De unde provin apa și oxigenul pe ISS?
Imnul departamentului al 13-lea.
Nu ingineri, nu medici.
Și noi suntem instalatori:
Scoatem apa din urină!
Și nu fachiri, fraților, ca noi,
Dar fără să ne lăudăm, spunem:
Ciclul apei în natură noi
O vom repeta în sistemul nostru!
Știința noastră este foarte precisă.
Lasă-ți gândurile să plece.
Vom distila apa uzată
Pentru caserole și compot!
După ce a trecut toate Drumurile Lactee,
Nu vei pierde in greutate in acelasi timp
Cu deplină autosuficiență
Sistemele noastre spațiale.
La urma urmei, chiar și prăjiturile sunt excelente,
Lula kebab și kalachi
În cele din urmă - din original
Material și urină!
Nu refuza, dacă este posibil,
Când întrebăm dimineața
Umpleți balonul cu un total de
Cel puțin o sută de grame fiecare!
Trebuie să mărturisim într-o manieră prietenoasă,
Care sunt beneficiile de a fi prieten cu noi:
La urma urmei, fără reciclare
Nu poti trai pe lumea asta!!!
Apa este baza vieții. Pe planeta noastră cu siguranță. Pe unele Gamma Centauri, poate totul este diferit. Odată cu apariția explorării spațiului, importanța apei pentru oameni a crescut. Multe depind de H2O din spațiu: de la funcționarea stației spațiale în sine până la producerea de oxigen. Prima navă spațială nu avea un sistem închis de „alimentare cu apă”. Toată apa și alte „consumabile” au fost luate la bord inițial, de pe Pământ.
„Misiunile spațiale anterioare – Mercur, Gemeni, Apollo – au luat cu ei toate rezervele necesare de apă și oxigen și au aruncat deșeuri lichide și gazoase în spațiu”, explică Robert Bagdigian de la Centrul Marshall.
Pentru a spune pe scurt: Sistemele de susținere a vieții ale cosmonauților și astronauților erau „deschise” - se bazau pe sprijinul planetei lor natale.
Voi vorbi altă dată despre iod și sonda spațială Apollo, rolul toaletelor și opțiunile (UdSSR sau SUA) pentru eliminarea deșeurilor pe navele spațiale timpurii.
– Este nevoie de eliminarea deșeurilor?
Dumnezeu…
Desigur, nu am răspuns. A pornit aspiratorul și a încercat să uite de privirea curioasă a reptilianului care i se plictisește în spate. Urăsc aceste mici probleme de zi cu zi.
/„Stelele sunt jucării reci”, S. Lukyanenko/
Mă voi întoarce la apă și O2.
Astăzi există un sistem de regenerare a apei parțial închis pe ISS și voi încerca să vă spun detaliile (în măsura în care am înțeles eu însumi acest lucru).
Potrivit GOST 28040-89 (Nici măcar nu știu dacă este încă funcțional)" Sistemul de sprijinire a vieții pentru un astronaut într-o navă spațială cu echipaj "Sistemul de susținere a vieții pentru un astronaut este "un set de mijloace și măsuri interdependente funcțional menite să creeze condiții în compartimentul locuibil al unui nave spațiale cu echipaj care asigură menținerea schimbului de energie și de masă între corpul astronautului și mediu la nivelul necesar pentru a-și menține sănătatea și performanța.” Sistemul de susținere a vieții astronautului include următoarele sisteme:
*SVO - sistem de alimentare cu apă,
*SSGS - sistem de asigurare sanitara si igienica,
*SOP - sistem de aprovizionare cu alimente,
*SOTR - sistem de control termic.
Avem cu ce să fim mândri.
Robyn Carrasquillo, responsabil tehnic pentru proiectul ECLSS.
Cum a început totul (cu noi).
1.SISTEME DE SUPPORT VITAL ÎN CABINELE SIGLAȚE ALE STRATOBAZELOR, RACHETELOR ȘI PRIMII SATELIȚI ARTIFICIALI AI PĂMÂNTULUI
Prima vizită a unei persoane în spațiu Linia Karman Nava spațială a fost precedată de lansările de baloane stratosferice, rachete și sateliți artificiali Pământeni, în care existau sisteme de susținere a vieții pentru oameni și animale (mai ales pentru câini).
În baloanele stratosferice „SSSR-1” (1933) și „Osoaviakhim-1” (1934), sistemele de susținere a vieții au inclus rezerve de oxigen criogenic și gazos; acesta din urmă era în cilindri sub o presiune de 150 atm. Dioxidul de carbon a fost îndepărtat folosind KhPI, un absorbant chimic de var, în conformitate cu reacția:
Ca (OH)2 + CO2 = Ca (CO3) + H2O
Compoziția IPC a inclus 95% Ca (OH)2 și 5% azbest.
Rachetele folosite pentru sondarea în apropierea spațiului conțineau o cabină etanșă cu animale, care conținea trei cilindri pentru un amestec de aer și oxigen. Dioxidul de carbon eliberat de animale a fost îndepărtat folosind CPI.
Capsula „câinilor de stea” Belka și Strelka, în care s-au întors pe Pământ:
La bordul primilor sateliți artificiali Pământeni, sistemele de susținere a vieții pentru câini au inclus câteva elemente ale viitoarelor sisteme de susținere a vieții pentru astronauți: un dispozitiv pentru mâncare, un dispozitiv de cloacă; purificarea atmosferei și furnizarea de oxigen a fost efectuată folosind compuși superoxidici, care, atunci când absorb dioxidul de carbon și vaporii de apă, eliberează oxigen în conformitate cu reacțiile:
2KOH + CO2 = K2 CO3 + H2O
K2 CO3 + H2O + CO2 = 2 KHCO3
2. SISTEME DE SPRIJIN VIATA PENTRU SATELIȚI BIOLOGICI AI PĂMÂNTULUI DE TIP „BION” ȘI „FOTON”
Sateliții biologici ai Pământului -nava spațială automată „BION” și „FOTON” sunt destinate cercetării asupra influenței factorilor de zbor în spațiu (imponderabilitate, radiații etc.) asupra corpului animalului.
Este de remarcat faptul că Rusia este, de fapt, singura țară din lume care are nave spațiale automate pentru cercetarea obiectelor biologice. Alte țări sunt forțate să trimită animale în spațiu pe dispozitivele noastre.
De-a lungul anilor, supraveghetorii științifici ai programului BION au fost O.G. Gazenko și E.A. Ilyin. În prezent, directorul științific al programului BION este O.I. Orlov, deputați - E.A. Ilyin și E.N. Yarmanova.
Satelitul biologic „BION” este echipat cu sisteme de alimentare cu apă și de hrănire a animalelor, un sistem de control termic și al umidității, un sistem zi-noapte, un sistem de alimentare cu compoziția gazelor etc.
Sistemul de furnizare a compoziției de gaz a navei spațiale automate „BION” și „FOTON” este conceput pentru a furniza animalelor oxigen, pentru a elimina dioxidul de carbon și microimpuritățile gazoase din vehiculul de coborâre.
Ingrediente:
— cartușe cu o substanță care conține oxigen și un absorbant al microimpurităților dăunătoare;
— un cartuș cu un absorbant de dioxid de carbon și microimpurități nocive;
- ventilatoare electrice;
— senzori pentru a indica funcționarea ventilatoarelor și etanșeitatea căilor de gaz;
— analizor de gaze;
— unitate de control și monitorizare.
Sistemul asigură condiții confortabile în mediul de gaz al vehiculului de coborâre (un volum închis etanș care conține 4,0-4,5 m3 de aer) și este format din trei cartușe regenerative și un cartus de absorbție cu un ventilator electric pentru fiecare cartuș, asigurând regenerarea aerului în funcție de CO2 , O2, CO și alte impurități nocive. Pornirea și oprirea microcompresoarelor vă permite să asigurați compoziția dorită a atmosferei obiectului.
Principiul de funcționare: aerul obiectului este pompat de un ventilator printr-un cartuş regenerativ, unde este curățat de CO2 și impurități nocive și îmbogățit cu oxigen.
Excesul de dioxid de carbon este îndepărtat prin pornirea periodică a cartuşului de absorbţie. Cartușul de absorbție asigură, de asemenea, îndepărtarea impurităților dăunătoare. Sistemul funcționează cu o unitate de control și monitorizare și un analizor de gaz pentru oxigen și dioxid de carbon. Când presiunea parțială a oxigenului scade la 20,0 kPa, primul cartuş regenerativ este pornit.
Dacă presiunea parțială a oxigenului este mai mare sau egală cu 20,8 kPa, cartușul regenerativ este oprit și pornit din nou la o presiune parțială a oxigenului de 20,5 kPa. Al doilea și următoarele cartușe sunt pornite la o presiune parțială a oxigenului de 20,0 kPa (sub rezerva unei scăderi a concentrației), iar cartușele pornite anterior continuă să funcționeze.
Cartușul de absorbție pornește periodic la o presiune parțială a dioxidului de carbon de 1,0 kPa și se oprește la o presiune parțială a dioxidului de carbon de 0,8 kPa, indiferent de funcționarea cartuşului regenerativ.
3. SISTEME DE SISTEMUL VIEȚII BAZATE PE REZERZE PENTRU ECHIPAJELE NAVEI SPAȚIALE DE LA STAȚIA ORBITALĂ VOSTOK, VOSKHOD, SOYUZ, MERCURY, GEMINI, APOLLO, SHUTTLE ȘI SKYLAB
Sistemele de susținere a vieții ale navelor spațiale sovietice, cum ar fi Vostok, Voskhod, Soyuz, precum și americanii Mercury, Gemini, Apollo și nava de transport reutilizabilă Shuttle s-au bazat în întregime pe rezerve de materiale consumabile: oxigen, apă, alimente, mijloace de eliminare a CO2 și microimpurități nocive.
4. SISTEME DE SUPPORT VITAL DE REGENERARE BAZATE PE PROCESE FIZICE ȘI CHIMICE PENTRU ECHIPAJELE STAȚIILOR SPATIALE ORBITALE „SALYUT”, „MIR”, „ISS”
Funcționarea sistemelor de susținere a vieții bazate pe rezerve de substanțe consumabile preluate de pe Pământ prezintă un dezavantaj semnificativ: masa și dimensiunile acestora cresc direct proporțional cu durata misiunii spațiale și cu numărul membrilor echipajului. Odată atinsă o anumită durată de zbor, LSS bazat pe inventar poate fi un obstacol în implementarea expediției.
Tabelul prezintă caracteristicile de masă ale sistemului de susținere a vieții pe baza rezervelor de consumabile în raport cu o expediție care durează 50, 100 și 500 de zile pentru un echipaj de 6 persoane:
Pe baza standardelor de consum pentru principalele componente ale fluidelor de susținere a vieții, obținute ca urmare a multor ani de practică a zborurilor orbitale de lungă durată în stații precum SALYUT, MIR și ISS (oxigen - 0,96 kg/persoană/zi, băut). apă - 2,5 kg / persoană zi, hrană - 1,75 kg / persoană zi etc.), este ușor de calculat că masa necesară de provizii pentru un echipaj de 6 persoane în condițiile unui zbor de 500 de zile fără a lua în considerare greutatea tară și sistemele de depozitare ar ajunge la mai mult de 58 de tone (vezi tabelul). În cazul utilizării sistemelor de susținere a vieții bazate pe aprovizionare cu consumabile, ar fi necesară crearea unor sisteme de depozitare a deșeurilor astronauților: fecale, urină, condens de umiditate atmosferică, apă sanitară și de bucătărie uzată etc.
Ceea ce de fapt este greu de implementat sau chiar imposibil (zborul spre Marte, de exemplu).
În 1967-1968 în Institutul de Probleme Medicale și Biologice al Ministerului Sănătății al URSS s-a desfășurat anual un experiment medical și tehnic unic, cu participarea a trei testeri: G.A. Manovtseva, A.N. Bozhko și B.N. Ulybysheva. Într-un experiment cu cameră ermetică care a durat 365 de zile, a avut loc o evaluare medicală, biologică și tehnică a unui nou complex de sisteme regenerative de susținere a vieții.
Sistemul de susținere a vieții al complexului de laborator de la sol a inclus:
*sistem de generare a oxigenului, sistem de regenerare a apei din deșeurile de testare cu umiditate, echipamente sanitare și igienice, seră,
*sistem de instrumentare.
Sistemele experimentale de susținere a vieții regenerative bazate pe procese fizice și chimice, testate într-un experiment medical și tehnic de un an, au fost prototipul sistemelor standard de susținere a vieții pentru echipajele stațiilor orbitale Salyut, MIR și ISS.
Pentru prima dată în practica mondială a zborurilor cu echipaj, sistemul de regenerare „SRV-K” a funcționat pe stația spațială Salyut-4 - un sistem de obținere a apei potabile din condens printr-o atmosferă de umiditate. Echipajul format din A.A. Gubarev și G.M. Grechko a folosit apă regenerată în sistemul SRV-K pentru a băut și a pregăti alimente și băuturi. Sistemul a funcționat pe toată durata zborului cu echipaj al stației. Sisteme similare de tip SRV-K au funcționat la stațiile Salyut-6, Salyut-7 și MIR.
[u]Digresiune:
La 20 februarie 1986, stația orbitală sovietică a intrat pe orbită „Lumea“.
La 23 martie 2001 ea a fost scufundat în Oceanul Pacific.
Stația noastră Mir a fost inundată când avea 15 ani. Acum, cele două module rusești care fac parte din ISS sunt, de asemenea, câte 17. Dar nimeni nu va scufunda încă ISS...
Eficacitatea utilizării sistemelor de regenerare a fost confirmată de experiența de mulți ani de funcționare, de exemplu, a stației orbitale MIR, la bordul căreia au funcționat cu succes următoarele subsisteme LSS:
"SRV-K" - un sistem pentru regenerarea apei din condensatul umidității atmosferice,
"SRV-U" - un sistem pentru regenerarea apei din urină (urină),
"SPK-U" - un sistem pentru primirea și conservarea urinei (urină),
Electronul este un sistem de generare de oxigen bazat pe procesul de electroliză a apei,
"Aer" - sistem de îndepărtare a dioxidului de carbon,
"BMP" - unitate pentru îndepărtarea microimpurităților dăunătoare etc.
Sisteme similare de regenerare (cu excepția SRV-U) funcționează în prezent cu succes la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS).
Unde se cheltuiește apa pe ISS (încă nu există diagramă de calitate mai bună, scuzele mele):
Sistemul de susținere a vieții (LSS) al ISS include un subsistem de suport pentru compoziția gazelor (SOGS). Compoziție: mijloace de monitorizare și reglare a presiunii atmosferice, mijloace de egalizare a presiunii, echipamente pentru depresurizarea și presurizarea PHO, echipamente de analiză a gazelor, un sistem de îndepărtare a impurităților nocive BMP, un sistem de îndepărtare a dioxidului de carbon din atmosferă „Aer”, mijloace pentru curatarea atmosferei. O parte integrantă a SOGS sunt instalațiile de alimentare cu oxigen, inclusiv sursele de oxigen cu combustibil solid (SOS) și sistemul Electron-VM pentru producerea de oxigen din apă. În timpul lansării inițiale, la bordul SM se aflau doar 120 kg de aer și două generatoare de oxigen THC cu combustibil solid.
Cui îi pasă→ Transmisiune online live de la o cameră web către ISS.
Pentru a livra 30 de litri de apă la bordul stației orbitale MIR și ISS, ar fi necesar să se organizeze încă 000 lansări ale navei de transport Progress, a cărei sarcină utilă este de 12 tone. Dacă luăm în considerare faptul că navele Progress sunt echipate cu rezervoare de apă potabilă de tip Rodnik cu o capacitate de 2,5 de litri, atunci numărul lansărilor suplimentare ale navei de transport Progress ar fi trebuit să crească de câteva ori.
Calcul pentru „Marțianul”:
Pe ISS, absorbanții cu zeolit ai sistemului Air captează dioxidul de carbon (CO2) și îl eliberează în spațiul exterior. Oxigenul pierdut în CO2 este completat prin electroliza apei (descompunerea acesteia în hidrogen și oxigen). Acest lucru se realizează pe ISS prin sistemul Electron, care consumă 1 kg de apă de persoană pe zi. Hidrogenul este în prezent evacuat peste bord, dar în viitor va ajuta la transformarea CO2 în apă valoroasă și în metanul emis (CH4). Și bineînțeles, în cazul în care există bombe de oxigen și cilindri la bord.
[
centru][/ Center]
Baia de pe stația spațială arată astfel:
Modulul de service ISS a introdus și operează sistemele de purificare Vozdukh și BMP, sistemul îmbunătățit de regenerare a apei din condens SRV-K2M și sistemul de generare a oxigenului Elektron-VM, precum și sistemul de colectare și conservare a urinei SPK-UM. Productivitatea sistemelor îmbunătățite a fost crescută de peste 2 ori (asigură funcțiile vitale ale unui echipaj de până la 6 persoane), iar costurile cu energie și masă au fost reduse. Pe o perioadă de cinci ani (date pentru 2006) de funcționare, au fost regenerate 6,8 tone de apă și 2,8 tone de oxigen, ceea ce a făcut posibilă reducerea greutății mărfurilor livrate la stație cu mai mult de 11 tone. Întârzierea includerii sistemului SRV-UM pentru regenerarea apei din urină în complexul LSS nu a permis regenerarea a 7 tone de apă și reducerea greutății de livrare.
"Al doilea front" - Americanii
Apa de proces de la un aparat american ECLSS furnizat sistemului rus și americanului OGS (Sistem de generare a oxigenului), unde este apoi „procesat” în oxigen.
Procesul de recuperare a apei din urină este o sarcină tehnică complexă: „Urina este mult mai „murdară” decât vaporii de apă, - explică Carrasquillo, - Poate coroda piesele metalice și poate înfunda conductele.”. Sistemul ECLSS (video) folosește un proces numit distilare prin compresie de vapori pentru a purifica urina: urina este fiartă până când apa din ea se transformă în abur. Aburul - apă purificată în mod natural în stare de vapori (minus urme de amoniac și alte gaze) - se ridică în camera de distilare, lăsând o suspensie maro concentrată de impurități și săruri pe care Carrasquillo le numește caritabil „saramură” (care este apoi eliberată în spațiul cosmic). ). Apoi aburul se răcește, iar apa se condensează. Distilatul rezultat este amestecat cu umiditatea condensată din aer și filtrat într-o stare adecvată pentru băut. Sistemul ECLSS este capabil să recupereze 100% umiditate din aer și 85% apă din urină, ceea ce corespunde unei eficiențe totale de aproximativ 93%.
Cele de mai sus se aplică însă pentru funcționarea sistemului în condiții terestre. În spațiu, apare o complicație suplimentară - aburul nu se ridică: nu este capabil să se ridice în camera de distilare. Prin urmare, în modelul ECLSS pentru ISS „... rotim sistemul de distilare pentru a crea gravitație artificială pentru a separa vaporii și saramura.”, explică Carrasquillo.
]Outlook:
Sunt cunoscute încercări de a obține carbohidrați sintetici din deșeurile astronauților pentru condițiile expedițiilor spațiale conform următoarei scheme:
Conform acestei scheme, deșeurile sunt arse pentru a forma dioxid de carbon, din care se formează metanul ca urmare a hidrogenării (Reacția Sabatier). Metanul poate fi transformat în formaldehidă, din care printr-o reacție de policondensare (Reacția lui Butlerov) se formează glucide monozaharide.
Cu toate acestea, monozaharidele de carbohidrați rezultate au fost un amestec de racemați - tetroze, pentoze, hexoze, heptoze, care nu au avut activitate optică.
Aproximativ. Mă înfioră chiar să mă gândesc la posibilitatea de a pătrunde în „cunoașterea wiki” pentru a înțelege sensul acestor termeni.
Sistemele moderne de susținere a vieții, după modernizarea lor corespunzătoare, pot fi folosite ca bază pentru crearea sistemelor de susținere a vieții necesare explorării spațiului adânc. Complexul LSS va asigura reproducerea aproape completă a apei și oxigenului la stație și poate sta la baza complexelor LSS pentru zborurile planificate către Marte și organizarea unei baze pe Lună.
Se acordă multă atenție creării de sisteme care să asigure circulația cât mai completă a substanțelor. În acest scop, cel mai probabil, vor folosi procesul de hidrogenare a dioxidului de carbon folosind reacția Sabatier sau Bosha Boudoir, care va permite implementarea ciclului oxigenului și apei:
CO2 + 2H2 = C + 2H2O
În cazul unei interdicții exobiologice privind eliberarea de CH4 în vidul spațiului cosmic, metanul poate fi transformat în formaldehidă și monozaharide carbohidrate nevolatile prin următoarele reacții:
policondensare
nСН2О - ? (CH2O)n
Ca(OH)2
Aș dori să menționez că sursele de poluare a mediului în stațiile orbitale și în timpul zborurilor interplanetare lungi sunt:
— materiale de construcție interioară (materiale sintetice polimerice, lacuri, vopsele);
— oameni (în timpul transpirației, transpirației, cu gaze intestinale, în timpul măsurilor sanitare și igienice, examinărilor medicale etc.);
— echipamente electronice de lucru;
— legături ale sistemelor de susținere a vieții (sistem de canalizare-sistem de control automat, bucătărie, saună, duș);
și multe altele.
Evident, va fi necesară crearea unui sistem automat de monitorizare operațională și management al calității mediului de viață. Un anume ASOKUKSO?
Oh, nu degeaba, în Baumanka, specialitatea în științele vieții navelor spațiale (E4.*) a fost numită de studenți:
CUR
...Ce a fost descifrat ca:
Жdin afaraОdispoziţie Пstaționat Аdispozitive
Completează, ca să zic așa, dacă încerci să aprofundezi în el.
Se termină Poate că nu am luat în considerare totul și am amestecat undeva faptele și cifrele. Apoi completează, corectează și critică.
O publicație interesantă m-a determinat să încep această „verbositate”: „Legume pentru astronauți: cum se cultivă verdeața proaspătă în laboratoarele NASA”, pe care copilul meu cel mic l-a târât pentru discuție.
Fiul meu a început să alcătuiască o „bandă de cercetare” astăzi la școală pentru a cultiva salată chinezească într-un cuptor cu microunde vechi. Probabil că au decis să se asigure cu verdeață atunci când călătoresc pe Marte. Va trebui să cumpărați un cuptor cu microunde vechi de la AVITO, pentru că... Ale mele inca functioneaza. Nu o rupeți intenționat, nu?
După cum am promis marks@marks, dacă ceva funcționează, voi posta fotografiile și rezultatul la GIC. Pot trimite salata crescută prin Russian Post celor care doresc, contra cost, desigur.
Surse primare:
DISCURSUL ACTIV al doctorului în științe tehnice, profesor, om de știință onorat al Federației Ruse Yu.E. SINYAKA (RAS) „SISTEME DE SPRIJIN VIAȚII PENTRU OBIECTE DE SPAȚIU HABITABLE (Trecut, prezent și viitor)” /Moscova octombrie 2008. Partea principală a textului.
„Live Science” (http://livescience.ru) - Regenerarea apei pe ISS.
JSC NIIkhimmash (www.niichimmash.ru). Publicații ale angajaților JSC NIIkhimmash.
Magazin online „Mâncare pentru astronauți”
Fotografii, videoclipuri și documente utilizate:
www.geektimes.ru/post/235877 (Philip Terekhov@lozga)
www.gctc.ru
www.bezformata.ru
www.vesvks.ru
www.epizodsspace.no-ip.org
www.techcult.ru
www.membrana.ru
www.yaplakal.com
www.aviaru.rf
www.fotostrana.ru
www.wikipedia.org
www.fishki.net
www.spb.kp.ru
www.nasa.gov
www.heroicrelics.org
www.marshallcenter.org
www.prostislav1.livejournal.com/70287.html
www.liveinternet.ru/users/carminaboo/post124427371
www.files.polkrf.ru
Marea Enciclopedie Sovietică (www.bse.uaio.ru)
www.vokrugsveta.ru
informații