Buzz
Trong cuộc sống thường ngày, chuyện đi vệ sinh có lẽ là việc quá đỗi bình thường và ít ai để tâm. Nhưng khi ở môi trường không trọng lực, cách Trái Đất hàng trăm km, những điều tưởng chừng đơn giản nhất lại trở thành thử thách lớn đối với các phi hành gia.
Câu nói nổi tiếng của một phi hành gia Mỹ rằng 'Yesterday's coffee becomes tomorrow's coffee!' đã khiến nhiều người bật cười, nhưng nó thực sự phản ánh đúng một sự thật nghiệt ngã: tài nguyên trên Trạm vũ trụ quốc tế luôn cực kỳ hạn chế, trong đó nước là thứ quý giá nhất. Việc tái sử dụng nước và xử lý chất thải trở thành nhiệm vụ sống còn trong mọi sứ mệnh không gian dài hạn.
Môi trường không trọng lực khiến cho mọi hoạt động của con người, đặc biệt là ăn uống và vệ sinh cá nhân, trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Trên Trái Đất, trọng lực giúp chất thải di chuyển đúng hướng và hạn chế ô nhiễm. Nhưng ở không gian, mọi thứ có thể trôi nổi khắp nơi, gây nguy hiểm cho các thiết bị điện tử và sức khỏe của phi hành gia.
Trong không gian, mỗi giọt chất lỏng hay mảnh giấy nhỏ có thể lơ lửng trong không khí, đe dọa các thiết bị điện tử, bộ lọc không khí và sức khỏe của phi hành gia. Trạm vũ trụ quốc tế, nơi con người sinh sống trong suốt một thời gian dài, càng dễ bị ô nhiễm bởi nấm mốc và vi khuẩn.
Những bức ảnh chụp bên trong trạm vũ trụ đã cho thấy nhiều loại nấm mốc bám đầy các góc khuất, chứng tỏ môi trường sống vốn đã hạn chế lại càng khó kiểm soát vệ sinh. Vì thế, việc duy trì sự sạch sẽ trong khu vực vệ sinh luôn là ưu tiên hàng đầu, vì chỉ cần một sai sót nhỏ cũng có thể gây ra sự cố nghiêm trọng.
Trong những ngày đầu của ngành hàng không vũ trụ, vấn đề này thậm chí không được tính đến. Vào năm 1961, khi Alan Shepard chuẩn bị trở thành người Mỹ đầu tiên bay vào vũ trụ, chuyến bay dự kiến quá ngắn để phải lo lắng về chuyện đi vệ sinh.
Tuy nhiên, việc trì hoãn quá ba giờ đã đưa ông vào một tình huống khó xử. Shepard xin phép rời tên lửa để giải quyết nhu cầu cá nhân nhưng bị từ chối để tránh làm mất thêm thời gian. Cuối cùng, ông buộc phải đi tiểu ngay trong bộ đồ phi hành gia. Sự cố này thu hút sự chú ý và khiến các kỹ sư nhận ra rằng việc bỏ qua nhu cầu sinh lý cơ bản trong môi trường không gian là điều không thể.
Khi Trạm vũ trụ quốc tế được xây dựng chung giữa Mỹ và Nga, nhà vệ sinh đầu tiên đã được lắp đặt. Tuy nhiên, nó chỉ được thiết kế theo tiêu chuẩn dành cho nam giới, khiến các phi hành gia nữ gặp không ít khó khăn khi sử dụng.
Với đại tiện, các phi hành gia phải giữ cơ thể cố định bằng cách ép đùi và mông vào bệ ngồi để ngăn chất thải bay ra ngoài. Chỉ cần một khe hở nhỏ cũng có thể khiến chất thải lơ lửng trong khoang và gây hậu quả khó lường. Nhiều phi hành gia đã thừa nhận rằng trong tất cả các trải nghiệm ngoài không gian, đi vệ sinh luôn là điều họ muốn tránh nhất.
Nhận ra sự bất tiện này, vào năm 2018, NASA quyết định chi 23 triệu USD để thiết kế hệ thống nhà vệ sinh hoàn toàn mới cho trạm, mang tên Universal Waste Management System. Đây là mẫu nhà vệ sinh hiện đại, phù hợp cho cả nam và nữ, sử dụng hệ thống hút chân không để đảm bảo chất thải được thu gom ngay khi vừa thoát khỏi cơ thể người dùng. Nhà vệ sinh trên trạm Thiên Cung của Trung Quốc cũng áp dụng nguyên lý tương tự.
Thiết bị gồm một ống mềm với phễu dành cho việc tiểu tiện và một bệ ngồi kín khí nhỏ cho việc đại tiện. Khi phi hành gia mở nắp bồn cầu, hệ thống hút sẽ tự động kích hoạt để tạo luồng khí kéo chất thải xuống dưới, tránh rò rỉ và giảm mùi hôi. Hình ảnh từ trạm cho thấy nhà vệ sinh rất nhỏ, nhưng kích thước này là cần thiết để duy trì áp suất ổn định.
Chất thải lỏng chủ yếu được xử lý qua việc thu gom và tái chế. Nước tiểu, vốn chứa hơn 90% là nước, sẽ được đưa vào hệ thống lọc để tách các tạp chất, từ đó tạo ra nước uống hoàn toàn sạch.
Đây chính là ý nghĩa của câu nói cà phê hôm nay là cà phê ngày mai. Mặc dù nghe có vẻ khó tin, nhưng các công nghệ lọc và khử trùng hiện nay có thể tái chế nước tiểu thành nước tinh khiết, sạch hơn cả nước lọc thông thường.
Thực tế là hầu hết phi hành gia, dù ban đầu có chút e ngại, đều nhanh chóng làm quen với điều này vì họ hiểu rằng chi phí vận chuyển nước sạch từ Trái Đất lên vũ trụ là vô cùng tốn kém. Với mức giá khoảng 50.000 USD cho mỗi kilogram vật liệu được đưa lên quỹ đạo, việc tái sử dụng gần như toàn bộ lượng nước là điều bắt buộc để giảm chi phí vận hành trạm.
Trong khi đó, việc xử lý chất thải rắn như phân lại đơn giản hơn nhiều. Sau khi được hút vào túi chứa chuyên dụng, phân cùng giấy vệ sinh, khăn ướt, găng tay và các vật dụng bẩn khác sẽ được niêm phong trong thùng chứa kín.
Một số mẫu phân sẽ được giữ lại để phục vụ nghiên cứu y sinh, giúp các chuyên gia đánh giá tác động của môi trường không trọng lực lên hệ tiêu hóa và vi sinh vật đường ruột. Phần còn lại sẽ được đưa lên các tàu vận tải chở hàng. Các tàu này thường chỉ đi một chiều: mang hàng tiếp tế lên trạm rồi tự rơi vào khí quyển Trái Đất, trong quá trình rơi, ma sát khiến chúng bốc cháy hoàn toàn, bao gồm tất cả chất thải bên trong.
Do đó, đôi khi những vệt sáng dài xé ngang bầu trời mà chúng ta gọi là sao băng thực chất có thể là một tàu chở hàng đang bốc cháy, mang theo đầy rác thải từ trạm vũ trụ. Dù hiện tượng này diễn ra ở độ cao lớn và không ảnh hưởng đến mặt đất, nhưng nó nhắc nhở chúng ta rằng trong hành trình chinh phục không gian, ngay cả chất thải cũng phải tuân theo các quy trình nghiêm ngặt.
Các hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực phát triển công nghệ sinh hoạt ngoài không gian. Khi nhân loại đặt mục tiêu xây dựng căn cứ trên Mặt Trăng và thực hiện các chuyến du hành đến sao Hỏa, khả năng tái chế chất thải và tối ưu hóa nguồn nước sẽ quyết định sự sống còn của phi hành gia.
Bài học từ Trạm vũ trụ quốc tế cho thấy rằng công nghệ hỗ trợ sự sống không chỉ cần hiệu quả mà còn phải phù hợp với môi trường khắc nghiệt, nơi con người không thể trông chờ vào nguồn tiếp tế thường xuyên từ Trái Đất.
Việc xử lý chất thải trên trạm vũ trụ tưởng chừng là một vấn đề nhỏ nhưng lại phản ánh rõ ràng cách con người thích nghi với một môi trường hoàn toàn xa lạ. Trong không gian bao la, mỗi giọt nước đều vô cùng quý giá, và mỗi quy trình đều phải chuẩn xác tuyệt đối.
Chính vì vậy, các hệ thống nhà vệ sinh và tái chế chất thải đã trở thành một trong những thành tựu then chốt trong sự phát triển công nghệ không gian, đảm bảo cuộc sống cho các phi hành gia và mở ra con đường mới cho con người trong hành trình khám phá vũ trụ.
