NASA ทดสอบระบบบำบัดน้ำเสีย เพื่อเตรียมฐานมนุษย์บนดวงจันทร์ในอนาคต
ระบบบำบัดน้ำเสียสำหรับฐานดวงจันทร์
NASA ระบุว่า ระบบบำบัดน้ำเสียเคลื่อนที่ที่สร้างขึ้นที่ศูนย์อวกาศเคนเนดีในรัฐฟลอริดา ได้ถูกส่งไปยัง University of North Dakota เมือง Grand Forks เพื่อให้นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและนักวิจัยทดสอบการทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมจำลอง ที่ใกล้เคียงกับการใช้ชีวิตบนพื้นผิวดาวเคราะห์ดวงอื่น
ระบบนี้มีชื่อว่า Divergent Deployable Wastewater Treatment Facility ออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนของเสียจากลูกเรือให้กลายเป็นทรัพยากรที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตประจำวันของนักสำรวจในอนาคต
ที่ University of North Dakota ระบบดังกล่าวจะถูกเชื่อมต่อเข้ากับ Integrated Lunar/Martian Analog Habitat หรือที่อยู่อาศัยจำลองสำหรับภารกิจดวงจันทร์และดาวอังคาร เพื่อศึกษาว่าระบบจะทำงานได้ดีเพียงใดเมื่อต้องเชื่อมกับสภาพแวดล้อมคล้ายฐานอวกาศจริง
ทำไมระบบนี้จึงสำคัญต่อ Artemis
ภายใต้โครงการ Artemis NASA ต้องการวางรากฐานสำหรับการมีมนุษย์อยู่บนดวงจันทร์อย่างต่อเนื่อง แต่ปัญหาสำคัญคือ ฐานบนดวงจันทร์ไม่สามารถพึ่งพาการขนส่งเสบียงจากโลกได้ตลอดเวลา
ฐานอวกาศในอนาคตจึงต้องใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่าที่สุด โดยเฉพาะน้ำ ซึ่งเป็นหนึ่งในทรัพยากรที่สำคัญที่สุดสำหรับการดำรงชีวิต การปลูกพืช และระบบสนับสนุนชีวิต
ระบบทำงานอย่างไร
ตัวระบบถูกติดตั้งอยู่ภายในรถพ่วงขนาด 8.5 x 24 ฟุต ภายในประกอบด้วยระบบปฏิกรณ์ชีวภาพ 3 แบบ สวนแนวตั้ง อุปกรณ์ปรับคุณภาพน้ำ ระบบตรวจวัดสภาพแวดล้อม ซอฟต์แวร์ควบคุมอัตโนมัติ และระบบความปลอดภัย
จุดเด่นของระบบนี้คือการแยกประเภทของน้ำเสียออกจากกันตั้งแต่ต้นทาง แตกต่างจากระบบบำบัดน้ำเสียบนโลกที่มักรวมของเสียหลายชนิดเข้าด้วยกัน
NASA อธิบายว่า สำหรับลูกเรือขนาดเล็ก 4–8 คน น้ำเสียอาจมีความเข้มข้นสูงมาก เช่น ปัสสาวะ น้ำจากการชำระล้าง น้ำซักผ้า ของเสียจากอุจจาระ และเศษอาหาร แต่ละชนิดมีระดับเกลือ ของแข็ง คาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และสารประกอบอื่น ๆ แตกต่างกัน
การแยกของเสียแต่ละประเภทออกจากกัน ทำให้สามารถส่งไปยังระบบบำบัดที่เหมาะสมที่สุดได้
ระบบปฏิกรณ์ชีวภาพ 3 แบบ
| ระบบ | หน้าที่ |
|---|---|
| Anaerobic Phototrophic Membrane Bioreactor | บำบัดของเสียจากอุจจาระและเศษอาหาร แล้วเปลี่ยนให้เป็นน้ำเสียที่อุดมด้วยสารอาหารสำหรับการปลูกพืช |
| Suspended Aerobic Membrane Bioreactor | บำบัดปัสสาวะและน้ำชักโครก |
| Membrane Aerated Biological Reactor | บำบัดน้ำเทา หรือ graywater จากกิจกรรมชำระล้างและซักผ้า |
เมื่อนำระบบทั้งสามมาทำงานร่วมกัน สารอาหารที่ได้จากการบำบัดจะถูกนำไปใช้เลี้ยงสวนแนวตั้งภายในระบบ ขณะที่น้ำจะถูกเตรียมสำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่
ปลูกพืชโดยไม่ใช้ดิน
ภายในสวนแนวตั้งของระบบนี้ พืชจะถูกปลูกแบบไฮโดรโปนิกส์ หรือการปลูกพืชโดยไม่ใช้ดิน โดยใช้สารละลายธาตุอาหารที่ได้จากกระบวนการบำบัดน้ำเสีย
นักวิจัยจะเปรียบเทียบการเจริญเติบโตของพืชที่ใช้สารอาหารจากระบบบำบัดน้ำเสีย กับพืชที่ปลูกด้วยสารอาหารไฮโดรโปนิกส์มาตรฐาน เพื่อดูว่าสารอาหารที่ได้จากของเสียสามารถนำมาใช้จริงได้มากเพียงใด
ทดสอบกับห้องน้ำจำลองสำหรับฐานอวกาศ
ที่ University of North Dakota ระบบนี้ถูกเชื่อมเข้ากับที่อยู่อาศัยจำลองผ่านส่วนเชื่อมต่อห้องน้ำ ซึ่งรวมถึงโถสุขภัณฑ์ที่สามารถแยกปัสสาวะออกจากของเสียประเภทอื่นได้
การแยกของเสียตั้งแต่ต้นทางมีความสำคัญมาก เพราะช่วยให้ของเสียแต่ละชนิดถูกส่งเข้าสู่ระบบบำบัดที่เหมาะสม และเพิ่มประสิทธิภาพในการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่
เตรียมเทคโนโลยีสำหรับภารกิจระยะยาว
นักวิจัยจะใช้การทดสอบนี้เพื่อประเมินหลายด้าน เช่น การใช้งานจริง ความต้องการในการฝึกลูกเรือ ความน่าเชื่อถือของระบบ และความแตกต่างระหว่างน้ำเสียจำลองกับของเสียจริงจากกระบวนการเผาผลาญของมนุษย์
นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาเทคโนโลยีเมมเบรนแบบใหม่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกู้คืนน้ำ การกรองสิ่งปนเปื้อน และเพิ่มความทนทานของระบบสำหรับภารกิจอยู่อาศัยระยะยาว
เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับเศรษฐกิจหมุนเวียนในอวกาศ
งานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามด้าน Bioregenerative Life Support Systems ของ NASA หรือระบบสนับสนุนชีวิตแบบชีวฟื้นฟู ซึ่งมุ่งลดการพึ่งพาทรัพยากรจากโลก
ในฐานบนดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ระบบแบบนี้อาจช่วยปิดวงจรระบบสนับสนุนชีวิต ด้วยการกู้คืนน้ำ รีไซเคิลสารอาหาร สนับสนุนการปลูกพืช และลดปริมาณของเสียที่ต้องเก็บหรือกำจัด
จากน้ำเสียสู่วัสดุสำหรับพิมพ์ 3 มิติ
NASA ยังศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ทรัพยากรที่กู้คืนจากน้ำเสีย เพื่อสนับสนุนการผลิตในอวกาศ
หนึ่งในแนวคิดคือการใช้น้ำที่อุดมด้วยสารอาหารจากระบบบำบัด ไปเลี้ยงจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตกรดแลกติก ซึ่งนำไปแปรรูปเป็น polylactic acid หรือ PLA ได้
วัสดุชนิดนี้อาจใช้เป็นตัวประสานสำหรับการพิมพ์ 3 มิติร่วมกับดินหรือฝุ่นผิวดวงจันทร์และดาวอังคาร หรือใช้ผลิตชิ้นส่วนทดแทนในอนาคต ทำให้ของเสียมีคุณค่ามากกว่าการนำกลับมาเป็นน้ำและอาหารเท่านั้น
สรุป
การทดสอบ Divergent Deployable Wastewater Treatment Facility เป็นอีกก้าวสำคัญของ NASA ในการเตรียมมนุษย์สำหรับการอยู่อาศัยระยะยาวนอกโลก
แม้จุดเริ่มต้นของระบบนี้จะมาจากการจัดการน้ำเสีย แต่เป้าหมายที่แท้จริงใหญ่กว่านั้นมาก เพราะมันคือการสร้างระบบหมุนเวียนทรัพยากรสำหรับฐานบนดวงจันทร์ และเป็นบทเรียนสำคัญก่อนนำมนุษย์เดินทางต่อไปยังดาวอังคาร
ในอนาคต ฐานอวกาศที่ยั่งยืนอาจไม่ได้พึ่งพาเพียงจรวดขนส่งจากโลก แต่ต้องพึ่งพาความสามารถในการเปลี่ยนทุกสิ่งที่มีอยู่ แม้กระทั่งของเสีย ให้กลายเป็นทรัพยากรใหม่