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宇航员可能很快就能通过宇航服喝到自己净化后的尿水
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随着人类对太空探索的深入,宇航员在太空中的生存条件愈发受到关注。其中,水的供应问题尤为突出。在遥远的太空,每一滴水都显得弥足珍贵。传统的宇航服设计,即宇航员将尿液直接排入“最大吸收力服装”(MAG)中,不仅不舒适,而且造成了宝贵的水资源浪费。而如今,一种受到科幻作品《沙丘》中“静止服”启发的新型宇航服水回收系统,正为宇航员们带来希望。
这一系统由康奈尔大学的科学家们研发,其核心在于一个集成在宇航服中的尿液收集与处理模块。该模块采用多层柔性织物制成,与宇航员的生理结构相匹配,无论是男性还是女性,都能找到适合自己的款式。其内衬材料选用了聚酯超细纤维或尼龙-氨纶混纺,这些材料不仅柔软舒适,而且能有效吸收尿液,防止其外泄。
当宇航员需要排泄时,尿液会被一个内置的湿度传感器迅速检测到。这一传感器随即触发一个微型泵,将尿液从内衬中抽吸出来,并导入一个相连的背包式设备中。这个背包式设备是系统的核心所在,它内部装有一个两步式正向和反向渗透过滤系统。这个系统通过一系列精密的过滤和净化过程,将尿液中的水分与盐分和其他杂质分离开来。
净化过程完成后,系统会在水中添加必要的电解质,以补充宇航员在太空行走或长时间工作中可能消耗的能量。最终,这些经过净化和强化的水被泵入宇航服内的专用饮水袋中,供宇航员随时饮用。与传统的宇航服水袋相比,这一系统能够定期补充回收的尿液,从而大大减少了水袋的体积和重量。
在目前的原型版本中,这一系统仅需5分钟就能收集和净化500毫升(17盎司)的尿液,并将其转化为饮用水。更令人振奋的是,该装置将尿液转化为饮用水的效率高达87%,这在很大程度上解决了宇航员在太空中的水资源问题。
背包式设备的尺寸和重量也是设计团队考虑的重点。目前,电池供电的背包尺寸为38 x 23 x 23厘米(15 x 9 x 9英寸),重量约为8千克(18磅)。随着技术的进一步发展和测试的深入,这些数字有望进一步减小,以减轻宇航员的负担。
康奈尔大学的克里斯托弗·梅森教授表示:“我们的系统已经在模拟微重力条件下进行了测试,因为微重力是我们必须考虑的主要空间因素。这些测试将确保系统在实际太空任务中部署之前的功能性和安全性。”这一系统的成功研发,不仅为宇航员们带来了福音,也为人类未来的太空探索提供了新的可能。
想象一下,在不远的将来,当宇航员们身着这种集成了尿液回收与处理系统的宇航服,在广袤无垠的宇宙中遨游时,他们不再需要担心水资源的短缺问题。他们可以通过自己的尿液,源源不断地获取到生命之水,这将是多么令人振奋的事情!
当然,这一系统的研发和应用还面临着许多挑战和难题。如何确保系统的长期稳定运行?如何处理宇航员们的心理障碍和隐私问题?如何在确保功能性的同时,进一步减小设备的尺寸和重量?这些都是未来需要解决的问题。
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