Unter den ungewöhnlichen Bedingungen eines außeratmosphärischen Fluges müssen den Kosmonauten alle Arbeits- und Ruhebedingungen geboten werden. Sie müssen ausreichend lange essen, trinken, atmen, sich ausruhen und schlafen. Solche einfachen und alltäglichen Fragen der irdischen Existenz unter Weltraumbedingungen entwickeln sich zu komplexen wissenschaftlichen und technischen Problemen.

Ein Mensch kann längere Zeit ohne Nahrung auskommen, ohne Wasser – mehrere Tage lang. Doch ohne Luft kann er nur wenige Minuten leben. Die Atmung ist die wichtigste Funktion des menschlichen Körpers. Wie wird es in der Raumfahrt sichergestellt?

Das freie Volumen in Raumfahrzeugen ist gering. Normalerweise sind etwa 9 Kubikmeter Luft an Bord. Und hinter den Schiffswänden herrscht fast völliges Vakuum, Überreste einer Atmosphäre, deren Dichte millionenfach geringer ist als die der Erdoberfläche.

9 Kubikmeter sind alles, was Astronauten zum Atmen haben. Aber das ist viel. Die Frage ist nur, womit dieses Volumen gefüllt wird, was die Astronauten atmen werden.

Die Atmosphäre, die einen Menschen auf der Erde umgibt, enthält im trockenen Zustand 78,09 Gewichtsprozent Stickstoff, 20,95 Gewichtsprozent Sauerstoff, 0,93 Gewichtsprozent Argon und 0,03 Gewichtsprozent Kohlendioxid. Die Menge anderer darin enthaltener Gase ist praktisch unbedeutend.

Der Mensch und fast alle Lebewesen auf der Erde sind es gewohnt, dieses Gasgemisch einzuatmen. Die Fähigkeiten des menschlichen Körpers sind jedoch umfassender. Vom gesamten Atmosphärendruck auf Meereshöhe macht Sauerstoff etwa 160 Millimeter aus. Ein Mensch kann atmen, wenn der Sauerstoffdruck auf 98 Millimeter Quecksilbersäule sinkt, und erst darunter kommt es zu „Sauerstoffmangel“. Aber auch eine andere Möglichkeit ist möglich: wenn der Sauerstoffgehalt der Luft höher als normal ist. Die Obergrenze des für den Menschen möglichen Sauerstoffpartialdrucks liegt bei 425 Millimeter Quecksilbersäule. Bei höheren Sauerstoffkonzentrationen kommt es zu einer Sauerstoffvergiftung. Die Fähigkeiten des menschlichen Körpers ermöglichen also Schwankungen des Sauerstoffgehalts um etwa das Vierfache. In noch größeren Grenzen kann unser Körper Schwankungen des Luftdrucks tolerieren: von 160 Millimeter Quecksilbersäule bis zu mehreren Atmosphären.

Stickstoff und Argon sind die inerten Bestandteile der Luft. An oxidativen Prozessen ist nur Sauerstoff beteiligt. Daher entstand der Gedanke: Ist es möglich, Stickstoff in einem Raumschiff durch ein leichteres Gas, beispielsweise Helium, zu ersetzen? Ein Kubikmeter Stickstoff wiegt 1,25 Kilogramm, Helium wiegt nur 0,18 Kilogramm, also siebenmal weniger. Bei Raumschiffen, bei denen jedes zusätzliche Kilogramm Gewicht anfällt, ist das keineswegs gleichgültig. Experimente haben gezeigt, dass ein Mensch in einer Sauerstoff-Helium-Atmosphäre normal atmen kann. Dies wurde von amerikanischen Aquanauten bei langen Unterwassertauchgängen getestet.

Aus technischer Sicht fällt auch die Eingasatmosphäre aus reinem Sauerstoff auf. In amerikanischen Raumschiffen nutzen Astronauten zum Atmen reinen Sauerstoff mit einem Druck von etwa 270 Millimetern Quecksilbersäule. Gleichzeitig sind die Geräte zur Kontrolle des Drucks und zur Aufrechterhaltung der Zusammensetzung der Atmosphäre einfacher (und daher leichter). Allerdings hat reiner Sauerstoff seine Nachteile: Es besteht Brandgefahr auf dem Raumschiff; Längeres Einatmen von reinem Sauerstoff führt zu unangenehmen Komplikationen in den Atemwegen.

Bei der Schaffung einer künstlichen Umgebung in heimischen Raumfahrzeugen wird die normale Erdatmosphäre zugrunde gelegt. Experten, vor allem Ärzte, bestanden darauf, dass an Bord der Raumschiffe ein Winkel des Heimatplaneten geschaffen werden solle, in dem die Bedingungen möglichst denen der Menschen auf der Erde ähneln. Alle technischen Vorteile, die sich aus der Verwendung einer Eingasatmosphäre, Sauerstoff-Helium und anderen ergeben, wurden zugunsten des vollständigen Komforts für die Astronauten geopfert. Alle Parameter liegen sehr nahe an den Normen der Atmosphäre, die wir auf der Erde atmen. Sie zeigen, dass die Automatisierung die Luftparameter in der Kabine sehr „fest“ und stabil „hält“. Astronauten scheinen die saubere Luft der Erde zu atmen.

Nachdem die Astronauten das Schiff bestiegen und die Abteile versiegelt wurden, beginnt sich die Zusammensetzung der Atmosphäre im Schiff zu ändern. Zwei Astronauten verbrauchen etwa 50 Liter Sauerstoff pro Stunde und stoßen 80-100 Gramm Wasserdampf, Kohlendioxid, flüchtige Stoffwechselprodukte usw. aus. Dann tritt die Klimaanlage in Kraft, die die Atmosphäre „auf Kondition“ bringt, also Es hält alle seine Parameter auf optimalem Niveau.

Die atmosphärische Regeneration basiert auf effektiven, bewährten physikalischen und chemischen Prozessen. Es gibt bekannte Chemikalien, die in Verbindung mit Wasser oder Kohlendioxid in der Lage sind, Sauerstoff freizusetzen. Dies sind Alkalimetallsuperoxide – Natrium, Kalium, Lithium. Damit diese Reaktionen 50 Liter Sauerstoff – den Stundenbedarf von zwei Astronauten – freisetzen, werden 26,4 Gramm Wasser benötigt. Und seine Freisetzung in die Atmosphäre durch zwei Astronauten erreicht, wie bereits erwähnt, 100 Gramm pro Stunde.

Ein Teil dieses Wassers wird zur Sauerstoffproduktion verwendet, während ein anderer Teil in der Luft gespeichert wird, um die normale relative Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten (innerhalb von 40–60 Prozent). Überschüssiges Wasser muss durch spezielle Absorber aufgefangen werden.

Das Vorhandensein von Staub, Krümeln und Schmutz in der Luft ist nicht akzeptabel. Denn in der Schwerelosigkeit fällt das alles nicht zu Boden, sondern schwebt frei in der Atmosphäre des Schiffes und kann in die Atemwege der Astronauten gelangen. Um die Luft von mechanischen Verunreinigungen zu reinigen, gibt es spezielle Filter.

Die Regeneration der Atmosphäre in einem Schiff beruht also darauf, dass ein Teil der Luft aus den Aufenthaltsräumen ständig von einem Ventilator angesaugt wird und durch eine Reihe von Klimaanlagen strömt. Dort wird die Luft gereinigt, hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Luftfeuchtigkeit und Temperatur auf ein normales Niveau gebracht und wieder in die Astronautenkabine zurückgeführt. Diese Luftzirkulation ist konstant und ihre Geschwindigkeit und Effizienz werden durch entsprechende Automatisierung ständig kontrolliert.

Wenn beispielsweise der Sauerstoffgehalt in der Schiffsatmosphäre zu stark ansteigt, bemerkt das Kontrollsystem dies sofort. Sie erteilt den Organen die entsprechenden Weisungen; Die Betriebsart der Anlage wird geändert, um die Sauerstofffreisetzung zu reduzieren.

Wenn die Ressourcen begrenzt sind, müssen Sie mit dem arbeiten, was Sie haben, insbesondere unter den rauen Bedingungen im Weltraum. Natürlich werden regelmäßig Frachtschiffe mit Vorräten zur ISS geschickt, aber für lange Missionen ist Selbstversorgung wichtig. Daher wird es notwendig sein, wertvolle Ressourcen, einschließlich Sauerstoff, zu recyceln und wiederzuverwenden.

Frische Luft

Jetzt untersuchen Wissenschaftler aktiv, wie die Photosynthese (der Prozess, bei dem ein Organismus Licht in Energie mit einem Nebenprodukt in Form von Sauerstoff umwandelt) im Weltraum abläuft. Dazu nahmen sie die Mikroalge Arthrospira (Spirulina) und tauchten sie in einen Photobioreaktor (einen mit Licht gefüllten Zylinder). An der Station wird Kohlendioxid durch Photosynthese in Sauerstoff und essbare Biomasse (Proteine) umgewandelt.

Wir wissen, wie dies unter terrestrischen Bedingungen geschieht, aber es ist wichtig, den Prozess im Weltraum zu testen. Das Experiment wird innerhalb eines Monats durchgeführt, wenn sich die Sauerstoffmenge der Algen ausreichend verändert.

Nach ihrer Rückkehr zur Erde werden die Mikroalgen im April 2018 analysiert. Genetische Informationen werden ein klareres Bild der Auswirkungen von Schwerelosigkeit und Strahlung auf die Pflanzenzelle liefern. Arthrospira ist bekanntermaßen äußerst resistent gegen Strahlung, seine maximale Leistungsfähigkeit muss jedoch getestet werden.

Das Projekt ist Teil des Melissa-Programms (Alternative Life Support). Sie ist für zahlreiche Forschungs- und Bildungsaktivitäten verantwortlich, beispielsweise für das AstroPlant-Projekt, das Informationen über das Pflanzenwachstum in verschiedenen Teilen der Erde sammelt.

Darauf folgt das Uriniss-Projekt, das das Urinrecycling untersucht, um Stickstoffgas, Energie, potenzielle Pflanzennährstoffe und Wasser zu erzeugen.

„Frühere Weltraummissionen – Merkur, Gemini, Apollo – haben alle notwendigen Vorräte an Wasser und Sauerstoff mitgenommen und flüssige und gasförmige Abfälle in den Weltraum geworfen“, erklärt Robert Bagdigian vom Marshall Center. Kurz gesagt, die Lebenserhaltungssysteme der Astronauten waren „offene Regelkreise“ – sie waren auf die Unterstützung der Erde angewiesen, was heute teilweise auf die Internationale Raumstation (ISS) zutrifft.

Bei langen On- oder Off-Einsätzen ist es jedoch sinnvoll, das System zu schließen – also Luft und Schmutzwasser zu recyceln, anstatt es wegzuwerfen. In naher Zukunft werden Tests eines solchen Regenerationssystems auf der ISS durchgeführt. Der Projektname lautet Environmental Control and Life Support Systems, besser bekannt unter der Abkürzung ECLSS. Robert Bagdizhyan ist der Leiter dieses Projekts.

ECLSS-Wasserregenerationssystem

„Die Russen waren uns in diesem Bereich voraus“, sagt Robyn Carrasquillo, technische Direktorin des ECLSS-Projekts. „Sogar die Raumsonden Saljut und Mir waren in der Lage, Feuchtigkeit aus der Luft zu kondensieren und nutzten dazu Elektrolyse, bei der elektrischer Strom durch Wasser geleitet wurde.“ Sauerstoffproduktion.“ Das von der NASA entwickelte ECLSS-System wird 2008 auf der ISS starten und in puncto Regeneration noch weiter gehen – es ist in der Lage, Trinkwasser nicht nur aus Verdunstung, sondern auch aus Urin zu gewinnen.

Die Gewinnung von Wasser aus Urin ist eine komplexe technische Aufgabe: „Urin ist viel schmutziger als Wasserdampf“, erklärt Carrasquillo. „Er kann Metallteile angreifen und Rohre verstopfen.“ Das ECLSS-System verwendet zur Reinigung des Urins einen Prozess namens Dampfkompressionsdestillation: Der Urin wird gekocht, bis sich das darin enthaltene Wasser in Dampf verwandelt. Der Dampf – natürlich gereinigtes Wasser im Dampfzustand (ohne Spuren von Ammoniak und anderen Gasen) – steigt in die Destillationskammer und hinterlässt eine konzentrierte braune Aufschlämmung aus Verunreinigungen und Salzen, die Carrasquillo liebevoll „Sole“ nennt (die dann in den Weltraum entlassen wird). ). Anschließend kühlt der Dampf ab und das Wasser kondensiert. Das resultierende Destillat wird mit aus der Luft kondensierter Feuchtigkeit vermischt und in einen zum Trinken geeigneten Zustand gefiltert. Das ECLSS-System ist in der Lage, 100 % Feuchtigkeit aus der Luft und 85 % Wasser aus Urin zurückzugewinnen, was einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 93 % entspricht.

Das oben Gesagte gilt jedoch für den Betrieb des Systems unter terrestrischen Bedingungen. Im Weltraum entsteht eine zusätzliche Komplikation: Der Dampf steigt nicht auf: Er kann nicht in die Destillationskammer aufsteigen. Im ECLSS-Modell für die ISS „... drehen wir das Destillationssystem, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen, um die Dämpfe und die Sole zu trennen“, erklärt Carrasquillo.

Darüber hinaus schweben in der Mikrogravitation eines Raumfahrzeugs menschliche Haare, Hautpartikel, Flusen und andere Verunreinigungen in der Luft und fallen nicht zu Boden. Aus diesem Grund ist ein beeindruckendes Filtersystem erforderlich. Am Ende des Reinigungsprozesses wird dem Wasser Jod zugesetzt, um das Wachstum von Mikroben zu verlangsamen (Chlor, das auf der Erde zur Wasserreinigung verwendet wird, ist chemisch zu aktiv und gefährlich, um es unter Weltraumbedingungen zu lagern).

Das Wasserregenerationssystem der ISS, das etwa anderthalb Tonnen wiegt, wird „... eine halbe Gallone Wasser pro Stunde produzieren, was mehr ist, als eine dreiköpfige Besatzung benötigt“, sagte Carrasquillo. „Dies wird es ermöglichen Raumstation, um das Leben von sechs Astronauten kontinuierlich zu unterstützen. Das System ist darauf ausgelegt, Trinkwasser zu produzieren, „...mit Reinheitsstandards, die höher sind als die der meisten kommunalen Wassersysteme auf der Erde“, fügte Bagdijian hinzu.

Das Wasserrückgewinnungssystem produziert nicht nur Trinkwasser für die Besatzung, sondern versorgt auch einen anderen Teil des ECLSS mit Wasser: das Sauerstofferzeugungssystem (OGS). Das Funktionsprinzip von OGS ist die Elektrolyse. Wassermoleküle werden in Sauerstoff, der zum Atmen notwendig ist, und Wasserstoff gespalten, der aus dem Raumfahrzeug entfernt wird. „Der Luftproduktionskreislauf erfordert ausreichend sauberes Wasser, damit die Elektrolysekammern nicht verstopfen“, betont Bagdizhyan.

„Die Regeneration ist viel effizienter als die Versorgung der Station von der Erde aus“, sagt Carrasquillo, insbesondere nachdem die Shuttles 2010 ihre Betriebszeit beendet haben. Die Rückgewinnung von 93 % des Schmutzwassers ist beeindruckend, aber für mehrmonatige und mehrjährige Missionen zum Mond und Mars müssen nachfolgende Versionen des ECLSS-Systems einen Wirkungsgrad von nahezu 100 % erreichen. In diesem Fall sind die Astronauten bereit, unter den Bedingungen unserer „Düne“ zu überleben.

Wir sind keine Astronauten, wir sind keine Piloten,
Keine Ingenieure, keine Ärzte.
Und wir sind Klempner:
Wir treiben Wasser aus dem Urin aus!
Und keine Fakire, Brüder, wie wir,
Aber ohne zu prahlen sagen wir:
Der Wasserkreislauf in der Natur wir
Wir werden es in unserem System wiederholen!
Unsere Wissenschaft ist sehr präzise.
Lass einfach deinen Gedanken freien Lauf.
Wir werden Abwasser destillieren
Für Aufläufe und Kompott!
Nachdem ich alle Milchstraßen passiert habe,
Sie werden nicht gleichzeitig abnehmen
Mit völliger Autarkie
Unsere Raumfahrtsysteme.
Schließlich sind auch die Kuchen ausgezeichnet,
Lula-Kebab und Kalachi
Letztlich - vom Original
Material und Urin!
Lehnen Sie nach Möglichkeit nicht ab,
Wenn wir morgens fragen
Füllen Sie den Kolben insgesamt mit
Mindestens 100 Gramm pro Stück!
Wir müssen freundlich gestehen,
Welche Vorteile hat es, mit uns befreundet zu sein:
Schließlich ohne Recycling
Du kannst nicht in dieser Welt leben!!!

(Autor - Valentin Filippovich Varlamov - Pseudonym V. Vologdin)

Wasser ist die Grundlage des Lebens. Auf unserem Planeten auf jeden Fall. Bei einigen Gamma Centauri kann alles anders sein. Mit dem Aufkommen der Weltraumforschung hat die Bedeutung von Wasser für den Menschen nur noch zugenommen. Von H2O im Weltraum hängt viel ab, vom Betrieb der Raumstation selbst bis zur Sauerstoffproduktion. Das erste Raumschiff verfügte über kein geschlossenes „Wasserversorgungssystem“. Sämtliches Wasser und andere „Verbrauchsgüter“ wurden zunächst von der Erde mit an Bord genommen.

„Frühere Weltraummissionen – Merkur, Gemini, Apollo – haben alle notwendigen Vorräte an Wasser und Sauerstoff mitgenommen und flüssige und gasförmige Abfälle in den Weltraum geworfen.“, erklärt Robert Bagdigian vom Marshall Center.

Kurz gesagt: Die Lebenserhaltungssysteme der Kosmonauten und Astronauten waren „offen“ – sie waren auf die Unterstützung ihres Heimatplaneten angewiesen.

Ich werde ein anderes Mal über Jod und das Apollo-Raumschiff, die Rolle von Toiletten und Optionen (UdSSR oder USA) für die Abfallentsorgung bei frühen Raumschiffen sprechen.

Auf dem Foto: Tragbares Lebenserhaltungssystem für die Besatzung von Apollo 15, 1968.

Ich verließ das Reptil und schwamm zum Schrank mit Hygieneartikeln. Er drehte dem Messgerät den Rücken zu, holte einen weichen Wellschlauch heraus und knöpfte seine Hose auf.
– Bedarf an Abfallentsorgung?
Gott…
Natürlich habe ich nicht geantwortet. Er schaltete den Sauger ein und versuchte, den neugierigen Blick des Reptilien zu vergessen, der sich in seinen Rücken bohrte. Ich hasse diese kleinen Alltagsprobleme.

„Sterne sind kalte Spielzeuge“, S. Lukyanenko

Ich werde wieder auf Wasser und O2 zurückgreifen.

Heute gibt es auf der ISS ein teilweise geschlossenes Wasserregenerationssystem, und ich werde versuchen, Ihnen die Einzelheiten zu erläutern (soweit ich das selbst verstanden habe).

Rückzug:
Am 20. Februar 1986 betrat die sowjetische Orbitalstation Mir die Umlaufbahn.

Um 30.000 Liter Wasser an Bord der MIR-Orbitalstation und der ISS zu liefern, müssten zusätzlich 12 Starts des Progress-Transportschiffs organisiert werden, dessen Nutzlast 2,5 Tonnen beträgt. Berücksichtigt man, dass die Progress-Schiffe mit Trinkwassertanks vom Typ Rodnik mit einem Fassungsvermögen von 420 Litern ausgestattet sind, dürfte sich die Zahl der zusätzlichen Stapelläufe des Progress-Transportschiffs um ein Vielfaches erhöht haben.

Auf der ISS fangen Zeolithabsorber des Luftsystems Kohlendioxid (CO2) ein und geben es an den Außenbordraum ab. Der im CO2 verlorene Sauerstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser (seine Zersetzung in Wasserstoff und Sauerstoff) wieder aufgefüllt. Dies geschieht auf der ISS durch das Electron-System, das pro Person und Tag 1 kg Wasser verbraucht. Derzeit wird Wasserstoff über Bord abgelassen, aber in Zukunft wird er dazu beitragen, CO2 in wertvolles Wasser und emittiertes Methan (CH4) umzuwandeln. Und natürlich für den Fall, dass Sauerstoffbomben und -flaschen an Bord sind.

Auf dem Foto: ein Sauerstoffgenerator und eine laufende Maschine auf der ISS, die 2011 ausfiel.

Auf dem Foto: Astronauten bauen im Destiny-Labor ein System zur Entgasung von Flüssigkeiten für biologische Experimente unter Schwerelosigkeitsbedingungen auf.

Auf dem Foto: Sergey Krikalev mit dem Electron-Wasserelektrolysegerät

Leider ist die vollständige Stoffzirkulation an Orbitalstationen noch nicht erreicht. Auf diesem Stand der Technik ist es nicht möglich, Proteine, Fette, Kohlenhydrate und andere biologisch aktive Substanzen mit physikalisch-chemischen Methoden zu synthetisieren. Daher werden Kohlendioxid, Wasserstoff, feuchtigkeitshaltige und dichte Abfälle aus dem Leben der Astronauten in das Vakuum des Weltraums transportiert.

So sieht ein Badezimmer einer Raumstation aus

Das ISS-Servicemodul hat die Reinigungssysteme Vozdukh und BMP, das verbesserte Wasserregenerationssystem SRV-K2M aus Kondensat und das Sauerstofferzeugungssystem Elektron-VM sowie das Urinsammel- und -konservierungssystem SPK-UM eingeführt und betreibt diese. Die Produktivität der verbesserten Systeme wurde um mehr als das Zweifache gesteigert (sichert die lebenswichtigen Funktionen einer Besatzung von bis zu 6 Personen) und die Energie- und Massenkosten wurden gesenkt.

Über einen Zeitraum von fünf Jahren (Daten für 2006) Während ihres Betriebs wurden 6,8 Tonnen Wasser und 2,8 Tonnen Sauerstoff regeneriert, wodurch das Gewicht der an die Station gelieferten Fracht um mehr als 11 Tonnen reduziert werden konnte.

Die Verzögerung bei der Einbeziehung des SRV-UM-Systems zur Regenerierung von Wasser aus Urin in den LSS-Komplex ermöglichte nicht die Regenerierung von 7 Tonnen Wasser und die Reduzierung des Liefergewichts.

„Zweite Front“ – Amerikaner

Prozesswasser aus dem amerikanischen ECLSS-Gerät wird dem russischen System und dem amerikanischen OGS (Oxygen Generation System) zugeführt, wo es dann zu Sauerstoff „verarbeitet“ wird.

Die Gewinnung von Wasser aus Urin ist eine komplexe technische Aufgabe: „Urin ist viel „schmutziger“ als Wasserdampf, erklärt Carrasquillo, „Es kann Metallteile angreifen und Rohre verstopfen.“ Das ECLSS-System verwendet zur Reinigung des Urins einen Prozess namens Dampfkompressionsdestillation: Der Urin wird gekocht, bis sich das darin enthaltene Wasser in Dampf verwandelt. Der Dampf – natürlich gereinigtes Wasser im Dampfzustand (ohne Spuren von Ammoniak und anderen Gasen) – steigt in die Destillationskammer und hinterlässt eine konzentrierte braune Aufschlämmung aus Verunreinigungen und Salzen, die Carrasquillo liebevoll „Sole“ nennt (die dann in den Weltraum entlassen wird). ). Anschließend kühlt der Dampf ab und das Wasser kondensiert. Das resultierende Destillat wird mit aus der Luft kondensierter Feuchtigkeit vermischt und in einen zum Trinken geeigneten Zustand gefiltert. Das ECLSS-System ist in der Lage, 100 % Feuchtigkeit aus der Luft und 85 % Wasser aus Urin zurückzugewinnen, was einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 93 % entspricht.

Das oben Gesagte gilt jedoch für den Betrieb des Systems unter terrestrischen Bedingungen. Im Weltraum entsteht eine zusätzliche Komplikation: Der Dampf steigt nicht auf: Er kann nicht in die Destillationskammer aufsteigen. Daher im ECLSS-Modell für die ISS „...wir drehen das Destillationssystem, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen, um die Dämpfe und die Salzlösung zu trennen.“, erklärt Carrasquillo.

Aussichten:
Es sind Versuche bekannt, synthetische Kohlenhydrate aus den Abfallprodukten von Astronauten für die Bedingungen von Weltraumexpeditionen nach folgendem Schema zu gewinnen:

Nach diesem Schema werden Abfallprodukte zu Kohlendioxid verbrannt, aus dem durch Hydrierung (Sabatier-Reaktion) Methan entsteht. Methan kann in Formaldehyd umgewandelt werden, aus dem durch eine Polykondensationsreaktion (Butlerov-Reaktion) Monosaccharid-Kohlenhydrate entstehen.

Die resultierenden Kohlenhydratmonosaccharide waren jedoch eine Mischung aus Racematen – Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Heptosen, die keine optische Aktivität aufwiesen.

Notiz Ich habe sogar Angst, in das „Wiki-Wissen“ einzutauchen, um seine Bedeutung zu verstehen.

Moderne Lebenserhaltungssysteme können nach entsprechender Modernisierung als Grundlage für die Schaffung lebenserhaltender Systeme dienen, die für die Erforschung des Weltraums erforderlich sind.

Der LSS-Komplex wird eine nahezu vollständige Reproduktion von Wasser und Sauerstoff an der Station gewährleisten und kann die Basis von LSS-Komplexen für geplante Flüge zum Mars und die Organisation einer Basis auf dem Mond sein.

Besonderes Augenmerk wird auf die Schaffung von Systemen gelegt, die einen möglichst vollständigen Stoffkreislauf gewährleisten. Zu diesem Zweck werden sie höchstwahrscheinlich den Prozess der Hydrierung von Kohlendioxid nach der Sabatier- oder Bosch-Boudoir-Reaktion nutzen, der die Zirkulation von Sauerstoff und Wasser ermöglicht:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
CO2 + 2H2 = C + 2H2O

Im Falle eines exobiologischen Verbots der Freisetzung von CH4 in das Vakuum des Weltraums kann Methan durch folgende Reaktionen in Formaldehyd und nichtflüchtige Kohlenhydratmonosaccharide umgewandelt werden:

CH4 + O2 = CH2O + H2O
Polykondensation
nСН2О - ? (CH2O)n
Ca(OH)2

Ich möchte darauf hinweisen, dass die Quellen der Umweltverschmutzung an Orbitalstationen und bei langen interplanetaren Flügen sind:

- Materialien für den Innenausbau (polymere Kunststoffe, Lacke, Farben)
- Menschen (beim Schwitzen, Transpiration, mit Darmgasen, bei sanitären und hygienischen Maßnahmen, ärztlichen Untersuchungen etc.)
- funktionierende elektronische Geräte
- Verbindungen lebenserhaltender Systeme (Abwassersystem - automatisiertes Kontrollsystem, Küche, Sauna, Dusche)
und vieles mehr

Offensichtlich wird es notwendig sein, ein automatisches System zur betrieblichen Überwachung und Verwaltung der Qualität des Wohnumfelds zu schaffen. Ein gewisser ASOKUKSO?

Mein jüngster Sohn hat heute in der Schule damit begonnen, eine „Forschungsgruppe“ zusammenzustellen, um in einer alten Mikrowelle chinesischen Salat anzubauen. Sie beschlossen wahrscheinlich, sich auf ihrer Reise zum Mars mit Grünzeug zu versorgen. Sie müssen bei AVITO eine alte Mikrowelle kaufen, weil... Meine funktionieren immer noch. Zerbrich es doch nicht absichtlich, oder?

Notiz Auf dem Foto ist natürlich nicht mein Kind und auch nicht das zukünftige Opfer des Mikrowellenexperiments.

Wie ich von „marks@marks“ versprochen habe, werde ich Fotos und das Ergebnis an GIC senden, wenn sich etwas ergibt. Ich kann den gewachsenen Salat natürlich gegen eine Gebühr mit der russischen Post an diejenigen verschicken, die dies wünschen. Tags hinzufügen

Wir sind keine Astronauten, wir sind keine Piloten,
Keine Ingenieure, keine Ärzte.
Und wir sind Klempner:
Wir treiben Wasser aus dem Urin aus!
Und keine Fakire, Brüder, wie wir,
Aber ohne zu prahlen sagen wir:
Der Wasserkreislauf in der Natur wir
Wir werden es in unserem System wiederholen!
Unsere Wissenschaft ist sehr präzise.
Lass einfach deinen Gedanken freien Lauf.
Wir werden Abwasser destillieren
Für Aufläufe und Kompott!
Nachdem ich alle Milchstraßen passiert habe,
Sie werden nicht gleichzeitig abnehmen
Mit völliger Autarkie
Unsere Raumfahrtsysteme.
Schließlich sind auch die Kuchen ausgezeichnet,
Lula-Kebab und Kalachi
Letztlich - vom Original
Material und Urin!
Lehnen Sie nach Möglichkeit nicht ab,
Wenn wir morgens fragen
Füllen Sie den Kolben insgesamt mit
Mindestens 100 Gramm pro Stück!
Wir müssen freundlich gestehen,
Welche Vorteile hat es, mit uns befreundet zu sein:
Schließlich ohne Recycling
Du kannst nicht in dieser Welt leben!!!

(Autor - Valentin Filippovich Varlamov - Pseudonym V. Vologdin)

Wasser ist die Grundlage des Lebens. Auf unserem Planeten auf jeden Fall.
Bei einigen Gamma Centauri kann alles anders sein.
Mit dem Aufkommen der Weltraumforschung hat die Bedeutung von Wasser für den Menschen nur noch zugenommen. Von H2O im Weltraum hängt viel ab, vom Betrieb der Raumstation selbst bis zur Sauerstoffproduktion. Das erste Raumschiff verfügte über kein geschlossenes „Wasserversorgungssystem“. Sämtliches Wasser und andere „Verbrauchsgüter“ wurden zunächst von der Erde mit an Bord genommen.

„Frühere Weltraummissionen – Merkur, Gemini, Apollo – haben alle notwendigen Vorräte an Wasser und Sauerstoff mitgenommen und flüssige und gasförmige Abfälle in den Weltraum geworfen.“, erklärt Robert Bagdigian vom Marshall Center.

Kurz gesagt: Die Lebenserhaltungssysteme der Kosmonauten und Astronauten waren „offen“ – sie waren auf die Unterstützung ihres Heimatplaneten angewiesen.

Ich werde ein anderes Mal über Jod und das Apollo-Raumschiff, die Rolle von Toiletten und Optionen (UdSSR oder USA) für die Abfallentsorgung bei frühen Raumschiffen sprechen.

Auf dem Foto: Tragbares Lebenserhaltungssystem für die Besatzung von Apollo 15, 1968.

Ich verließ das Reptil und schwamm zum Schrank mit Hygieneartikeln. Er drehte dem Messgerät den Rücken zu, holte einen weichen Wellschlauch heraus und knöpfte seine Hose auf.
– Bedarf an Abfallentsorgung?
Gott…
Natürlich habe ich nicht geantwortet. Er schaltete den Sauger ein und versuchte, den neugierigen Blick des Reptilien zu vergessen, der sich in seinen Rücken bohrte. Ich hasse diese kleinen Alltagsprobleme. Aber was können Sie tun, wenn wir keine künstliche Schwerkraft haben?

„Sterne sind kalte Spielzeuge“, S. Lukyanenko

Ich werde wieder auf Wasser und O2 zurückgreifen.

Heute gibt es auf der ISS ein teilweise geschlossenes Wasserregenerationssystem, und ich werde versuchen, Ihnen die Einzelheiten zu erläutern (soweit ich das selbst verstanden habe).

Um 30.000 Liter Wasser an Bord der MIR-Orbitalstation und der ISS zu liefern, müssten zusätzlich 12 Starts des Progress-Transportschiffs organisiert werden, dessen Nutzlast 2,5 Tonnen beträgt. Berücksichtigt man, dass die Progress-Schiffe mit Trinkwassertanks vom Typ Rodnik mit einem Fassungsvermögen von 420 Litern ausgestattet sind, dürfte sich die Zahl der zusätzlichen Stapelläufe des Progress-Transportschiffs um ein Vielfaches erhöht haben.

Auf der ISS fangen Zeolithabsorber des Luftsystems Kohlendioxid (CO2) ein und geben es an den Außenbordraum ab. Der im CO2 verlorene Sauerstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser (seine Zersetzung in Wasserstoff und Sauerstoff) wieder aufgefüllt. Dies geschieht auf der ISS durch das Electron-System, das pro Person und Tag 1 kg Wasser verbraucht. Derzeit wird Wasserstoff über Bord abgelassen, aber in Zukunft wird er dazu beitragen, CO2 in wertvolles Wasser und emittiertes Methan (CH4) umzuwandeln. Und natürlich für den Fall, dass Sauerstoffbomben und -flaschen an Bord sind.

Auf dem Foto: ein Sauerstoffgenerator und eine laufende Maschine auf der ISS, die 2011 ausfiel.

Auf dem Foto: Astronauten bauen im Destiny-Labor ein System zur Entgasung von Flüssigkeiten für biologische Experimente unter Schwerelosigkeitsbedingungen auf.

Auf dem Foto: Sergey Krikalev mit dem Electron-Wasserelektrolysegerät

Leider ist die vollständige Stoffzirkulation an Orbitalstationen noch nicht erreicht. Auf diesem Stand der Technik ist es nicht möglich, Proteine, Fette, Kohlenhydrate und andere biologisch aktive Substanzen mit physikalisch-chemischen Methoden zu synthetisieren. Daher werden Kohlendioxid, Wasserstoff, feuchtigkeitshaltige und dichte Abfälle aus dem Leben der Astronauten in das Vakuum des Weltraums transportiert.

So sieht ein Badezimmer einer Raumstation aus

Das ISS-Servicemodul hat die Reinigungssysteme Vozdukh und BMP, das verbesserte Wasserregenerationssystem SRV-K2M aus Kondensat und das Sauerstofferzeugungssystem Elektron-VM sowie das Urinsammel- und -konservierungssystem SPK-UM eingeführt und betreibt diese. Die Produktivität der verbesserten Systeme wurde um mehr als das Zweifache gesteigert (sichert die lebenswichtigen Funktionen einer Besatzung von bis zu 6 Personen) und die Energie- und Massenkosten wurden gesenkt.

Über einen Zeitraum von fünf Jahren (Daten für 2006) Während ihres Betriebs wurden 6,8 Tonnen Wasser und 2,8 Tonnen Sauerstoff regeneriert, wodurch das Gewicht der an die Station gelieferten Fracht um mehr als 11 Tonnen reduziert werden konnte.
Die Verzögerung bei der Einbeziehung des SRV-UM-Systems zur Regenerierung von Wasser aus Urin in den LSS-Komplex ermöglichte nicht die Regenerierung von 7 Tonnen Wasser und die Reduzierung des Liefergewichts.

Die „zweite Front“ sind die Amerikaner.

Prozesswasser aus dem amerikanischen ECLSS-Gerät wird dem russischen System und dem amerikanischen OGS (Oxygen Generation System) zugeführt, wo es dann zu Sauerstoff „verarbeitet“ wird.

Die Gewinnung von Wasser aus Urin ist eine komplexe technische Aufgabe: „Urin ist viel „schmutziger“ als Wasserdampf, erklärt Carrasquillo, „Es kann Metallteile angreifen und Rohre verstopfen.“ Das ECLSS-System verwendet zur Reinigung des Urins einen Prozess namens Dampfkompressionsdestillation: Der Urin wird gekocht, bis sich das darin enthaltene Wasser in Dampf verwandelt. Der Dampf – natürlich gereinigtes Wasser im Dampfzustand (ohne Spuren von Ammoniak und anderen Gasen) – steigt in die Destillationskammer und hinterlässt eine konzentrierte braune Aufschlämmung aus Verunreinigungen und Salzen, die Carrasquillo liebevoll „Sole“ nennt (die dann in den Weltraum entlassen wird). ). Anschließend kühlt der Dampf ab und das Wasser kondensiert. Das resultierende Destillat wird mit aus der Luft kondensierter Feuchtigkeit vermischt und in einen zum Trinken geeigneten Zustand gefiltert. Das ECLSS-System ist in der Lage, 100 % Feuchtigkeit aus der Luft und 85 % Wasser aus Urin zurückzugewinnen, was einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 93 % entspricht.
Das oben Gesagte gilt jedoch für den Betrieb des Systems unter terrestrischen Bedingungen. Im Weltraum entsteht eine zusätzliche Komplikation: Der Dampf steigt nicht auf: Er kann nicht in die Destillationskammer aufsteigen. Daher im ECLSS-Modell für die ISS „...wir drehen das Destillationssystem, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen, um die Dämpfe und die Salzlösung zu trennen.“, erklärt Carrasquillo.

Aussichten:
Es sind Versuche bekannt, synthetische Kohlenhydrate aus den Abfallprodukten von Astronauten für die Bedingungen von Weltraumexpeditionen nach folgendem Schema zu gewinnen:

Nach diesem Schema werden Abfallprodukte zu Kohlendioxid verbrannt, aus dem durch Hydrierung (Sabatier-Reaktion) Methan entsteht. Methan kann in Formaldehyd umgewandelt werden, aus dem durch eine Polykondensationsreaktion (Butlerov-Reaktion) Monosaccharid-Kohlenhydrate entstehen.

Die resultierenden Kohlenhydratmonosaccharide waren jedoch eine Mischung aus Racematen – Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Heptosen, die keine optische Aktivität aufwiesen.
Notiz Ich habe sogar Angst, in das „Wiki-Wissen“ einzutauchen, um seine Bedeutung zu verstehen.

Moderne Lebenserhaltungssysteme können nach entsprechender Modernisierung als Grundlage für die Schaffung lebenserhaltender Systeme dienen, die für die Erforschung des Weltraums erforderlich sind.
Der LSS-Komplex wird eine nahezu vollständige Reproduktion von Wasser und Sauerstoff an der Station gewährleisten und kann die Basis von LSS-Komplexen für geplante Flüge zum Mars und die Organisation einer Basis auf dem Mond sein.

Besonderes Augenmerk wird auf die Schaffung von Systemen gelegt, die einen möglichst vollständigen Stoffkreislauf gewährleisten. Zu diesem Zweck werden sie höchstwahrscheinlich den Prozess der Hydrierung von Kohlendioxid nach der Sabatier- oder Bosch-Boudoir-Reaktion nutzen, der die Zirkulation von Sauerstoff und Wasser ermöglicht:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
CO2 + 2H2 = C + 2H2O

Im Falle eines exobiologischen Verbots der Freisetzung von CH4 in das Vakuum des Weltraums kann Methan durch folgende Reaktionen in Formaldehyd und nichtflüchtige Kohlenhydratmonosaccharide umgewandelt werden:

CH4 + O2 = CH2O + H2O
Polykondensation
nСН2О - ? (CH2O)n
Ca(OH)2

Ich möchte darauf hinweisen, dass die Quellen der Umweltverschmutzung an Orbitalstationen und bei langen interplanetaren Flügen sind:
-Innenbaumaterialien (polymere Kunststoffe, Lacke, Farben)
-menschlich (beim Schwitzen, Transpiration, mit Darmgasen, bei sanitären und hygienischen Maßnahmen, ärztlichen Untersuchungen usw.)
- funktionierende elektronische Geräte
-Verbindungen lebenserhaltender Systeme (Abwassersystem - automatisiertes Kontrollsystem, Küche, Sauna, Dusche)
und vieles mehr

Offensichtlich wird es notwendig sein, ein automatisches System zur betrieblichen Überwachung und Verwaltung der Qualität des Wohnumfelds zu schaffen. Ein gewisser ASOKUKSO?

Nicht umsonst wurde die Fachrichtung Biowissenschaften von Raumfahrzeugen während meines Studiums von Studenten so genannt:
ARSCH...
Was wurde entziffert als:

Und von außen Ö Bestimmung P stationiert A Geräte

Ich erinnere mich nicht an den genauen Code, Abteilung E4.

Ende: Vielleicht habe ich nicht alles berücksichtigt und die Zahlen und Fakten irgendwo verwechselt. Dann ergänzen, korrigieren und kritisieren.
Eine interessante Veröffentlichung hat mich zu dieser „Ausführlichkeit“ veranlasst: Gemüse für Astronauten: Wie in NASA-Labors frisches Gemüse angebaut wird.
Mein jüngster Sohn hat heute in der Schule damit begonnen, eine „Forschungsgruppe“ zusammenzustellen, um in einer alten Mikrowelle chinesischen Salat anzubauen. Sie beschlossen wahrscheinlich, sich auf ihrer Reise zum Mars mit Grünzeug zu versorgen. Sie müssen bei AVITO eine alte Mikrowelle kaufen, weil... Meine funktionieren immer noch. Zerbrich es doch nicht absichtlich, oder?

Notiz Auf dem Foto ist natürlich nicht mein Kind und auch nicht das zukünftige Opfer des Mikrowellenexperiments.

Wie ich von „marks@marks“ versprochen habe, werde ich Fotos und das Ergebnis an GIC senden, wenn sich etwas ergibt. Ich kann den gewachsenen Salat natürlich gegen eine Gebühr mit der russischen Post an diejenigen verschicken, die dies wünschen.

Primäre Quellen:

AKTIVE REDE Doktor der technischen Wissenschaften, Professor, Verdienter Wissenschaftler der Russischen Föderation Yu.E. SINYAK (RAS) „Lebenserhaltungssysteme für bewohnbare Weltraumobjekte
(Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft)“ /Moskau Oktober 2008. Der Hauptteil des Textes stammt von hier
„Live Science“ (http://livescience.ru) – Wasserregeneration auf der ISS.
JSC NIIkhimmash (www.niichimmash.ru). Veröffentlichungen von Mitarbeitern von JSC NIIkhimmash.
Online-Shop „Essen für Astronauten“