Công Nghệ Sấy Thăng Hoa và Tái Chế Nước Trên ISS Hỗ Trợ Sự Bền Vững Trong Không Gian

Việc duy trì nguồn cung cấp thực phẩm an toàn và ổn định cho các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) đặt ra thách thức kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi các giải pháp tối ưu hóa khối lượng và độ bền. Công nghệ sấy thăng hoa, hay sấy đông khô, đã được áp dụng từ các sứ mệnh không gian ban đầu, bao gồm chương trình Gemini, để xử lý thực phẩm. Kỹ thuật này loại bỏ nước thông qua quá trình thăng hoa trong môi trường chân không, chuyển nước từ thể rắn trực tiếp sang thể khí. Quá trình này bảo toàn hình dạng, hương vị, màu sắc và dưỡng chất thiết yếu của thực phẩm, cho phép các món ăn như trứng bác và mì ống được tái tạo nước trước khi tiêu thụ.

Một điều chỉnh thực tế quan trọng trong khẩu phần ăn trên ISS là việc ưu tiên sử dụng bánh tortilla thay vì bánh mì. Sự lựa chọn này đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn thiết bị trong môi trường vi trọng lực, do bánh mì có xu hướng tạo ra các mảnh vụn có thể gây nguy hiểm cho các hệ thống điện tử nhạy cảm của trạm. Song song với việc tối ưu hóa thực phẩm, chế độ dinh dưỡng của phi hành gia được kiểm soát chặt chẽ nhằm đối phó với tình trạng mất khối lượng cơ và xương trong môi trường không trọng lực. Các cơ quan vũ trụ đã bổ sung các nguồn dinh dưỡng mới, như protein amaranth giàu canxi, vào thực đơn để hỗ trợ sức khỏe xương khớp. Hạt dền, một loại giả ngũ cốc cổ xưa, có hàm lượng protein cao hơn quinoa và gạo lứt, đồng thời là nguồn cung cấp lysine thiết yếu.

Khía cạnh sống còn khác của sự bền vững trên quỹ đạo là quản lý tài nguyên nước, nơi các cơ quan vũ trụ đã đạt được những thành tựu đáng kể. Hệ thống Hỗ trợ Sự sống và Kiểm soát Môi trường (ECLSS) trên ISS hiện vận hành với hiệu suất tái chế nước cực kỳ cao, thu hồi khoảng 93% lượng nước đã sử dụng. Các cải tiến gần đây, bao gồm việc tích hợp Bộ xử lý Nước tiểu (UPA) và Bộ xử lý Nước muối (BPA), đã giúp NASA nâng tỷ lệ thu hồi này lên mức 98% tính đến năm 2023. Nước được thu hồi từ hơi thở, mồ hôi và nước tiểu của phi hành đoàn thông qua các quy trình như chưng cất chân không và máy hút ẩm tiên tiến.

Các chuyên gia của NASA khẳng định rằng nước được tái chế này, sau khi qua nhiều bước lọc và xử lý bằng chất xúc tác, đạt độ tinh khiết vượt trội so với nhiều nguồn nước uống trên Trái Đất. Thành tựu về tái chế nước này là một cột mốc công nghệ quan trọng, giảm thiểu đáng kể nhu cầu tiếp tế nước từ Trái Đất, điều kiện tiên quyết cho các sứ mệnh không gian kéo dài. Với mỗi phi hành gia cần gần 3,8 lít nước mỗi ngày cho các hoạt động cơ bản, việc tái chế 98% lượng nước ban đầu mang lại lợi thế vận hành to lớn. Sự kết hợp giữa bảo quản thực phẩm hiệu quả và tái chế tài nguyên khép kín là nền tảng cho sự hiện diện lâu dài của con người ngoài hành tinh, đồng thời các cơ quan vũ trụ đang nghiên cứu khả năng tự cung tự cấp hoàn toàn trong các chuyến du hành dài ngày, bao gồm cả việc trồng trọt trên các thiên thể khác như Mặt Trăng.