתה במשימות חלל ממשיות", סיכם ד"ר כריסטופר אי מייסון, פרופסור באותו מכון כמו אטלין והמחבר הראשי של המחקר.