El retrete espacial de 23 millones de dólares con el que la NASA viajará a Marte

La humanidad inauguró los viajes al espacio el 1 de abril de 1961, cuando Yuri Gagarin, entonces ciudadano de la URSS, empezó a orbitar alrededor de la Tierra; ocho años después, el 21 de julio de 1969, Neil Armstrong se convirtió en el primer ser humano en pisar la Luna. Desde entonces, se han lanzado decenas de cohetes y transbordadores espaciales, se puso en marcha la MIR y después la Estación Espacial Internacional y, con la llegada del nuevo milenio, la NASA prepara misiones a la Luna y a Marte..., sin embargo, en estos 59 años de ese ir y venir de astronautas de la Tierra al espacio quedaba un parche por subsanar y sólo ahora, en pleno 2020, es cuando la NASA se ha puesto en serio a perfeccionar un modelo adecuado de inodoro para las misiones espaciales. Después de seis años de trabajo ya hay prototipo: se llama UWMS y es un váter de 23 millones de dólares. El nuevo retrete está especialmente pensado para las mujeres astronautas y puede reciclar un alto porcentaje de la orina en agua para los tripulantes.

Bajo esas siglas se esconde el concepto de Sistema Universal de Gestión de Residuos (en inglés: Universal Waste Management System). "Es un diseño compacto para misiones de exploración y se han desarrollado dos modelos: uno para la Estación Espacial Internacional, que se empezará a probar este mismo año, y otro para la sonda Orión", explica a Público Melissa McKinley, ingeniera responsable del proyecto en el Centro Espacial Lyndon B. Johnson de la NASA en Houston, Texas. La sonda Orión es la que pondrá a un hombre y una mujer en la Luna en 2024 y la que se usará como escala intermedia para viajar hasta Marte.

La sonda Orión es la que pondrá a un hombre y una mujer en la Luna en 2024 y la que se usará como escala intermedia para viajar hasta Marte.

El UWMS comparte las características básicas del tipo de váter espacial que actualmente se usa en la Estación Espacial: tiene un embudo para succionar orina, un asiento con un saliente y un compactador de residuos extraíble donde los astronautas dejan caer sus excrementos. Sin embargo, para el diseño de esta nueva generación de inodoros, el equipo de ingenieros que lidera McKinley se ha centrado en tres áreas de mejora: el tamaño y el peso, la gestión de los residuos y su uso por parte de la tripulación femenina.

El modelo desarrollado para la Estación Espacial es un cilindro blanco, pesa 50,8 kilos y mide 58,40 centímetros de alto y 43,20 de ancho y de profundidad. "El UWMS es más compacto que otros modelos anteriores usados en transbordadores espaciales y que el actual inodoro usado en la Estación Espacial; representa un 40% de reducción en masa y un 65% en el volumen comparado con el que está instalado en el Nódulo 3 de la Estación".

Una de las mayores diferencias de este nuevo inodoro es que es compacto e independiente, mientras que el actual de la ISS está instalado tras una mampara y dificulta las reparaciones. A pesar del reducido tamaño del UWMS, detalla McKinley, "dispone de un sistema para el tratamiento de la orina previo al reciclaje del líquido y de un hardware de integración para que esté conectado a los sistemas de la Estación. El equipo estará instalado en el interior de un habitáculo para que los astronautas tengan privacidad".

La ingeniera de la NASA añade que el nuevo inodoro espacial "incluye un ventilador doble y un separador giratorio, dos innovaciones que mejoran los diseños anteriores y que permiten separar previamente los desechos. El flujo de aire del inodoro", añade, "se usará para el control del olor y para ayudar a la recogida de la orina y la materia fecal para su colecta dentro de los sistemas del baño; el anterior diseño de lanzadera usaba dos ventiladores separados para hacer estas funciones. Parte de la reducción en masa y volumen de este nuevo modelo se explica porque está provisto de un motor único y de un separador de líquidos, una caja de velocidades y dos ventiladores ensamblados juntos".

El habitáculo donde se instalará el UWMS se encuentra en el Nódulo 3 de la Estación y estará junto al inodoro ya existente, el llamado WHC: las siglas en inglés de Compartimento de Higiene y Desechos (Waste and Hygiene Compartment). Sin embargo, ese espacio no fue diseñado para albergar dos baños contiguos, de manera que ya a principios del año pasado, los astronautas de la Estación Espacial sacaron su manual de fontanería espacial y empezaron a trabajar en la zona para habilitarla.

Junto a todas estas mejoras, prosigue McKinley, "el UWMS ha sido diseñado para mejorar su uso muy especialmente por parte de la tripulación femenina. El asiento del equipo y el embudo succionador de orina fueron fabricados usando los comentarios de astronautas tras muchas evaluaciones para ganar conocimiento de lo que mejor funcionaría en microgravedad". De hecho, el embudo succionador de orina ha sido testado ya en el actual baño de la Estación y obtuvimos los comentarios de la tripulación para mejorar su diseño”, dice McKinley. Para las astronautas, es más complejo orinar y deponer al mismo tiempo debido a la colocación del embudo de orina y de cómo tienen que colocarse para hacer la defecación.

"Existía este problema, por lo que, para mejorar la experiencia de la tripulación femenina, el asiento y el embudo de succión de la orina fueron diseñados para su uso en operaciones simultáneas: la forma del embudo se rediseñó con una superficie contorneada y con agujeros de aire para permitir un mejor flujo de aire durante la micción; la forma del asiento se corrigió para dar una mejor orientación del embudo en relación con el asiento", apunta la ingeniera de la NASA.

"La defecación y la orina han sido molestos aspectos de los viajes espaciales desde el inicio de los vuelos tripulados"

A pesar de la tecnología de todo tipo que se desarrolla para las misiones espaciales, en los primeros años de estos viajes, la NASA ni siquiera se molestó en instalar un inodoro en las naves. Un informe del propio centro Lyndon B. Johnson de la agencia americana sobre la misión Apolo ya reconocía que "la defecación y la orina han sido molestos aspectos de los viajes espaciales desde el inicio de los vuelos tripulados". Así que durante la misión del Apolo 11 a la Luna en julio de 1969, Armstrong, Aldrin y Collins tuvieron que orinar en una especie de condón conectado a un tubo, que hacía llegar el líquido a unas bolsas que llevaban debajo de los trajes espaciales; y para las heces se recurrió a un sistema de recolección "extremadamente básico", según el informe de la NASA: "Una bolsa de plástico que se pegaba con cinta adhesiva a las nalgas para capturar las heces". De hecho, para reducir al máximo las deposiciones, aquellos astronautas tomaban laxantes antes de sus viajes espaciales, se alimentaban de alimentos bajos en fibra y tomaban medicamentos para reducir la motilidad intestinal.

La primera estación espacial de la NASA, el Skylab, que funcionó entre mayo de 1973 y julio del 79, marcó la primera vez que un inodoro se integró en una nave espacial de la agencia norteamericana, pero no era más que un agujero en la pared que aspiraba la orina y las heces y la almacenaba en bolsas.

"En el diseño del nuevo inodoro UMWS", señala McKinley, "ha habido un balance entre lo necesario para la conveniencia de la tripulación y su confort, y los desafíos de diseño al ser un aparato que tiene que ser instalado dentro del espacio reducido de una nave. Para los viajes espaciales", añade, "hay numerosos requerimientos que limitan el diseño, la masa y el volumen del inodoro, y que afectan a la potencia de uso, la acústica, los niveles térmicos, la necesidad de flujo de aire, el control del olor y la higiene y limpieza necesarios para el confort de los astronautas".

Aunque la NASA trabaja en el reciclaje tanto de la orina como de las heces de los astronautas, la agencia aún está lejos de conseguir lo que hacía Matt Damon en la película Marte (2015): convertir los residuos humanos en abono para cultivar plantas en la superficie del planeta rojo. "El inodoro UMWS proporciona un tratamiento químico sólo para la orina", explica McKinley. "Dicho tratamiento permite que el líquido sea reciclado en agua en la Estación Espacial. En cuanto a la materia fecal", apunta, "sencillamente, se recoge en el contenedor de heces y se almacena para su posterior eliminación. No existe un tratamiento químico para la materia fecal".

Actualmente, los sistemas de la Estación Espacial recuperan el 87% de la orina al reciclarla en forma de agua; el resto es una salmuera. "El objetivo es reciclar toda la orina y el próximo año un procesador de salmuera será enviado a la Estación con el objetivo de incrementar la recuperación de agua hasta el 98% de la orina", asegura McKinley.

El actual tratamiento químico de la orina dificulta su posible uso como fuente de fertilizante, y lo mismo sucede con las heces, "aunque hay una investigación sobre la recuperación de elementos químicos de la orina y la materia fecal para futuras misiones de larga duración", detalla la ingeniera responsable del UMWS.

"Sí se han realizado experimentos a pequeña escala de crecimiento de plantas tanto en el Sistema de Producción Vegetal de la Estación Espacial como en el Hábitat Avanzado de Crecimiento Vegetal, pero en ambos casos", apunta, "se ha empleado fertilizantes llevados desde la Tierra".

El modelo fabricado para la Estación Espacial se empezará a testar este mismo año: llegará en septiembre a bordo de la nave de abastecimiento Cygnus Northrop Grumman 14. "Tardará varias semanas en estar listo y entonces empezarán a probarlo los astronautas. Usaremos los comentarios que hagan para cerrar el modelo definitivo", explica McKinley.

Después de ser testado en la Estación Espacial Internacional a partir de septiembre, los futuros destinos del UWMS serán la nave Orión y la Plataforma Orbital Lunar Gateway, la estación espacial que hará de base para que el ser humano regrese a la superficie de la Luna y para hacer de escala intermedia hacia las futuras misiones a Marte. Esta vez, sí, con un baño a la altura del desafío tecnológico de estos viajes espaciales.