Пешоб, тери ва нафасдаги буғ: космонавтлар сувни қаердан олади?

Нега одамлар қайта ишланган сувдан жирканади?

Космонавтлар ичадиган сувнинг бир қисми аввал пешоб бўлганини эшитган одамларнинг кўпчилигида биринчи реакция деярли бир хил бўлади:

— Қанча фильтр қилинмасин, барибир пешоб-ку.

Бу муносабат фақат ижтимоий тармоқлардаги изоҳларга хос эмас.Олимлар ҳам одамларнинг қайта ишланган сувга муносабатини ўрганган.

2015 йилда АҚШнинг бир нечта шаҳарларида 2 мингдан ортиқ киши иштирок этган тадқиқотда қатнашчиларнинг 13 фоизи қайта ишланган сувни умуман ичмаслигини билдирган, яна 38 фоизи эса иккиланган. Тадқиқот муаллифларига кўра, бундай муносабатнинг асосий сабаби сувнинг сифати эмас, унинг келиб чиқиши ҳақидаги тасаввур бўлган. Оддий қилиб айтганда, одамлар сувнинг нимадан олингани ҳақида ўйлагач уни ичгиси келмай қолган.

Бироқ халқаро космик станцияда ҳар сафар янги сув кутиб ўтириб бўлмайди. Агар сув қайта ишланмаса, уни Ердан етказиб беришга тўғри келади. Ана шу нуқтадан бошлаб масаланинг психологик жиҳатидан иқтисодий томони устун келади.

Бир литр сувни космосга олиб чиқиш нархи қанча?

Космонавтлар нега пешоб, тер ва ҳатто нафасдан олинган сувни қайта ишлайди? Бу саволга жавоб бериш учун аввал бошқа саволга жавоб топиш керак:

Бир литр сувни космосга олиб чиқиш қанча туради?

Сувнинг бир литри тахминан бир килограммга тенг. Демак, унинг космосдаги қийматини тушуниш учун бир килограмм юкни орбитага олиб чиқиш нархига қараш керак.

Космик саноат таҳлилларига кўра, NASA'нинг Space Shuttle дастури даврида бир килограмм юкни паст Ер орбитасига олиб чиқиш қиймати тахминан 54,5 минг долларни ташкил этган. Бугун эса қайта фойдаланиладиган Falcon 9 ракетасида бу кўрсаткич 1,5 минг доллар атрофига тушган. Яъни сўнгги қирқ йил ичида орбитага юк чиқариш харажати 97 фоиздан ортиқ арзонлашган.

Бу космос иқтисодиёти тарихидаги энг катта ўзгаришлардан бири ҳисобланади. Бироқ шунга қарамай, сув ҳали ҳам қиммат ресурс бўлиб қолмоқда.

Чунки ҳатто бугунги ҳисоб-китоблар бўйича ҳам бир литр сувни орбитага етказиб бериш шартли равишда минглаб долларлик юкка тенг. Orbital Intel ҳисоб-китобларига кўра, Falcon 9 ракетасининг қайта фойдаланиладиган версиясида бир килограмм юкни паст Ер орбитасига олиб чиқиш қиймати тахминан 1,5 минг долларни ташкил этади. Ракета бундай конфигурацияда 15,6 тоннагача юкни орбитага етказиши мумкин.

Бу рақамнинг аҳамиятини яхшироқ тушуниш учун Халқаро космик станцияни мисол қилиб олиш мумкин. NASA маълумотларига кўра, бир космонавт кунига тахминан 1 галлон (3,8 литр) сув истеъмол қилади. Олти кишилик экипаж учун бу бир кунда қарийб 23 литр сув дегани.

Назарий ҳисоб-китобларга кўра, агар бу сувнинг барчасини Ердан ташиб чиқишга тўғри келганда, Falcon 9 орқали орбитага юк чиқариш нархидан келиб чиқиб, фақат бир кунлик эҳтиёжнинг ўзи шартли равишда 34,2 минг долларлик юкка тенг келарди. Бир йил давомида эса олти кишилик экипаж 8,3 минг литрдан ортиқ сув истеъмол қилади.

Қизиғи шундаки, SpaceX келажакда Starship ракетаси орқали бир килограмм юкни орбитага олиб чиқиш қийматини 100–200 долларгача туширишни мақсад қилган. Агар бу режа амалга ошса, космос иқтисодиёти яна бир бор тубдан ўзгариши мумкин.

Лекин ҳатто бундай шароитда ҳам сувни қайта ишлаш технологиялари аҳамиятини йўқотмайди. Чунки Марсга ёки ундан узоқроқ манзилларга парвоз қилишда ҳар бир килограмм юк қўшимча ёқилғи, қўшимча жой ва қўшимча логистика демакдир. Шунинг учун NASA муҳандислари учун асосий вазифа янги сув топиш эмас, балки мавжуд сувнинг ҳар бир томчисини сақлаб қолишдир.

Пешоб қандай қилиб сувга айлантирилади?

Кўпчилик космонавтларнинг пешоби оддий фильтрдан ўтказилиб, яна ичимлик сувига айлантирилади деб ўйлайди. Аслида жараён анча мураккаб.

Муаммо шундаки, пешоб таркибида сувдан ташқари тузлар, минераллар ва бошқа чиқиндилар ҳам бўлади. Шунинг учун NASAнинг вазифаси пешобни тозалаш эмас, аввало унинг таркибидаги сувни ажратиб олиш ҳисобланади.

Бунинг учун Халқаро космик станцияда Urine Processor Assembly (UPA)  пешобдан сув ажратиб олувчи қурилма ишлатилади. Космонавтларнинг пешоби аввал махсус бакларда йиғилади. Кейин у UPA қурилмасига юборилади.

Urine Processor Assembly (UPA)  пешобдан сув ажратиб олувчи қурилма. Манба: NASA

Қурилма пешобни вакуум шароитида айлантиради. Бунинг сабаби шундаки, босим пасайганда сув пастроқ ҳароратда ҳам буғланади. Натижада энергия тежалади ва тизим самарадорлиги ошади.

Шу тариқа пешоб таркибидаги сув буғланади, тузлар ва минераллар эса тизимда қолади. Кейин буғ совутилиб, конденсация орқали қайтадан сувга айлантирилади.

Олинган сув кейин яна бир неча босқичли кимёвий ва микробиологик тозалашдан ўтади. Шундан кейингина у экипажнинг умумий сув тизимига қайтарилади.

NASA маълумотларига кўра, UPA пешоб таркибидаги сувнинг асосий қисмини ажратиб олади. Бироқ маълум миқдордаги сув барибир қуюқ тузли қолдиқ таркибида қолиб кетади.

Ерда бундай чиқинди одатда канализацияга юборилади. Космосда пешоб, тер ёки нафасдан чиққан намлик чиқинди эмас. Улар қайта ишланиши мумкин бўлган ресурс сифатида қаралади. Бу ёндашув 2023 йилда янги босқичга чиқди. NASA янги Brine Processor Assembly (BPA) — пешоб таркибидаги қуюқ тузли қолдиқдан сув ажратиб олувчи қурилмаини ишга туширди.

Шўр сувни қайта ишлаш мосламасининг (BPA) парвоздан олдинги тасвири. Манба: NASA

Бу тизим аввал чиқинди сифатида ташлаб юбориладиган қуюқ қолдиқдан ҳам сув ажратиб олиш имконини яратди. Айнан шу технология кейинчалик Халқаро космик станцияда сувни қайта тиклаш даражасини 98 фоизгача етказишга ёрдам берди.

Ушбу диаграммада BPA сув тизимига қандай мос келиши кўрсатилган. Манба: NASA

NASA муҳандиси Кристофер Браун бу натижани шундай изоҳлаган:

«Агар станцияда 100 фунт сув йиғилса, тизим ундан атиги икки фунтини йўқотади. Қолган 98 фоиз сув айланишда давом этади», — дейди NASA муҳандиси Кристофер Браун.

Илгари тизим сувнинг 93–94 фоизини қайта тиклаган. Янги қурилма ишга тушгач, бу кўрсаткич 98 фоизга етган. Бу дегани, ҳар 100 литр сувнинг атиги 2 литри йўқолади.

Бир қарашда бу катта фарқдек кўринмаслиги мумкин. Аммо узоқ космик миссияларда ҳар бир литр сув юк оғирлиги ва қўшимча харажатни англатади.

Нафас ва тердан сувни қандай йиғиш мумкин?

Пешобни қайта ишлаш учун бир жойга тўплашни тасаввур қилиш нисбатан осон. Аммо космонавтнинг нафаси ёки теридан буғланиб кетган намлик қандай йиғилади?

Аслида Халқаро космик станциядаги муҳандисларнинг энг қизиқ вазифаларидан бири ҳам шу. АҚШ Миллий фанлар академияси маълумотларига кўра, инсон организми нафас олиш ва тери орқали ҳар куни тахминан 1 литр атрофида сув йўқотади.

Олти кишилик экипаж учун бу бир кунда бир неча литр сув дегани. Агар бу намлик йиғиб олинмаса, бир неча ойлик миссия давомида юзлаб литр сув йўқотилади.

Аммо бу сувни йиғиш пешобни йиғишдан анча мураккаб. Чунки космосда ҳаво Ердаги каби ҳаракатланмайди. Ерда иссиқ ҳаво табиий равишда юқорига кўтарилади. Қайнаётган чойнакдан чиққан буғнинг юқорига чиқишини ҳамма кўрган. Космосда эса бундай бўлмайди.

Халқаро космик станция доимий равишда Ер атрофида эркин тушиш ҳолатида ҳаракатланаётгани учун у ерда микрогравитация муҳити ҳосил бўлади. Шу сабабли иссиқ ҳаво ҳам, сув буғи ҳам Ердаги каби табиий равишда юқорига кўтарилмайди.

Агар ҳаво ҳаракатлантирилмаса, намлик станциянинг турли нуқталарида тўпланиб қолиши ва ҳатто ускуналарга зарар етказиши мумкин. Бу эса техник носозликлар, коррозия ҳамда замбуруғ пайдо бўлиши хавфини оширади.

Шунинг учун Халқаро космик станция ичида ҳаво вентиляция тизими ёрдамида доимий айлантириб турилади. Кейин бу ҳаво махсус совутгич блокларидан ўтказилади.

Бу ерда кондиционердаги каби жараён содир бўлади. Ҳеч ким кондиционер ичига сув қуймайди, аммо ундан доим сув томчилайди. Чунки у ҳаводаги намликни совутиб, конденсация орқали яна суюқ ҳолатга айлантиради.

Халқаро космик станцияда ҳам худди шу принцип ишлайди. Вентиляторлар ҳаракатлантираётган ҳаво махсус совутиш блокларидан ўтказилади. Ҳарорат пасайиши натижасида ҳаводаги сув буғи конденсацияланиб, суюқ сувга айланади ва махсус бакларга йиғилади. Кейин бу сув ҳам бошқа манбалардан олинган сув каби тозалаш тизимига юборилади.

NASA маълумотларига кўра, бу тизим экипаж нафаси ва ҳаводаги намликдан ажратиб олинган сувни ҳам умумий сув айланмасига қайтариш имконини беради.

Бошқача айтганда, космонавт бугун нафаси орқали ҳавога чиқарган сув молекулаларининг бир қисми бир неча кундан кейин яна унинг стаканида пайдо бўлиши мумкин.

Бу тизим нафақат сувни тежайди. У ортиқча намлик тўпланишининг олдини олиб, Халқаро космик станциянинг ички муҳити ва ускуналарини ҳам ҳимоя қилади.

Аслида Ерда ҳам худди шу сувни ичяпмиз

Космонавтлар ҳақидаги мақолалар остида энг кўп учрайдиган изоҳлардан бири шундай:

«Мен ҳеч қачон пешобдан олинган сувни ичмасдим».

Бир қарашда бу фикр тушунарлидек бўлса ҳам, бу ерда бир қизиқ парадокс бор. Аслида инсонлар буни ҳар куни қилади. Фақат бу жараён космик станцияда эмас, табиатнинг ўзида содир бўлади.

Халқаро космик станциядаги сувни қайта тиклаш тизими ҳам аслида табиатдаги сув айланишининг сунъий ва тезлаштирилган кўринишидир. Космосда махсус ускуналар бу вазифани бир неча кун ичида бажаради. Ерда эса сувнинг буғланишдан қайта истеъмолгача бўлган айланиш жараёни ҳафталар, ойлар ва айрим ҳолларда йиллар талаб қилади. 

Инсонлар ва ҳайвонлар сув ичади, кейин унинг бир қисми пешоб, тер ва нафас орқали атроф-муҳитга қайтарилади. Бу сувнинг бир қисми тупроққа сингади, бир қисми эса оқова сув тизимлари орқали дарёлар, кўллар ва бошқа сув манбаларига қайта қўшилади. Кейин бу сув буғланиб, булутларга айланади ва ёмғир бўлиб яна Ерга қайтади. 

Шу сабабли бугун биз ичаётган қаҳва таркибидаги сув молекулаларининг маълум қисми илгари бошқа одамлар, ҳайвонлар ёки ўсимликлар организмида бўлган бўлиши эҳтимолдан холи эмас.

Космосдан Ўзбекистонгача: бу технологиялар биз учун нимани англатади?

Бир қарашда Халқаро космик станциядаги сув тизимининг Ўзбекистонга ҳеч қандай алоқаси йўқдек туюлади. Аммо бу технологиянинг асосий ғояси фақат сувни тозалаш эмас, балки чиқинди деб қаралган ресурсни иқтисодий айланмага қайтаришдир.

Аслида Ўзбекистон ҳам айнан шу масала билан юзма-юз келмоқда. Жаҳон банки баҳолашича, мамлакат ва бутун Марказий Осиё айланма иқтисодиётга ўтишнинг бошланғич босқичида. Бу эса иқтисодиётда ҳали ҳам катта ҳажмдаги ресурслар чиқинди сифатида йўқотилаётганини англатади.

Ҳа, сўнгги йилларда бу йўналишда қадамлар ташланмоқда. Жумладан, 2024 йилда чиқиндидан электр энергияси ишлаб чиқариш бўйича йирик лойиҳалар бошланди. Режага кўра, 2027 йилгача ҳар йили 4,7 миллион тонна қаттиқ маиший чиқиндидан 2,1 миллиард киловатт-соат электр энергияси олиш мақсад қилинган.

Аммо бу ерда муҳим савол туғилади: чиқиндидан энергия олишнинг ўзи етарлими? Ёки айланма иқтисодиётнинг ҳақиқий мазмуни чиқиндини ёқиш эмас, балки унинг ўзи пайдо бўлишини камайтириш, қайта ишлаш ва ресурсни иқтисодиётга қайта киритишдан иборатми?

Космосда муҳандислар пешоб ёки ҳаводаги намликка чиқинди сифатида эмас, ресурс сифатида қарайди. Ерда эса биз ҳали ҳам кўпинча ресурсни аввал чиқиндига айлантириб, кейин ундан қандай фойдаланиш ҳақида ўйлаяпмиз.

Асосий савол ҳам шу аслида: келажак иқтисодиёти янги ресурс қидиришга таянадими ёки мавжуд ресурсни йўқотмасликка? Космос бу саволга ўз жавобини аллақачон берган. Энди ўша жавобни Ерда қай даражада қўллай олишимизга боғлиқ. Зеро энг қиммат ресурс бу янги топилгани эмас, йўқотилмаганидир.