|

چرا ناسا یک توالت فضایی ۲۳ میلیون دلاری جدید طراحی کرده است؟

فضانوردان حاضر در بخش آمریکایی ایستگاه فضایی بین‌المللی، به‌زودی می‌توانند توالت جدیدی را آزمایش کنند که برای نصب در فضاپیماهای مسافربری در مأموریت‌های اعماق فضا طراحی شده است.

ایستگاه فضایی بین المللی یکی از پیشرفته‌ترین آزمایشگاه‌های ساخته‌شده بشر محسوب می‌شود. این سازه، منزلگاه سردترین نقطه در جهان شناخته شده، اندام تراشه، یک ابرکامپیوتر و لیزرهای کوانتومی است و تا چند روز دیگر نیز فرصت میزبانی از پیشرفته‌ترین سرویس بهداشتی ساخته‌شده تا به امروز را پیدا خواهد کرد. این توالت مدرن که با عنوان «سامانه‌ی یکپارچه مدیریت پسماند» شناخته می‌شود، از ۶ سال پیش در دست ساخت بوده و تکمیل آن بیش از ۲۳ میلیون دلار هزینه داشته است. ناسا قصد دارد توالت جدیدش را این هفته با کپسول باربری سیگنوس نورثروپ گرومن به فضا بفرستد.

توالت فضایی جدید ناسا برخلاف دو نسخه‌ی سفارشی کنونی در ایستگاه فضایی، به‌منظور سازگاری با طیف متنوعی از فضاپیماهای سرنشین‌دار آتی طراحی شده است. این توالت در کوتاه‌مدت روی اوراین نصب خواهد شد؛ کپسولی که فضانوردان ناسا را تا چند سال آینده به ماه حمل خواهد کرد. ملیسا مک‌کینلی، سرپرست تیم مسئول ساخت سامانه‌ی یکپارچه مدیریت پسماند در ناسا، می‌گوید این توالت ممکن است درنهایت در سطح‌نشین‌های قمری سرنشین‌دار یا فضاپیماهای رهسپار مریخ به‌کار گرفته شود. اما پیش از آنکه این اهداف تحقق یابند، ناسا توالت جدید را برای آزمایشی سه‌ساله به ایستگاه فضایی می‌فرستد تا اطمینان یابد که همه‌چیز طبق برنامه کار می‌کند.

توالت جدید، استوانه‌ی فشرده‌ی سفیدی است که اغلب ویژگی‌های آن با طراحی‌های پیشین توالت فضایی ناسا مشترک است. این توالت قیف برای مکش ادرار، فشرده‌ساز پسماند جداشدنی برای انداختن مدفوع و نشمینگاهی با لبه‌ی برجسته دراطراف دهانه‌ی کوچکش دارد تا در نشانه‌گیری به فضانوردان کمک کند. یکی از بزرگ‌ترین تفاوت‌های توالت جدید ناسا، اندازه‌ی جمع‌جور و یکپارچگی کامل آن است؛ درحالی‌که سامانه‌ی قدیمی ایستگاه فضایی بین‌المللی در زیر دیواره‌ی سازه پنهان شده و از این‌رو انجام تعمیرات روی آن دشوار است. توالت جدید همچنین سامانه‌ای داخلی دارد که ادرار را پیش از انتقال به سامانه‌ی پشتیبانی حیات ایستگاه برای تبدیل به آب آشامیدنی، ازقبل تصفیه می‌کند.

اما مک‌کینلی می‌گوید یکی از بزرگ‌ترین بهبودها، تغییر طراحی به‌منظور برآورده‌ساختن بهتر نیازهای فضانوردان زن است. به‌گفته‌ی او توالت جدید‌ به‌دلیل جایگذاری قیف ادرار، برای دفع هم‌زمان ادرار و مدفوع خدمه‌ی زن ایستگاه جامع‌تر است. مک‌کینلی می‌گوید پیش‌تر مشکل مجاورت وجود داشت؛ درنتیجه نشیمنگاه و قیف ادرار هردو به‌گونه‌ای مهندسی شده‌اند تا تجربه‌ی خدمه‌ی زن را بهبود دهند.

توالت فضایی

نسخه‌ی جدید در اتاقکی مخصوص کنار توالت کنونی قرار خواهد گرفت؛ اما کابین ایستگاه فضایی به‌منظور میزبانی از دو سرویس بهداشتی درکنار یکدیگر طراحی نشده است. درنتیجه اوایل سال گذشته فضانوردان با پوشیدن لباس کار، ایستگاه را برای میزبانی از دستشویی جدید آماده کردند. حین راه‌اندازی اتاقک جدید، توالت قدیمی ایستگاه فضایی دچار نشتی شد و پیش از آنکه تعمیر شود، چند لیتر آب پس داد. توالت‌ها در ایستگاه فضایی تاکنون چندین بار خراب شده‌اند؛ اما مک‌کینلی امیدوار است که طراحی ساده‌تر و جدید ناسا از بروز این مشکلات در آینده جلوگیری کند.

اجابت مزاج در محیط ریزگرانش، احتمالا عملی ناخوشایند است؛ اما فضانوردان امروزی درمقایسه با نخستین انسان‌هایی که به فضا رفتند، بسیار بهتر می‌توانند این کار را انجام دهند. در نخستین روزهای آغاز سفرهای فضایی انسانی، ناسا حتی به خود زحمت قراردادن سرویس بهداشتی را درون فضاپیما نداد. درجریان مأموریت آپولو ۱۱ به مقصد ماه، سه فضانورد حاضر در کپسول فرماندهی، درون آستین کاندوم‌مانندی دستشویی می‌کردند که ادرار را داخل کیسه‌ای پوشیده‌شده زیر لباس جمع‌آوری می‌کرد و مدفوع نیز مستقیم درون کیسه‌ها می‌ریخت. در اسکای‌لب، نخستین ایستگاه فضایی ناسا برای اولین‌بار از توالت یکپارچه‌شده با فضاپیما استفاده شد. این سرویس بهداشتی، حفره‌ای در دیوار داشت که ادرار و مدفوع را می‌مکید و آن‌ها را برای تجزیه‌وتحلیل درون کیسه نگه‌داری می‌کرد.

سامانه‌ی جمع‌آوری پسماند نصب‌شده در شاتل فضایی، نخستین نمونه‌ای بود که به‌نوعی به توالت‌های موجود روی زمین شباهت داشت. این توالت، کاسه‌ی فلزی استوانه‌ای‌شکلی با پروانه داشت تا مدفوع را در محیط ریزگرانش از فضانوردان دور کند و همچنین مجهز به شلنگ مکنده‌ای متصل به قیف برای ادرار بود. هرچند در نخستین مأموریت‌های شاتل، برخی مشکلات دررابطه با توالت به‌وجود آمد، مک‌کینلی می‌گوید سامانه‌ی پسماند یکپارچه‌ی جدید ناسا برپایه‌ی میراث آن ساخته شده است. به‌گفته‌ی او «با پیشرفت در اکتشافات فضایی، توالت‌ها نیز تکامل پیدا می‌کنند.»

با وجود تلاش ناسا برای ایجاد تجربه‌ی هرچه بی‌دردسرتر دفع مدفوع در ریزگرانش، انجام این کار همواره برای فضانوردان چالش‌برانگیز است. زکری تیلور، معمار فضایی در مرکز فضایی جانسون ناسا، برای بهبود سرویس‌های بهداشتی فرازمینی، چندین ایده در سر دارد. تیلور در مقاله‌ای دردست تهیه، نمای کلی مفهومی به‌نام «مانیفیست سرویس بهداشتی» را مطرح می‌کند که خواستار تجدیدنظر در روش‌های اجابت مزاج در فضا می‌شود. به‌گفته‌ی او «سرویس بهداشتی فضایی فراتر از صرفا یک اتاق با توالت در گوشه‌اش است. فضای نوآوری بسیار بیشتر از حد تصور اغلب افراد است.»

برای تازه‌کاران، استفاده از توالت فضایی راحت نیست. نشیمنگاه‌های توالت در سرویس‌های بهداشتی ایستگاه فضایی چنان دهانه‌های کوچکی دارند که خدمه‌ی عازم به ایستگاه درواقع باید به‌عنوان بخشی از آماده‌سازی‌هایشان، هدف‌گیری را تمرین کنند. فضانوردان بدین منظور باید روی توالت فضایی شبیه‌سازی‌شده‌ای بشینند که مجهز به دوربینی درون کاسه است و ازطریق تماشای نمایشگر قرارگرفته در رو‌به‌رو خود، نشانه‌گیری را تمرین کنند.

اغلب طراحی‌های مدنظر ناسا برای توالت فضایی با درنظرگرفتن اصل فایده‌گرایی دربرابر زیبایی‌گرایی انتخاب شده است و نشیمنگاه کوچک نیز از این امر مستثنی نیست. در فضا، همه‌چیز در ریزگرانش شناور می‌شود؛ درنتیجه توالت به‌گونه‌ای طراحی می‌شود تا از جریان هوای فراز نشیمنگاه به‌منظور دور کردن مدفوع از فضانورد و انداختن آن درون کیسه‌ای پلاستیکی در کاسه استفاده کند. دهانه‌ی کوچک به ایجاد پلمپ و جلوگیری از نشت هرگونه مواد از دستشویی کمک می‌کند. به‌محض آنکه مدفوع درون کیسه قرار گیرد، درون ظرفی محفوظ از هوا نگه‌داری می‌شود تا به زمین بازگردانده شود. این شیوه اساسا همان راهکار قدیمی و ساده‌ای است که ناسا از زمان ارسال نخستین فضانوردان به ماه از آن استفاده می‌کند.

تیلور درباره‌ی طراحی توالت فضایی می‌گوید: «کیسه‌های مدفوع بارها و بارها بالا می‌آیند و این مسئله من را ناامید می‌کند؛ زیرا در هر زمینه پیشرفت‌های بسیاری کرده‌ایم. اما این موضوع صرفا نادیده گرفته می‌شود. این طراحی افراد را ناراحت می‌کند؛ اما تصور می‌کنم به‌اندازه‌ی طراحی اتاقک خلبان یا تختخواب، برای سلامت و عملکرد بلندمدت خدمه از اهمیت برخوردار است.»

دهانه‌ی کوچک احتمالا تا مدت‌ها کنار گذاشته نخواهد شد؛ اما تیلور می‌گوید راه‌های دیگری وجود دارد تا‌ آسودگی فضانوردان حین نشستن روی کاسه افزایش یابد. به‌عنوان مثال، فضانوردان به‌منظور حفظ ارتباط با نشیمنگاه، معمولا باید از قفل‌های انگشتی در هر سمت کاسه استفاده کنند. اما تیلور می‌گوید فضانوردان چندان این سیستم را دوست ندارند؛ زیرا نمی‌توانند از دستانشان برای مطالعه یا دسترسی به محفظه‌های نگه‌داری وسایل در سرویس بهداشتی استفاده کنند. درعوض، مقاله‌ی او قفل‌هایی بی‌نیاز از دست را پیشنهاد می‌دهد که بیشتر به کمربند ایمنی یا حفاظ روپایی در ترن هوایی شباهت دارد.

شاید مشکل مهم‌تر در مأموریت‌های طولانی‌مدت، نحوه‌ی تأثیر طراحی‌های مختلف بر سلامت فضانوردان است. سامانه‌ی یکپارچه مدیریت پسماند همانند یک توالت فرنگی مرسوم طراحی شده است؛ به‌گونه‌ای که ران‌های فضانوردان هنگام نشستن آن‌ها روی توالت، با کف کابین زاویه‌ی راست یا ۹۰ درجه دارد. اما پژوهشی نسبتا قدیمی نشان داده است که این حالت نشستن می‌تواند به روده‌های شخص فشار غیرضروری وارد کند. وقتی نوبت به دفع مدفوع می‌رسد، حالت ایدئال چمباتمه‌زدن است؛ به‌گونه‌ای که ران‌های فرد به سینه‌ی او فشار داده شود. این وضعیت می‌تواند با کاهش فشار و کمک به تخلیه‌ی کامل روده‌ها، از ابتلا به هموروئید یا شقاق مقعد جلوگیری کند. باوجوداین، مشخص نیست حالت چمباتمه خطر ابتلا به بیماری‌های جدی‌تر نظیر سرطان روده‌ی بزرگ را نیز کاهش می‌دهد یا خیر.

هر ایده‌ای برای تغییر طراحی توالت فضایی، مسیری طولانی برای تبدیل‌شدن به واقعیت درپیش دارد. درحال‌حاضر، ناسا سامانه‌ی یکپارچه مدیریت پسماند را به مرکز فضایی کندی ارسال کرده است تا با کپسول اوراین ادغام شود. این فضاپیما در مأموریت برنامه‌ریزی‌شده‌ی آرتمیس ۲ در سال ۲۰۲۳، فضانوردان را به سفری به دور ماه خواهد برد.

درهمین‌حال، ناسا درحال بررسی روش‌های دیگر برای بهبود سامانه‌ی پسماند در مأموریت‌های آتی است. به‌عنوان مثال، این سازمان درحال مطالعه‌ی نحوه‌ی استخراج آب از پسماند جامد است تا بتوان آن را برای مأموریت‌های سرنشین‌دار بازیافت کرد. آب منبعی گران‌بها در فضا است و هرچند تا ۷۵ درصد از حجم مدفوع از آب تشکیل شده است، تمام آن به‌کلی هرز می‌رود. اگر امکان استخراج آب از مدفوع فضانوردان فراهم شود، می‌توان از دیگر منابع آب بازیافتی نظیر ادرار به‌عنوان مصالح ساختمانی یا کود استفاده کرد. ناسا از توالت آزمایشی خود در ایستگاه فضایی، داده گردآوری و از خدمه نیز بازخورد دریافت خواهد کرد تا نسخه‌ی بعدی سامانه یکپارچه مدیریت پسماند را بهبود دهد. توالت جدید ناسا سه‌شنبه‌ی این هفته در ساعت ۲۲:۲۷ به وقت محلی (۵:۵۷ چهارشنبه به وقت ایران) درون فضاپیمای سیگنوس و برفراز موشک آنتارس از مرکز پرواز والوپ در ویرجینیا پرتاب خواهد شد./زومیت

ارسال نظر