211service.com
Gezuiverde urine in de ruimte
Een nieuw alomvattend levensondersteunend systeem voor het International Space Station (ISS) draait om een waterrecyclingsysteem waarvan de speciaal ontworpen filters en chemische processen afvalvloeistoffen reinigen, met name de urine en het zweet van astronauten, zodat ze verfrissend, drinkbaar water worden.
Veilig om te drinken: NASA's nieuwe waterrecuperatiesysteem - hier weergegeven in een rek voor transport naar het ruimtestation - kan afvalwater, inclusief de urine van astronauten, omzetten in drinkbaar water met behulp van speciaal ontworpen centrifuges, filters en chemische processen.
Het systeem, dat 2.800 liter water per jaar kan produceren, is van fundamenteel belang omdat het het ISS in staat stelt om zes bemanningsleden te huisvesten, tegen drie, en het vermindert de hoeveelheid zoet water die duur van de aarde moet worden weggeblazen in de Space Shuttle, zegt Bob Bagdigian, de projectmanager voor de ISS levensondersteunend systeem project, dat het waterterugwinningssysteem omvat.
Het is een cruciaal onderdeel voor het volgende leven van het station, zegt Mary Beth Edeen, manager van het hardwareprojectenbureau in het Johnson Space Center van NASA in Houston. Het is als een rioolwaterzuiveringsinstallatie en een waterzuiveringsinstallatie in één. Zo'n systeem zou een sleutel zijn voor toekomstige menselijke reizen naar de maan en, ooit, naar Mars.
Het systeem is ontwikkeld in het Marshall Space Flight Center van NASA in Huntsville, AL. Het ging in november in een baan om de aarde aan boord van de Space Shuttle Streven en werd geïnstalleerd in het Amerikaanse Destiny Laboratory op het ISS. Het wordt momenteel getest - er zijn monsters verzameld en teruggestuurd naar de aarde op de shuttle voor analyse - en zal naar verwachting in mei 2009 volledig operationeel zijn.
Het systeem valt vooral op door zijn vermogen om de urine van een astronaut om te zetten in drinkbaar water. Het destilleren van urine in de ruimte zonder zwaartekracht is een grote uitdaging, zegt Bagdigian. Om de microzwaartekrachtomgeving te compenseren, ontwikkelden de NASA-ingenieurs een centrifuge-achtig voorbehandelingssysteem.
In dit systeem wordt urine in een roterende trommel geleid die met hoge snelheden ronddraait, waarbij waterdamp wordt geëxtraheerd, die vervolgens wordt samengeperst in een zeer energiezuinig destillatieproces, zegt Bagdigian. Het resultaat is wat NASA een gezuiverd urinedestillaat noemt, maar het is nog niet schoon genoeg voor astronauten om te drinken.
Dit destillaat wordt vervolgens gecombineerd met de andere bronnen van afvalwater, waaronder het vocht – onttrokken aan de lucht in de cabine – dat werd geproduceerd door het zweet en de adem van de astronauten. Het gecombineerde afvalwater wordt door een deeltjesfiltratie geleid en door bedden van absorberende materialen en andere processen die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt in commerciële, kant-en-klare waterbehandelingssystemen.
In een laatste stap, om het water te ontdoen van de resterende organische verontreinigingen, stroomt het door een katalytisch oxidatieproces op hoge temperatuur. Het water wordt verwarmd en zuurstof wordt geïnjecteerd om de verontreinigingen te oxideren tot koolstofdioxide of andere gassen die gemakkelijker kunnen worden verwijderd. En voor de goede orde voegt NASA jodium toe aan het water om microben op afstand te houden.
Om ervoor te zorgen dat het goed werkt, verzamelt het systeem voortdurend monsters van het drinkwater en stuurt het terug naar de aarde om te testen tijdens toekomstige shuttlemissies.
Het systeem zuivert als eerste urine in de ruimte; de Russen hebben een soortgelijk, maar kleiner, waterverwerkingssysteem dat alleen het water kan behandelen dat afkomstig is van vochtigheid in de cabine.
Het nieuwe systeem maakt deel uit van een plan om het aantal bemanningsleden uitbreiden die adequaat op het ISS kunnen leven zonder zwaar afhankelijk te zijn van voorraden van de aarde. Zodra de spaceshuttles met pensioen gaan - momenteel gepland voor 2010 - zullen de vervangingen van de shuttles een beperkt laadvermogen hebben.
Het waterbehandelingssysteem is een klein maar fundamenteel onderdeel van NASA's ISS-make-over. NASA stuurde ook nieuwe woonruimten voor de bemanning en fitnessapparatuur.
Bagdigian zegt dat de ingenieurs al vooruitkijken naar hoe het watersysteem verder in de ruimte zou kunnen werken. We maken plannen om permanent aanwezig te zijn op de maan, legt hij uit. Deze nieuwe hardware geeft ons de operationele ervaring met regeneratieve levensondersteunende systemen, zodat we weten wat goed werkt en welke onderdelen we kunnen verbeteren.