NASA випробовує установку з очищення стічних вод для майбутньої місячної бази

“`html

Мобільну систему очищення стічних вод, створену в Космічному центрі Кеннеді НАСА у Флориді, яка може допомогти в підготовці до довготривалих місій на Місяць і Марс, було доставлено з космодрому до Університету Північної Дакоти в Гранд-Форкс. Там студенти-аспіранти університету випробовуватимуть цю технологію в умовах, максимально наближених до реальних викликів роботи на іншій планетарній поверхні.

Система, відома як “Розбіжна розгортана установка для очищення стічних вод” (Divergent Deployable Wastewater Treatment Facility), призначена для перетворення стічних вод екіпажу на цінні ресурси, необхідні майбутнім дослідникам щодня. В Університеті Північної Дакоти команди інтегрують цю нову установку зі своїм Комплексним аналоговим житловим модулем для Місяця/Марса. Оператори-студенти та дослідники НАСА вивчатимуть ефективність роботи системи у зв’язку з середовищем, подібним до житлового модуля, та в умовах обмежень, з якими можуть зіткнутися екіпажі на інших планетах.

«Програма НАСА «Артеміда» закладає основу для постійної присутності людини на Місяці, де житлові модулі повинні функціонувати далеко від стабільного ланцюга постачання, що підтримує астронавтів у частковій гравітації», — сказав Люк Роберсон, керівник напрямку наземних водних систем у Офісі місячної кампанії в НАСА Кеннеді. «Для вирішення цього завдання ми розробляємо майбутнє сталих наземних місячних систем для переробки стічних вод на поживні речовини для рослин та біовиробництва».

Принцип роботи системи очищення

Установка, розташована в причепі розміром 8,5 на 24 фути, об’єднує три системи біореакторів, вертикальний сад, обладнання для доочищення води, засоби моніторингу довкілля, програмне забезпечення для автономного керування та системи безпеки. Причіп був обладнаний у Космічному центрі Кеннеді НАСА для функціонування як розгортана лабораторія та для транспортування між щонайменше двома випробувальними майданчиками в міру вдосконалення технології.

На відміну від систем очищення стічних вод на Землі, ця установка розділяє потоки відходів. Такий розбіжний підхід важливий для невеликих екіпажів, оскільки стічні води від чотирьох-восьми осіб можуть бути висококонцентрованими. Сеча, гігієнічна вода, вода від прання, фекальні відходи та харчові відходи містять різні рівні солей, твердих речовин, вуглецю, азоту, фосфору та інших сполук. Роздільна обробка дозволяє кожному потоку бути обробленим реактором, який найкраще підходить для цього завдання.

Для цього система використовує три різні біореактори для обробки потоків відходів. Анаеробний фототрофний мембранний біореактор обробляє фекальні та харчові відходи та перетворює їх на багату на поживні речовини стічну воду, яка може підтримувати ріст рослин. Аеробний мембранний біореактор суспензійного типу обробляє сечу та промивні води. Мембранний аерований біологічний реактор очищає стічні води (сіру воду) від гігієнічних процедур та прання. Сукупно біореактори переробляють поживні речовини для живлення вертикального саду установки та готують воду до повторного використання. У цьому саду рослини вирощуватимуться гідропонним методом, тобто без ґрунту, за допомогою поживних розчинів, отриманих з біореакторів. Дослідники порівнюватимуть продуктивність культур з рослинами, вирощеними за допомогою стандартних гідропонних поживних речовин.

У Північній Дакоті, за грантом NASA EPSCoR (Програма стимулювання конкурентних досліджень), система була підключена до Комплексного аналогового житлового модуля для Місяця/Марса через інтерфейс ванної кімнати, що включає туалет з відведенням сечі. Така конфігурація дозволить розділяти різні потоки відходів безпосередньо в місці їх утворення та направляти до відповідних систем очищення. Паралельно команда Алі Алшамі розробляє новітні мембранні технології розділення, призначені для майбутньої інтеграції в цю систему очищення стічних вод з метою підвищення ефективності рекуперації води, відсікання забруднень та загальної стійкості системи для довготривалих місій.

«Тестування допоможе НАСА оцінити реальні умови експлуатації, потреби в навчанні екіпажу, надійність системи та порівняти симулянти стічних вод з фактичними метаболічними відходами людини в аналоговому місійному середовищі», — зазначив Алшамі.

Ці зусилля спрямовані на вдосконалення компактних, енергоефективних методів очищення, здатних обробляти складні потоки стічних вод, що утворюються в замкнутих позаземних середовищах.

«Кампанія тестування в Університеті Північної Дакоти підтримує вдосконалення технології установки від лабораторної валідації до демонстрації у відповідному середовищі надувного аналогового житлового модуля для Місяця/Марса», — сказав Пабло Де Леон, професор і завідувач кафедри космічних досліджень Університету Північної Дакоти.

Отримані уроки можуть бути використані для майбутніх, більш високоточних випробувань, включаючи потенційну інтеграцію з наступним поколінням річних імітаційних марсіанських місій НАСА через аналогові ізоляційні експерименти в Космічному центрі Джонсона НАСА в Х’юстоні.

Технологія для сталого місячного бази

Ця робота є частиною ширших зусиль НАСА з розробки біорегенеративних систем життєзабезпечення, які використовують біологічні підходи для зменшення залежності від ресурсів, що постачаються з Землі. У майбутніх місячних або марсіанських житлових модулях такі системи, як установка очищення стічних вод, могли б допомогти замкнути цикли життєзабезпечення шляхом рекуперації води, переробки поживних речовин, підтримки вирощування сільськогосподарських культур та зменшення обсягу відходів, що підлягають зберіганню або утилізації. Подальші дослідження НАСА продемонстрували, як біорегенеративні системи життєзабезпечення стають ефективнішими для космічних подорожей порівняно з поточними технологіями життєзабезпечення.

Дослідники НАСА також вивчають, як ресурси, отримані зі стічних вод, можуть підтримувати виробництво в космосі. Один із проєктів досліджує, як багата на поживні речовини вода з біорегенеративних систем може живити мікроорганізми, що виробляють молочну кислоту, яку можна перетворити на полімолочну кислоту. Цей матеріал одного дня може слугувати сполучною речовиною для 3D-друку з використанням місячного або марсіанського реголіту, а також використовуватися для виготовлення запасних частин, розширюючи цінність перероблених відходів за межі систем водопостачання та харчування.

«Відправляючи установку з Космічного центру Кеннеді до Північної Дакоти, НАСА виводить ключову частину цієї циркулярної економіки з лабораторії в реальне випробування», — сказав Дж. Дж. Едельманн, керівник напрямку наземних систем Офісу місячної кампанії в штаб-квартирі НАСА у Вашингтоні. «Робота може початися зі стічних вод, але її мета набагато ширша. Ми хочемо допомогти майбутнім екіпажам жити стало на Місяці, навчитися працювати далі від Землі та перенести ці уроки на Марс».

Щоб дізнатися більше про космічні дослідження агентства на Місяці та Марсі, відвідайте:

https://nasa.gov/esdmd

“`

За матеріалами: www.nasa.gov