Uzay giysilerinde kumullardan esinlenerek yapılan geliştirme, astronotların idrarı suya dönüştürmesine olanak sağlıyor

Uzay yürüyüşlerindeki astronotların uzay kıyafetlerinin içinde tuvaletlerini yapmaları meşhurdur. Bu sadece giyen kişi için rahatsız edici ve hijyenik olmayan bir durum olmakla kalmaz, aynı zamanda israftır çünkü Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki (ISS) atık suyun aksine uzay yürüyüşlerinden gelen idrardaki su geri dönüştürülmez.

Bu zorluklara bir çözüm, gişe rekorları kıran Dune serisindekiler gibi, terleme ve idrar yoluyla kaybedilen suyu emen ve arıtan ve onu içilebilir suya geri dönüştüren tam vücut ‘durgun giysiler’ olurdu. Şimdi, bu bilimkurgu, uzay giysileri için prototip yeni bir idrar toplama ve filtreleme sistemiyle gerçeğe dönüşmek üzere.

Cornell Üniversitesi araştırmacıları tarafından hazırlanan tasarım şu şekilde yayınlandı: Uzay Teknolojisindeki Sınırlar.

Weill Cornell Tıp Fakültesi ve Cornell Üniversitesi’nde araştırma görevlisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Sofia Etlin, “Tasarım, astronotların refahını garanti altına almak için çoklu güvenlik mekanizmalarıyla sürekli içilebilir su temini sağlayan birleşik ileri-ters ozmoz ünitesine bağlanan vakum tabanlı bir harici kateter içeriyor” dedi.

Yaklaşan Ay ve Mars görevleri için tasarlandı

NASA, 2025 ve 2026’da bir mürettebatın sırasıyla Ay’ın yörüngesinde dönüp güney kutbuna ineceği Artemis II ve III görevlerini planlıyor. Bu görevlerin ardından 2030’ların başında Mars’a mürettebatlı görevlerin gelmesi bekleniyor.

Ancak astronotlar uzun zamandır, 1970’lerin sonlarından beri kullanılan ve süper emici polimerden yapılmış çok katmanlı yetişkin bezi gibi işlev gören, geleneksel NASA uzay giysilerinin atık yönetim sistemi olan mevcut maksimum emici giysinin (MAG) konfor ve hijyen eksikliğinden şikâyet ediyorlardı.

Etlin, “MAG’ın sızdırdığı ve idrar yolu enfeksiyonları ve gastrointestinal sıkıntılar gibi sağlık sorunlarına yol açtığı bildirildi. Ayrıca, astronotların şu anda giysi içindeki içecek çantalarında yalnızca bir litre su bulunuyor. Bu, on saat sürebilen ve acil durumlarda 24 saate kadar çıkabilen planlı, daha uzun süreli ay uzay yürüyüşleri için yetersiz,” dedi.

Astronotlar ayrıca gelecekteki uzay giysilerinde giysi içindeki içecek torbalarının doldurulması ve gazının boşaltılması için gereken sürenin kısaltılmasını ve ayrı bir kafeinsiz yüksek enerjili içecek tedarikinin eklenmesini talep ettiler.

Etlin ve meslektaşları, tüm bu hedefleri akıllarında tutarak, esnek kumaştan yapılmış çok katmanlı bir iç çamaşırı da dahil olmak üzere bir idrar toplama cihazı tasarladılar. Bu, genital bölgeye uyacak şekilde kalıplanmış silikondan yapılmış bir toplama kabına (kadınlar ve erkekler için farklı şekil ve boyutta) bağlanır.

Toplama kabının iç yüzü, idrarı vücuttan uzaklaştırıp iç kabın iç yüzüne doğru çekmek için polyester mikrofiber veya naylon-spandeks karışımıyla kaplanmıştır ve buradan bir vakum pompasıyla emilir. Emici bir hidrojele bağlı bir RFID etiketi, pompayı etkinleştirerek neme tepki verir.

Yüksek teknoloji sırt çantası

Toplandıktan sonra idrar, iki adımlı, entegre ileri ve ters ozmoz filtrasyon sistemi aracılığıyla %87 verimlilikle geri dönüştürüldüğü idrar filtrasyon sistemine yönlendirilir. Bu, idrardan suyu çıkarmak için bir konsantrasyon gradyanı ve suyu tuzdan ayırmak için bir pompa kullanır.

Arıtılmış su daha sonra elektrolitlerle zenginleştirilir ve tekrar tüketime hazır hale getirmek için takım elbise içindeki içecek torbasına pompalanır. 500 ml idrarın toplanması ve arıtılması sadece beş dakika sürer.

Kontrol pompaları, sensörler ve sıvı kristal ekran entegre eden sistem, 40 amper-saat kapasiteli 20,5V’luk bir pille çalışır. Toplam boyutu 38 x 23 x 23 cm’dir ve ağırlığı yaklaşık sekiz kilogramdır: bir uzay giysisinin arkasında taşınabilecek kadar kompakt ve hafiftir.

Prototip artık hazır olduğuna göre, yeni tasarım simüle edilmiş koşullar altında ve sonrasında gerçek uzay yürüyüşleri sırasında test edilebilir.

“Sistemimiz simüle edilmiş mikro yerçekimi koşullarında test edilebilir, çünkü mikro yerçekimi hesaba katmamız gereken birincil uzay faktörüdür. Bu testler, gerçek uzay görevlerinde konuşlandırılmadan önce sistemin işlevselliğini ve güvenliğini sağlayacaktır,” diye sonlandırdı Etlin ile aynı enstitüde profesör ve çalışmanın baş yazarı olan Dr. Christopher E Mason.