Biến nước tiểu thành nước uống trong vũ trụ

Trước khi khép lại sứ mệnh cuối cùng, các nhà du hành trên tàu con thoi Atlantis đã tranh thủ thực hiện một thí nghiệm đặc biệt, biến nước tiểu thành nước có thể uống được. Mục tiêu không phải tạo ra một màn trình diễn kỳ lạ, mà kiểm tra khả năng hoạt động của công nghệ lọc nước trong môi trường vi trọng lực ngoài không gian. Nếu thành công, phương pháp này có thể giúp những nhà du hành tương lai tận dụng nước giải, mồ hôi cùng nhiều loại chất lỏng không sạch khác để tạo nguồn nước an toàn hơn. Công nghệ được thử nghiệm mang tên Forward Osmosis Bag, viết tắt FOB, có thể tạm dịch là túi thẩm thấu chuyển tiếp, với thiết kế khá đơn giản nhưng giàu tiềm năng. Một túi FOB có kích thước tương đương bình chườm nước nóng, bên trong gồm hai khoang rỗng được ngăn cách bởi một lớp màng bán thấm đặc biệt. Khoang bên trong chứa nước đường, còn nước không sạch được đưa vào khoang bên ngoài, tạo điều kiện để nước sạch di chuyển qua màng lọc nhờ thẩm thấu chuyển tiếp. Khi quá trình kết thúc, nước trong khoang bên trong trở nên có thể uống được, dù ban đầu hệ thống tiếp nhận những chất lỏng không phù hợp cho việc sử dụng trực tiếp. Các nhà khoa học NASA từng ghi nhận FOB vận hành tốt trong môi trường Trái đất, nhưng vẫn chưa biết thiết bị phản ứng ra sao khi trọng lực gần như biến mất. Trong điều kiện thông thường, một túi lọc có thể xử lý khoảng 1,14 lít nước sau khoảng 4 đến 6 giờ, tốc độ không nhanh nhưng phù hợp cho hoạt động dài ngày. Mỗi túi có thể được tái sử dụng liên tục khoảng 40 lần, qua đó tạo ra gần 40 lít nước có thể uống được trước khi cần thay thế. Những con số này khiến FOB trở thành lựa chọn đáng chú ý cho các nhiệm vụ vũ trụ, nơi từng lít nước đều liên quan trực tiếp đến khối lượng hàng hóa và năng lượng vận chuyển. Tuy nhiên, hiệu quả trên mặt đất chưa đủ chứng minh thiết bị thích hợp ngoài không gian, bởi vi trọng lực có thể làm thay đổi cách chất lỏng lưu chuyển qua các khoang. Vì vậy, chuyến bay của Atlantis trở thành bước thử đầu tiên nhằm kiểm tra thực tế khả năng hoạt động của túi thẩm thấu chuyển tiếp trong môi trường đặc biệt này. Các phi hành gia đã tiến hành thử nghiệm tổng cộng sáu túi lọc, thu thập dữ liệu cần thiết để các nhà khoa học đánh giá quá trình lọc nước ngoài không gian. Họ không trực tiếp uống lượng nước thu được sau khi làm sạch, bởi các túi chứa nước đã qua xử lý được đưa trở lại Trái đất để tiếp tục kiểm tra. Cách làm này cho phép nhóm nghiên cứu phân tích mẫu nước trong điều kiện phòng thí nghiệm, thay vì yêu cầu phi hành đoàn đánh giá bằng cảm quan ngay trên quỹ đạo. Dù gây chú ý với ý tưởng biến nước tiểu thành nước uống, FOB chưa được kỳ vọng trở thành nguồn cung cấp nước chính cho phi hành gia trong tương lai gần. Howard Levine, nhà khoa học thuộc dự án FOB tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy của NASA, cho biết công nghệ này có thể hữu ích trong những tình huống khẩn cấp. Vai trò dự phòng đặc biệt quan trọng, bởi các nhiệm vụ dài ngày luôn cần thêm phương án tạo nước khi hệ thống chính gặp sự cố hoặc nguồn cung bị hạn chế. Trên Trạm Vũ trụ Quốc tế, các nhà du hành hiện đã có một hệ thống tái chế nước tiểu để tạo nước phục vụ nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống đang hoạt động trên ISS có trị giá tới 250 triệu USD, đồng thời tiêu tốn một lượng điện năng rất lớn trong quá trình vận hành. So với thiết bị đắt đỏ này, FOB gây chú ý nhờ yêu cầu năng lượng thấp hơn, dù khả năng xử lý, tốc độ lọc và độ tin cậy vẫn cần được đánh giá thêm. Thí nghiệm trên Atlantis vì thế không chỉ xoay quanh câu chuyện uống nước từ nước tiểu, mà còn mở hướng tận dụng hiệu quả hơn mọi nguồn chất lỏng trên tàu. Trong các chuyến bay vũ trụ tương lai, một túi lọc nhỏ gọn, tái sử dụng nhiều lần và ít tiêu thụ điện có thể trở thành phương án cứu viện thiết thực.