Wysłanie kilograma ładunku na orbitę to koszt rzędu tysięcy dolarów. Litr wody to też kilogram. Regularne dostawy dla załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) byłyby logistycznym i finansowym koszmarem. Uniemożliwiłyby stałą obecność człowieka w kosmosie. Właśnie dlatego, 400 kilometrów nad naszymi głowami pracuje niemal doskonały system odzyskiwania wody.
Źródła „surowca” – skąd biorą wodę do recyklingu na ISS?
W zamkniętym środowisku stacji kosmicznej nic nie można zmarnować. Każda kropla wody, gram tlenu, jest na wagę złota. Pewien zapas wody jest regularnie dostarczany z Ziemi, ale absolutna większość – pochodzi z zamkniętego systemu recyklingu. Skąd czerpie surowiec? Źródła są trzy.
Kondensat z powietrza. Każdy z nas wydala parę wodną. Dodatkowo, nasze ciała nieustannie się pocą. Na stacji powietrze krąży w zamkniętym obiegu, a wilgoć musi być wychwytywana przez systemy klimatyzacji. Zebrana, skondensowana para wodna jest pierwszym cennym składnikiem kierowanym do recyklingu.
Woda szara. Już raz użyta do celów higienicznych, jak mycie rąk czy zębów. Na ISS nie ma tradycyjnych pryszniców. Astronauci myją się za pomocą specjalnych, nasączonych mydłem gąbek i wilgotnych ręczników. Woda z tych czynności, choć zanieczyszczona, jest zbyt cenna, by ją wyrzucić.
Najważniejszym i najbogatszym źródłem jest… mocz astronautów. Choć na Ziemi może się to wydawać nieapetyczne, w warunkach kosmicznych to czysta, inżynierska logika. Ludzki mocz składa się w około 95% z czystej wody. Odzyskiwanie wody z moczu jest absolutnie konieczne dla zapewnienia samowystarczalności załogi.
Technologiczny cud – system ECLSS zamienia ścieki w wodę pitną
Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej działa System Kontroli Środowiska i Podtrzymywania Życia (ECLSS). Jego kluczowym komponentem jest System Odzyskiwania Wody (WRS) – zaawansowana, miniaturowa „oczyszczalnia ścieków”. W wieloetapowym procesie zamienia zebrany kondensat, wodę szarą i mocz w wodę pitną.
Etap 1: Przetwarzanie w module UPA (Urine Processor Assembly). Wyobraźmy sobie wirówkę, która jednocześnie „gotuje” płyn w warunkach niskiego ciśnienia. W próżni woda paruje w znacznie niższej temperaturze, pozwala na jej efektywne odparowanie bez zużywania ogromnych ilości energii. Wirujący bęben odrzuca cięższe zanieczyszczenia (sole, mocznik) na ścianki, podczas gdy czysta para wodna jest odsysana. Następnie schłodzona i skondensowana tworzy destylat.
Etap 2: Oczyszczanie Główne w module WPA (Water Processor Assembly) W tym module destylat łączony z resztą zebranej wody (kondensat, woda szara) trafia do wieloetapowego systemu filtracji:
Najpierw przechodzi przez filtry cząstek stałych – usuwa większe zanieczyszczenia.
Następnie złoża z węglem aktywnym wyłapują zanieczyszczenia organiczne i chemiczne, poprawiają smak i zapach.
Kluczowym etapem jest reaktor katalityczny, gdzie pod ciśnieniem w wysokiej temperaturze dochodzi do utlenienia nawet najbardziej opornych związków organicznych.
Na koniec woda przepływa przez złoża jonowymienne.
Etap 3: Kontrola Jakości i Końcowa Dezynfekcja Po tym procesie woda jest monitorowana przez precyzyjne czujniki. Jeśli nie spełnia norm, jest automatycznie kierowana z powrotem na początek systemu. Jeśli pomyślnie przejdzie testy, trafia do zbiornika.
Dzisiejsza kawa jutrzejszą kawą – picie wody w stanie nieważkości
Jak wygląda używanie technologii recyklingu wody w ISS na co dzień? Czy woda odzyskana z potu, oddechu i moczu jest smaczna i bezpieczna? I jak astronauci piją płyny bez grawitacji?
Przede wszystkim: woda z recyklingu na ISS jest bardzo czysta. Rygorystyczny proces filtracji i stała kontrola jakości sprawiają, że jest to napój o niemal laboratoryjnej czystości.
A co z tzw. „faktorem obrzydzenia”? Astronauci podchodzą do tego pragmatycznie i z pełnym zaufaniem do technologii. Słynne powiedzenie, że „dzisiejsza kawa jest jutrzejszą kawą”, to nie żart, ale dowód na ich profesjonalizm i zrozumienie zasad funkcjonowania w zamkniętym ekosystemie.
Zwykła szklanka w kosmosie jest bezużyteczna – płyn uformowałby w przestrzeni kulę. Dlatego woda i inne napoje na ISS przechowywane są w specjalnych, elastycznych, foliowych workach. Astronauci piją z nich za pomocą słomek z zaciskami i zaworami jednokierunkowymi.
Kosmiczny recykling – znaczenie dla przyszłości eksploracji
System podtrzymywania życia na ISS, a zwłaszcza moduł odzyskiwania wody to istna sztuka. Poligon dla nowych technologii. Umożliwi ludzkości realizację jej największych marzeń – powrót na Księżyc i pierwszą, załogową podróż na Marsa.
Musimy zdać sobie sprawę, że długoterminowe misje w głąb Układu Słonecznego stawiają wyzwania logistyczne o zupełnie innej skali. Podróż na Marsa potrwa 6-9 miesięcy w jedną stronę. Cała misja może zająć nawet 3 lata. W takiej sytuacji regularne dostawy wody z Ziemi są technicznie i ekonomicznie niewykonalne. Nie da się zabrać zapasu wody na 3 lata dla kilkuosobowej załogi.
Jedyne rozwiązanie to stworzenie w pełni samowystarczalnego, niemal w 100% wydajnego, zamkniętego systemu podtrzymywania życia. I to właśnie ISS jest od ponad dwóch dekad kluczowym miejscem, gdzie takie systemy są nieustannie testowane i udoskonalane w realnych, kosmicznych warunkach. Każdy dzień pracy systemu ECLSS na orbicie to bezcenne dane i doświadczenia.
Warto też wspomnieć, że różne agencje kosmiczne (NASA, Roskosmos, ESA) stosowały nieco inne, własne systemy. Ta różnorodność i stała współpraca pozwalają na porównywanie rozwiązań i dążenie do stworzenia optymalnego, międzynarodowego standardu dla przyszłych misji.
Źródła:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Mi%C4%99dzynarodowa_Stacja_Kosmiczna