NASA在国际空间站实现水回收里程碑

对于超越近地轨道的太空任务，新的挑战包括如何在不执行地面补给任务的情况下为机组人员提供基本需求。美国宇航局正在开发可以再生或回收食物、空气和水等消耗品的生命支持系统，并正在国际空间站上对其进行测试。

理想情况下，生命维持系统需要回收船员在长途旅行开始时携带的近98%的水。空间站的环境控制和生命支持系统(ECLSS)最近证明它可以实现这一重要目标。

ECLSS是包括水回收系统的硬件组合。该系统收集废水并将其发送到水处理器组件(WPA)，该组件生产饮用水。一个专门的组件使用先进的除湿器来捕获机组人员呼吸和汗水释放到机舱空气中的水分。

另一个子系统是尿液处理器组件(UPA)，它使用真空蒸馏从尿液中回收水。之前在空间站上进行的技术演示测试了UPA蒸馏装置的改进。蒸馏产生水和仍含有一些可回收水的尿盐水。为提取剩余废水而开发的盐水处理器组件(BPA)已在空间站上展示其在微重力下的运行。最近的评估发现，BPA帮助系统实现了98%的水回收率目标。

“这是生命支持系统发展过程中向前迈出的非常重要的一步，”约翰逊航天中心管理空间站生命支持系统的团队成员克里斯托弗·布朗说。“假设你在空间站收集了100磅的水。你失去了其中的两磅，而其余98%的水只是不停地循环。保持这种运行是一个非常了不起的成就。”

“在BPA之前，我们的总水回收率总体在93%到94%之间，”ECLSS水子系统经理JillWilliamson说。“我们现在已经证明，借助盐水处理器，我们可以实现98%的总水回收率。”

BPA将UPA产生的盐水通过特殊的膜技术处理，然后将温暖、干燥的空气吹过盐水以蒸发水分。这个过程会产生潮湿的空气，就像机组人员的呼吸和汗水一样，被空间站的集水系统收集。

所有收集到的水都经过WPA处理。它首先使用一系列专门的过滤器，然后使用催化反应器来分解残留的微量污染物。传感器检查水的纯度，对不合格的水进行再处理。该系统还在可接受的水中添加碘，以防止微生物生长并将其储存起来，以供船员使用。每个船员每天需要大约一加仑的水用于饮用、准备食物和刷牙等卫生。

研究小组承认，饮用回收尿液的想法可能会让一些人感到恶心。但他们强调，最终结果远远优于市政供水系统在地面上产生的结果。

威廉姆森说：“处理过程基本上类似于一些陆地配水系统，只是在微重力下完成。”“船员们喝的不是尿液;他们喝的是经过回收、过滤和清洁的水，比我们在地球上喝的水更干净。我们有很多流程和大量地面测试来提供相信我们正在生产清洁的饮用水。”

ECLSS中的系统经过仔细测试，不仅是为了确保它们按预期运行，而且还证明每个系统都是可靠的，并且可以长期运行，无需大量维护或备件。

“当我们超越近地轨道时，再生ECLSS系统变得越来越重要，”威廉姆森说。“探索期间无法补给意味着我们需要能够回收宇航员在这些任务中所需的所有资源。我们需要运送的水和氧气越少，可以为运载火箭添加的科学就越多。可靠，强大的再生系统意味着机组人员不必担心，可以专注于任务的真正意图。”