Het leven aan boord van het International Space Station wordt gekenmerkt door zorgvuldig werk en efficiëntiemaatregelen. Astronauten vertrouwen niet alleen op gemiddeld 12 ton voorraden per jaar - die vanaf de aarde naar het station worden verscheept - ze produceren ook een paar ton afval. Dit afval moet zorgvuldig worden opgeslagen zodat het zich niet ophoopt en vervolgens met commerciële bevoorradingsvoertuigen naar de oppervlakte wordt teruggestuurd.
Dit systeem werkt goed voor een station in een baan om de aarde. Maar hoe zit het met ruimtevaartuigen die langdurige missies uitvoeren? Deze schepen zullen niet de luxe hebben om een regelmatige cadans te ontmoeten van commerciële schepen die voorraden afgeven en hun afval weghalen. Om dit aan te pakken, onderzoekt NASA mogelijke oplossingen voor het omgaan met ruimteafval voor deep space-missies.
Hiervoor wendt NASA zich tot haar partners in de commerciële sector om concepten te ontwikkelen voor Trash Compaction and Processing Systems (TCPS). In een verzoek dat werd gedaan via de Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP), heeft NASA onlangs een aankondiging van de Board Agency gedaan waarin werd opgeroepen tot het maken van prototypes en uiteindelijk tot vluchtdemonstraties die naar het ISS zouden vliegen.
De details van het voorstel werden uiteengezet in bijlage F van de aankondiging van de Raad van Bestuur, getiteld "Logistieke reductie in de ruimte door middel van afvalverdichting en verwerkingssysteem". Zoals ze in deze sectie vermelden:
"Het uiteindelijke doel van NASA is het ontwikkelen van mogelijkheden om missies mogelijk te maken die niet afhankelijk zijn van bevoorrading vanaf de aarde, waardoor ze duurzamer en betaalbaarder worden. NASA implementeert dit door gebruik te maken van een capaciteitsgestuurde benadering van haar bemande ruimtevaartstrategie. De aanpak is gebaseerd op het ontwikkelen van een reeks evoluerende mogelijkheden die specifieke functies bieden om exploratie-uitdagingen op te lossen. Deze investeringen in initiële capaciteiten kunnen continu worden benut en hergebruikt, waardoor in de loop van de tijd complexere operaties mogelijk worden en verkenning van verder weg gelegen bestemmingen van het zonnestelsel. ”
Als het erop aankomt, is het opslaan van afval in een ruimtevaartuig een serieuze uitdaging. Het verbruikt niet alleen kostbaar volume, het kan ook fysieke en biologische gevaren voor de bemanning opleveren. Afval opslaan betekent ook dat overgebleven hulpbronnen niet kunnen worden hergebruikt of gerecycled. Alles bij elkaar zoekt het BAA-verzoek naar oplossingen die afval comprimeren, biologische en fysieke gevaren verwijderen en middelen terugwinnen voor toekomstig gebruik.
Daartoe zoeken ze naar ideeën en technologieën voor een TCPS die kunnen werken op toekomstige generaties ruimteschepen. Als onderdeel van de Advanced Exploration Systems (AES) Habitat's Logistics Reduction (LR), maakt de TCPS deel uit van NASA's grotere doel om technologieën te identificeren en te ontwikkelen die de logistieke massa, het volume en de hoeveelheid tijd die de bemanning besteedt aan logistiek management, verminderen.
De doelstellingen van de TCPS, zoals vermeld in de bijlage, zijn viervoudig:
“(1) afvalverdichting tot een geschikte vorm voor efficiënte langdurige opslag; (2) veilige verwerking van afval om het risico op biologische activiteit te elimineren en / of te verminderen; (3) het afval fysiek, geometrisch en biologisch stabiliseren; en (4) gasvormige, waterige en deeltjesvormige effluenten beheren. De TCPS zal de eerste stap zijn in de ontwikkeling en het testen van een volledig geïntegreerde eenheid voor verdere verkenningsmissies en toekomstige ruimtevaartuigen. ”
De ontwikkeling verloopt in twee fasen. In fase A zullen geselecteerde bedrijven een concept TCPS-systeem creëren, ontwerpbeoordelingen uitvoeren met NASA en deze valideren door middel van prototypedemonstraties. In fase B wordt een systeem voorbereid voor transport naar het ISS zodat al in 2022 een demonstratie aan boord van het station kan plaatsvinden.
De verschillende bedrijven die voorstellen indienen, zullen niet in het donker werken, aangezien NASA sinds de jaren tachtig systemen voor afvalbeheer ontwikkelt. Deze omvatten recente ontwikkelingen zoals het Heat Melt Compactor (HMC) -experiment, een apparaat dat restwater zal terugwinnen uit het afval van astronauten en compact afval om volume te verminderen (of misschien een ioniserend stralingsscherm).
Andere voorbeelden zijn de "trash to gas" -technologieën, die momenteel worden nagestreefd in het kader van het project Logistics Reduction and Repurposing (LRR). Met behulp van de HMC houdt dit proces in dat methaangas uit afval wordt gemaakt om raketbrandstof te maken. Samen zouden deze technologieën niet alleen astronauten in staat stellen om langdurige ruimtevluchten uit te voeren, maar ook nuttige bronnen uit hun afval halen.
NASA is van plan op 24 juli een industriedag te organiseren om potentiële industriepartners precies te laten weten waarnaar ze op zoek zijn, beschikbare NASA-faciliteiten te beschrijven en vragen van potentiële respondenten te beantwoorden. Officiële voorstellen van aspirant-partners moeten uiterlijk 22 augustus 2018 zijn, en welke voorstellen de cut ook zullen worden getest op het ISS in het komende decennium!
