位于佛罗里达州NASA甘迺迪航天中心建造的移动废水处理系统可以帮助为未来的月球和火星长时间任务做好准备，已离开航天港并抵达北达科他州大福克斯的北达科他大学。该大学的研究生将在模拟其他行星表面操作挑战的条件下测试这项技术。该设备名为“分离式可部署废水处理设施”，旨在将宇航员的废水转化为有用的资源，这些资源将是未来探险者每天所需。在北达科他大学，团队将把这一新废水系统与该大学的综合月球/火星类比栖息地集成。学生操作员和NASA研究人员将研究当该设施与类似栖息地环境连接并暴露于宇航员在其他行星可能面临的各种操作限制时，该设施的表现。“NASA的阿耳忒弥斯计划为月球上的持久人类存在奠定了基础，栖息地将需要在远离传统补给链的情况下运行，而传统补给链支持着部分重力下的宇航员。”NASA甘迺迪航天中心火星任务办公室的地表水系统负责人卢克·罗伯森表示。“为了解决这一挑战，我们正在开发未来的可持续月球表面系统，将废水处理成植物和生物制造所需的营养原料。” 该设施位于一个8.5米乘24米的拖车内，结合了三个生物反应器系统、一个垂直花园、水体净化硬件、环境监测、自动控制软件和安全系统。该拖车在NASA甘迺迪航天中心进行了改造，可作为可部署实验室，并在技术成熟时在至少两个模拟测试地点之间移动。与地球上的废水处理系统不同，这一设施保持废水流的分离。这种分离的方法对于小型宇航员团队尤其重要，因为四到八人的废水浓度可能非常高。尿液、卫生用水、洗衣水、粪便和食物废物各含有不同浓度的盐、固体、碳、氮、磷和其他化合物。分别处理它们使每种废水流都能通过最适合的反应器进行处理。为此，该系统使用三个不同的生物反应器来处理废水流。厌氧光合膜生物反应器处理粪便和食物废物，将其转化为富含营养的废水，支持植物生长。悬浮式好氧膜生物反应器处理尿液和冲洗水。膜气化生物反应器处理来自卫生和洗衣活动的灰水。这些生物反应器将营养物质处理成供应设施垂直花园的养分，并为水的重复使用做好准备。在这个花园里，作物将在无土的情况下通过使用来自生物反应器的营养溶液进行水培。研究人员将比较作物的表现与使用标准水培营养液种植的植物。在北达科他州，在NASA EPSCoR（刺激竞争性研究的现有计划）资助下，该设施通过包括尿液分流厕所的卫生间接口连接到综合月球/火星类比栖息地的系统。该设置将允许不同的废水流在源头分离，并发送至正确的处理系统。同时，阿里·阿尔沙米的团队正在开发新型膜分离技术，旨在未来整合到分离废水处理设施中，以提高水回收效率、污染物排除率和整体系统的韧性，以适应长期居住任务。“这些测试将帮助NASA评估实际操作、宇航员培训需求、系统可靠性，以及废水模拟物与实际人类代谢废物在类比任务环境中的比较。”阿尔沙米说。 这些努力的目标是推进紧凑型、节能的处理方法，能够处理在闭环外星环境中产生的复杂废水流。“在北达科他大学的测试活动支持该设施技术从实验室规模验证向相关的可充气月球/火星类比栖息地环境的演示过渡。”北达科他大学空间研究系教授兼系主任巴勃罗·德莱昂表示。所获得的经验教训将为未来更高保真的测试提供参考，包括通过位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心的隔离类比与NASA下一代年长模拟火星任务的潜在集成。这项工作是NASA更广泛的生物再生生命保障系统努力的一部分，旨在开发生物方法以减少对地球供应的消耗品的依赖。在未来的月球或火星栖息地中，像废水处理设施这样的系统可以通过回收水、循环营养物质、支持作物生产和减少所需的消耗品来帮助关闭生命保障循环。