尿液變清水 太空補水大突破

報導/諶淑婷

  科技不斷創新,以後太空人不需要再帶飲用水上太空,因為他們的尿液、汗水和呼出氣體凝結的水分,利用「尿液循環處理器」,能夠轉化成潔淨的飲用水,這在人類太空探索史上還是頭一遭。

  根據自由時報報導,五月二十日當天,國際太空站上的太空人首度喝下回收尿液製成的水。這三名太空人舉起水袋「乾杯」後,一起品嘗了這袋特別的水(因為在無重力的太空環境中,以杯子盛裝,水會飄浮,必須裝在袋子裡吸食),並舉袋向美國太空總署的地面人員致意,美國太空人巴拉特說:「雖然這像是科幻小說裡的情節,但老實說,喝起來味道真棒!」

  巴拉特還開玩笑說,水袋上的標籤寫著:「當真正的水距離你二百多英里遠的時候,就喝這個吧!」美國媒體則報導:「雖然太空人只喝了一小口,但對人類利用回收尿液而言,卻是豪飲了一大口。」

  太空總署人員表示,首先要將太空人的尿液、汗水和空氣中的水氣,收集到一個巨大的槽中,經加熱及利用人造地心引力逼走雜質,再加入某些物質以清除雜質和殺菌,最後化為飲用水。這套「尿液循環處理器」對未來建設月球和火星基地時非常有用,往後太空梭或補給火箭不必再攜帶大量的水上太空,能讓太空總署省下大筆經費。

  喝一杯純淨透明的白開水,對你我來說,是再簡單不過的事,但對距離地球十分遙遠的太空人來說,卻是極為珍貴又困難的大事。

  國家太空中心副研究員林信嘉表示,太空中的生活用水和飲用水都必須用火箭或是太空梭從地球送過去,再儲存於國際太空站上,不但浪費許多寶貴空間,運送成本也十分昂貴。

  林信嘉說:「為了不浪費這些辛苦運到太空的水,過去太空人用過的洗澡水、尿液,經過特殊處理後,會作為其他用途,但因為潔淨程度不到能夠飲用的標準,所以飲用水還是必須從地球送到太空。」

  而美國太空總署所研發出來的「尿液循環處理器」,將過去在太空使用的水回收系統再創新,經過重重試驗後,把這些由尿液、汗水、生活汙水回收轉化的清水,送回地球檢驗,確認這些水和地球上的自來水一樣純淨衛生。

  要讓尿液轉化成水,必須先在尿液中添加化學物質,阻止微生物生長,接著透過一個蒸餾圓筒,讓尿液加熱、迅速蒸發,形成蒸餾水,再進一步淨化、過濾,並且加熱消毒殺菌;最後添加一些化學物質,確保水質正常,可以讓太空人重新使用。

  新竹市光武國中自然科教師林茂成表示,尿液是人體代謝所產生的廢物,百分之九十五以上是由身體中多餘的水分構成,加上尿素、鈉離子、氯離子,以及醣類、脂肪酸、蛋白質等人體無法再利用的有機化學物質;而一般飲用水則含有微生物和無機鹽類的礦物質,兩者差別很大。

  在地球上,可以利用地心引力,以過濾、滲透、沉澱等方式進行水循環;但在無重力的太空中,必須透過特殊材料和儀器,改以高溫低壓的方式來蒸餾,並添加化學物質作為觸媒,達到殺菌或讓尿液中的微生物分解等目的。林茂成說:「在地球上輕而易舉的水循環過程,在太空卻非常麻煩,但太空人仍努力嘗試,因為對他們來說,太空中的水比黃金還珍貴。」

  林信嘉說,未來人類打算在月球與火星建置人類可以生活的基地,所以勢必要能在太空自行製造水資源。透過科學技術的改進與創新,讓尿液回收循環轉化成水,成本變低、效益擴大,原本的廢物成了重要的資源。而這些發展科技的歷程,也會讓人類發現平日習以為常的資源,其實非常珍貴,需要愛惜與善用。



編輯臺觀點
  科技文明的發展,讓我們能將廢棄物轉化成有用的資源,希望能營造出更好的居住環境。別把每次的呼吸和用水都視為理所當然,當我們離開地球到太空時,就會發現每天無形中消耗的空氣、水與其他資源有多珍貴。


讀報熱線
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許文翼 臺北縣萬里國小
  ■我覺得把尿液轉換為水的過程很複雜,要花費許多時間和人力成本。透過化學或物理過程還原的水,不知道有無添加不當的物質,喝了會不會對身體有害。我覺得可以再繼續研發一些壓縮液體帶到太空梭,節省空間方便取用。(趙瑜婷)

李彧丞 臺南縣東陽國小
  ■曾經聽過有人喝自己的尿,那是一種民俗療法。但是美國NASA所作的試驗,卻對人類將來探索未來世界是一大幫助。再過不久,也許家家戶戶將會喝著尿液循環系統所做出來的飲料呢!(李榮茂)

李季凡 高雄市勝利國小
  ■聽到太空人喝自己的尿很驚訝!但如果從節約能源角度來看,確實是創新的一步。要是學校也裝了這種尿液循環回收系統,我還是沒有太空人的勇氣,不敢喝下去。(莊舒仲)


讀報講堂
科技創新 星際移民不是夢

張小蓓 臺北市興華國小教師

  科技日新月異,現在連太空人都能透過科技的創新與改進,將尿液變成乾淨可飲用的水。那麼,地球人想移居到其他星球的夢想,是不是也指日可待了呢?以下有幾個問題,請你想一想:

  1.透過什麼樣的科技儀器,太空人可以把尿液、汗水、生活汙水轉化成潔淨的飲用水?在太空中進行飲用水轉化,必須經過哪些步驟?
  2.在地球上要淨化水質不是難事,為什麼在太空中就變得如此困難呢?
  3.這項新科技對於人類未來的生活或發展有何幫助?
  4.如果人類真的想「移民」到外星球居住,還必須克服哪些困難?