Los astronautas que realizan caminatas espaciales tienen que hacer sus necesidades dentro de sus trajes espaciales. Esto no solo es incómodo, sino que también es un desperdicio, ya que, a diferencia de las aguas residuales a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), el agua de la orina de las caminatas espaciales no se recicla.
Una solución para estos desafíos serían los "trajes destilados" de cuerpo entero, como los de la exitosa película de ciencia ficción Dune, que absorbían y purificaban el agua perdida a través del sudor y la orina, y la reciclaban para convertirla en agua potable. Ahora, esta ciencia ficción está a punto de convertirse en realidad, con un prototipo de sistema novedoso de recolección y filtración de orina para trajes espaciales.
El diseño, realizado por investigadores de la Universidad de Cornell, se publica en Frontiers in Space Technology.
"El diseño incluye un catéter externo basado en vacío que conduce a una unidad combinada de ósmosis directa e inversa, que proporciona un suministro continuo de agua potable con múltiples mecanismos de seguridad para garantizar el bienestar de los astronautas", dijo Sofia Etlin, miembro del personal de investigación de Weill Cornell Medicine y la Universidad de Cornell, y primera autora del estudio.
Traje espacial diseñado para las próximas misiones a la Luna y a Marte
En 2025 y 2026, la NASA está planeando las misiones Artemis II y III, en las que una tripulación orbitará la Luna y aterrizará en su polo sur, respectivamente. Se espera que a estas misiones le sigan misiones tripuladas a Marte a principios de la década de 2030.
Sin embargo, los astronautas se han quejado durante mucho tiempo de la falta de comodidad e higiene de las actuales prendas de máxima absorción (MAG), el sistema de gestión de residuos de los trajes espaciales tradicionales de la NASA, en uso desde finales de los años 1970, que funcionan como un pañal para adultos de varias capas hecho de polímero superabsorbente.
"Según se informa, el MAG se ha filtrado y ha provocado problemas de salud, como infecciones del tracto urinario y malestar gastrointestinal. Además, los astronautas actualmente solo tienen un litro de agua disponible en las bolsas de bebidas que llevan dentro del traje. Esto es insuficiente para las caminatas espaciales lunares planificadas y de mayor duración, que pueden durar diez horas, e incluso hasta 24 horas en caso de emergencia", dijo Etlin.
Los astronautas también han solicitado que en los futuros trajes espaciales se reduzca el tiempo necesario para llenar y desgasificar las bolsas de bebidas del traje, y que se añada un suministro separado de bebida energética sin cafeína.
Con todos estos objetivos en mente, Etlin y sus colegas han diseñado un dispositivo de recolección de orina que incluye una prenda interior hecha de varias capas de tela flexible y que se conecta a un recipiente de recolección (con una forma y un tamaño diferentes para mujeres y hombres) de silicona moldeada, para ajustarse alrededor de los genitales.
La cara interna del recipiente colector está revestida con microfibra de poliéster o una mezcla de nailon y elastano, para extraer la orina del cuerpo y dirigirla hacia la cara interna del recipiente, desde donde es succionada por una bomba de vacío . Una etiqueta RFID, vinculada a un hidrogel absorbente, reacciona a la humedad activando la bomba.
Mochila de alta tecnología
Una vez recolectada, la orina se desvía hacia el sistema de filtración de orina, donde se recicla con una eficiencia del 87 % mediante un sistema de filtración por ósmosis directa e inversa integrado en dos etapas. Este utiliza un gradiente de concentración para eliminar el agua de la orina, además de una bomba para separar el agua de la sal.
El agua purificada se enriquece con electrolitos y se bombea a la bolsa de bebida que se encuentra dentro del traje, que está disponible nuevamente para el consumo. Recolectar y purificar 500 ml de orina lleva solo cinco minutos.
El sistema, que integra bombas de control, sensores y una pantalla de cristal líquido, está alimentado por una batería de 20,5 V con una capacidad de 40 amperios-hora. Su tamaño total es de 38 por 23 por 23 centímetros, con un peso de aproximadamente ocho kilogramos: lo suficientemente compacto y ligero como para ser transportado en la espalda de un traje espacial.
Ahora que el prototipo está disponible, el nuevo diseño podrá probarse en condiciones simuladas y, posteriormente, durante caminatas espaciales reales.
"Nuestro sistema puede probarse en condiciones simuladas de microgravedad, ya que la microgravedad es el factor espacial principal que debemos tener en cuenta. Estas pruebas garantizarán la funcionalidad y la seguridad del sistema antes de su despliegue en misiones espaciales reales", concluyó el Dr. Christopher E Mason, profesor del mismo instituto que Etlin y autor principal del estudio.
Fuente: Mayor higiene de los astronautas y eficiencia de las misiones: un nuevo enfoque para la gestión de residuos en el interior del traje y la recuperación de agua en las caminatas espaciales, Frontiers in Space Technologies (2024). DOI: 10.3389/frspt.2024.1391200. www.frontiersin.org/articles