Bukan Lagi Fiksi Ilmiah: Ilmuwan Kembangkan “Stillsuit” Kehidupan Nyata Dari Dune

Sistem penyaringan urin pada pakaian antariksa baru yang dibuat oleh peneliti Cornell mendaur ulang urin astronot menjadi air minum, yang bertujuan untuk meningkatkan kenyamanan dan efisiensi di masa mendatang Mars misi.

Saat ini, astronot harus buang air di dalam pakaian antariksa mereka selama berjalan di luar angkasa. Hal ini tidak hanya tidak nyaman dan tidak higienis, tetapi juga boros. Tidak seperti sistem pengelolaan air limbah di Stasiun ruang angkasa Internasional (ISS), air dari urin selama perjalanan luar angkasa tidak didaur ulang.

Para peneliti di Cornell mengatasi masalah ini dengan sistem pengumpulan dan penyaringan urin baru yang terinspirasi oleh 'stillsuits' dari waralaba fiksi ilmiah Dune. Seperti 'stillsuits' ini, prototipe mereka menyerap dan memurnikan urin, dan mendaur ulangnya menjadi air minum.

Sofia Etlin, anggota staf peneliti di Weill Cornell Drugs dan Cornell College sekaligus penulis pertama studi tersebut, menjelaskan, “Desain tersebut mencakup kateter eksternal berbasis vakum yang mengarah ke unit osmosis maju-balik gabungan, yang menyediakan pasokan air minum berkelanjutan dengan berbagai mekanisme keamanan untuk memastikan kesejahteraan astronot.”

Desain baru ini baru-baru ini diterbitkan di Batas-batas dalam Teknologi Luar Angkasa.

Gelas penampung urine untuk Pakaian dengan Daya Serap Maksimum bagi pria. Kredit: Luca Bielski

Misi Masa Depan dan Tantangan Saat Ini

Pada tahun 2025 dan 2026, NASA sedang merencanakan misi Artemis II dan III, di mana kru akan mengorbit Bulan dan mendarat di kutub selatannya. Misi-misi ini diharapkan akan diikuti oleh misi berawak ke Mars pada awal tahun 2030-an. Namun, para astronot telah lama mengeluhkan kurangnya kenyamanan dan kebersihan dari pakaian penyerap maksimum (MAG) yang ada – sistem pengelolaan limbah pakaian antariksa NASA tradisional – yang digunakan sejak akhir tahun 1970-an – yang berfungsi seperti popok dewasa berlapis-lapis yang terbuat dari polimer superabsorben.

Tampilan belakang seluruh sistem, dikenakan sebagai ransel. Kredit: Karen Morales

Solusi Baru untuk Masalah Lama

“MAG dilaporkan bocor dan menyebabkan masalah kesehatan seperti infeksi saluran kemih dan gangguan gastrointestinal. Selain itu, para astronot saat ini hanya memiliki satu liter air yang tersedia di tas minuman mereka. Jumlah ini tidak cukup untuk perjalanan luar angkasa di bulan yang direncanakan dan berlangsung lebih lama, yang dapat berlangsung selama sepuluh jam, dan bahkan hingga 24 jam dalam keadaan darurat,” kata Etlin.

Para astronaut juga meminta agar waktu yang dibutuhkan untuk mengisi dan mengeluarkan fuel dari kantong minuman di dalam pakaian antariksa dikurangi pada pakaian antariksa masa depan dan agar persediaan minuman berenergi tinggi non-kafein yang terpisah ditambahkan.

Prototipe pakaian pengumpul urin. Kredit: Claire Walter

Desain Inovatif untuk Pengumpulan Urine

Dengan semua tujuan ini, Etlin dan rekan-rekannya kini telah merancang alat pengumpul urine, termasuk pakaian dalam yang terbuat dari beberapa lapis kain fleksibel. Pakaian dalam ini terhubung ke wadah penampung (dengan bentuk dan ukuran yang berbeda untuk wanita dan pria) dari silikon cetak, agar pas di sekitar alat kelamin.

Bagian dalam wadah penampung dilapisi dengan serat mikro poliester atau campuran nilon-spandeks, untuk menarik urine menjauh dari tubuh dan menuju bagian dalam wadah, tempat urine dihisap oleh pompa vakum. Label RFID, yang dihubungkan ke hidrogel penyerap, bereaksi terhadap kelembapan dengan mengaktifkan pompa.

Setelah terkumpul, urin dialihkan ke sistem penyaringan urin, di mana urin didaur ulang dengan efisiensi 87% melalui sistem penyaringan osmosis maju dan balik yang terintegrasi dalam dua tahap. Sistem ini menggunakan gradien konsentrasi untuk menghilangkan air dari urin, ditambah pompa untuk memisahkan air dari garam. Air yang dimurnikan kemudian diperkaya dengan elektrolit dan dipompa ke dalam kantong air dalam pakaian, dan siap untuk dikonsumsi lagi. Mengumpulkan dan memurnikan 500 ml urin hanya membutuhkan waktu lima menit.

Pengujian dan Implementasi Sistem Baru

Sistem yang memadukan pompa kontrol, sensor, dan layar kristal cair ini ditenagai oleh baterai 20,5 V dengan kapasitas 40 ampere-jam. Ukuran totalnya adalah 38 x 23 x 23 cm, dengan berat sekitar delapan kilogram: cukup ringkas dan ringan untuk dibawa di bagian belakang pakaian antariksa.

Kini prototipe telah tersedia, desain baru dapat diuji dalam kondisi simulasi, dan selanjutnya selama perjalanan luar angkasa sesungguhnya.

“Sistem kami dapat diuji dalam kondisi simulasi gravitasi mikro, karena gravitasi mikro merupakan faktor ruang angkasa utama yang harus kami perhitungkan. Pengujian ini akan memastikan fungsionalitas dan keamanan sistem sebelum digunakan dalam misi ruang angkasa yang sebenarnya,” simpul Dr. Christopher E. Mason, seorang profesor di lembaga yang sama dengan Etlin dan penulis utama studi tersebut.

Referensi: “Peningkatan kebersihan astronot dan efisiensi misi: pendekatan baru untuk pengelolaan limbah dalam pakaian antariksa dan pemulihan air selama perjalanan luar angkasa” oleh Sofia Etlin, Luca Bielski, Julianna Rose, Karen Morales, Avery Belman, Emma Alexander, Emma Li, Richard Lin, Krishna Patel, Stephanie Rakhmonova, Claire Walter dan Christopher E. Mason, 15 Mei 2024, Batas-batas dalam Teknologi Luar Angkasa.
DOI: 10.3389/frspt.2024.1391200