Các nhà khoa học tại Đại học Alabama ở Huntsville (UAH), phối hợp với Trung tâm Bay Vũ trụ Marshall của NASA, đã phát triển nguyên mẫu một thiết bị được gọi là “súng giặt”, sử dụng plasma lạnh để khử khuẩn quần áo, chăn đệm và các vật liệu mềm trong môi trường không gian.
Thiết bị được phát triển nhằm giải quyết một vấn đề tưởng như đơn giản nhưng ngày càng quan trọng đối với các chuyến bay có người lái kéo dài: làm thế nào để giữ quần áo và không gian sinh hoạt sạch sẽ khi nguồn nước bị hạn chế.
Trong các sứ mệnh dài ngày, phi hành gia không thể giặt quần áo theo cách thông thường do nước là nguồn tài nguyên đặc biệt quý giá. Quần áo và các bề mặt vải không được vệ sinh thường xuyên có thể trở thành nơi tích tụ vi khuẩn, ảnh hưởng đến sức khỏe phi hành đoàn.
“Súng giặt” không sử dụng nước hoặc các chất tẩy rửa truyền thống để làm sạch vải. Thay vào đó, thiết bị phóng một luồng plasma lạnh vào vật liệu cần xử lý. Theo nhóm nghiên cứu, mục tiêu chính của công nghệ là giảm lượng vi sinh vật trên quần áo và các bề mặt mềm, thay vì loại bỏ các vết bẩn nhìn thấy bằng mắt thường.
“Công nghệ này sẽ làm giảm lượng vi sinh vật và giữ cho quần áo cùng các bề mặt mềm khác sạch về mặt vi sinh, qua đó bảo vệ sức khỏe phi hành gia,” Gabe Xu, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại UAH, cho biết.
Plasma là trạng thái vật chất gồm các hạt mang điện, trong đó có ion và electron. Không giống plasma nhiệt độ cao như trên Mặt trời, loại plasma được sử dụng trong thiết bị này là plasma lạnh, có nhiệt độ gần với nhiệt độ phòng.
Khi được phóng vào vải, các electron trong plasma va chạm với những phân tử khí như oxy và hơi nước, tạo ra các tác nhân oxy hóa. Những chất này có thể phản ứng với màng tế bào của vi khuẩn, gây tổn thương và tiêu diệt chúng. Cơ chế này tương tự nguyên lý oxy hóa được sử dụng trong một số chất khử trùng trên Trái đất như peroxide và thuốc tẩy.
Trong các thử nghiệm ban đầu, nguyên mẫu có kích thước tương đương một chiếc bút có thể xử lý khoảng 1 cm² vật liệu mỗi lần.
Một lợi thế lớn của công nghệ là giảm lượng vật tư phải mang theo trong các chuyến bay dài ngày. Nguyên mẫu tạo plasma từ helium, không khí và hơi nước, thay vì phụ thuộc vào một lượng lớn chất tẩy rửa hoặc chất khử khuẩn được vận chuyển từ Trái đất.
“Việc xử lý bằng plasma có thể giúp giảm đáng kể khối lượng vật tư cần thiết cho một sứ mệnh có người lái, đặc biệt là sứ mệnh tới Sao Hỏa, nơi việc tiếp tế rất khó khăn,” Xu nói.
Các nhà nghiên cứu cũng đang xem xét những ứng dụng khác, chẳng hạn công nghệ này có thể được sử dụng để khử khuẩn bộ đồ không gian, dụng cụ và các bề mặt trong khu cư trú trước khi phi hành gia ra ngoài môi trường Mặt trăng hoặc Sao Hỏa. Dự án ban đầu xuất phát từ nghiên cứu về bảo vệ hành tinh, nhằm giảm nguy cơ đưa vi sinh vật từ môi trường Trái đất tới các thế giới khác.
Tuy nhiên, “súng giặt” vẫn còn cách xa việc được sử dụng trong các sứ mệnh không gian thực tế. Kích thước nhỏ của nguyên mẫu khiến thiết bị chỉ có thể xử lý một diện tích vải rất hạn chế. Nhóm nghiên cứu đang phát triển một phiên bản lớn hơn nhưng vẫn có thể cầm tay để xử lý các bề mặt rộng hơn.
Một thách thức khác là ozone, một sản phẩm được tạo ra trong quá trình tạo plasma. Ozone có thể gây hại nếu tích tụ với nồng độ cao trong không gian kín. Các nhà nghiên cứu vì vậy đang phát triển hệ thống lọc để loại bỏ ozone khỏi môi trường sau khi xử lý.
Ngoài việc khử khuẩn, nhóm nghiên cứu cho rằng công nghệ plasma có thể được ứng dụng trong nhiều hệ thống phục vụ các chuyến bay không gian dài ngày, bao gồm xử lý nước, tái tạo không khí, xử lý chất thải, hỗ trợ trồng cây và thậm chí xử lý đất Mặt trăng hoặc Sao Hỏa. Tuy nhiên, những ứng dụng này vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu ban đầu.
Súng giặt plasma đang hoạt động. Ảnh: UAH
Tia plasma từ súng giặt tác động lên bề mặt vải. Ảnh: UAH
