Astronotlar Uzayda Tuvalet İhtiyaçlarını Nasıl Gideriyorlar?

Bill Gates, 2018 yılında Pekin’de bir fuarda elinde bir kavanoz dışkı ile çıktığında herkeste büyük bir merak uyandırmıştı. Bir milyarderin konuşmasında böyle bir argümana neden ihtiyaç duyuldu veya bu durumun konumuzla bağlantısı ne? Önce uzaydaki tuvalet ihtiyaçlarından başlayalım.

Uzayda yer çekimsiz (daha doğrusu kütle çekimin az olduğu) bir ortamda günlük insani ihtiyaçlarımızı gidermek oldukça zor. Yemek yemek, su içmek, uyumak, tuvalet ihtiyacı… İşin ilginç yanı en başından beri uzay misyonlarının istenildiği gibi gerçekleşmesine odaklanan ekiplerin, insani ihtiyaçları göz önünde bulundurmamış ve bunun farkına tesadüfen varmış olmaları.

Astronotlarda Tuvalet Problemi!

ABD tarafından, Mercury projesinde yer alan astronot Alan Shepherd’ın 15 dakika kadar uzayda kalması planlanmıştı. Burada ayrıntı şu ki, misyon 15 dakika sürecekti ama astronotun üzerindeki özel kıyafet daha uzun süre kalacaktı ve giyinmesi zaman alıyordu. Bu görev esnasında fırlatma rampasında oluşan sorunlar nedeniyle gecikmeler de yaşandı ve Alan Shepherd’ın çişi geldi. Bu sırada tek çözüm yolu da kıyafetin içine işemekti. Gerekli izinleri aldı ve yaptı.

Tuvalet ihtiyacının steril biçimde giderilmesi gibi son derece ciddi olan bu probleme, uzun süre çeşitli çözümler bulunmaya çalışıldı. Öncelikle astronotlar için kondom benzeri bir kılıf kullanıldı, fakat bu kılıf yer çekimsiz ortamda işe yaramadı. Astronotların kullandıkları kılıfları kendi ihtiyaçlarından daha büyük olacak biçimde tercih etmeleri de bu sorunu ortaya çıkarmış olabilir. Dışkı ihtiyacının giderilmesi için de aynı dönemde kalçalarına bir çeşit poşet yerleştiriyorlardı. Sonrasında bu kondom benzeri kılıflara vana sistemi takıldı; ama bu da oldukça tehlikeliydi. Ayrıca bu ayrıntılar, kadın astronotlar için düşünülmemişti.

Bu yöntemler tabi ki çok ilkel olduğu ve koku sorunu oluşturduğu için, sonraki aşamada başka çözümler arandı. Meşhur Ay yürüyüşünde kullanılan kostümlerde ise idrar, kostümün bir bölümünde toplanıyordu. Buzz Aldrin, bu özellikten faydalanan ilk astronot olarak tarihe geçti.

Bir kadın astronotun uzay misyonlarına dahil olması ile tuvalet problemi de değişim gösterdi ve bebek bezine benzer külotlar tasarlandı. Bunlar, erkek astronotlarda da işe yaradı ama sadece depolama işi görüyordu ve hala rahatsız ediyordu.

Günümüzde tasarlanan yeni nesil astronot kıyafetlerinde çözüm arayışları devam ederken, NASA astronotların uzay aracı içerisinde ve dışarısında kullanmaları için geliştirilen iki farklı kostüm geliştiriyor. Orion isimli giysi astronotların altı gün boyunca bütün ihtiyaçlarını karşılayacakları biçimde tasarlandı, buna tuvalet de dahil. SpaceX firması da bu konu ile ilgili çalışmalar yürütüyor, bu süreçte tasarlanan uzay elbisesini Tesla Roadster’deki ‘Starman’e giydirdiler ve hala kıyafetten sinyaller alıyorlar.

NASA astronotların tuvalet ihtiyacının giderilebilmesi için bir yarışma bile açtı ve 30.000 dolarlık bir ödül koydu. 2017 yılında Dr. Thatcher Cardon, bir prototip geliştirerek HeroX ve NASA 2017 Space Poop Yarışması’nda birinci oldu. M-PATS ismi verilen sistem uzay giysisinden dışkının dışarı atılmasını sağlıyor, hastalar için kullanılan bir çeşit sonda sistemine benziyor. Kadınlar ve erkekler için farklı kullanımlarda tasarlanmış. Bu sistem Orion astronot kıyafetlerinde deneniyor.

Uzay kıyafetleri içindeki tuvalet problemleri bir yana uzay istasyonun da bu sistemlerde bir değişim söz konusu oldu. Tuvaletlerde vakumlu bir sistem söz konusu ve su kullanılmıyor. Atıklar farklı bir yerde biriktirilir ve uzay boşluğu ile buluşan bir tankta toplanır, böylece donduğu için kötü koku da olmaz. Astronot Tracy Dyson, geliştirilen kıyafetlerde kadınların tuvalet ihtiyacını gidermek için tamamen soyunması gerektiğini, erkeklerin ise bir fermuarla bu işi halledebildiğini söylüyor. Astronot Tim Peake bu tuvalet sistemi için şöyle diyor:

İçeride kendimizi sabit tutmak için kullandığımız ayak sabitleyiciler vardı, havada ne kadar az şey süzülürse o kadar iyidir.

Uluslararası Uzay İstasyonu’nda 2009 yılına kadar Rus bölümünde bir tuvalet bulunuyordu, fakat NASA bu ihtiyacın artmasından dolayı kendi tarafına da bir tuvalet koymak istedi. Rus RSC Energia firmasından 19 milyon dolara bir tuvalet aldı. 2019 yılının Kasım ayında NASA tarafındaki bu tuvalet bozuldu ve kırmızı sinyal vermeye başladı. Bu tip durumlarda tamir yapmak oldukça zordur. Çözüm olarak astronotlar yeniden bebek bezi sistemine döndüler. Bu durumu çok geçmeden Houston Uzay Merkezi mühendisleri çözdü.

İnsan Atıklarına Ne Oluyor?

Tuvalet problemlerinin bir ayağı da atıkların sonrasında ne olduğu... ISS’deki suyun %70-%80 kadarı geridönüşümle üretilir. Bu geridönüşüm suyu idrar ve terden oluşuyor. Ortaya çıkan suyun içerisindeki yabancı maddeler filtrelenir ve elde edilen içme suyu oldukça temizdir.

ISS içerisinde şu anda bu geri dönüşüm seviyesi yeterli iken, ilerleyen zamanlarda %100 geridönüşüm ihtiyacı ortaya çıkacaktır. ISS ekiplerine ihtiyaçlarının karşılanması için düzenli aralıklarla malzeme desteği sağlanıyor, fakat kolonileşme sürecinde bu durum mümkün olmayacaktır. Oksijen, sıvı suyu hidrojen gazına ve oksijen gazına ayrıştıran bir işlem olan elektrikli ayrışma ve su kullanılarak üretilir. Açığa çıkan hidrojen gazı karbondioksit ile tepkimeye giren bir katalizör kullanan, atık ürün olarak geriye sadece metan bırakan, "Sabatier" adında çok akıllı bir cihaz kullanır. Astronot Scott Kelly’nin 12 ay boyunca yaklaşık 730 litre geri dönüştürülmüş ter ve idrar içtiği biliniyor.

Buraya kadar idrarın dönüşümü ilgili bilgilerimiz vardı fakat uzay görevleri sürekli güncellendiği ve ihtiyaçlar arttığı için teknolojiler de yenileniyor. 2024 yılından itibaren Ay görevi yapacak ve orada bir üs kuracak olan uzay ajansları bu süreç için yeni fikirler deniyor. Ay yüzeyinde bir uzay üssünün kurulması için gerekli olan malzemenin taşınması oldukça masraflı. Bir kilo malzemenin uzaya çıkarılması 25.000 dolara yakın. Bu maliyet hesaplandığında Ay yüzeyinde bulunan "regolit" denilen malzemenin kullanılması öngörüldü. Uzay üssünün yapımında kullanılacak tuğlalar 3D yazıcılardan çıkarılacak ve bu aşamada regolitten yapılan betonun yazıcılarda kullanılabilmesi için plastik yapıya ihtiyaç duyulmakta. ESA ve işbirliğindeki ülkeler, regolit ile üre karışımının istenilen plastik yapıyı sağladığını keşfediyor. Sonuç olarak uzay üssünün yapımında astronotların idrarlarından faydalanılacak fakat üzerinde hala deneyler devam ediyor.

Uzayda idrarın bir şekilde değerlendirilebileceği ve bununla ilgili tecrübeli olunduğu bir gerçek. Her atığın dönüştürülmesi ve yeniden kullanılması ise birinci amaç. Bu amaç doğrultusunda üretilen özütlerden omega-3 yağ asitleri üretildi, araç ve gereçlerin yapımı için polyester polimerlerin üretilmesine çalışılıyor. Pensilvanya Eyalet Üniversitesi Yerbilimleri Bölümü Profesörü Christopher House şöyle diyor:

Mikropların astronot dışkılarını yenebilir bir biyokütle haline getirilebilir.

Bu alanda uzay çalışmaları devam ederken yer küre için de insan atıkları hala ciddi sağlık sorunlarına neden oluyor.

Astronotların İhtiyacı, Dünya'yı Kurtarabilir mi?

Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) ve Birleşmiş Milletler (BM) tarafından açıklanan verilere göre; dünyadaki her 3 insandan 1’inin temiz ve güvenli tuvalete erişimi yok. 2,5 milyar insan hala sağlıklı koşullarda tuvalete erişememekte ve içme suyu ile hijyen amacıyla kullandıkları sularının aynı kanalda toplandığı bir gerçek. Tuvaletlerin toplum için uygun hale getirilmemesi her yıl yüz binlerce kişinin ölümüne yol açan dizanteri, difteri ve kolera gibi hastalıklara neden oluyor. Hastalıkların artması ile birlikte ölümler de artıyor.

Microsoft’un kurucusu Bill Gates ve yönetici Melinda Gates, bu problemi fark ederek ulaşılabilir tuvalet ve temiz su sağlanması ile ilgili girişimlerde bulundu. Bill Gates bu konu ile ilgili önce ailesini bilgilendirmeye başladı, sonrasında Melinda Gates ile birlikte ayrıntılı bir proje geliştirdiler. Proje kapsamında finans oldukça önemli olduğu için Bill ve Melinda Gates Vakfı’nı kurdular.

Proje kapsamında öncelikli amaç içme suyunu temizlemek, susuz, elektriksiz ve kanalizasyon klozet sistemleri geliştirmek. Gates, bu sürede çözüm için birçok tuvalet fikrine ihtiyaç duydu, örneğin mikrodalga enerji kullanarak insan dışkısını elektriğe dönüştüren tuvalet tasarlandı ve idrarı sifon suyuna dönüştürülüyordu, elde edilen dışkılar ise böceklere yediriliyordu ve kanalizasyon sistemine ihtiyaç duymadan çözüm elde ediliyordu. Fakat her tuvaletin bir bölgede yaygın kullanılacağı da göz önünde bulundurularak tuvaletlerin maliyetinin düşük olması gerekiyordu.

Bill Gates, yeni nesil tuvalet sistemleri ile ilgili birçok üniversiteye ulaşıp fikir almak istese de olumlu dönüşler elde edemedi ve sonunda dahiyane bir fikir ile büyük bir ödülle tuvalet yarışması açtı. Bu yarışmaya harika fikirler ve tasarımlar geldi:

• Yarışmada öne çıkan tasarımlardan biri Cranfield Üniversitesi’ne aitti. Bu tasarımda bir vida kullanılarak dışkı ve suyu birbirinden ayıran bir klozet geliştirildi. Bu tuvalet dışkıyı yakarak vidanın çalışması için gereken enerjiyi sağlıyor ve geriye sadece kül kalıyor.
• Toronto Üniversitesi tarafından geliştirilen projede ise, tuvalet alaturka biçiminde ve atıkları yakarak idrarın dezenfekte olması için gereken ısıyı üretiyor.
• Caltech tarafından geliştirilen tuvalet projesi güneş enerjisi ile çalışıyor, bir oksijen kompostlama işleminden sonra geriye gübre ve sifon suyu elde edilmesini sağlıyor.

Bu çalışmaların en büyük özelliği dışarıdan elektrik veya tesisata ihtiyaç duymaması, bu tuvaletlerin üretim maliyetleri hesaba katıldığında her yerde bulundurulması güç hale geliyor. Çözüm olarak da bir ortak arayışına giriliyor.

Bill Gates, Dakar’da bu sistemler yerine tek bir makine ile şehrin tamamının tuvalet sorununu çözmek için girişimde bulundu. Yaptırdığı sistemde dışkı şehirde toplanarak kaynatılıyor, buhar elde ediliyor, elde edilen su buharından enerji meydana getirecek bir sistem tasarladılar. Sistemde açığa çıkan enerji arıtmanın çalışması için kullanılıyor ve arıtma sistemi kendi gücünü dışkıdan elde etmeye başlıyor. Enerji oluşturan buhardan temiz içme suyu oluşması için bir arıtma sistemi kuruldu ve bu nihayetinde bir döngü haline getirildi. Döngü sonunda elektrik kül ve içilir su elde ediliyor. Janicki İşleyicisi olarak adlandırılan makine, lağım sularını içme suyu, elektrik ve gübre olarak kullanılan steril bir küle dönüştürüyor. Bill 2015 yılında üretilen bu sistemdeki sudan içtiğinde oldukça yankı uyandırmıştı.

Geleceğin tuvaleti olarak adlandırılan 200 milyon dolarlık proje kapsamında büyük ölçüde problem çözüldü. Dakar’da kullanılan sistem dışında, Caltech tarafından yapılan Ecosan Güneş Tuvaleti Güney Afrika’da, Cranfield Üniversitesi tarafından yapılan Nano Membran Tuvaleti Güney Afrika’da kullanılıyor.

Günlük hayatımızda astronotların öncelikli olarak kullandığı birçok araç ve gereci kullanıyoruz. Örneğin, kurşun kalem ve çizilmez cam gibi… Teknolojilerin birbirine uyarlandığı günümüzde Bill Gates’in önemli bir sorunun çözümü için geliştirdiği tuvalet teknolojilerinin uzaydaki kolonileşme sürecinde de ilham olmaması için bir sebep yok…