Buzz
Trong tiểu thuyết và phim dựa trên tác phẩm Dune của Frank Herbert, người Fremen trên hành tinh Arrakis sống sót nhờ bộ trang phục Stillsuit, hấp thụ mồ hôi và nước tiểu để tái chế thành nước sạch.
Giờ đây khoa học viễn tưởng đã trở thành sự thật. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell, Mỹ đã chế tạo một bộ trang phục thử nghiệm cho phi hành gia, có khả năng lọc nước tiểu thành nước uống.
Nhưng trước khi hiện thực hóa, có lẽ bạn nên đọc lại tiểu thuyết Dune, nơi nhà hành tinh học Liet Kynes mô tả cách Stillsuit hoạt động cho Công tước Leto Atreides: “Cơ bản nó là một hệ thống kẹp siêu nhỏ, kết hợp bộ lọc hiệu năng cao với hệ thống chuyển nhiệt. Da của người mặc chạm vào lớp lọc của bộ trang phục. Hạt ẩm lọt qua đó sau khi đã làm nhiệm vụ làm mát cơ thể. Hai lớp tiếp theo bao gồm những sợi chuyển nhiệt và lọc muối. Muối được tách ra khỏi hạt ẩm. Cử động của cơ thể, kể cả việc hít thở và cử động cơ bắp tạo ra lực ép để hệ thống lọc vận hành. Nước lọc ra được đưa vào bình chứa nhỏ, hút ra bằng ống hút đeo ở cổ. Nước tiểu được lọc ở những tấm lọc trên đùi bộ đồ…”
Đó chính là điểm đặc biệt của thể loại hard science fiction. Những tạo tác chưa thể hiện thực hóa do giới hạn công nghệ hiện tại được giải thích cực kỳ hợp lý và khoa học.
Bộ trang phục của các nhà nghiên cứu Đại học Cornell được thiết kế phục vụ phi hành gia thực hiện các cuộc đi bộ ngoài không gian vì nhiều nhiệm vụ khác nhau.
Giờ đây khoa học viễn tưởng đã trở thành sự thật. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell, Mỹ đã chế tạo một bộ trang phục thử nghiệm cho phi hành gia, có khả năng lọc nước tiểu thành nước uống.
Nhưng trước khi hiện thực hóa, có lẽ bạn nên đọc lại tiểu thuyết Dune, nơi nhà hành tinh học Liet Kynes mô tả cách Stillsuit hoạt động cho Công tước Leto Atreides: “Cơ bản nó là một hệ thống kẹp siêu nhỏ, kết hợp bộ lọc hiệu năng cao với hệ thống chuyển nhiệt. Da của người mặc chạm vào lớp lọc của bộ trang phục. Hạt ẩm lọt qua đó sau khi đã làm nhiệm vụ làm mát cơ thể. Hai lớp tiếp theo bao gồm những sợi chuyển nhiệt và lọc muối. Muối được tách ra khỏi hạt ẩm. Cử động của cơ thể, kể cả việc hít thở và cử động cơ bắp tạo ra lực ép để hệ thống lọc vận hành. Nước lọc ra được đưa vào bình chứa nhỏ, hút ra bằng ống hút đeo ở cổ. Nước tiểu được lọc ở những tấm lọc trên đùi bộ đồ…”
Đó chính là điểm đặc biệt của thể loại hard science fiction. Những tạo tác chưa thể hiện thực hóa do giới hạn công nghệ hiện tại được giải thích cực kỳ hợp lý và khoa học.
Bộ trang phục của các nhà nghiên cứu Đại học Cornell được thiết kế phục vụ phi hành gia thực hiện các cuộc đi bộ ngoài không gian vì nhiều nhiệm vụ khác nhau.
Các phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế, từ khi vận hành năm 1998, đã thực hiện 269 cuộc đi bộ ngoài không gian. Mỗi nhiệm vụ kéo dài khoảng 6 tiếng, có nhiệm vụ dài nhất lên tới 9 tiếng.
Trên trạm ISS có hệ thống xử lý nước thải, chuyển 98% lượng nước thải thành nước sạch. Tuy nhiên, hệ thống này có thể hỏng hóc và mất khả năng sử dụng. Khi đi bộ ngoài không gian, phi hành gia phải tiểu tiện trong bộ trang phục bảo hộ, lượng chất lỏng này không được tái chế. Họ phải mặc các bộ đồ Maximum Absorbency Garment (MAG), giống như tã quần dành cho người lớn, và uống nước từ hệ thống IDB (In-Suit Drink Bag) chứa nước sạch.
Nhu cầu có bộ lọc nước sạch từ chất thải phi hành gia đến từ kế hoạch Artemis của NASA, đưa phi hành gia trở lại mặt trăng. Nhiệm vụ Artemis II và III sẽ hạ cánh xuống cực nam mặt trăng, chuẩn bị cho thập niên 2030 đưa con người lên sao Hỏa. Các nhiệm vụ này yêu cầu phi hành gia đi bộ trên bề mặt mặt trăng lâu hơn so với nhiệm vụ đi bộ ngoài không gian trên ISS.
Phi hành gia luôn ghét mặc tã MAG vì khả năng trữ chất thải của nó khiến họ phải giới hạn lượng thực phẩm tiêu thụ, ảnh hưởng đến khả năng vận động và sức khỏe. Bình nước IDB cũng nhận nhiều phàn nàn vì tốn thời gian nạp nước và xả khí.
Sofia Etlin, đồng chủ biên cuộc nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại trường dược Weill Cornell thuộc Đại học Cornell, cho biết: “Tã MAG đã gặp nhiều vấn đề rò rỉ, gây ra những ảnh hưởng sức khoẻ như viêm đường tiết niệu và rối loạn tiêu hoá cho phi hành gia. Hơn nữa, phi hành gia hiện chỉ có 1 lít nước trong bình IDB, không đủ cho những cuộc thăm dò mặt trăng kéo dài đến 10 tiếng, thậm chí 24 giờ trong tình huống khẩn cấp.”
Vì vậy, cô Etlin và cộng sự đã lấy cảm hứng từ bộ tiểu thuyết viễn tưởng nổi tiếng, tạo ra hệ thống lọc nước tiểu tích hợp trong bộ đồ bảo hộ phi hành gia.
Trong hệ thống mới, tã MAG được thay bằng hệ thống UCD, thu nước tiểu qua ống dẫn ngoài, tách nước tiểu và phân để tránh nhiễm khuẩn. UCD có vài lớp vải co giãn, kết nối với cốc thu nước tiểu bằng silicone đặt vào bộ phận sinh dục của phi hành gia, thiết kế khác nhau cho nam và nữ. Cốc này nối với sợi microfiber polyester để hút nước tiểu ra.
Bơm chân không bên trong cốc đẩy nước tiểu vào hệ thống lọc UFS (Urine Filtration System). Bơm kích hoạt nhờ tag RFID nối với chất hút ẩm. Hệ thống lọc sử dụng nguyên lý thẩm thấu và thẩm thấu ngược, hiện có thể lọc sạch 87% nước tiểu, biến nó thành nước uống ngay. Chất điện giải cũng được thêm vào nước sạch này, cuối cùng bơm vào bình IDB để sử dụng.
Tốc độ lọc của hệ thống là 5 phút/500 ml nước tiểu.
Toàn bộ hệ thống nặng khoảng 8kg, như một chiếc ba lô nhỏ đeo sau lưng. Các nhà nghiên cứu viết trong báo cáo khoa học: “Chúng tôi tin rằng hệ thống này sẽ mang lại sự thoải mái và tối ưu tài nguyên sinh tồn, đủ để bù đắp cho kích thước và trọng lượng thêm của phi hành gia.” Bước tiếp theo là thử nghiệm hệ thống này trong môi trường trọng lực thấp để đảm bảo hiệu quả và an toàn, trước khi thử nghiệm ngoài không gian.
Theo ArsTechnica
