La più recente dimostrazione tecnologica della Nasa, lanciata durante la quindicesima missione di servizi di rifornimento commerciale di Northrop Grumman, è progettata per migliorare il riciclaggio dell’acqua sulla Stazione Spaziale Internazionale e aumentare l’efficienza del riciclaggio dell’acqua per la generazione di Artemis, il programma di volo spaziale che ha l’obiettivo di far sbarcare “la prima donna e il prossimo uomo” sulla Luna.
L’hardware di supporto vitale rigenerativo della Stazione Spaziale Internazionale, chiamato Sistema di controllo ambientale e supporto vitale, fornisce aria e acqua pulite per gli equipaggi della Stazione Spaziale Internazionale. Il nuovo Brine Processor Assembly (BPA) sarà collegato al sistema e consentirà di recuperare più acqua dall’urina dell’equipaggio, questa nuova tecnologia alla fine aiuterà gli scienziati a costruire sistemi migliori che possono essere utilizzati nelle future missioni e habitat della Luna e di Marte.
Il sistema di supporto vitale generalmente indicato con la sigla Eclss (Environmental Control and Life Support System) dovrebbe fornire aria, acqua e cibo. Inoltre, deve anche fornire una corretta temperatura per il corpo, una pressione accettabile sul corpo e occuparsi dei rifiuti prodotti dal corpo. Comprende infine un sistema di protezione contro influssi esterni nocivi come le radiazioni e i micrometeoriti.
Eclss ha consentito a più membri dell’equipaggio di vivere a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per missioni più lunghe con meno invio di risorse. La componente chiave dell’Eclss rigenerativo è il sistema di rivitalizzazione dell’aria e il sistema di recupero dell’acqua.
Il sistema di rivitalizzazione dell’aria pulisce l’aria circolante della cabina rimuovendo eventuali contaminanti, incluso l’anidride carbonica, produce ossigeno e sostituisce l’ossigeno perso a causa della depressurizzazione della camera di equilibrio e per l’uso sperimentale.
Il sistema di recupero dell’acqua riciclando l’urina fornisce acqua pulita per l’uso da parte degli astronauti, la condensa dell’umidità della cabina dal sudore dell’equipaggio, la respirazione, l’igiene e l’acqua recuperata dal sistema di rivitalizzazione dell’aria.
L’unità di elaborazione delle urine, parte del sistema di recupero dell’acqua, è stata progettata per il recupero dell’85% di acqua dall’urina dell’equipaggio, nell’ultimo anno è stata migliorata per recuperare l’87% di acqua, dopo che le analisi avevano mostrato che c’era ancora un margine contro la precipitazione del solfato di calcio.
Layne Carter, International Space Station Water Subsystem Manager presso Marshall, ha detto:
«Quel distillato viene combinato con la condensa e processato attraverso il Water Processing Assembly (WPA), che recupera il 100% dell’acqua che elabora, di conseguenza, il nostro recupero complessivo di acqua è di circa il 93,5%».
Gli equipaggi di astronauti in missioni di esplorazione di lunga durata avranno bisogno dei sistemi Eclss per recuperare il 98% dell’acqua che portano con sé all’inizio dei loro viaggi.
Caitlin Meyer, vice project manager per Advanced Exploration Systems Life Support Systems presso lo Johnson Space Center della NASA a Houston, ha affermato:
«Per lasciare l’orbita terrestre bassa e consentire un’esplorazione di lunga durata lontano dalla Terra, dobbiamo chiudere il circuito dell’acqua. Gli attuali sistemi di recupero dell’acqua nelle urine utilizzano la distillazione, che produce una salamoia. Il processore della salamoia accetterà quell’effluente contenente acqua ed estrarrà la rimanente acqua».
Il Brine Processor Assembly (BPA) una volta installato nel modulo Tranquility della Stazione Spaziale Internazionale, pomperà la salamoia dal gruppo serbatoio del filtro di riciclo avanzato dell’UPA (utilizza la tecnologia di distillazione a compressione di vapore VCD per recuperare l’acqua dall’urina pretrattata) in una vescica a doppia membrana, questa vescica farà passare il vapore acqueo selettivamente nell’atmosfera della cabina. L’acqua una volta in atmosfera, verrà prelevata dall’aria utilizzando un’altra parte del Water Recovery System, lo scambiatore di calore a condensazione. Lo scambiatore di calore invierà l’umidità all’unità di trattamento dell’acqua, dove verrà riconvertita in acqua potabile. Le sacche usate del BPA contenenti la risultante salamoia essiccata verranno rimosse e immagazzinate, e alla fine scartate o restituite alla Terra per lo studio.
Layne Carter ha affermato:
«Con questo nuovo gruppo di elaborazione della salamoia, recupereremo altra acqua dalla salamoia di urina prodotta dall’unità di elaborazione delle urine, in modo tale che il recupero complessivo di acqua sia più vicino al 98%».
Laura Shaw, responsabile della International Space Station Exploration Eclss, ha detto:
«Con il nuovo BPA e l’Universal Waste Management System lanciati sul precedente volo di rifornimento Northrop Grumman, l’evoluzione dell’ISS Water Recovery System nell’Exploration Water Recovery System è quasi completa. Avremo alcuni aggiornamenti aggiuntivi dei componenti per migliorare l’affidabilità, ma ora abbiamo tutti gli assemblaggi a posto. È questa una grande pietra miliare per l’Exploration Eclss».
Il processore della salamoia alla fine aiuterà a consentire missioni di esplorazione con equipaggio di lunga durata e ridurrà la necessità di rifornimento di acqua dalla Terra. La capacità della dimostrazione tecnologica di migliorare il recupero dell’acqua dalla salamoia urinaria ha anche un potenziale utilizzo sulla Terra in ambienti difficili e remoti con accesso limitato all’acqua.
La Paragon Space Development Corporation di Tucson, Arizona, ha sviluppato questa dimostrazione tecnologica in collaborazione con i centri di volo spaziale Johnson e Marshall della Nasa.