Phi hành gia vũ trụ đi vệ sinh thế nào trong chiếc toilet 23 triệu USD thiết kế đặc biệt bởi NASA?

Trong môi trường không trọng lực, những việc tưởng chừng đơn giản ở Trái Đất lại trở thành thách thức. Ăn uống, vệ sinh hay chỉ một giọt chất lỏng vô tình thoát ra ngoài đều có thể gây rắc rối. Trên ISS, nơi con người sống trong không gian nhiều tháng liền, kiểm soát chất thải là nhiệm vụ quan trọng để bảo đảm an toàn và sức khỏe.

Một phi hành gia Mỹ từng đùa: “Yesterday’s coffee becomes tomorrow’s coffee!” Nghe có vẻ hài hước nhưng phản ánh chính xác thực tế khắc nghiệt đó là nước trên trạm là tài nguyên quý giá nhất và luôn ở mức tối thiểu. Tái chế triệt để không phải lựa chọn mà là điều bắt buộc.

Trọng lực ở Trái Đất giúp chất thải đi theo đúng hướng và không phát tán. Nhưng ngoài không gian, mọi thứ có thể lơ lửng bất cứ lúc nào. Một mảnh giấy nhỏ hay giọt chất lỏng sai chỗ có thể làm hỏng thiết bị, gây nhiễm bẩn bộ lọc không khí và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.

ISS là môi trường chật hẹp với độ ẩm cao, dễ phát sinh nấm mốc và vi khuẩn. Những bức ảnh chụp các khoang chức năng từng cho thấy nhiều mảng nấm xuất hiện ở góc khuất, cho thấy việc giữ vệ sinh không hề đơn giản. Chỉ một sai sót nhỏ cũng có thể khiến cả trạm gặp sự cố.

Những năm đầu kỷ nguyên vũ trụ, chuyện vệ sinh chưa được tính đến. Năm 1961, chuyến bay đầu tiên của Alan Shepard bị trì hoãn hơn ba giờ. Không được phép rời tên lửa để đi vệ sinh, ông buộc phải giải quyết ngay trong bộ đồ phi hành gia. Sự cố này khiến các kỹ sư nhận ra rằng nhu cầu sinh lý cơ bản không thể bị bỏ qua trong điều kiện ngoài không gian.

Sau khi ISS hình thành, nhà vệ sinh đầu tiên được lắp đặt nhưng thiết kế lại ưu tiên nam giới, khiến các phi hành gia nữ gặp nhiều khó khăn. Việc đại tiện càng vất vả hơn khi người dùng phải cố định cơ thể thật chặt để ngăn chất thải thoát ra ngoài. Nhiều người thừa nhận đó là trải nghiệm khó quên nhất trong thời gian làm việc trên trạm.

Năm 2018, NASA đầu tư 23 triệu USD để phát triển hệ thống nhà vệ sinh mới mang tên Universal Waste Management System. Nhà vệ sinh hiện đại này phù hợp cho cả nam lẫn nữ, dùng hút chân không mạnh để thu gom chất thải ngay lập tức, giảm mùi và tránh rò rỉ. Nhà vệ sinh trên trạm Thiên Cung của Trung Quốc cũng hoạt động theo nguyên lý tương tự.

Chất thải lỏng được thu gom và đưa vào hệ thống lọc. Vì nước tiểu chứa hơn 90% là nước, các thiết bị có thể lọc tách tạp chất, khử trùng và tái tạo thành nước uống đạt tiêu chuẩn cao. Công nghệ này khiến câu nói “cà phê hôm nay là cà phê ngày mai” trở thành sự thật.

Ban đầu, nhiều phi hành gia còn e ngại, nhưng họ nhanh chóng quen vì hiểu rõ chi phí vận chuyển nước sạch từ Trái Đất lên ISS vô cùng đắt đỏ, khoảng 50.000 USD cho mỗi kilogram vật liệu.

Phân và các loại rác bẩn như giấy, khăn ướt, găng tay được hút vào túi chuyên dụng rồi niêm phong. Một phần được giữ lại để phục vụ nghiên cứu về tác động của môi trường không trọng lực lên hệ tiêu hóa. Phần còn lại được chuyển lên các tàu chở hàng một chiều.

Khi những tàu này rơi vào khí quyển Trái Đất, ma sát sẽ khiến chúng bốc cháy hoàn toàn, đốt luôn cả rác bên trong. Vì vậy, đôi khi những vệt sáng trên bầu trời mà chúng ta nghĩ là sao băng thực ra lại có thể là một tàu chở chất thải từ ISS đang cháy rụi ở độ cao an toàn.

Công nghệ xử lý chất thải không chỉ đảm bảo vệ sinh mà còn là nền tảng cho những kế hoạch sinh sống dài hạn ngoài Trái Đất. Nếu con người muốn đặt căn cứ trên Mặt Trăng hay đến sao Hỏa, khả năng tái chế nguồn nước và quản lý chất thải phải đạt độ tin cậy tuyệt đối.

Trạm vũ trụ cho thấy con người hoàn toàn có thể thích nghi với môi trường xa lạ bằng công nghệ. Ở nơi cách Trái Đất hàng trăm kilomet, mỗi giọt nước đều có giá trị, mỗi quy trình đều phải chính xác tuyệt đối. Và giữa hành trình khám phá vũ trụ, đôi khi thứ quyết định an toàn và sự sống còn lại là một hệ thống nhà vệ sinh vận hành hoàn hảo.