لباس فضانوردی الهام‌گرفته از فیلم تلماسه، ادرار فضانوردان را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند

اثر سینمایی محبوب تلماسه (Dune) الهام‌بخش طراحی لباس فضانوردی جدیدی شده است که می‌تواند ادرار صاحبش را بازیافت کند و به وی امکان دهد تا درطول اکتشافات فضایی آینده، مسافت‌های بیشتری را بپیماید.

فضانوردانی که مشغول انجام پیاده‌روی فضایی هستند، گزینه‌های کمی برای دفع ادرار دارند. انجام این کار در لباس فضانوردی ناراحت‌کننده، غیربهداشتی و البته اسرافکارانه است؛ زیرا فاضلاب ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) را می‌توان بازیافت کرد، اما برای ادرار تولیدشده درحین پیاده‌روی فضایی نمی‌توان چنین کاری انجام داد.

بااین‌حال، شاید آثار علمی‌تخیلی پاسخ مناسب برای مشکل ادرار در فضا را داشته باشند. دست‌کم پژوهشگران دانشگاه کرنل این‌گونه فکر می‌کنند.

در مجموعه کتاب‌ها و فیلم‌های محبوب تلماسه، افراد در بیابان‌های باز سیاره آراکیس، لباس‌های مخصوصی به نام «استیل‌سوت» (Stillsuit) می‌پوشند که برای جذب و تصفیه‌ی عرق و ادرار آن‌ها طراحی شده است. با فیلترشدن ناخالصی‌ها، صاحب لباس می‌تواند در محیط خشک و خشن آراکیس هیدراته بماند. ایده‌ی چنین لباسی برای دهه‌ها یکی از خصوصیات دنیای تخیلی تلماسه باقی مانده است؛ اما احتمال دارد به‌زودی به واقعیت تبدیل شود. پژوهشگران درحال‌حاضر نمونه‌ی اولیه‌ای از سامانه‌ی جمع‌آوری و فیلتراسیون ادرار برای لباس‌های فضانوردی طراحی کرده‌اند.

سوفیا اتلین، پژوهشگر در کالج پزشکی دانشگاه کرنل و نویسنده‌ی اول پژوهش در بیانیه‌ای گفت: «طراحی [لباس] شامل یک کاتتر خارجی مبتنی بر خلاء است که به یک واحد اُسمُز ترکیبی مستقیم معکوس منتهی می‌شود و تامین مداوم آب آشامیدنی را با مکانیزم‌های ایمنی متعدد برای اطمینان از سلامتی فضانوردان فراهم می‌کند.»

بعید به نظر می‌رسد که طراحی پژوهشگران از لباس فضانوردی آینده، برای ماموریت‌های سرنشین‌دار ناسا به ماه که تا پایان دهه‌ی جاری انجام خواهند شد، آماده شود. می‌توان انتظار داشت که سایر ماموریت‌های فضانوردی بعدی به مقصد مریخ در دهه‌ی ۲۰۳۰ بتوانند از طراحی جدید بهره ببرند. مسافران سیاره سرخ هنگام پیاده‌روی فضایی احتمالا با شرایط سخت‌تری مواجه خواهند بود.

فضانوردان از مدت‌ها پیش از نبود راحتی و بهداشت در در دفع ادرار و مدفوع ابزار تاسف کرده‌اند. لباس حداکثر جذب (MAG) که از اواخر دهه‌ی ۱۹۷۰ تاکنون استفاده می‌شود، اساسا یک پوشک چندلایه‌ی ساخته‌شده از پلیمرهای فوق‌جاذب است تا مایعات دفع‌شده از فضانوردان را به‌طرز موثر جذب خود کند.

اما گزارش‌ها حاکی از آن است که MAG دچار نشتی می‌شود و مشکلات سلامتی مانند عفونت‌های دستگاه ادراری و ناراحتی‌های دستگاه گوارش را در پی دارد. علاوه‌براین، فضانوردان درحال‌حاضر فقط یک لیتر آب در کیسه‌های نوشیدنی خود دارند. این مقدار برای پیاده‌روی‌های فضایی طولانی‌تر آینده در ماه که می‌تواند تا ده ساعت و حتی ۲۴ ساعت در مواقع اضطراری طول بکشد، کافی نیست.

فضانوردان همچنین درخواست کرده‌اند که زمان لازم برای پرکردن و گاززدایی کیسه‌های نوشیدنی در لباس فضانوردی کاهش یابد و منبع جداگانه‌ای از نوشیدنی پرانرژی بدون کافئین نیز اضافه شود. این درخواست‌ها به اتلین و همکارانش فرصت داد تا دستگاه ادرارگیری طراحی کنند که شامل زیرپوشی چندلایه از پارچه‌ی انعطاف‌پذیر است.

دستگاه به فنجان جمع‌آوری ادرار با گزینه‌هایی برای اندام‌های تناسلی مختلف که از سیلیکون قالبی ساخته شده است، متصل می‌شود. سطح داخلی فنجان با میکروالیاف پلی‌استر یا مخلوط نایلون-اسپندکس که ادرار را از بدن به سمت فنجان می‌کشاند، پوشانده شده است. سپس مایعات دفع‌شده با پمپ خلاء مکیده می‌شود. پمپ نیز به‌وسیله‌ی برچسب RFID که به رطوبت واکنش می‌دهد، فعال می‌شود.

وقتی ادرار جمع‌آوری شد، به‌منظور بازیافت به سامانه تصفیه ادرار هدایت می‌شود. این سامانه که راندمان ۸۷ درصدی دارد، از طریق سامانه‌ی تصفیه‌ی یکپارچه و اسمز معکوس دومرحله‌ای عمل می‌کند. سامانه از فرآیند «شیب غلظت» برای حذف ضایعات از آب و از پمپ برای زدودن نمک از آن آب استفاده می‌کند. درنهایت، آب تصفیه‌شده با الکترولیت غنی و به کیسه‌ی نوشیدنی در لباس فضانوردان پمپ می‌شود.

مقاله‌ی پژوهشگران در نشریه Frontiers in Space Technologies منتشر شده است.