Trang phục biến nước tiểu thành nước uống cho phi hành gia sắp thành hiện thực

Trang phục không gian lấy cảm hứng từ khoa học viễn tưởng tái chế nước tiểu thành nước uống có thể cho phép các phi hành gia thực hiện những chuyến đi bộ ngoài không gian dài trong các chuyến thám hiểm Mặt Trăng sắp tới.

Theo trang The Guardian (Anh), nguyên mẫu thiết kế được mô phỏng theo bộ trang phục liền thân bó sát cơ thể (stillsuits) trong bộ phim khoa học viễn tưởng cổ điển Dune. Bộ quần áo này có thể thu thập nước tiểu, thanh lọc và có thể trả lại cho phi hành gia qua ống thống trong vòng 5 phút.

Các nhà thiết kế hy vọng trang phục này có thể được triển khai trước cuối thập kỷ này trong chương trình Artemis của NASA, chương trình tập trung vào việc học cách sống và làm việc trong thời gian dài ở một hành tinh khác.

Bà Sofia Etlin – nhà nghiên cứu tại Weill Cornell Medicine và Đại học Cornell, đồng thời là nhà thiết kế trang phục – cho biết: “Thiết kế này bao gồm một ống thông bên ngoài chân không dẫn đến bộ phận thẩm thấu ngược kết hợp thuận, cung cấp nguồn nước uống liên tục với nhiều cơ chế an toàn để đảm bảo sức khỏe cho phi hành gia”.

Nasa đang chuẩn bị cho sứ mệnh Artemis III vào năm 2026, nhằm mục đích đưa phi hành đoàn lên cực Nam của Mặt Trăng, với tham vọng là triển khai các sứ mệnh có phi hành đoàn lên Sao Hỏa vào những năm 2030.

Nước tiểu và mồ hôi đã được tái chế thường xuyên trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), nhưng Etlin cho biết cần có một hệ thống tương tự cho các phi hành gia thực hiện chuyến thám hiểm.

“Các phi hành gia hiện chỉ có sẵn 1 lít nước ở túi đồ uống trong trang phục của họ. Lượng nước này không đủ đối với các chuyến đi bộ ngoài không gian kéo dài hơn trên Mặt Trăng đã được lên kế hoạch, có thể kéo dài 10 giờ và thậm chí lên đến 24 giờ trong trường hợp khẩn cấp”, bà Etlin cho hay.

Ngoài ra còn có những phàn nàn về giải pháp quản lý chất thải hiện nay. Các phi hành gia phải mặc tã MAG có khả năng thấm hút tối đa, nhưng trang phục này được cho là dễ bị rò rỉ, không thoải mái và mất vệ sinh, khiến một số phi hành gia phải hạn chế ăn uống trước khi đi bộ ngoài không gian và những người khác phàn nàn về nguy cơ bị nhiễm trùng đường tiết niệu (UTI).

Bà Etlin, người đã khảo sát các phi hành gia khi nghiên cứu thiết kế mới, cho biết: “Nếu bạn đưa cho NASA hàng tỷ USD, bạn nghĩ rằng họ sẽ không giữ lại chiếc tã này. Việc MAG bị rò rỉ là chuyện bình thường. Các phi hành gia nói rằng tại một thời điểm nhất định, họ không thể phân biệt được đó là nước tiểu hay mồ hôi nữa. Họ trả lời: ‘Vâng, tôi là phi hành gia và đây là gánh nặng tôi phải gánh chịu’”.

Bà Etlin cho rằng các phi hành gia thương mại trong tương lai có thể ít có quan điểm kiên định như vậy.

Giáo sư Christopher Mason tại Weill Cornell Medicine, tác giả chính của nghiên cứu, cho rằng ngay cả khi không có một hành tinh sa mạc lớn như Dune, trang phục này vẫn là thứ tốt hơn cho các phi hành gia.

Hệ thống bao gồm cốc thu thập nước tiểu bằng silicon đúc vừa với bộ phận sinh dục, với hình dạng và kích thước khác nhau dành cho phụ nữ và nam giới.

Cốc silicon này kết nối với máy bơm chân không kích hoạt độ ẩm, tự động bật ngay khi phi hành gia bắt đầu đi tiểu. Sau khi thu thập, nước tiểu được chuyển đến hệ thống lọc nơi nó được tái chế thành nước với hiệu suất 87%. Hệ thống này sử dụng hệ thống thẩm thấu để loại bỏ nước khỏi nước tiểu, cộng với một máy bơm để tách nước khỏi muối.

Quá trình thu thập và lọc 500ml nước tiểu chỉ mất 5 phút. Khi triển khai, nước tinh khiết có thể được làm giàu bằng chất điện giải và trả lại cho phi hành gia dưới dạng nước tăng lực.

Hệ thống này có kích thước 38cm x 23cm x 23cm, nặng khoảng 8kg, được đánh giá là đủ nhỏ gọn và nhẹ để có thể mang trên lưng trang phục du hành không gian. Nhóm đang có kế hoạch tuyển dụng 100 tình nguyện viên ở New York vào mùa thu để kiểm tra độ thoải mái và chức năng của hệ thống.

“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 độ an toàn của hệ thống trước khi nó được triển khai trong các sứ mệnh không gian thực tế”, giáo sư Mason giải thích.

Thông tin chi tiết về nguyên mẫu được công bố trên Tạp chí Frontiers in Space Technology.