شرکت Sierra Space، پیشرو در فناوری فضایی، در قراردادی که به‌تازگی با ناسا منعقد کرده، گام مهمی در پایداری مأموریت‌های فضایی برداشته است. این شرکت قصد دارد تا سال 2025 سیستم فشرده‌سازی و پردازش زباله (TCPS) را توسعه داده و آن را در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) آزمایش کند. این سیستم مدیریت زباله‌های فضایی را در مأموریت‌های فضایی طولانی‌مدت بسیار آسان خواهد کرد و نقش مهمی در پشتیبانی از اکتشافات فضایی آینده، ازجمله مأموریت‌های سفر به ماه و مریخ، خواهد داشت.
پاکیزه نگه‌داشتن محیط زندگی در فضا با چالش‌های زیادی همراه است. بیرون انداختن زباله در فضا نه‌فقط منابع ارزشمندی مانند آب و گاز را هدر می‌دهد، بلکه می‌تواند باعث آلودگی اجرام آسمانی شود. نگهداری زباله‌ها داخل فضاپیما نیز مشکلاتی مانند ایجاد خطرات زیستی، بوی نامطبوع و اشغال فضای ضروری برای دیگر فعالیت‌ها به وجود می‌آورد.
4 فضانورد در ایستگاه فضایی می‌توانند سالانه بیش از 9.75 مترمکعب زباله تولید کنند که معادل پرکردن بیش از 47 چرخ خرید است. مدیریت این حجم از زباله همواره چالشی بزرگ در ایستگاه فضایی بوده و با افزایش زمان مأموریت‌ها به اعماق فضا، این چالش پیچیده‌تر خواهد شد.
درحال‌حاضر در ایستگاه فضایی بین‌المللی، زباله‌های معمول فضاپیما، مانند بسته‌بندی مواد غذایی، لباس‌ها و دستمال‌ها، به کیسه‌های زباله مرطوب و خشک تفکیک می‌شوند. این کیسه‌ها موقتاً ذخیره شده و سپس به یک وسیله نقلیه منتقل می‌شوند. این وسیله نقلیه به زمین فرستاده شده و هنگام ورود به جو می‌سوزد و تمام زباله‌ها را با خود نابود می‌کند.
در مأموریت‌های دورتر به فضا، مانند سفر به ماه و مریخ، مدیریت زباله‌های فضایی به‌دلیل چالش‌های متعدد دشوار است. زباله‌های مرطوب حاوی موادی هستند که ممکن است نتوان مدتی طولانی آنها را نگه داشت، تبدیل به محل رشد کپک شوند و سلامت خدمه را به خطر بیندازند.
ترکیب زباله‌ها متنوع است و سیستم دفع باید تمام مدت بهداشتی و کارآمد باقی بماند. همچنین فرایند پردازش زباله ممکن است آلودگی‌هایی تولید کند؛ برای مثال، باقی‌مانده ساده‌ای مانند سرکه سس سالاد می‌تواند گازهای اسیدی ایجاد کند که نیاز به پاک‌سازی دارند تا محیط ایمن حفظ شود.
همچنین بخوانید: چالشی مهم در فضا؛ استفاده از سرویس‌های بهداشتی چگونه صورت می‌گیرد؟
شرکت Sierra Space با همکاری ناسا سیستم فشرده‌سازی و پردازش زباله (Trash Compaction and Processing System) یا به‌اختصار TCPS را برای محیط‌های میکروگرانشی توسعه داده است. هدف این سیستم پشتیبانی از مأموریت‌های طولانی‌مدت فضایی ناساست.
سیستم TCPS حجم زباله‌ها را کاهش داده، آنها را ایمن‌تر کرده و به کاشی‌های مربعی برای نگهداری آسان تبدیل می‌کند. کاشی‌های پردازش‌شده را می‌توان ذخیره و آنها را در فضا رها کرد یا به مواد مفید دیگری مانند سپرهای محافظ در برابر تشعشع بازیافت کرد.
TCPS مدیریت زباله را در نسل آینده وسایل نقلیه و سکونتگاه‌های فضایی تسهیل خواهد کرد. این سیستم بهینه‌سازی شده است تا ضدعفونی، تثبیت و بازیابی منابع زباله را با کارایی بالا انجام داده و درعین‌حال جرم، مصرف انرژی و فضای اشغال‌شده زباله را کاهش دهد.
«تام وایس»، مدیرعامل شرکت Sierra Space، در بیانیه مطبوعاتی اعلام کرد:
«سفرهای طولانی‌مدت فضایی نیازمند استفاده بهینه از هر گرم مواد و هر قطعه تجهیزات است. هر تصمیمی که در فضاپیما گرفته می‌شود، می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای داشته باشد و مدیریت زباله در فضا به مسئله‌ای حیاتی برای بقا و حفظ یکپارچگی مأموریت تبدیل می‌شود. ما با نوآوری‌ها و تعهد به پایداری در تمام جنبه‌های عملیات فضایی، به این چالش پاسخ می‌دهیم.»
به گفته شرکت Sierra Space، در سیستم TCPS، زباله‌ها در محفظه فشرده‌سازی بارگذاری می‌شوند که در آن از فشار و گرما برای خارج‌کردن آب از زباله‌ها استفاده می‌شود. دما و فشار زباله‌ها را ضدعفونی کرده و آنها را به کاشی‌های پایدار تبدیل می‌کند. این فرایند امکان بازیافت گازها و مایعات تولیدشده را فراهم می‌کند.
TCPS همچنین به اکسیدکننده کاتالیستی CatOx مجهز است که ترکیبات آلی فرار و سایر محصولات جانبی گازی را پردازش می‌کند تا محیط ایمن و استریل در زیستگاه‌های فضایی حفظ شود. این دستگاه می‌تواند طیف گسترده‌ای از زباله‌هایی که خدمه یا تجهیزات را مدیریت کند؛ ازجمله:
محققان در آزمایش بررسی کارایی TCPS، مطالعات میکروبیولوژیکی روی کاشی‌های تولیدشده با TCPS انجام دادند و به نتایج رضایت‌بخشی رسیدند. به گفته ناسا، این آزمایش‌ها در سطوح مختلف رطوبت انجام شد تا اطمینان حاصل شود که کاشی‌ها به‌درستی ایمن‌سازی شده و برای ذخیره‌سازی مناسب هستند.
TCPS نرخ بازیافت آب را به بیش از ۹۸ درصد افزایش و حجم زباله را بیش از ۷۵ درصد کاهش می‌دهد. کاشی‌های فشرده‌شده نه‌فقط ذخیره‌سازی را آسان می‌کنند، بلکه می‌توانند به‌عنوان سپرهای محافظتی دربرابر تشعشع مورد استفاده قرار گیرند. این ویژگی‌ها مدیریت زباله را در مأموریت‌های طولانی به‌طور چشمگیری بهینه می‌کند.
TCPS همچنین قابلیت کنترل و پایش از راه دور توسط مرکز کنترل مأموریت را دارد. این ویژگی امکان مدیریت بیشتر عملیات را بدون نیاز به حضور خدمه فراهم می‌کند و مهندسان زمینی می‌توانند وضعیت و عملکرد سیستم را لحظه‌ای نظارت و بررسی کنند.
سیستم TCPS سال 2025 به ایستگاه فضایی منتقل می‌شود تا آزمایش‌های اولیه و ارزیابی عملکرد آن انجام شود. این آزمایش‌ها به‌عنوان بخشی از قرارداد NextSTEP-2 شرکت Sierra Space و با همکاری مرکز تحقیقات Ames ناسا و مرکز فضایی جانسون انجام خواهد شد.
آزمایش‌های اولیه شامل ارزیابی عملکرد بازیابی آب و گاز با استفاده از زباله‌های واقعی فضانوردان، آزمایش و تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های آب و گاز، ارزیابی قابلیت اطمینان از سیستم در مأموریت و بررسی نظرات و ترجیحات خدمه خواهد بود. پس از آزمایش‌های اولیه، TCPS برای مدیریت زباله‌های ISS به‌عنوان بخشی از فعالیت‌های روزانه خدمه مورداستفاده قرار خواهد گرفت.
نتایج این آزمایش‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا این فناوری را برای استفاده در مأموریت‌های آینده در اعماق فضا بهینه‌سازی کند. همچنین این داده‌ها برای طراحی مأموریت‌های آینده برای بازیابی آب و مدیریت زباله در ایستگاه فضایی بین‌المللی بسیار مهم خواهند بود.
