SURABAYA (LENTERA) - Badan Antariksa Amerika Serikat (NASA) terus mengembangkan teknologi penunjang kehidupan di luar angkasa untuk mendukung misi berawak jangka panjang. Salah satu inovasi terpenting yang kini menjadi perhatian adalah sistem toilet canggih yang mampu mengolah air kencing astronaut menjadi air minum layak konsumsi.
Teknologi tersebut dikembangkan melalui riset selama hampir 40 tahun dengan nilai investasi mencapai sekitar 23 juta dolar AS atau setara Rp411 miliar.
Anggaran tersebut digunakan untuk membangun dua unit toilet berteknologi tinggi. Satu unit dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional (International Space Station/ISS), sementara satu unit lainnya disiapkan untuk kapsul Orion yang digunakan dalam misi Artemis II, program NASA yang menjadi bagian dari upaya mengembalikan manusia ke Bulan.
Mengutip Space Daily, NASA menilai sistem daur ulang air merupakan teknologi vital bagi eksplorasi antariksa masa depan. Dalam misi berawak yang berlangsung berbulan-bulan hingga bertahun-tahun, membawa seluruh kebutuhan air dari Bumi akan sangat mahal karena setiap kilogram muatan yang diluncurkan ke luar angkasa membutuhkan biaya yang besar. Oleh karena itu, mendaur ulang hampir seluruh air yang digunakan awak menjadi solusi paling efisien.
Toilet yang saat ini digunakan di ISS bernama Universal Waste Management System (UWMS). Perangkat tersebut tiba di stasiun luar angkasa pada 2020 menggunakan wahana kargo Cygnus milik Northrop Grumman. Dibandingkan sistem sebelumnya, UWMS memiliki desain yang lebih ringkas dengan bobot sekitar 45 kilogram. Sebagian besar komponennya dibuat menggunakan titanium karena material tersebut tahan terhadap korosi akibat paparan urine dan bahan kimia asam yang digunakan selama proses pengolahan.
NASA juga melakukan sejumlah penyempurnaan dari sisi ergonomi. Salah satunya adalah mendesain ulang corong penampung urine agar lebih nyaman digunakan oleh astronaut perempuan. Perubahan tersebut dilakukan setelah pengalaman penggunaan toilet generasi sebelumnya yang mengadopsi rancangan Rusia dinilai kurang optimal bagi seluruh anggota kru.
Teknologi pengolahan air pada toilet luar angkasa bekerja sangat berbeda dibanding sistem sanitasi di Bumi. Dalam kondisi mikrogravitasi, cairan tidak dapat mengalir secara alami karena tidak ada gaya gravitasi yang menariknya ke bawah. Untuk mengatasi hal itu, UWMS menggunakan hisapan udara berkecepatan tinggi yang menarik urine menuju Urine Processor Assembly (UPA).
Pada tahap pertama, urine diputar menggunakan centrifuge, alat yang menghasilkan gravitasi buatan melalui putaran berkecepatan tinggi. Setelah itu, cairan dipanaskan dalam kondisi vakum parsial sehingga air dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dibandingkan titik didih normal di Bumi. Metode tersebut memungkinkan proses pemisahan air berlangsung dengan konsumsi energi yang lebih efisien.
Uap air yang dihasilkan kemudian didinginkan hingga berubah kembali menjadi cairan sebelum diproses lebih lanjut melalui Water Processor Assembly (WPA). Di dalam sistem ini, air melewati berbagai tahapan penyaringan, filtrasi, reaksi katalitik, hingga proses sterilisasi menggunakan iodin untuk membunuh bakteri dan mikroorganisme yang mungkin masih tersisa.
Hasil akhirnya adalah air yang memenuhi standar kualitas untuk dikonsumsi para astronaut. NASA menyebut air hasil daur ulang tersebut tidak hanya berasal dari urine, tetapi juga dari keringat serta uap air yang dikeluarkan kru melalui pernapasan.
Secara keseluruhan, sistem ini mampu mengembalikan sekitar 98 persen air yang masuk ke dalam sistem menjadi air minum yang dapat digunakan kembali. Hanya sekitar dua persen yang masih tersisa dalam bentuk cairan pekat atau brine, yang hingga kini belum dapat didaur ulang sepenuhnya.
NASA menyebut tingkat efisiensi tersebut menjadi salah satu pencapaian terbesar dalam pengembangan sistem pendukung kehidupan manusia di luar angkasa. Semakin tinggi tingkat pemulihan air, semakin sedikit pasokan yang harus dikirim dari Bumi, sehingga biaya misi dapat ditekan secara signifikan.
Keberhasilan tersebut bukan diperoleh dalam waktu singkat. Menurut laporan Space Daily, penelitian mengenai sistem daur ulang air telah dimulai sejak era Skylab pada awal 1970-an. Saat itu, stasiun luar angkasa pertama milik Amerika Serikat belum memiliki teknologi pemulihan air sehingga seluruh kebutuhan air minum harus diangkut langsung dari Bumi.
Selama dekade 1980-an hingga 1990-an, NASA mengembangkan berbagai prototipe yang sebagian besar belum berhasil. Beberapa teknologi seperti membran reverse osmosis cepat mengalami kerusakan ketika digunakan dalam kondisi luar angkasa. Sementara itu, metode distilasi termoelektrik juga gagal memberikan hasil yang memuaskan karena tidak mampu bekerja secara stabil.
Setelah melalui berbagai percobaan, NASA akhirnya memilih pendekatan berbasis centrifuge pada akhir 1990-an. Teknologi tersebut kemudian menjadi fondasi sistem pemulihan air generasi pertama yang mulai dipasang di ISS pada 2008.
Meski demikian, perjalanan teknologi tersebut tidak sepenuhnya mulus. Pada tahap awal operasinya, motor centrifuge sempat menyedot arus listrik jauh lebih besar dibandingkan perhitungan sehingga sistem beberapa kali mengalami gangguan dan mati mendadak. NASA kemudian melakukan berbagai penyempurnaan, termasuk menambahkan unit pengolah brine, hingga tingkat efisiensi daur ulang meningkat menjadi sekitar 98 persen seperti saat ini.
Tantangan serupa juga muncul pada toilet versi Orion yang dibawa dalam misi Artemis II pada April 2026. Tak lama setelah peluncuran, kru melaporkan adanya gangguan pada selang saluran urine. Selain itu, astronaut juga sempat mencium bau seperti kabel terbakar dari dalam unit toilet sehingga mereka harus menggunakan alat penampung darurat selama proses investigasi berlangsung.
Meski sempat mengalami kendala teknis, NASA menegaskan bahwa investasi sebesar 23 juta dolar AS tersebut tetap sebanding dengan manfaat yang diperoleh. Badan antariksa itu menilai metode lama seperti penggunaan kantong penampung limbah sebagaimana pada era misi Apollo tidak lagi memadai untuk mendukung perjalanan antariksa jangka panjang menuju Bulan maupun Mars.
Para ilmuwan NASA juga menilai teknologi daur ulang air menjadi salah satu fondasi penting bagi eksplorasi ruang angkasa masa depan.
Misi menuju Mars, misalnya, diperkirakan berlangsung lebih dari dua tahun sehingga hampir mustahil membawa seluruh kebutuhan air dari Bumi. Sistem pendaur ulang air berteknologi tinggi memungkinkan kru memperoleh pasokan air secara berkelanjutan dengan memanfaatkan sumber daya yang sudah tersedia di dalam wahana.
Selain untuk eksplorasi antariksa, sejumlah pakar menilai teknologi pemurnian air tertutup yang dikembangkan NASA juga berpotensi diadaptasi di Bumi. Sistem serupa dapat dimanfaatkan di kapal selam, pangkalan penelitian di wilayah terpencil, daerah yang mengalami krisis air bersih, hingga kawasan terdampak bencana yang membutuhkan pasokan air minum secara mandiri.
Dengan pengalaman riset selama hampir empat dekade, NASA kini berhasil membangun sistem pendukung kehidupan yang mampu mengubah limbah menjadi sumber daya baru. Inovasi tersebut menunjukkan bahwa dalam eksplorasi antariksa modern, setiap tetes air memiliki nilai yang sangat berharga dan menjadi kunci keberhasilan misi manusia menjelajahi ruang angkasa lebih jauh daripada sebelumnya.(far,ist/dya)
.jpg)
