Gambar: Tiga rak ECLSS ISS yang dipamerkan di Fasilitas Uji ECLSS Amerika pada tahun 2012. Rak kiri dan tengah adalah Water Recovery System (WRS), dan yang paling kanan adalah Oxygen Generating System (OGS). (Wikimedia). [1]
Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana cara astronot bertahan hidup di luar angkasa?
Para astronot di stasiun luar angkasa mengandalkan suatu sistem untuk menjaga mereka tetap hidup, yaitu sistem yang disebut “Sistem Kontrol Lingkungan dan Pendukung Kehidupan” (Environmental Control and Life Support System/ECLSS).
ECLSS adalah sistem yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan hidup dasar para astronot di luar angkasa, seperti tekanan atmosfer, pasokan air, oksigen, penyaringan limbah, dan lain-lain. Sistem ini sangat krusial bagi keberlangsungan misi berawak di luar angkasa, mengingat adanya ungkapan, “Space is hard” (antariksa itu keras) yang mengungkapkan betapa berbahaya dan besarnya tantangan dari perjalanan luar angkasa.
Suhu di antariksa diperkirakan hanya sebesar 3 Kelvin (-270,45 °Celsius) dan tekanannya nyaris nol. Ditambah dengan tidak adanya oksigen, hanya butuh waktu kurang dari 15 detik bagi manusia tanpa pakaian pengaman untuk mati karena membeku, tercekik, dan cairan tubuh yang mendidih karena ketiadaan tekanan udara.
Itulah mengapa ECLSS memegang peranan yang sangat penting dalam menjaga kehidupan astronot di luar angkasa.
Fungsi Utama
ECLSS di stasiun luar angkasa memiliki beberapa fungsi krusial, di antaranya:
- Menyediakan oksigen untuk bernapas.
- Menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer kabin.
- Memulihkan dan mendaur ulang oksigen dari karbon dioksida untuk suplai kru.
- Menyaring partikel mikro dan mikroorganisme dari udara kabin.
- Mempertahankan tekanan, temperatur, serta kelembaban udara di dalam kabin.
- Menghilangkan gas-gas mudah menguap seperti etanol, yang tidak berwarna dan berbau.
- Mendistribusikan udara kabin dengan baik antar setiap ruangan dan modul dalam stasiun.
- Menyediakan air minum untuk konsumsi, penyiapan makanan, dan pembersihan.
- Memurnikan dan mendaur ulang limbah air dari berbagai sumber kembali menjadi air minum.
Komponen Utama
ECLSS memiliki tiga komponen utama, yaitu:
- Sistem Daur Ulang Air (Water Recovery System).
- Sistem Pemulihan Udara (Air Revitalization System).
- Sistem Pembangkit Oksigen (Oxygen Generating System).
Baca juga: Fermi Paradox: Apakah Alien Benar-Benar Ada?
1. Sistem Daur Ulang Air (Water Recovery System/WRS)
Sistem Daur Ulang Air terdiri dari dua komponen utama, yaitu Prosesor Urine dan Prosesor Air. Prosesor Urine mengambil kembali air dari urin (air kencing) para astronot dengan metode distilasi vakum bertekanan rendah yang menggunakan sentrifus (perangkat distilasi berputar) untuk mengimbangi ketiadaan gravitasi di stasiun, sehingga memudahkan proses pemisahan cairan dan gas dari urin.
Kemudian air hasil penyaringan dari Prosesor Urine digabungkan dengan air limbah dari unit lain menuju Prosesor Air untuk diolah dan dimurnikan kembali. Prosesor Air menyaring gas dan bahan padat kemudian memurnikan air dari mikroorganisme dan kontaminan lainnya dengan metode katalisis suhu tinggi.
Air kemudian akan diuji kelayakannya oleh sensor di stasiun dan air yang tidak lulus uji kelayakan akan dialirkan kembali ke sistem daur ulang. Air hasil daur ulang memiliki peran penting lainnya dalam sistem pendukung kehidupan stasiun, yaitu memasok Sistem Penghasil Oksigen (OGS).
2. Sistem Pemulihan Udara (Air Revitalization System/ARS)
Sistem Pemulihan Udara menyediakan atmosfer yang dapat dihirup bagi awak stasiun. Sistem ini mengendalikan kelembapan relatif antara 30 dan 75 persen, menjaga karbon dioksida dan karbon monoksida pada tingkat yang tidak beracun, menghilangkan kontaminan dan gas-gas beracun lainnya, mengendalikan suhu dan ventilasi di kompartemen awak, dan menyediakan pendinginan untuk peralatan elektronik.
Sistem ini terdiri dari tiga bagian utama:
- Perangkat Penghilang Karbon Dioksida (Carbon Dioxide Removal Assembly/CDRA).
- Perangkat Pengendali Kontaminan Jejak (Trace Contaminant Control Subassembly/TCCS).
- Pengukur Komponen Atmosfer (Major Constituent Analyser/MCA).
CDRA bertugas menyaring dan menghilangkan karbon dioksida dari udara kabin. CDRA menggunakan saringan molekuler yang terbuat dari zeolit, kristal silikon dioksida dan aluminium dioksida untuk menangkap molekul karbon dioksida dari udara. Komponen CDRA memiliki dua filter molekuler. Filter pertama menyerap uap air dan filter kedua menyaring karbon dioksida.
TCCS bertugas menghilangkan gas buangan dari peralatan di stasiun dan produk sampingan metabolisme manusia, seperti metana dari perut yang kembung dan amonia dari keringat. Perangkat ini menggunakan filter karbon aktif yang merupakan penyerap yang sangat baik untuk menghilangkan berbagai kontaminan atmosfer yang berbahaya.
MCA bertugas memantau enam komponen utama atmosfer udara di stasiun, yaitu nitrogen (N₂), oksigen (O₂), karbon dioksida (CO₂), metana (CH₄), hidrogen (H₂), dan uap air (H₂O). Perangkat ini adalah perangkat utama yang memastikan kadar oksigen dan karbon dioksida dalam udara kabin berada pada level aman.
3. Sistem Pembangkit Oksigen (Oxygen Generating System/OGS)
Sistem Pembangkit Oksigen menghasilkan oksigen melalui proses elektrolisis air, yaitu penguraian senyawa air menjadi hidrogen dan oksigen dengan menggunakan arus listrik. Reaksinya dituliskan sebagai berikut:
2H₂O → 2H₂ + O₂
Reaksi ini menggunakan air daur ulang dari Sistem Daur Ulang Air dan tambahan pasokan air dari Bumi. Oksigen akan dilepas ke atmosfer kabin dan hidrogen akan dibuang ke antariksa.
Metode yang lebih efisien adalah menggunakan Sistem Sabatier. Sistem ini menggunakan reaksi Sabatier untuk menggabungkan karbon dioksida dari CDRA dan limbah hidrogen dari OGS untuk menghasilkan metana dan air. Reaksinya dituliskan sebagai berikut:
CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O
Reaksi ini dilakukan dengan suhu dan tekanan yang tinggi menggunakan bantuan katalis nikel. Sistem ini sangat membantu mengurangi jumlah air yang harus dibawa dari Bumi ke stasiun. Air yang dihasilkan akan dikirim ke OGS untuk dielektrolisis sedangkan metana akan dilepaskan ke antariksa.
Baca juga: Misteri Sisi Jauh Bulan, Bagian Bulan yang Tak Pernah Terlihat dari Bumi
Subsistem ECLSS
Selain dari tiga komponen utama di atas, ECLSS juga memiliki beberapa subsistem yang juga memiliki peran penting dalam menjaga kondisi di dalam kabin tetap nyaman dan layak huni. Di antaranya:
- Kontrol Suhu dan Kelembaban (Temperature and Humidity Control/THC).
THC adalah subsistem ECLSS yang berkaitan dengan pemeliharaan suhu udara yang stabil dan kontrol kelembaban udara dalam kabin. THC bertugas memastikan udara tersirkulasi dengan baik di seluruh kabin, sehingga tidak ada kelembaban udara yang menumpuk di suatu tempat. Kelembaban udara di stasiun hendaknya dijaga di tingkat 60%, karena di tingkat kelembaban 75%, udara akan menjadi terlalu lembab sehingga dapat menyebabkan pertumbuhan jamur dan mikroorganisme.
- Sistem Kontrol Termal (Thermal Control System/TCS)
TCS menjalankan bagian pengaturan suhu kabin, dan terbagi menjadi sistem Aktif (ATCS) dan sistem Pasif (PTCS). TCS menjaga suhu rata-rata kabin di tingkat 24 ℃, menjaga kabin dari pertumbuhan jamur dan mikroorganisme serta memastikan awak stasiun dapat bekerja dengan nyaman.
Demikian penjelasan singkat mengenai ECLSS, sistem penunjang kehidupan astronot di luar angkasa. Sebagian besar contoh dalam pembahasan di atas mengacu pada sistem penunjang kehidupan di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), sebagai salah satu contoh penerapan ECLSS yang telah teruji kelayakannya bagi para awak stasiun. Sistem ini juga menjadi bukti konsep yang ideal dan memiliki potensi untuk dikembangkan lebih canggih lagi supaya bisa menunjang misi eksplorasi antariksa berawak lainnya di masa depan.
Semoga bermanfaat!
[1]: James E. Scarborough, ECLSS at the ECLSS Test Facility, CC BY-SA 3.0
Sumber: NASA, Water Technology, NLSP, Howstuffworks, NSS, NASA, Letstalkscience.
