Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para o Space.com’s Vozes especializadas: OP-ED & Insights.
Quando você está em uma viagem de acampamento, pode ter que embalar sua própria comida e talvez algo para filtrar ou tratar a água que encontra. Mas imagine que seu acampamento está no espaço, onde não há água, e os jarros de água ocupariam espaço quando cada centímetro da carga da carga contasse. Esse é um dos engenheiros importantes do desafio que enfrentou ao projetar o Estação Espacial Internacional.
Antes NASA desenvolveu um sistema avançado de reciclagem de água, a água compunhou quase metade da carga útil de ônibus que viajam para o ISS. Eu sou um engenheiro ambiental e conduziram pesquisas no Laboratório de Ciências da Vida Espacial do Kennedy Space Center. Como parte deste trabalho, ajudei a desenvolver um sistema de recuperação de água em circuito fechado.
Hoje, a NASA recupera mais de 90% da água usada no espaço. Água limpa Mantém uma tripulação de astronauta hidratada, higiênica e alimentada, pois pode usá -lo para reidratar os alimentos. Recuperar a água usada é uma pedra angular de Suporte de vida em circuito fechadoque é essencial para futuras bases lunares, missões de Marte e até assentamentos espaciais em potencial.
NASA’s Sistema de controle ambiental e suporte de vida é um conjunto de equipamentos e processos que desempenham várias funções para gerenciar sistemas de qualidade do ar e da água, resíduos, pressão atmosférica e resposta a emergências, como detecção e supressão de incêndio. O sistema de recuperação de água – um componente do controle ambiental e suporte de vida – apóia os astronautas a bordo do ISS e desempenha um papel central na reciclagem de água.
Sistemas de água construídos para microgravidade
Em ambientes de microgravidade como o ISStoda forma de água disponível é valiosa. Os sistemas de recuperação de água na ISS coletam água de várias fontes, incluindo urina, umidade no ar da cabine e higiene – significando de atividades como escovar os dentes.
Na terra, águas residuais Inclui vários tipos de água: águas residuais residenciais de pias, chuveiros e banheiros; Águas residuais industriais de fábricas e processos de fabricação; e escoamento agrícola, que contém fertilizantes e pesticidas.
No espaço, as águas residuais dos astronautas são muito mais concentradas que as águas residuais à base de terra. Contém significativamente mais alto níveis de uréia – Um composto da urina – sais e surfactantes de sabonetes e materiais usados para higiene. Para tornar a água segura para beber, o sistema precisa remover tudo isso de maneira rápida e eficaz.
O Sistemas de recuperação de água usado no espaço emprega alguns dos mesmos princípios que Tratamento de água à base de terra. No entanto, eles são projetados especificamente para funcionar na microgravidade com manutenção mínima. Esses sistemas também devem operar por meses ou até anos sem a necessidade de peças de reposição ou intervenção prática.
NASA’s Sistema de recuperação de água Captura e recicla quase todas as formas de água usadas ou geradas a bordo da estação espacial. Ele roteia as águas residuais coletadas para um sistema chamado montagem do processador de água, onde é purificado em água potável e segura que excede muitos padrões de água potável à base de terra.
O sistema de recuperação e tratamento de água na ISS consiste em Vários subsistemas.
Recuperação de água da urina e suor
A montagem do processador de urina recupera cerca de 75% da água da urina por aquecimento e compressão a vácuo. A água recuperada é enviada para o Conjunto do processador de água Para tratamento adicional. O líquido restante, chamado salmoura, ainda contém uma quantidade significativa de água. Então, a NASA desenvolveu um Sistema de montagem do processador de salmoura Para extrair a fração final da água desta salmoura de urina.
Na montagem do processador de salmoura, o ar quente e seco evapora a água da salmoura restante. Um filtro separa os contaminantes do vapor de água e o vapor de água é coletado para se tornar água potável. Essa inovação empurrou a água geral do sistema de recuperação de água taxa de recuperação para 98% impressionantes. Os 2% restantes são combinados com os outros resíduos gerados.
O sistema de revitalização do ar condensa a umidade do ar da cabine – principalmente vapor de água do suor e expiração – em água líquida. Ele direciona a água recuperada para a montagem do processador de água, que trata toda a água coletada.
Tratar água recuperada
O Montagem do processador de água O processo de tratamento inclui várias etapas.
Primeiro, toda a água recuperada passa por filtros para remover partículas suspensas, como poeira. Em seguida, uma série de filtros remove os sais e alguns dos contaminantes orgânicos, seguidos por um processo químico chamado oxidação catalítica que usa calor e oxigênio para quebrar os demais compostos orgânicos. A etapa final é adicionar iodo à água para evitar o crescimento microbiano enquanto é armazenado.
A saída é água potável – muitas vezes mais limpo que a água da torneira municipal na terra.
Chegando a Marte e além
Para possibilitar as missões humanas a Marte, a NASA estimou que a espaçonave deve recuperar pelo menos 98% da água usada a bordo. Embora a viagem auto-sustentável para Marte ainda esteja a alguns anos, o novo processador de salmoura na ISS aumentou a taxa de recuperação de água o suficiente para que essa meta de 98% seja agora ao alcance. No entanto, é necessário mais trabalho para desenvolver um sistema compacto que possa ser usado em uma nave espacial.
O A viagem para Marte é complexanão apenas por causa da distância envolvida, mas porque Marte e a Terra estão se movendo constantemente em suas respectivas órbitas ao redor do sol.
A distância entre os dois planetas varia dependendo de suas posições. Em média, eles estão com cerca de 140 milhões de quilômetros (225 milhões de km), com a abordagem teórica mais curta, quando as órbitas dos dois planetas os aproximam, levando 54,6 milhões de quilômetros.
Uma missão típica de tripulação é espera -se tomar cerca de nove meses de uma maneira. Uma missão de ida e volta para Marte, incluindo operações de superfície e o planejamento de trajetória de retorno, pode levar cerca de três anos. Além disso, as janelas de lançamento ocorrem apenas a cada 26 meses, quando a Terra e Marte se alinham favoravelmente.
Enquanto a NASA se prepara para enviar humanos em Expedições de vários anos Para o planeta vermelho, as agências espaciais em todo o mundo continuam se concentrando em melhorar a propulsão e aperfeiçoar os sistemas de suporte à vida. Os avanços nos sistemas de circuito fechado, apoio robótico e operações autônomas estão se aproximando do sonho de colocar os seres humanos em Marte mais perto da realidade.
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