Un video diffuso di recente dalla China Manned Space Agency (CMSA) mostra uno dei tre astronauti di stanza sul modulo centrale della stazione spaziale del paese Tianhe che beve acqua da un sacchetto di plastica al mattino. L’acqua è vitale per la vita e in un ambiente senz’acqua come lo spazio, un approvvigionamento idrico sicuro e affidabile è una necessità imprescindibile per gli astronauti che rimangono in orbita per lungo tempo.
A partire da venerdì, i tre astronauti cinesi inviati dalla navicella spaziale Shenzhou-12 sono rimasti in orbita per circa 36 giorni, battendo il record di 33 giorni stabilito dall’equipaggio di Shenzhou-11 nel 2016. L’acqua è messa a disposizione degli astronauti sulla stazione spaziale in tre modi: trasporto con veicoli spaziali, generazione in loco e riciclaggio.
Prima che gli astronauti vengano inviati nello spazio, una scorta d’acqua viene consegnata alla stazione spaziale. Ad esempio, prima del lancio di Shenzhou-12, l’imbarcazione da carico Tianzhou-2 ha inviato rifornimenti al modulo centrale per l’equipaggio di Shenzhou-12. Secondo il CMSA, vengono consegnate 6,8 tonnellate di rifornimenti, tra cui due tute spaziali, 20 bombole di ossigeno e azoto, cibo e vestiti, carichi utili per esperimenti e più di 10 sacchi d’acqua per l’uso quotidiano e la generazione di ossigeno elettrolitico.
L’acqua può anche essere generata a bordo della stazione spaziale mediante celle a combustibile, con idrogeno e ossigeno che vengono ossidati in acqua su due elettrodi sotto l’azione di un catalizzatore. Questo processo fornisce contemporaneamente elettricità alla stazione spaziale. L’acqua viene raffreddata attraverso un dispositivo di raffreddamento, portando la sua temperatura fino a 18-24 gradi Celsius, e purificata da uno sterilizzatore a ioni d’argento, prima di essere inviata a un serbatoio di stoccaggio.
Riciclare e riutilizzare
I tre astronauti dell’equipaggio di Shenzhou-12 rimarranno sulla stazione spaziale per tre mesi, durante i quali viene consumata molta acqua. Il riciclo e il riutilizzo dell’acqua possono aiutare a soddisfare la domanda. Al fine di garantire il suo funzionamento economico a lungo termine, la stazione spaziale utilizza l’Environmental Control and Life Support System (ECLSS) per realizzare il riciclaggio delle forniture e svolge un ruolo importante nel riciclaggio dell’acqua.
L’ECLSS può raccogliere il vapore acqueo esalato dagli astronauti tramite un modulo di condensazione e asciugatura. Trattata da un dispositivo di depurazione, la condensa viene convertita in acqua riciclata potabile. Anche l’urina prodotta dagli astronauti può essere raccolta e trattata in acqua purificata. “Il riciclaggio dell’acqua può ridurre il carico di carico delle navi da carico e ridurre notevolmente i costi operativi della stazione spaziale”, ha affermato Cui Guangzhi, progettista del sistema di trattamento delle urine, un sottosistema dell’ECLSS, con il Secondo Istituto della China Aerospace Science and Industry Corporation Limited (CASIC). I dati sull’attività fisiologica umana mostrano che ogni astronauta genera circa 2 chilogrammi di urina e acqua di lavaggio al giorno in orbita, mentre esala circa 1,8 chilogrammi di vapore acqueo nella cabina nello stesso periodo di tempo.
L’ECLSS può raccogliere l’urina degli astronauti e l’acqua condensata nella cabina, quindi trattarla in acqua purificata, fornendo un’importante fonte di acqua potabile in orbita. Finché il sistema funziona correttamente, gli astronauti possono consumare una quantità molto piccola di acqua in un giorno.
Sufficiente, sicuro e affidabile
L’approvvigionamento idrico della stazione spaziale deve essere sufficiente, affidabile e sicuro. Garantire una scorta sufficiente è di cruciale importanza, con ogni astronauta che generalmente richiede tra 2,5 e 3 litri al giorno quando è in orbita. Tuttavia, la dotazione complessiva a bordo varia a seconda della durata della missione e del numero dei membri dell’equipaggio. Nel frattempo, l’hardware del sistema di approvvigionamento di acqua potabile deve essere adatto all’ambiente senza peso, garantendo che gli astronauti possano produrre in modo affidabile acqua potabile sicura e preparare comodamente cibi e bevande reidratabili.
Il sistema disinfettante agli ioni d’argento impiegato dall’ECLSS sterilizza l’acqua, garantendone la sicurezza da bere. È stato dimostrato che basse concentrazioni di ioni d’argento, inferiori a 0,5 milligrammi per litro, uccidono i batteri nell’acqua mantenendola potabile.
La Cina ha inviato nello spazio il modulo principale della stazione spaziale Tianhe il 29 aprile, dando il via a una serie di missioni di lancio chiave che mirano a completare la costruzione della stazione entro la fine del prossimo anno. Il 29 maggio, la Cina ha lanciato il cargo Tianzhou-2, che ha attraccato a Tianhe il 30 maggio, consegnando rifornimenti, attrezzature e propellente. Il 17 giugno, è stata poi lanciata la navicella spaziale con equipaggio Shenzhou-12, inviando tre astronauti a Tianhe per una missione di tre mesi.