- ريتشارد هولنغهام
- صحفي علمي
يوفر المرحاض الموجود في محطة الفضاء الدولية مياه الشرب ، لكنه لا يعمل كما ينبغي. يلقي الصحفي العلمي ريتشارد هولينجهام الضوء على تقنية تسمح لرواد الفضاء بالحصول على أقصى استفادة من بولهم للحصول على مياه شرب نظيفة.
تمتلك جينيفر برويت الوظيفة الأكثر إثارة للاهتمام في وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ، ولكن ليس في عالم الفضاء بشكل عام. مهندس مسئول عن معالجة البول في محطة الفضاء الدولية.
يقول برويت بفخر: “العنوان هو أحد الأشياء التي أحبها في عملي. هناك مجموعة قليل جدًا من الأشخاص في العالم يعملون على هذه التكنولوجيا.”
يعمل برويت في مركز مارشال لرحلات الفضاء في هنتسفيل ، ألاباما في مشروع معالجة المياه بمحطة الفضاء الدولية. الهدف من عمله هو تحديث أكثر الطرق فعالية لاستخراج مياه الشرب من بول رواد الفضاء.
95 في المائة من البول عبارة عن ماء والباقي يتكون من مواد كيميائية يفرزها الجسم ، لذا فكلما كثرت كمية الماء التي يمكن سحبها من البول ، قل مجموعة المياه التي يجب نقلها من الأرض لـ محطة الفضاء الدولية
في قاعة الاستقبال ، أمام مختبر Pruitt ، يوجد معرض صغير مخصص لحزم البول. إنها قوارير زجاجية مبطنة على الرف وتتراوح ألوانها من الأصفر الفاتح لـ البني لـ الأسود المزعج.
عملية معقدة
المحتويات
والمثير للدهشة أن الزجاجات المزودة بملصق يقول “بول أمريكي غير مكرر” تكون أفتح في اللون من هذه المسمى بـ “البول الروسي غير المكرر”.
إذن ماذا يعني هذا بالنسبة للبول الروسي؟
يقول برويت: “لا يوجد شيء غير عادي في الروس. يتبولون مثل الآخرين”. في الواقع ، البول الداكن ليس بولًا روسيًا ، بل بولًا روسيًا تُضاف إليه مكونات موحدة كجزء من عملية التنقية.
يوضح برويت: “عندما يستخدم رائد فضاء المرحاض ، لا يمكننا السماح للبول بالمرور عبر نظام التنقية حسب الرغبة”. لكن علينا إضافة بعض المواد الكيميائية لـ البول لمنعه من التحلل ومنع نمو البكتيريا.
هذه الخطوة هي بدء عملية معقدة طورتها ناسا لتنقية المياه في دورات المياه في الفضاء. وبالخلط مع هذا الماء ، تتحول سوائل الهواء وعرق رواد الفضاء لـ مياه شرب.
تقدر الوكالة أن رائد الفضاء استهلك ما معدله 730 لترًا من البول والعرق المكرر خلال مهمة لمدة عام.
مشكلة ناسا
وبينما يمكن تحويل العرق لـ مياه شرب ، فإن نظام إعادة تدوير البول لا يعمل كما هو مأمول. في المختبر حول العالم ، كفاءة هذا النظام هي 85 بالمائة ، أي 15 بالمائة فقط من الماء يضيع. يمكن استعادة 75 في المائة فقط من المياه في الفضاء.
يقول برويت: “في الفضاء ، يتسرب الكالسيوم من عظام رواد الفضاء ، وأحد الأشياء التي لم نفكر فيها من قبل هو أين يذهب هذا الكالسيوم. لقد رأينا معظمه يفرز في البول”.
هذا يعني أن بول رائد الفضاء له تركيبة كيميائية متعددة عن البول الذي وهب به فريق عمل مركز مارشال ، المهندسين العاملين على الأرض.
يوضح برويت: “لقد رأينا أنه نظرًا لزيادة الكالسيوم في البول ، يتفاعل البول في عملية التنقية مع المواد الكيميائية المضافة لتكوين كبريتات الكالسيوم”. “هذه رواسب عدد ضخم من الملح دخلت في معدات المعالجة وتوقفت عن العمل.”
يمكنك أن تتخيل الرعب الذي يجذبك عندما تكون أنت وخمسة من زملائك محاصرين في صندوق معدني على زيادة 400 كيلومتر فوق الأرض وينهار المرحاض. نتيجة لهذا الفشل ، اضطر رواد الفضاء في المحطة الدولية لـ قضاء وقت إضافي في صيانة المرحاض ، وبالتالي أصبح من الضروري نقل المزيد من الماء إليهم من الأرض.
ومع ذلك ، وجد فريق Pruitt الحل. يأمل هؤلاء الباحثون أنه عبر تغيير التركيب الكيميائي للبول المعالج ، ستصبح عملية تنقية البول في محطة الفضاء الدولية أكثر كفاءة.
لمعرفة مدى فعالية أحدث الصيغ الكيميائية ، تمتلك Pruitt جهازًا يشبه مُنقي البول على طاولة في مركز مارشال حيث درست ناسا وصممت أجهزة لمساعدة رواد الفضاء على البقاء على قيد الحياة. مرشد زائر معلق على سطح الموقع ويقول: “إننا نبقي رواد الفضاء على قيد الحياة منذ عام 1973.”
الضغط والتقطير
نسخة مماثلة لما حدث في الفضاء ، يتكون مصفاة البول من مجموعة عدد ضخم من الأنابيب والمضخات والأسلاك المتشابكة ، وكلها متصلة بوعاء بول كبير يشبه علبة المشروبات الغازية. بالنسبة لـ صوت الجهاز ، توضيح برويت كيف يعمل.
يقول برويت: “كل شيء هنا أفقي لتجنب تأثيرات الجاذبية”. “تعمل المضخات هنا بنفس طريقة عمل البلعوم ، وهو التقاط السوائل ودفعها”.
لقد رأينا أن البول يتم ضغطه في أنبوب شفاف بحجم فرن منزلي باتجاه الأسطوانة الكبيرة للجهاز.
ومع هذه الأسطوانة ، تمتص مضخة الهواء الهوائية الهواء لتقليل الضغط الداخلي. عبر خفض الضغط ، تنخفض أيضًا نقطة غليان السائل. هذا يعني أنه يمكن فصل الماء دون استعمال عملية التسخين.
يتم إرجاع السائل المتبقي بعد التقطير لـ الجهاز لاستخراج أكبر كمية ممكنة. المنتج النهائي لهذه المهمة هو أكوام المياه المالحة ومياه الشرب النظيفة. يتم جمع النفايات في الفضاء ووضعها في وعاء إمداد منفصل ، ثم يتم حرقها في الغلاف الجوي عند عودتها لـ الأرض. الماء جاهز للشرب.
يقول برويت: “هذه المياه هي أنقى المياه وأنقى أنواع المشروبات التي تشربها على الأرض”.
ولكن قبل أن يشرب رواد الفضاء هذه المياه عالية النقاء ، تتم إعادة تنقيتها لمنع نمو البكتيريا عبر إضافة اليود ، الذي يعطي نكهة طبية خفيفة ، لـ مياه محطة الفضاء الدولية. يقول برويت: “ليس طعمه سيئًا ، عليك فقط أن تعتاد عليه”.
بعد أن أثبتت وكالة ناسا أن صيغة العلاج الحديثة لا تسبب انسدادًا ، سيعمل مهندسوها على تشغيل هذا النظام المحسن في الأشهر التالية. الأمل هو أن يتمكن نظام التنقية الجديد من إنتاج وتنقية المياه في الفضاء بكميات مماثلة لتلك التي ينتجها على سطح الأرض.
وفي الوقت نفسه ، يعمل برويت وفريقه على تحديث تقنية تجعل المهمة أكثر كفاءة مما تم اكتشافه سابقًا. يقول: “حتى لو عملت على تنقية البول لعدة سنوات ، فإنه يظل مصدرًا للسرور”.