ISSが空気と水をリサイクルする方法

国際宇宙ステーションでは保管場所を見つけるのが困難です。たとえロケットに 6 か月のミッションに必要な水と酸素を何千ポンドも運ぶ余裕があったとしても、それを保管する場所を見つけるのは困難でしょう。そこでエンジニアたちは、宇宙飛行士の汗、尿、息から必需品を絞り出す独創的な方法を考案しました。しかし、まだ完全な回収には至っていません。現在、ISS は水の 90 パーセント (年間 1,000 ガロン以上) をリサイクルし、宇宙飛行士が呼吸する酸素の 40 パーセントを再利用しています。残りは補給ミッションで使用されます。この図は、NASA がいかにして自立型宇宙住居に近づいているかを示しています。

1. 宇宙飛行士

地球上の人間は1日あたり約80ガロンの水を使用するが、ISS居住者は飲用、シャワー、食事の水分補給に1ガロンしか使わない。宇宙飛行士の体は大量の汗と二酸化炭素を生成するが、その両方が通気孔に吸い込まれ、リサイクルされる。

2. 尿回収システム（トイレ）

宇宙飛行士が用を足すと、トイレ内のわずかな真空状態によって尿が低圧室に引き込まれ、水分が蒸発する。その結果、塩分を含んだ塩水が宇宙船に補給され、その後大気圏で燃え尽きる。水蒸気は除染のために排出される。

3. 酸素発生システム

H₂O は、原子成分が分離すると二重の役割を果たすことができる。米国の研究所の壁の後ろでは、帯電した膜が分子を分離する。酸素はキャビンに送り込まれ、水素はサバティエと呼ばれる特殊な反応炉に送られ、再び水になる。

4. サバティエ原子炉

この機械の内部では、約 750°F の熱風が CO₂ 内の結合を破壊し、CO₂ を構成要素に分解します。炭素と酸素は、宇宙ステーションの酸素生成システムからの水素と結合して H₂O とメタン (CH₄) になり、後者は宇宙に放出されます。

5. 水回収システム

再生水は米国実験室モジュールのチャンバーに流れ込み、オキシクリーンのような反応で悪臭の原因となる分子を破壊し、細菌を殺す。ヨウ素を注入すれば、残留する可能性のある物質は除去されるが、宇宙飛行士は念のため定期的に水を検査している。

6. ウォーターディスペンサー

宇宙飛行士は小さな金属製の袋に水分を詰め、ストローで吸い込んだり、注射器で乾燥食品に水を絞り出したりします。シャワーを浴びる際は、乗組員は肌と髪に直接水分を吹きかけ、運動後の臭いを抑えるために洗い流さないシャンプーを混ぜます。

この記事はもともと、Popular Science 誌の 2019 年夏号「Make It Last」に掲載されました。