太空水循環系統有何奧妙，可以將汗水過濾干凈？

　　在太空生活中，水是最珍貴的資源，據估計，將1加侖的水運送到亞軌道太空需要花費至少8.3萬美元。為了解決宇航員太空生活用水問題，NASA JSC于2000年開始與納米材料公司Argonide簽訂小企業創新研究(SBIR)合同，開發水循環過濾、消毒系統。2002年，該公司基于納米纖維核心技術開發出了NanoCeram濾芯，經驗證可以為太空飲用水提供卓越的凈化效果，使用該技術，宇航員的汗水及尿液亦可并入水回收系統實現高效凈化。

　　NanoCeram濾芯采用納米氧化鋁纖維復合在直徑9.65 mm的玻璃纖維上制成，其中，納米纖維平均直徑約為2 nm，平均長度約為200～300 nm，濾芯比表面積高達500 m2/g，且纖維帶有正電荷。

　　在過濾時，尺寸大于2μm的雜質由于納米纖維的攔截作用直接被過濾，而更細小的粒子等則由于帶有輕微負電荷，被帶有正電荷的納米氧化鋁纖維吸附過濾，因此單層過濾介質對0.025μm粒子的過濾效率即可達到99.99%(3層介質可達99.999 9%)，從而可以有效地去除水中的細菌、病毒、有機物顆粒、寄生蟲以及鐵、鉛等重金屬粒子。同時，由于該過濾介質具有相對于其過濾雜質粒子更大的孔徑，因而具有高流動性、高容塵量和低壓降優勢。

　　雖然NanoCeram是為宇航員太空用水而開發，但作為一項通用性很強的技術，其在民用領域也具有巨大的潛在應用價值：全球大約有9億人缺少安全和經過凈化的飲用水，每年有300萬～400萬人死于和水污染有關的疾病；而野外行軍、徒步旅行等也對便攜的實時水凈化設備具有迫切需求；等等。

　　因此，NanoCeram技術很快就在民用領域得以拓展。如，2006年Argonide公司將NanoCeram過濾技術授權給了Ahlstrom(奧斯龍)公司，此后奧斯龍基于NanoCeram技術完成了商品名為“Disruptor?”的納米鋁纖維介質材料的商業化生產，并在此基礎上通過添加活性炭粉末(PAC)進一步提高了介質(Disruptor? PAC)的過濾性能，在民用飲用水過濾領域得到了廣泛的應用。

　　此外，NASA 2017年對NanoCeram技術市場化情況的報告中，介紹了一家總部位于猶他州的凈水器公司Water Pure Technologies的便攜式水凈化裝置Water ResQ及其升級版的Mobile Water ResQU.V.系統。該系統將水凈化系統配置在一個便攜的手提箱中，可以用太陽能電池板充電或手搖充電，每分鐘可以過濾2.9加侖的水，且可以添加針對高污染水的額外過濾模塊。目前，該公司已經獲得了來自消防跳傘旅、緊急救援組織以及軍方等的訂單。

　　在太空水循環過濾過濾技術的基礎上，NASA還在進一步提高其太空循環水的結凈度，以期在太空生產靜脈注射級(IntraVenous，IV)凈水。由于每次空間任務中宇航員都有生病或受傷的可能，且NASA國際空間站病人狀況數據庫已確認有115種可能發生在空間的醫療情況站需要靜脈注射，如1名嚴重燒傷的宇航員在數周的治療過程中需要約100 L(僅前3天就需要30 L)的IV液體。

　　NASA最近的一項研究報告顯示，火星任務可能需要多達248 L的靜脈注射液，但目前空間站中只能存儲12 L液體，而如此巨大的IV液體需求進入太空的代價是巨大的——需要占據大量的空間、無菌要求高且保質期有限。

　　為此，NASA設立了一項名為IntraVenous Fluid GENeration for Exploration Missions(IVGEN)的項目，由肯尼迪航天中心和格倫研究中心合作開發了一種IV水凈化測試系統，并于2010年在國際空間站中進行了測試，從NASA發布的測試結果來看，其在鹽溶液濃度、氣泡控制等方面還存在一些缺陷，項目以失敗告終。但可以預見的是，如果這項技術開發成功，除了在空間站醫療領域外，其在野外戰爭、潛艇、遠洋艦隊以及民用醫療救援等領域具有非常好的應用前景和價值。