Az űrhajózás , a létfenntartó rendszer , más néven az élet berendezés vagy eszköz mesterséges életfenntartó , határozza meg a készlet technikák lehetővé teszik a túlélés egy ember vagy egy embercsoport a " térben , így többé-kevésbé autonóm .
Egy élet támogatási rendszernek biztosítania űrhajósok életképes környezetben megfelelő mennyiségű és minőségű a levegő , a víz és az élelmiszer , de azt is biztosítania kell, hogy egy elfogadható hőmérsékleten és nyomás fennmarad. , Megfelelő védelmet nyújt a külső hatásoktól, mint például térben sugárzás vagy mikro- meteoritok , valamint a hulladék kezelése és újrahasznosítása .
Az űrhódítás a második világháború végén vette kezdetét, és a XX . Század második felének egyik csúcspontja volt , debütálását az Egyesült Államok és a Szovjetunió közötti erős verseny jelentette, a nemzeti presztízs miatt. a hidegháború . A Sputnik 1 szovjet műhold a történelem első űrrepülését hajtotta végre1957. október 4, és az első ember által lakott repülés megtörtént 1961. április 12a szovjet Jurij Gagarin pályarepülésével .
Az első emberes űrmissziók során a legénység tagjai számára szükséges vizet és oxigént magukkal hozták, és hulladékukat visszahajították az űrbe, az űrhajósok túlélési rendszereivel akkor "nyílt áramkörben". És hogy rendszeresen feltöltsék őket a Földről, ami még mindig releváns a Nemzetközi Űrállomás számára .
A XXI . Század elején az űrverseny az űrrepülések hosszú távú előkészítésére tér át a Naprendszer felfedezésére, és még az állandó űrbázisok építését is fontolóra veszi, amelyek felváltják a csapatokat a Holdon vagy a Marson. A hosszú távú küldetések lehetővé tétele érdekében túlélési rendszereket kell kialakítani "zárt körben", lehetővé téve az üzemanyag-feltöltés szükségességének korlátozását, vagy akár megszüntetését. Ezeknek a zárt életet támogató rendszereknek különböző funkciókat kell ellátniuk, beleértve az élelmiszer-előállítást, az újrafeldolgozást, valamint a levegő és a víz minőségének ellenőrzését.
Minden űrügynökség, beleértve a NASA-t az ECLSS-szel ( Environmental Control and Life Support System ) és az ASE-t a MELiSSA-val ( Micro-Ecological Life Support System Alternative ), tanulmányokat végez a különböző életfenntartó rendszerekről.
Annak meghatározása érdekében, hogy miként lehet életben tartani a személyzetet az űrben végzett misszió során, először meg kellett határozni az emberi testi, fiziológiai és anyagcsere-jellemzőket.
Az értékek az alany nemétől függenek (egy nő kevesebbet fogyaszt, mint egy férfi), tömegétől (egy sovány törpe "takarékosabb", mint egy átlagos magasságú elhízott ember) ...
A NASA 2004. évi Advanced Life Support: Baseline Értékek és Feltételezések dokumentumában áttekintette az életfenntartó rendszerekkel kapcsolatos ismereteket és feltételezéseket.
Így a 70 kg átlagos tömegű személyzet átlagos anyagcsere-kiadása napi 11,82 MJ lenne , ezt az arányt a sovány testtömeg százaléka, a környezet és az aktivitás szintje módosítja.
A szokásos 70 kg-os személyzet tagjainak fogyasztása és pazarlása 0,869 légzési hányadossal (a megtermelt szén-dioxid-mol mennyisége elosztva az elfogyasztott oxigén-mol mennyiségével) az alábbi táblázatban található (CM-d: a legénység egy tagjára és naponta):
Egyensúly | Felület | Átlagos érték | Egységek |
Levegő | |||
elutasítás | Szén-dioxid szabadul fel | 0,998 | kg / CM-d |
fogyasztás | Elfogyasztott oxigén | 0,835 | kg / CM-d |
Étel | |||
fogyasztás | Fogyasztott étel; Tömeg | 0,617 | kg / CM-d |
bejövő energia | Fogyasztott étel; Energetikai érték | 11.82 | MJ / CM-d |
fogyasztás | Fogyasztott ivóvíz | 3.909 | kg / CM-d |
Szilárd hulladék | |||
elutasítás | Széklet (szilárd hulladék) | 0,032 | kg / CM-d |
elutasítás | izzadás (szilárd hulladék) | 0,018 | kg / CM-d |
elutasítás | Vizelet (szilárd hulladék) | 0,059 | kg / CM-d |
Folyékony hulladék | |||
elutasítás | Széklet víz | 0,091 | kg / CM-d |
elutasítás | Víz és izzadás lélegzése | 2.277 | kg / CM-d |
elutasítás | Vizelet vize | 1,886 | kg / CM-d |
A személyzet életben tartása érdekében az életfenntartó rendszernek különböző funkciókat kell ellátnia:
A levegő regenerálása az életfenntartó rendszerek egyik legfontosabb funkciója. Az alábbiakban megadjuk a különféle ellenőrizendő paraméterek értékeit:
Beállítások | Egységek | Alacsony | Névleges | Magas |
Széndioxid keletkezik | kg / CM-d | 0,466 | 0,998 | 2,241 |
Elfogyasztott oxigén | kg / CM-d | 0,385 | 0,835 | 1.852 |
p (CO 2 ) a legénység számára | kPa | 0,031 | 0.4 | 0,71 |
p (CO 2 ) növények esetében | kPa | 0,04 | 0.12 | TBD |
p (O 2 ) a legénység számára | kPa | 18.0 | 18,0 - 23,1 | 23.1 |
Össznyomás | kPa | 48.0 | 70.3 | 102.7 |
Hőfok | K | 291.5 | 295.2 | 299.8 |
Relatív páratartalom | % | 25 | 60 | 70 |
Verejtékezett víz gőz | kg / CM-d | 0,036 | 0,699 | 1,973 |
Lélegzett vízgőz | kg / CM-d | 0,803 | 0.885 | 0,975 |
Szivárgási sebesség (űrrepülés) | % / d | 0 | 0,05 | 0,14 |
A teljes légköri nyomás értéke döntő fontosságú. Vannak, akik inkább a Föld tengerszintjén található nyomásokkal egyenértékű nyomást alkalmaznak (101,3 kPa), mert ezeken a nyomásokon gyűjtötték be az ismert emberi élettani adatok nagy részét, és hosszú távon garantálják az optimális életkörülményeket. időszakok. Mások szívesebben használják az alacsony nyomás annak érdekében, hogy csökkentse a gáz teljes tömegének szükséges, a teljes tömeg az űrhajó, és csökkenti a hyperoxygenation szükség, mielőtt űrséta egy szkafander . A csökkent nyomás az oxigén százalékos arányának növekedéséhez vezet, más gázokhoz viszonyítva, amelynek hátránya a tűzveszély növelése. Míg a tengerszint nyomása a Földön 101,3 kPa, a NASA 70,3 kPa nyomást tekint névleges nyomásnak (Lin 1997).
Emberek esetében a szén-dioxid tolerálható parciális nyomása 0,4 kPa (minimum 0,031 kPa és 0,71 kPa közötti tartományban van). Ez a nyomás magasabb, mint amit a legtöbb növény tolerál (kb. 0,120 kPa vagy 1200 ppm ), de a növények számára elfogadható felső határ még nem ismert. Ezért különböző légköröket lehetne elképzelni a lakott terek és a művelődési helyiségek számára. A normál p (CO 2 ) a Földön között 0,035 kPa és 0,040 kPa ( 350 , hogy 400 ppm ).
Minden életfenntartó rendszerhez szükséges a gáz megőrzése. A gázt nyomás alatt álló edényekben adszorbeálva vagy vegyileg kombinálva kriogén folyadékként tárolhatjuk. A tárolás költsége a gáztól függ, az "állandó gázok", mint például a nitrogén és az oxigén, nagy nyomást igényelnek, és normál hőmérsékleten gáz halmazállapotban maradnak, míg a "nem állandó gázok", például a CO 2 könnyebben tárolhatók folyadékban. nyomás alatt alakulnak ki. A kriogén tárolás állandó hővezérlést vagy kis mennyiségű gáz alkalmazását igényli az elpárolgási hűtés biztosítása érdekében. Az adszorpció és a kémiai kombináció hatékonysága nagymértékben eltér a figyelembe vett gázoktól függően.
A teljesítmény történelmileg elfelejtett elemzéseket életfenntartó rendszerek, jelentős hatással van a szint az önellátás és a költségek egy személyzet támogatása. Hosszú távú küldetések esetén a helyszínen termesztett növényi élelmiszerek táplálékforrást jelentenek, de regenerálhatják a levegő egy részét vagy egészét (a szén-dioxid oxigénné alakításával) és a vizet (a szennyvíz ivóvízzé alakításával evapo-transzpirációval). . Tehát, ha az élelmiszer száraz tömegben meghaladó 25% -át a helyszínen állítják elő, az összes szükséges víz ugyanabban a folyamatban regenerálható. Ha pedig az élelmiszer száraz tömegben számított mintegy 50% -a a helyszínen termelődik, akkor az összes szükséges levegő regenerálható (Drysdale és mtsai., 1997).
A mikroelemek újrahasznosításának nehézsége az , ami lehetetlenné teszi a rendszer leállítását 2015-ben.
A mikrogravitáció számos nehézséget jelent a növénytermesztésben, és kutatások folynak annak megállapítására, hogy melyek a legérdekesebb növények.