شرکت سییرا اسپیس پیشرو در فناوری فضایی، در قراردادی اخیر با ناسا گامی مهم در جهت پایداری مأموریت‌های فضایی برداشته است. این شرکت قصد دارد تا سال ۲۰۲۵ سیستم فشرده‌سازی و پردازش زباله (TCPS) را گسترش داده و آن را در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) آزمایش کند. این سیستم مدیریت زباله‌های فضایی را در مأموریت‌های طولانی‌مدت بسیار آسان‌تر میکند و نقشی کلیدی در حمایت از اکتشافات آینده، از جمله مأموریت‌های سفر به ماه و مریخ، ایفا خواهد کرد.
حفظ تمیزی محیط زندگی در فضا با چالش‌های فرا‌وانی روبروست. پرتاب زباله در فضا نه تنها منابع ارزش‌مندی نظیر آب و گاز را هدر می‌دهد، بلکه می‌تواند عامل آلودگی اجرام آسمانی شود. نگهداری زباله‌ها در داخل فضاپیما نیز مشکلاتی چون بروز خطرات زیستی، بوی نامطبوع و اشغال فضای لازم برای سایر فعالیت‌ها را به وجود می‌آورد.
چهار فضانورد در ایستگاه فضایی می‌توانند سالانه بیش از ۹.۷۵ مترمکعب زباله تولید کنند که معادل پر کردن بیش از ۴۷ چرخ خرید است. مدیریت این حجم از زباله به طور مداوم چالشی بزرگ در ایستگاه فضایی بوده و با افزایش مدت مأموریت‌ها در اعماق فضا، این چالش پیچیده‌تر خواهد شد.
مدیریت زباله در ایستگاه فضایی بین‌المللی
در حال حاضر در ایستگاه فضایی بین‌المللی، زباله‌های رایج فضاپیما نظیر بسته‌بندی مواد غذایی، لباس‌ها و دستمال‌ها، به کیسه‌های زباله مرطوب و خشک تفکیک می‌شوند. این کیسه‌ها به طور موقت ذخیره شده و سپس به یک وسیله نقلیه منتقل می‌گردند. این وسیله نقلیه به سمت زمین فرستاده شده و در هنگام ورود به جو می‌سوزد و تمام زباله‌ها را با خود نابود میکند.
در مأموریت‌های دور‌تر به فضا، همانند سفر به ماه و مریخ، مدیریت زباله‌های فضایی به دلیل چالش‌های متعدد دشوار است. زباله‌های مرطوب حاوی موادی هستند که امکان نگهداری طولانی‌مدت آن‌ها وجود ندارد، می‌توانند به محل رشد کپک تبدیل شده و سلامت خدمه را به خطر بیندازند.
ترکیب زباله‌ها متنوع است و سیستم دفع باید در همه زمان‌ها بهداشتی و کارآمد باقی بماند. فرآیند پردازش زباله می‌تواند آلودگی‌هایی را ایجاد کند؛ برای مثال، باقی‌مانده ساده‌ای همانند سرکه سس سالاد می‌تواند گاز‌های اسیدی تشکیل دهد که نیاز به پاک‌سازی دارند تا محیط ایمن نگه داشته شود.
توسعه سیستم جدید فشرده‌سازی و پردازش زباله (TCPS)
شرکت سییرا اسپیس با همکاری ناسا سیستم فشرده‌سازی و پردازش زباله یا به اختصار TCPS را برای محیط‌های می‌کروگرانشی گسترش داده است. هدف این سیستم حمایت از مأموریت‌های طولانی‌مدت فضایی ناسا است.
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 کرد، در فضا رها نمود یا به مواد سودمند دیگری همانند سپر‌های محافظ در برابر تشعشع بازیافت نمود.
TCPS مدیریت زباله را در نسل آینده وسایل نقلیه و سکونتگاه‌های فضایی تسهیل خواهد کرد. این سیستم بهینه‌سازی شده تا ضد‌عفونی، تثبیت و بازیابی منابع زباله را با کارایی بالا انجام دهد و در عین حال جرم، مصرف انرژی و فضای اشغال‌شده زباله را کاهش دهد.
تام وایس، مدیرعامل شرکت سییرا اسپیس، در بیانیه مطبوعاتی اعلام کرد سفر‌های طولانی‌مدت فضایی نیازمند بهره‌برداری 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 قضیه‌ای حیاتی برای بقا و حفظ یکپارچگی مأموریت تبدیل می‌شود. ما با نوآوری‌ها و ضمانت پایداری در همه جنبه‌های عملیات فضایی، به این چالش پاسخ می‌دهیم.
نحوه عملکرد TCPS در فشرده‌سازی زباله
<figcaption class="wp-element-caption"مثالای از کاشی زباله فشرده‌شده به کمتر از یک‌هشتم حجم زباله مهمبه گفته شرکت سییرا اسپیس، در سیستم TCPS، زباله‌ها در محفظه فشرده‌سازی بارگذاری می‌شوند که در آن از حرارت و فشار برای خارج کردن آب از زباله‌ها بهره گرفته می‌شود. دما و فشار زباله‌ها را ضد‌عفونی کرده و آن‌ها را به کاشی‌های پایدار تبدیل میکند. این فرآیند امکان بازیافت گاز‌ها و مایعات تولیدشده را فراهم می‌آورد.
TCPS با اکسیدکننده کاتالیستی مجهز است که ترکیبات آلی فرار و دیگر محصولات جانبی گازی را پردازش میکند تا محیط ایمن و استریل در زیستگاه‌های فضایی حفظ گردد. این دستگاه می‌تواند طیف گسترده‌ای از زباله‌هایی را که خدمه یا تجهیزات تولید می‌کنند مدیریت نماید؛ از جمله زباله‌های بسته‌بندی، باقی‌مانده‌های غذایی، ظروف مصرف‌شده غذا و نوشیدنی، تجهیزات و قطعات سخت‌افزاری، زباله‌های مربوط به تعمیرات و زباله‌های عمومی.
محققان در آزمایش‌های بازبینی کارایی TCPS، مطالعات می‌کروبیولوژیکی روی کاشی‌های تولیدشده با TCPS انجام دادند و به نتایج رضایت‌بخشی رسیدند. بر اساس اعلام ناسا، این آزمایش‌ها در سطوح گوناگون رطوبت انجام شد تا اطمینان حاصل شود که کاشی‌ها به درستی ایمن‌سازی شده و برای ذخیره‌سازی مناسب هستند.
ویژگی‌های سیستم فشرده‌سازی و پردازش زباله
TCPS نرخ بازیافت آب را به بیش از ۹۸ درصد افزایش داده و حجم زباله را بیش از ۷۵ درصد کاهش می‌دهد. کاشی‌های فشرده‌شده نه تنها ذخیره‌سازی را آسان می‌کنند، بلکه می‌توانند به عنوان سپر‌های محافظتی در برابر تشعشع مورد بهره‌برداری قرار گیرند. این ویژگی‌ها مدیریت زباله را در مأموریت‌های طولانی به طور چشمگیر بهینه می‌سازد.
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 می‌آورد و مهندسان زمینی می‌توانند وضعیت و کارکرد سیستم را به صورت لحظه‌ای نظارت و بازبینی کنند.
آزمایش‌های اولیه TCPS در ایستگاه فضایی بین‌المللی
سیستم TCPS در سال ۲۰۲۵ به ایستگاه فضایی منتقل می‌شود تا آزمایش‌های اولیه و بررسی کارکرد آن انجام گیرد. این آزمایش‌ها به عنوان بخشی از قرارداد شرکت سییرا اسپیس و با همکاری مرکز تحقیقات ایمز ناسا و مرکز فضایی جانسون انجام خواهد شد.
آزمایش‌های اولیه شامل بررسی کارکرد بازیابی آب و گاز با بهره‌گیری از زباله‌های واقعی فضانوردان، آزمایش و تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های آب و گاز، بررسی قابلیت اطمینان از سیستم در مأموریت و جمع‌آوری نظرات و ترجیحات خدمه خواهد بود. پس از آزمایش‌های اولیه، TCPS برای مدیریت زباله‌های ISS به عنوان بخشی از فعالیت‌های روزانه خدمه مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
نتایج این آزمایش‌ها به مهندسان کمک میکند تا این فناوری را برای بهره‌برداری در مأموریت‌های آینده در اعماق فضا بهینه‌سازی نمایند. این داده‌ها برای طراحی مأموریت‌های آینده جهت بازیابی آب و مدیریت زباله در ایستگاه فضایی بین‌المللی بسیار حیاتی خواهند بود.
