nhà vệ sinh wc đắt nhất thế giới: NASA vừa gửi một nhà vệ sinh vũ trụ mới trị giá 23 triệu đô la lên Trạm vũ trụ quốc tế

Để giúp các phi hành gia mạnh dạn hơn, NASA vừa gửi một nhà vệ sinh không gian mới được thiết kế lên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Chiếc bồn cầu mới đầu tiên được thiết kế sau nhiều thập kỷ cuối cùng sẽ được sử dụng cho các sứ mệnh không gian sâu, nhưng hiện tại cơ quan này muốn thử nghiệm nó ở gần Trái Đất hơn một chút.

Chiếc bồn cầu, được gọi là Hệ thống Quản lý Chất thải Toàn cầu , đã đến Trạm Vũ trụ Quốc tế vào ngày 5 tháng 10 trong một chuyến hàng tiếp tế. Phi hành gia NASA Chris Cassidy cùng các đồng nghiệp người Nga, Ivan Wagner và Anatoly Ivanishin, đang trong quá trình dỡ hàng khỏi tàu chở hàng và dự định sẽ lắp đặt bồn cầu trong thời gian sớm nhất.

NASA đã mất sáu năm và 23 triệu đô la để đưa ra thiết kế cho nhà vệ sinh di động công nghệ cao mới. Chi phí này thực tế đủ để lắp đặt hai nhà vệ sinh. Các phi hành gia sẽ lắp đặt nhà vệ sinh đầu tiên trên trạm vũ trụ. Nếu hoạt động như mong đợi, nhà vệ sinh thứ hai sẽ được đưa lên Mặt Trăng trong sứ mệnh Artemis 2 sắp tới của cơ quan này, dự kiến được phóng trong vài năm tới. Nhà vệ sinh mới này cũng có thể được sử dụng trên các tàu đổ bộ có người lái lên Mặt Trăng trong tương lai hoặc trên các tàu vũ trụ hướng đến Sao Hỏa.

Khi thiết kế nhà vệ sinh mới, các kỹ sư đã phải tính đến thực tế là không gian bên trong tàu vũ trụ sâu tương lai của NASA, được gọi là Orion, rất hạn chế. Vì vậy, bất kỳ nhà vệ sinh nào được kỳ vọng cũng phải nhỏ gọn và hiệu quả như các mẫu hiện đang được sử dụng trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Các kỹ sư của NASA đã thiết kế một nhà vệ sinh cỡ xe cắm trại, nhỏ hơn khoảng 65% và nhẹ hơn 40% so với những loại hiện đang được sử dụng. Nó cũng tiết kiệm năng lượng hơn. "Không gian và năng lượng là những yếu tố tối quan trọng trên tàu vũ trụ", Melissa McKinley, quản lý dự án nhà vệ sinh mới tại NASA, phát biểu trong buổi họp báo trước khi phóng. "Bạn có thể tưởng tượng rằng việc tối ưu hóa chúng có thể giúp ích theo nhiều cách."

Xét về nhiều mặt, nhà vệ sinh mới về cơ bản hoạt động giống hệt như những nhà vệ sinh tiền nhiệm. Đó là bởi vì tất cả các nhà vệ sinh không gian đều dựa trên một yếu tố quan trọng: lực hút. Trong điều kiện không có trọng lực, mọi thứ có xu hướng nổi. Chất thải do các phi hành gia thải ra cần được hút vào nhà vệ sinh, nếu không chúng có thể trôi dạt khắp trạm vũ trụ. Để đi tiểu, các phi hành gia sử dụng một cái phễu gắn vào một ống dẫn nước tiểu, sử dụng quạt để hút nước tiểu vào một thùng chứa. Để đi đại tiện, các phi hành gia ngồi trên một thùng chứa, cũng dựa vào quạt để hút chất thải vào một túi đựng.

Nhà vệ sinh mới là một hình trụ nhỏ gọn cao khoảng 28 inch và có cùng loại hệ thống quạt, cũng như một cái phễu gắn vào vòi, như các phiên bản trước. Nó cũng có một máy nén chất thải có thể tháo rời để các phi hành gia bỏ chất thải của họ vào. Mỗi khi một phi hành gia đại tiện, chất thải của họ sẽ được hút vào một túi. Sau khi hoàn tất, phi hành gia sẽ niêm phong túi lại và đẩy phân đã đóng gói xuống hộp đựng. Sau đó, họ lắp một túi mới và quá trình lặp lại cho đến khi hộp đựng đầy. Khi hộp đựng đầy, buồng vệ sinh có thể không phải lúc nào cũng có mùi thơm. Thùng thu gom chứa khoảng 30 chất thải. Khi thùng đầy, phân sẽ được thải ra ngoài không gian cùng với phần rác thải còn lại.

Cách sử dụng phòng tắm trong không gian

Nhà vệ sinh mới hoạt động gần như tương tự như nhà vệ sinh cũ, nhưng khác biệt so với các thiết kế trước đây ở một điểm then chốt: tính bao hàm. Trước đây, nhà vệ sinh không gian được thiết kế để phù hợp với nam giới. NASA cho biết họ đã làm việc chăm chỉ với các nữ phi hành gia của cơ quan này để cải thiện cả hình dạng phễu và bệ ngồi. "Thiết kế phễu đã được thiết kế lại hoàn toàn để phù hợp hơn với cơ thể phụ nữ", McKinley nói. "Và điều này đặc biệt đáng lo ngại khi các thành viên phi hành đoàn phải thực hiện cả hai nhiệm vụ - khi họ vừa đại tiện vừa tiểu tiện cùng một lúc."

Các thành viên phi hành đoàn nữ đã đóng góp ý kiến giúp thiết kế lại hình dạng và chiều dài của phễu, vị trí của nó cạnh bồn cầu, cũng như hình dạng của bệ ngồi. "Có một vấn đề về khoảng cách, vì vậy cả bệ ngồi và phễu tiểu đều được thiết kế để cải thiện trải nghiệm cho phi hành đoàn nữ", cô nói.

Nhà vệ sinh mới cũng được trang bị một hệ thống tích hợp đặc biệt, xử lý sơ bộ nước tiểu trước khi chuyển đến hệ thống hỗ trợ sự sống của trạm để tái chế thành nước. Nước tiểu đôi khi có thể chứa vật liệu rắn bị kẹt bên trong nhà vệ sinh, tích tụ theo thời gian. Để giảm thiểu điều này, NASA sẽ sử dụng dung dịch có tính axit cao để phân hủy bất kỳ cặn bẩn nào có thể có trong nước tiểu. Các kỹ sư đã sử dụng kỹ thuật in 3D đặc biệt để chế tạo các bộ phận chống axit cho nhà vệ sinh từ các kim loại bền chắc như titan và các hợp kim bền khác.

"Loại axit mà chúng tôi sử dụng làm chất xử lý trước rất mạnh", Jim Fuller, quản lý dự án nhà vệ sinh mới tại Collins Aerospace, phát biểu trong buổi họp báo trước khi phóng. "Nó mạnh đến mức chỉ có một số ít kim loại mà NASA biết có thể chịu được chất xử lý trước này trong một thời gian dài."

Một nâng cấp khác là bồn cầu mới tự động. Bồn cầu hiện tại yêu cầu các phi hành gia phải gạt công tắc để kích hoạt, nhưng quạt bồn cầu mới sẽ tự động bật khi các phi hành gia tháo phễu ra khỏi giá đỡ hoặc nâng nắp. Cassidy sẽ sớm lắp đặt bồn cầu mới bên cạnh bồn cầu hiện tại ở phân khu Hoa Kỳ của trạm vũ trụ. Tuy nhiên, các phi hành gia đã bắt đầu chuẩn bị cho sự xuất hiện của nó vào năm ngoái, lắp đặt một ngăn mới cho bồn cầu nâng cấp. Trong quá trình đó, bồn cầu cũ bị rò rỉ , khiến các phi hành gia phải vội vã lau sạch nước. Rò rỉ này chỉ là sự cố mới nhất trong một loạt các sự cố mà mẫu hiện tại đã gặp phải trong những năm qua, bao gồm một quạt nước tiểu bị lỗi vào năm 2008 và tắc nghẽn do canxi tích tụ trong hệ thống xử lý chất thải lỏng vào năm 2010. McKinley hy vọng thiết kế mới này sẽ giảm thiểu các sự cố trong tương lai.

Để chuẩn bị cho việc sử dụng trong không gian, nhà vệ sinh đã được thử nghiệm rộng rãi trên mặt đất, với các kỹ sư định hướng nó theo nhiều hướng khác nhau để đảm bảo lực hút hoạt động hiệu quả. Thiết bị mới này dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi trong vài tháng tới vì sẽ có năm thành viên phi hành đoàn ở khu vực Hoa Kỳ của trạm vũ trụ, thay vì ba người như thông thường.

Sử dụng nhà vệ sinh trong không gian có thể không phải là khía cạnh quyến rũ nhất của du hành vũ trụ, nhưng các phi hành gia ngày nay có điều đó dễ dàng hơn nhiều so với một số người đã bay trong những ngày đầu của du hành vũ trụ. Khi phi hành gia Alan Shepard phải đi vệ sinh, ông chỉ cần tè trong bộ đồ phi hành gia của mình trên bệ phóng, và trong sứ mệnh Apollo 11 vài năm sau đó vào năm 1969, các phi hành gia đã đi tiểu vào những chiếc ống giống như bao cao su để dẫn nước tiểu vào một túi đựng nước tiểu được mặc bên dưới quần áo của phi hành gia. Những chiếc ống này được thay thế hàng ngày và việc đổ nước tiểu xảy ra khá thường xuyên. Việc đi vệ sinh thậm chí còn bừa bộn hơn; các phi hành gia về cơ bản đã dán một chiếc túi vào mông của họ để đựng phân của họ - nếu họ may mắn. Đó không phải là một thiết lập dễ dàng như Tom Stafford và phi hành đoàn của Apollo 10 có thể chứng thực. Trong suốt nhiệm vụ, Stafford đã phải cảnh báo các đồng đội của mình rằng anh ta đã bỏ lỡ mục tiêu của mình. "Lấy cho tôi một chiếc khăn ăn nhanh lên. Có một cục phân đang lơ lửng trong không khí", anh ta được trích dẫn trong bản ghi chép của NASA về sứ mệnh.

Những ngày đầu của du hành vũ trụ rất bừa bộn và thường rất hôi thối trong giờ nghỉ giải lao. Các nhà khoa học biết rất ít về cách môi trường vũ trụ ảnh hưởng đến cơ thể con người, vì vậy NASA thậm chí còn yêu cầu các phi hành gia mang tất cả túi đựng phân của họ về để phân tích. Tuy nhiên, khi ở trên bề mặt Mặt Trăng, các phi hành gia Apollo không thể mở nắp bộ đồ của mình và lấy túi đựng phân ra. Trong các buổi đi bộ trên Mặt Trăng, các phi hành gia mặc tã, nhưng không rõ liệu có ai trong số họ làm gì khác ngoài việc tè vào đó không.

Khi NASA phóng Skylab vào những năm 1970, đây là lần đầu tiên một thiết bị trông giống nhà vệ sinh được lắp đặt trên bất kỳ tàu vũ trụ nào của Hoa Kỳ. Thiết bị thô sơ này bao gồm một lỗ trên thành bồn cầu, hút nước tiểu và phân vào túi đựng. Sau đó, phi hành đoàn sẽ phải phơi khô phân trong một khoang đặc biệt để mang về Trái Đất. Mãi đến khi chương trình tàu con thoi được triển khai vào năm 1981, các phi hành gia mới được trang bị bất kỳ loại thiết bị nào giống nhà vệ sinh trên Trái Đất. Bô vệ sinh này về cơ bản là một cái bát kim loại có ống hút và phễu để đựng nước tiểu.

Trong khi NASA chờ đợi nhà vệ sinh mới được lắp đặt, cơ quan này đang bận rộn thiết kế thêm nhiều nhà vệ sinh hơn nữa và liên tục tìm kiếm những phương pháp mới để cải thiện hệ thống thu gom chất thải. Vào tháng 6, cơ quan này đã đưa ra lời kêu gọi tìm kiếm các thiết kế tiềm năng cho nhà vệ sinh trên Mặt Trăng trong tương lai. Hệ thống Quản lý Chất thải Toàn cầu có thể hoạt động, nhưng NASA muốn xem xét tất cả các lựa chọn cho cách các phi hành đoàn sẽ di chuyển trên bề mặt Mặt Trăng.

Cơ quan này cũng đang nghiên cứu ý tưởng chiết xuất nước từ chất thải rắn để có thể tái chế cho các sứ mệnh có người lái. Nước là một loại hàng hóa quý giá trong không gian, và các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phân chứa tới 75% khối lượng là nước. Hiện tại, tất cả lượng nước đó đều bị lãng phí. Nếu nước có thể được chiết xuất thành công từ phân của các phi hành gia, nó có thể cung cấp thêm nhiều nguồn nước tái chế.

Các nhà khoa học cũng đã chứng minh rằng urê có thể được sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc phân bón. Urê là hợp chất phổ biến thứ hai trong nước tiểu sau nước, và một nhóm các nhà nghiên cứu từ châu Âu đã chứng minh vào đầu năm nay rằng urê có thể được trộn với đất Mặt Trăng (còn gọi là regolith) và được sử dụng làm vật liệu xây dựng. Vật liệu thu được, được gọi là geopolymer, tương tự như bê tông và có thể được sử dụng để xây dựng các công trình như bãi đáp và môi trường sống trên Mặt Trăng.

Tất cả những nghiên cứu và phát minh này cho thấy ngay cả những phần lộn xộn nhất của chuyến bay vũ trụ của con người cũng phải được cân nhắc khi lập kế hoạch sứ mệnh. "Khi các phi hành gia phải ra đi, chúng tôi muốn họ được tự do hành động", Fuller nói.