În condițiile neobișnuite ale unui zbor extraatmosferic, cosmonauților trebuie să li se asigure toate condițiile de muncă și odihnă. Au nevoie să mănânce, să bea, să respire, să se odihnească și să doarmă pentru o perioadă de timp adecvată. Astfel de întrebări simple și obișnuite pentru existența pământească în condiții de spațiu se dezvoltă în probleme științifice și tehnice complexe.

O persoană poate rămâne fără mâncare destul de mult timp, fără apă - timp de câteva zile. Dar fără aer poate trăi doar câteva minute. Respirația este cea mai importantă funcție a corpului uman. Cum este asigurată în zborul spațial?

Volumul liber în navele spațiale este mic. are de obicei aproximativ 9 metri cubi de aer la bord. Și în spatele pereților navei există un vid aproape complet, rămășițele unei atmosfere a cărei densitate este de milioane de ori mai mică decât cea a suprafeței Pământului.

9 metri cubi este tot ceea ce trebuie să respire astronauții. Dar asta este mult. Singura întrebare este cu ce va fi umplut acest volum, cu ce vor respira astronauții.

Atmosfera care înconjoară o persoană de pe Pământ, în stare uscată, conține în greutate 78,09% azot, 20,95% oxigen, 0,93% argon, 0,03% dioxid de carbon. Cantitatea de alte gaze din el este practic nesemnificativă.

Oamenii și aproape toate viețuitoarele de pe Pământ sunt obișnuite să respire acest amestec de gaze. Dar capacitățile corpului uman sunt mai largi. Din presiunea atmosferică totală la nivelul mării, oxigenul reprezintă aproximativ 160 de milimetri. O persoană poate respira atunci când presiunea oxigenului scade la 98 de milimetri de mercur și numai sub aceasta apare „foamea de oxigen”. Dar este posibilă și o altă opțiune: atunci când conținutul de oxigen din aer este mai mare decât în ​​mod normal. Limita superioară a presiunii parțiale a oxigenului posibilă pentru oameni este de 425 milimetri de mercur. La concentrații mai mari de oxigen, apare otrăvirea cu oxigen. Deci, capacitățile corpului uman permit fluctuații ale conținutului de oxigen de aproximativ 4 ori. În limite și mai largi, corpul nostru poate tolera fluctuațiile presiunii atmosferice: de la 160 de milimetri de mercur la mai multe atmosfere.

Azotul și argonul sunt partea inertă a aerului. Doar oxigenul ia parte la procesele oxidative. Prin urmare, a apărut gândul: este posibil să înlocuim azotul într-o navă spațială cu un gaz mai ușor, să zicem, heliu. Un metru cub de azot cântărește 1,25 kilograme, iar heliul cântărește doar 0,18 kilograme, adică de șapte ori mai puțin. Pentru navele spațiale, în care fiecare kilogram în plus de greutate este luat în considerare, acest lucru nu este deloc indiferent. Experimentele au arătat că într-o atmosferă de oxigen-heliu o persoană poate respira normal. Acest lucru a fost testat de aquanauții americani în timpul scufundărilor lungi sub apă.

Din punct de vedere tehnic, atrage atenția și atmosfera monogaz formată din oxigen pur. În navele spațiale americane, astronauții folosesc oxigen pur la o presiune de aproximativ 270 de milimetri de mercur pentru a respira. În același timp, echipamentele pentru controlul presiunii și menținerea compoziției atmosferei sunt mai simple (și deci mai ușoare). Cu toate acestea, oxigenul pur are dezavantajele sale: există riscul de incendiu pe navă spațială; inhalarea prelungită a oxigenului pur provoacă complicații neplăcute la nivelul tractului respirator.

Atunci când se creează un mediu artificial în navele spațiale domestice, atmosfera normală a pământului este luată ca bază. Experții, în primul rând medici, au insistat ca la bordul navelor spațiale să fie creat un colț al planetei natale cu condiții cât mai apropiate de cele care înconjoară oamenii pe Pământ. Toate beneficiile tehnice obținute prin utilizarea unei atmosfere cu un singur gaz, oxigen-heliu și altele, au fost sacrificate de dragul unui confort deplin pentru astronauți. Toți parametrii sunt foarte aproape de normele atmosferei pe care o respirăm pe Pământ. Ele arată că automatizarea „ține” parametrii de aer din cabină foarte „strâns” și stabil. Astronauții par să respire aerul curat al Pământului.

După ce astronauții se îmbarcă pe navă, după ce compartimentele acesteia sunt sigilate, compoziția atmosferei din navă începe să se schimbe. Doi astronauți consumă aproximativ 50 de litri de oxigen pe oră și emit 80-100 de grame de vapori de apă, dioxid de carbon, produse metabolice volatile etc. Atunci intră în vigoare sistemul de aer condiționat, care aduce atmosfera „la condiționare”, adică își menține toți parametrii la nivel optim.

Regenerarea atmosferei se bazează pe procese fizice și chimice eficiente, dovedite. Sunt cunoscute substanțe chimice care, atunci când sunt combinate cu apă sau dioxid de carbon, sunt capabile să elibereze oxigen. Aceștia sunt superoxizi de metale alcaline - sodiu, potasiu, litiu. Pentru ca aceste reacții să elibereze 50 de litri de oxigen - necesarul orar a doi astronauți - sunt necesare 26,4 grame de apă. Și eliberarea sa în atmosferă de către doi astronauți, așa cum am spus deja, ajunge la 100 de grame pe oră.

O parte din această apă este folosită pentru a produce oxigen, în timp ce o parte este stocată în aer pentru a menține umiditatea relativă normală (în interval de 40-60 la sută). Excesul de apa trebuie captat de absorbante speciale.

Prezența de praf, firimituri și resturi în aer este inacceptabilă. La urma urmei, în gravitate zero, toate acestea nu cad pe podea, ci plutesc liber în atmosfera navei și pot pătrunde în tractul respirator al astronauților. Există filtre speciale pentru a curăța aerul de contaminanții mecanici.

Deci, regenerarea atmosferei dintr-o navă se reduce la faptul că o parte din aerul din compartimentele locuibile este absorbită în mod constant de un ventilator și trece printr-o serie de dispozitive ale sistemului de aer condiționat. Acolo aerul este purificat, adus la niveluri normale în ceea ce privește compoziția chimică, umiditate și temperatură, iar din nou revenit în cabina astronauților. Această circulație a aerului este constantă, iar viteza și eficiența sa sunt controlate în mod constant prin automatizări adecvate.

De exemplu, dacă conținutul de oxigen din atmosfera navei a crescut excesiv, sistemul de control va observa imediat acest lucru. Ea dă comenzile corespunzătoare organelor executive; Modul de funcționare al instalației este modificat pentru a reduce eliberarea de oxigen.

Dacă resursele sunt limitate, atunci trebuie să lucrezi cu ceea ce ai, mai ales în condițiile dure ale spațiului cosmic. Desigur, navele de marfă sunt trimise în mod regulat la ISS cu provizii, dar pentru misiuni lungi este importantă autosuficiența. Prin urmare, va fi necesară reciclarea și reutilizarea resurselor prețioase, inclusiv oxigenul.

Aer proaspat

Acum, oamenii de știință studiază în mod activ modul în care fotosinteza (procesul unui organism care transformă lumina în energie cu un produs secundar sub formă de oxigen) se desfășoară în spațiu. Pentru a face acest lucru, au luat microalge Arthrospira (spirulina) și au scufundat-o într-un fotobioreactor (un cilindru plin de lumină). La stație, dioxidul de carbon va fi transformat în oxigen și biomasă comestibilă (proteine) prin fotosinteză.

Știm cum se întâmplă acest lucru în condiții terestre, dar este important să testăm procesul în spațiu. Experimentul va fi efectuat într-o lună, când cantitatea de oxigen din alge se schimbă suficient.

După revenirea pe Pământ, microalgele vor fi analizate în aprilie 2018. Informațiile genetice vor oferi o imagine mai clară a efectelor imponderabilității și radiațiilor asupra celulei plantei. Se știe că Arthrospira este foarte rezistentă la radiații, dar capacitățile sale maxime trebuie testate.

Proiectul face parte din programul Melissa (Alternative Life Support). Ea este responsabilă pentru multe activități de cercetare și educație, cum ar fi proiectul AstroPlant, care colectează informații despre creșterea plantelor în diferite părți ale Pământului.

Acesta va fi urmat de proiectul Uriniss, care studiază reciclarea urinei pentru a crea azot gazos, energie, potențiali nutrienți pentru plante și apă.

„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 Marshall Center. Pe scurt, sistemele de susținere a vieții astronauților erau „în buclă deschisă” – se bazau pe suportul de la Pământ, ceea ce este parțial valabil astăzi pentru Stația Spațială Internațională (ISS).

Cu toate acestea, pentru misiuni lungi de pornire sau oprire, este logic să închideți sistemul - adică să reciclați aerul și apa murdară în loc să le aruncați. În viitorul apropiat, testele unui astfel de sistem de regenerare vor fi efectuate pe ISS. Numele proiectului este Environmental Control and Life Support Systems, mai bine cunoscut sub acronimul ECLSS. Robert Bagdizhyan este liderul acestui proiect.

Sistem de regenerare a apei ECLSS

„Rușii au fost înaintea noastră în acest domeniu”, spune Robyn Carrasquillo, directorul tehnic al proiectului ECLSS. „Chiar și navele spațiale Salyut și Mir au fost capabile să condenseze umezeala din aer și au folosit electroliza – trecând un curent electric prin apă – pentru a producerea de oxigen”. Sistemul ECLSS dezvoltat de NASA va fi lansat pe ISS în 2008 și va merge și mai departe în ceea ce privește regenerarea - este capabil să obțină apă potabilă nu numai din evaporare, ci și din urină.

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 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. Deci, în modelul ECLSS pentru ISS, „... rotim sistemul de distilare pentru a crea gravitație artificială pentru a separa vaporii și saramura”, explică Carrasquillo.

Mai mult, în microgravitația unei nave spațiale, părul uman, particulele de piele, puful și alte impurități sunt suspendate în aer și nu cad pe podea. Din acest motiv, este necesar un sistem de filtrare impresionant. La sfârșitul procesului de purificare, iod este adăugat în apă pentru a încetini creșterea microbilor (clorul, folosit pentru purificarea apei de pe Pământ, este prea activ din punct de vedere chimic și periculos pentru a fi stocat în condiții de spațiu).

Sistemul de regenerare a apei ISS, care cântărește aproximativ o tonă și jumătate, va „... produce o jumătate de galon de apă pe oră, ceea ce este mai mult decât nevoile unui echipaj de trei persoane”, a spus Carrasquillo. „Acest lucru va permite stația spațială pentru a sprijini în mod continuu viața a șase astronauți”. Sistemul este conceput pentru a produce apă potabilă „... cu standarde de puritate mai ridicate decât majoritatea sistemelor municipale de apă de pe Pământ”, a adăugat Bagdijian.

Pe lângă producerea de apă potabilă pentru echipaj, sistemul de recuperare a apei va furniza apă unei alte părți a ECLSS: sistemul de generare a oxigenului (OGS). Principiul de funcționare al OGS este electroliza. Moleculele de apă sunt împărțite în oxigen, necesar pentru respirație, și hidrogen, care este îndepărtat din navă spațială. „Ciclul de producere a aerului necesită apă suficient de curată, astfel încât camerele de electroliză să nu se înfunde”, subliniază Bagdizhyan.

„Regenerarea este mult mai eficientă decât realimentarea stației de pe Pământ”, spune Carrasquillo, mai ales după ce navetele își încheie viața operațională în 2010. Recuperarea a 93% din apa murdară este impresionantă, dar pentru misiunile de mai multe luni și mai mulți ani pe Lună și Marte, versiunile ulterioare ale sistemului ECLSS trebuie să atingă o eficiență aproape de 100%. În acest caz, astronauții vor fi gata să supraviețuiască în condițiile „Dunei” noastre.

Nu suntem astronauți, nu suntem piloți,
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!!!

(Autor - Valentin Filippovici Varlamov - pseudonim V. Vologdin)

Apa este baza vieții. Pe planeta noastră cu siguranță. Pe unele Gamma Centauri, totul poate fi 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 „aprovizionare 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 proviziile necesare de apă și oxigen și au aruncat deșeuri lichide și gazoase în spațiu.”, explică Robert Bagdigian de la Marshall Center.

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.

În fotografie: sistem portabil de susținere a vieții pentru echipajul Apollo 15, 1968.

Lăsând reptilianul, am înotat până la cabinetul de produse sanitare. Întorcându-se cu spatele la contor, scoase un furtun ondulat moale și își desfăcu nasturii la pantaloni.
– 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).

Retragere:
Pe 20 februarie 1986, stația orbitală sovietică Mir a intrat pe orbită.

Pentru a livra 30.000 de litri de apă la bordul stației orbitale MIR și ISS, ar fi necesar să se organizeze încă 12 lansări ale navei de transport Progress, a cărei sarcină utilă este de 2,5 tone. Dacă luăm în considerare faptul că navele Progress sunt echipate cu rezervoare de apă potabilă de tip Rodnik cu o capacitate de 420 de litri, atunci numărul lansărilor suplimentare ale navei de transport Progress ar fi trebuit să crească de câteva ori.

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.

În fotografie: un generator de oxigen și o mașină de rulare pe ISS, care a eșuat în 2011.

În fotografie: astronauții instalează un sistem de degazare a lichidelor pentru experimente biologice în condiții de microgravitație în laboratorul Destiny.

În fotografie: Sergey Krikalev cu dispozitivul de electroliză a apei Electron

Din păcate, circulația completă a substanțelor în stațiile orbitale nu a fost încă realizată. La acest nivel de tehnologie, nu este posibil să sintetizezi proteine, grăsimi, carbohidrați și alte substanțe biologic active folosind metode fizico-chimice. Prin urmare, dioxidul de carbon, hidrogenul, deșeurile dense și care conțin umiditate din viața astronauților sunt îndepărtate în vidul spațiului cosmic.

Așa arată baia unei stații spațiale

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)În timpul funcționării acestora, 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” - americani

Apa de proces din aparatul american ECLSS este furnizată sistemului rus și sistemului american OGS (Sistemul de generare a oxigenului), unde este apoi „procesată” 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 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.

Perspective:
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 se formează carbohidrați monozaharidici ca urmare a unei reacții de policondensare (reacția Butlerov).

Cu toate acestea, monozaharidele de carbohidrați rezultate au fost un amestec de racemați - tetroze, pentoze, hexoze, heptoze, care nu au avut activitate optică.

Notă Chiar mi-e teamă să mă adâncesc în „cunoștințele wiki” pentru a-i înțelege sensul.

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, ei vor folosi cel mai probabil procesul de hidrogenare a dioxidului de carbon conform reacției Sabatier sau Bosch-Boudoir, care va permite circulația oxigenului și a apei:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
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:

CH4 + O2 = CH2O + H2O
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 constructii interioare (materiale sintetice polimerice, lacuri, vopsele)
- oameni (in timpul transpiratiei, transpiratiei, cu gaze intestinale, in timpul masurilor sanitare si igienice, al examenelor medicale etc.)
- echipamente electronice de lucru
- legături ale sistemelor de susținere a vieții (sistem de canalizare - sistem de control automat, bucătărie, saună, duș)
și mult mai mult

Evident, va fi necesară crearea unui sistem automat de monitorizare operațională și management al calității mediului de viață. Un anume ASOKUKSO?

Fiul meu cel mic a început să creeze o „gașcă de cercetare” la școală astăzi pentru a crește 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?

Notă în fotografie, desigur, nu este copilul meu și nu viitoarea victimă a experimentului cu microunde.

După cum am promis marks@marks, dacă apare ceva, voi posta fotografii și rezultatul la GIC. Pot trimite salata crescută prin Russian Post celor care doresc, contra cost, desigur. Adaugă etichete

Nu suntem astronauți, nu suntem piloți,
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!!!

(Autor - Valentin Filippovici Varlamov - pseudonim V. Vologdin)

Apa este baza vieții. Pe planeta noastră cu siguranță.
Pe unele Gamma Centauri, totul poate fi 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 proviziile necesare de apă și oxigen și au aruncat deșeuri lichide și gazoase în spațiu.”, explică Robert Bagdigian de la Marshall Center.

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.

În fotografie: sistem portabil de susținere a vieții pentru echipajul Apollo 15, 1968.

Lăsând reptilianul, am înotat până la cabinetul de produse sanitare. Întorcându-se cu spatele la contor, scoase un furtun ondulat moale și își desfăcu nasturii la pantaloni.
– 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. Dar ce poți face dacă nu avem gravitație artificială.

„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).

Pentru a livra 30.000 de litri de apă la bordul stației orbitale MIR și ISS, ar fi necesar să se organizeze încă 12 lansări ale navei de transport Progress, a cărei sarcină utilă este de 2,5 tone. Dacă luăm în considerare faptul că navele Progress sunt echipate cu rezervoare de apă potabilă de tip Rodnik cu o capacitate de 420 de litri, atunci numărul lansărilor suplimentare ale navei de transport Progress ar fi trebuit să crească de câteva ori.

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.

În fotografie: un generator de oxigen și o mașină de rulare pe ISS, care a eșuat în 2011.

În fotografie: astronauții instalează un sistem de degazare a lichidelor pentru experimente biologice în condiții de microgravitație în laboratorul Destiny.

În fotografie: Sergey Krikalev cu dispozitivul de electroliză a apei Electron

Din păcate, circulația completă a substanțelor în stațiile orbitale nu a fost încă realizată. La acest nivel de tehnologie, nu este posibil să sintetizezi proteine, grăsimi, carbohidrați și alte substanțe biologic active folosind metode fizico-chimice. Prin urmare, dioxidul de carbon, hidrogenul, deșeurile dense și care conțin umiditate din viața astronauților sunt îndepărtate în vidul spațiului cosmic.

Așa arată baia unei stații spațiale

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)În timpul funcționării acestora, 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” sunt americanii.

Apa de proces din aparatul ECLSS american este furnizată sistemului rus și sistemului american OGS (Sistemul de generare a oxigenului), unde este apoi „procesată” 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 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.

Perspective:
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 se formează carbohidrați monozaharidici ca urmare a unei reacții de policondensare (reacția Butlerov).

Cu toate acestea, monozaharidele de carbohidrați rezultate au fost un amestec de racemați - tetroze, pentoze, hexoze, heptoze, care nu au avut activitate optică.
Notă Chiar mi-e teamă să mă adâncesc în „cunoștințele wiki” pentru a-i înțelege sensul.

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, ei vor folosi cel mai probabil procesul de hidrogenare a dioxidului de carbon conform reacției Sabatier sau Bosch-Boudoir, care va permite circulația oxigenului și a apei:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
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:

CH4 + O2 = CH2O + H2O
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 constructii interioare (materiale sintetice polimerice, lacuri, vopsele)
-uman (in timpul transpiratiei, transpiratiei, cu gaze intestinale, in timpul masurilor sanitare si igienice, al examenelor medicale etc.)
- echipamente electronice de lucru
-legături ale sistemelor de susținere a vieții (sistem de canalizare - sistem de control automat, bucătărie, saună, duș)
și mult mai mult

Evident, va fi necesară crearea unui sistem automat de monitorizare operațională și management al calității mediului de viață. Un anume ASOKUKSO?

Nu degeaba, când studiam, specialitatea în științele vieții navelor spațiale era numită de studenți:
CUR...
Ceea ce a fost descifrat ca:

și din afara O dispoziţie P staționat A dispozitive

Nu-mi amintesc codul exact, departamentul E4.

Sfârșit: poate nu am ținut cont de totul și am amestecat undeva faptele și cifrele. Apoi completează, corectează și critică.
O publicație interesantă m-a determinat să vin cu această „verbositate”: Legume pentru astronauți: cum se cultivă verdeața proaspătă în laboratoarele NASA.
Fiul meu cel mic a început să creeze o „gașcă de cercetare” la școală astăzi pentru a crește 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?

Notă în fotografie, desigur, nu este copilul meu și nu viitoarea victimă a experimentului cu microunde.

După cum am promis marks@marks, dacă apare ceva, voi posta fotografii și rezultatul la GIC. Pot trimite salata crescută prin Russian Post celor care doresc, contra cost, desigur.

Surse primare:

DISCURSARE ACTIVĂ Doctor în științe tehnice, profesor, om de știință onorat al Federației Ruse Yu.E. SINYAK (RAS) „SISTEME DE SPRIJIN VIATA PENTRU OBIECTE DE SPAȚIU HABITABLE
(Trecut, prezent și viitor)” /Moscova octombrie 2008. Partea principală a textului este de aici
„Live Science” (http://livescience.ru) - Regenerarea apei pe ISS.
JSC NIIkhimmash (www.niichimmash.ru). Publicații ale angajaților JSC NIIkhimmash.
Magazin online „Mâncare pentru astronauți”