在不远的将来,宇航员可能会喝到从自己的尿液中提取的水,这得益于宇航服中集成的一个由"沙丘"启发的系统,,如果顺利的话,这肯定比直接尿在尿布上要好得多。
目前,当宇航员需要长时间穿着宇航服时,他们会将尿液直接排入"最大吸收力服装"(MAG)中......这基本上是一种高级成人尿布。尿液留在衣服里,紧贴皮肤,直到他们能够脱衣服为止。
不用说,这不是一种非常舒适或卫生的安排。此外,MAG中的尿液会和其他衣物一起被丢弃。在宇宙飞船或空间站中,每一滴可能饮用的水都是神圣的,这可能会被视为浪费。
在《沙丘》的书籍和电影中,沙漠星球阿瑞克斯的居民用"静止服"解决了这一问题,这种"静止服"可以将他们的汗水和尿液回收利用,变成可饮用的水。在克里斯托弗-梅森(Christopher E. Mason)教授的领导下,康奈尔大学的科学家们现在开发出了一种类似的现实世界系统。
下面是它的工作原理;
使用者穿戴由多层柔性织物制成的改良型 MAG,其中包含一个成型的硅胶收集杯,可以套在生殖器上。收集杯有男用和女用两种,内衬均为聚酯超细纤维或尼龙-氨纶混纺材料,可将尿液排出体外。
当佩戴者向尿杯中小便时,尿液会被一个集成的湿度传感器检测到,从而触发一个泵,将尿液从杯子的内衬中抽吸出来,进入一个相连的背包中。在那里,尿液会通过一个两步式正向和反向渗透过滤系统。这一过程将水与尿液中的其他成分(包括盐分)分离开来。
尿液收集杯,装在改装过的 MAG 内
然后在净化水中添加电解质,以便在太空行走或其他可能需要数小时才能完成的活动中提供能量。最后,强化水被泵入类似水袋的宇航服内饮水袋。虽然宇航服中已经装有这种水袋,但如果能定期补充回收的尿液,水袋的体积就会更小。
在该系统的现有原型版本中,收集和净化 500 毫升(17 盎司)尿液仅需 5 分钟。此外,该装置将尿液转化为饮用水的效率高达 87%。
背包式设备包含一个两步式正向和反向渗透过滤系统
电池供电的背包尺寸为 38 x 23 x 23 厘米(15 x 9 x 9 英寸),重量约为 8 千克(18 磅)。随着技术的进一步开发和进入下一阶段的测试,这些数字可能会越来越小。
梅森说:"我们的系统可以在模拟微重力条件下进行测试,因为微重力是我们必须考虑的主要空间因素。这些测试将确保系统在实际太空任务中部署之前的功能性和安全性"。
有关该项目的论文最近发表在《空间技术前沿》杂志上。