ชุดบำบัดปัสสาวะเป็นน้ำดื่ม ตอบโจทย์ภารกิจอวกาศในอนาคต

ในอนาคตนักบินอวกาศอาจสามารถดื่มน้ำที่สกัดจากปัสสาวะของตัวเองได้ โดยทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลันคอร์เนล สหรัฐอเมริกา นำโดย ศาสตราจารย์คริสโตเฟอร์ อี. เมสัน (Christopher E. Mason) ได้สร้างชุดที่มีระบบดังกล่าวนี้ออกมา โดยได้รับแรงบันดาลใจมาสติลสูทในภาพยนตร์เรื่องดูน (Dune) ที่เข้าฉายในปี 2021

ในปัจจุบันเมื่อนักบินอวกาศต้องสวมชุดอวกาศเป็นเวลานาน พวกเขาจะปัสสาวะเข้าไปในอุปกรณ์ที่เรียกว่า “ชุดดูดซับสูงสุด หรือแม็กซิมัม แอบซอร์เบนซี การ์เมนต์ (Maximum Absorbency Garment : MAG” ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นการปัสสาวะใส่ผ้าอ้อมผู้ใหญ่ และจะถูกเก็บไว้ในผ้าใกล้กับผิวหนังจนกว่าจะถอดชุดออก หลังจากนั้นปัสสาวะจะถูกกำจัดไปพร้อมกับผ้า ซึ่งต้องบอกว่าน้ำทุกหยดบนอวกาศมีค่า ดังนั้นการทำลายปัสสาวะซึ่งเป็นของเหลวถือเป็นการสิ้นเปลืองอย่างมาก

ทั้งนี้ในภาพยนตร์เรื่องดูน ผู้ที่อาศัยอยู่บนดาวเคราะห์ที่มีสภาพแวดล้อมเป็นทะเลทรายชื่ออาร์ราคิส (Arrakis) จะสวมใส่ชุดที่ออกแบบมาพิเศษ เรียกว่า สติลสูท (Stillsuits) ความสามารถของสติลสูทนี้คือมันจะรีไซเคิลความชื้นในร่างกายของผู้สวมใส่กลายเป็นน้ำดื่มเพื่อให้มีชีวิตอยู่ได้ โดยมันจะมีลักษณะเป็นชุดเข้ารูป มีหน้ากากหรือท่อปิดปากและจมูกของผู้สวมใส่ 

ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลจากใจสติลสูทในภาพยนตร์นี่เอง จึงได้พัฒนาระบบที่สามารถทำงานคล้ายคลึงกับสติลสูทในหนังออกมา ปัจจุบันสร้างเวอร์ชันต้นแบบออกมาแล้ว โดยเป็นชุดระบบที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่ ชุดมีลักษณะคล้ายกระเป๋าเป้สะพายหลังความยาว 38 เซนติเมตร กว้างและสูง 23 เซนติเมตร น้ำหนักประมาณ 8 กิโลกรัม แต่ทั้งนี้ขนาดอาจจะลดลงได้เมื่อมีการพัฒนาเพิ่มเติมในเวอร์ชันถัดไป

โดยหลักการทำงานของระบบจะเป็นการดัดแปลง MAG ของนักบินอวกาศ ทำมาจากผ้าที่มีความยืดหยุ่นหลายชั้น และจะมีซิลิโคนรูปทรงคล้ายถ้วยที่มีขนาดพอดีกับอวัยวะเพศของผู้สวมใส่ มีทั้งแบบผู้หญิงและผู้ชาย ตรงถ้วยซิลิโคนนี้จะบุด้วยไมโครไฟเบอร์โพลีเอสเตอร์ หรือ ไนลอนผสมสแปนเด็กซ์ ที่ช่วยเก็บปัสสาวะที่ถ่ายออกมาจากร่างกาย

ขณะที่ปัสสาวะถูกถ่ายเข้าไปในถ้วยซิลิโคน มันจะถูกตรวจจับความชื้นโดยเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้ในระบบ ซึ่งจากนั้นจะกระตุ้นให้ปั๊มดูดปัสสาวะออกจากซับในถ้วยไปยังกระเป๋าเป้สะพายหลัง จากนั้นระบบจะทำการกรองแบบออสโมซิสแบบ 2 ขั้นตอน เพื่อแยกน้ำออกจากเกลือและส่วนประกอบอื่น ๆ ของปัสสาวะ 

หลังจากนั้นน้ำจะถูกเติมอิเล็กโทรไลต์ หรือการเติมแร่ธาตุ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และแมกนีเซียม เป็นต้น ทำให้นอกจากน้ำจะสะอาดแล้วยังมีคุณค่าทางโภชณาการเพื่อเป็นประโยชน์ในการทำภารกิจบนอวกาศซึ่งมีเงื่อนไขที่สูงกว่าโลกด้วย

ขั้นตอนสุดท้าย น้ำจะถูกส่งเข้าไปเก็บไว้ในถุงเก็บ ซึ่งปัจจุบันชุดนักบินอวกาศก็มีถุงน้ำดื่มอยู่แล้ว แต่หากมีระบบบำบัดปัสสาวะเป็นน้ำนี้ ถุงเก็บน้ำก็อาจทำให้เล็กลงได้ เพราะสามารถเติมน้ำจากปัสสาวะมาทดแทน

ในเวอร์ชันต้นแบบพบว่าสามารถทำให้ปัสสาวะ 500 มิลลิลิตร กลายเป็นน้ำสะอาดได้ภายในระยะเวลา 5 นาที และสามารถแปลงปัสสาวะเป็นน้ำได้ร้อยละ 87 เลยทีเดียว

ในอนาคตมันอาจจะกลายเป็นชุดที่มีประโยชน์ต่อการปฏิบัติภารกิจในอวกาศ และไม่เพียงเท่านั้น มันอาจถูกพัฒนาต่อยอด และนำไปใช้ในอีกหลายงานบนโลกก็ได้

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารฟรอนเทียร์ (Frontiers) ฉบับวันที่ 12 กรกฎาคม 2024

ที่มาข้อมูล NewAtlas, Frontiersin

ที่มารูปภาพ Frontiersin