Jak oddychać w kosmosie. Skąd biorą się woda i tlen na ISS? Powietrze na stacji kosmicznej

/Nie musisz mnie kopać - to jest „Pokój”. Po prostu dobre zdjęcie/

Hymn 13. oddziału.

Nie jesteśmy astronautami, nie jesteśmy pilotami,
Ani inżynierowie, ani lekarze.
A my jesteśmy hydraulikami:
Wypieramy wodę z moczu!
A nie fakirzy, bracia, jak my,
Ale bez przechwalania się mówimy:
Obieg wody w przyrodzie my
Powtórzymy to w naszym systemie!
Nasza nauka jest bardzo precyzyjna.
Po prostu pozwól swoim myślom odejść.
Będziemy destylować ścieki
Do zapiekanek i kompotu!
Minąwszy wszystkie Drogi Mleczne,
Nie schudniesz w tym samym czasie
Z pełną samowystarczalnością
Nasze systemy kosmiczne.
W końcu nawet ciasta są doskonałe,
Lula kebab i kalachi
Ostatecznie - od oryginału
Materiał i mocz!
Nie odmawiaj, jeśli to możliwe,
Kiedy pytamy rano
Napełnij kolbę w sumie
Co najmniej sto gramów każdy!

Musimy wyznać w przyjacielski sposób,
Jakie są korzyści z bycia z nami przyjaciółmi:
W końcu bez recyklingu
Nie możesz żyć na tym świecie!!!

Woda jest podstawą życia. Na naszej planecie na pewno. Być może na niektórych Gamma Centauri wszystko jest inne. Wraz z pojawieniem się eksploracji kosmosu znaczenie wody dla człowieka tylko wzrosło. Od H2O w kosmosie wiele zależy: od działania samej stacji kosmicznej po produkcję tlenu. Pierwszy statek kosmiczny nie miał zamkniętego systemu „zaopatrzenia w wodę”. Cała woda i inne „materiały eksploatacyjne” zostały początkowo zabrane na pokład z Ziemi.

„Poprzednie misje kosmiczne – Merkury, Gemini, Apollo – zabierały ze sobą wszystkie niezbędne zapasy wody i tlenu oraz wyrzucały w przestrzeń odpady płynne i gazowe” – wyjaśnia Robert Bagdigian z .

Krótko mówiąc: Systemy podtrzymywania życia kosmonautów i astronautów były „otwarte” – polegali na wsparciu ze strony macierzystej planety.

O jodzie i statku kosmicznym Apollo, roli toalet i opcjach (UdSSR lub USA) usuwania odpadów na wczesnych statkach kosmicznych opowiem innym razem.

Na zdjęciu: przenośny system podtrzymywania życia załogi Apollo 15, 1968 rok.

Wychodząc z gada, popłynąłem do szafki ze środkami sanitarnymi. Odwracając się tyłem do licznika, wyjął miękki karbowany wąż i rozpiął spodnie.
– Konieczność utylizacji odpadów?
Bóg…
Oczywiście nie odpowiedziałem. Włączył ssanie i próbował zapomnieć o ciekawskim spojrzeniu gadziego wwiercającego się w jego plecy. Nienawidzę tych małych, codziennych problemów.

/„Gwiazdy to zimne zabawki”, S. Łukjanenko/

Wrócę do wody i O2.

Dzisiaj na ISS działa częściowo zamknięty system regeneracji wody, postaram się opowiedzieć Wam o szczegółach (o ile sam to zrozumiałem).

Nasza stacja Mir została zalana, gdy miała 15 lat. Teraz dwa rosyjskie moduły wchodzące w skład ISS również mają po 17. Ale nikt jeszcze nie zatopi ISS...

Skuteczność wykorzystania systemów regeneracji została potwierdzona doświadczeniami wieloletniej eksploatacji np. stacji orbitalnej MIR, na pokładzie której z powodzeniem funkcjonowały następujące podsystemy LSS:
„SRV-K” – instalacja regeneracji wody z kondensatu wilgoci atmosferycznej,
„SRV-U” – system regeneracji wody z moczu (moczu),
„SPK-U” – system przyjmowania i przechowywania moczu (moczu),
„Elektron” – system wytwarzania tlenu oparty na procesie elektrolizy wody,
„Powietrze” – system usuwania dwutlenku węgla,
„BMP” - urządzenie do usuwania szkodliwych mikrozanieczyszczeń itp.

Podobne systemy regeneracji (z wyjątkiem SRV-U) z powodzeniem działają obecnie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Gdzie jest wydawana woda na ISS (nadal nie ma diagramu lepszej jakości, przepraszam):

System podtrzymywania życia (LSS) ISS obejmuje podsystem wspomagania składu gazu (SOGS). Skład: środki do monitorowania i regulacji ciśnienia atmosferycznego, środki do wyrównywania ciśnienia, urządzenia do rozprężania i zwiększania ciśnienia PHO, urządzenia do analizy gazów, system usuwania szkodliwych zanieczyszczeń BMP, system usuwania dwutlenku węgla z atmosfery „Powietrze”, środki do oczyszczanie atmosfery. Integralną częścią SOGS są instalacje zaopatrzenia w tlen, w tym źródła tlenu na paliwo stałe (SOS) oraz system Electron-VM do produkcji tlenu z wody. Podczas pierwszego startu na pokładzie SM znajdowało się tylko 120 kg powietrza i dwa generatory tlenu na paliwo stałe THC.

Aby dostarczyć na pokład stacji orbitalnej MIR i ISS 30 000 litrów wody, konieczne byłoby zorganizowanie dodatkowych 12 startów statku transportowego Progress o ładowności 2,5 tony. Jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że statki Progress są wyposażone w zbiorniki na wodę pitną typu Rodnik o pojemności 420 litrów, to liczba dodatkowych wodowań statku transportowego Progress powinna zwiększyć się kilkukrotnie.

Obliczenia dla „Marsjanina”:

Na ISS absorbery zeolitowe systemu Air wychwytują dwutlenek węgla (CO2) i uwalniają go do przestrzeni zewnętrznej. Tlen utracony w CO2 jest uzupełniany poprzez elektrolizę wody (jej rozkład na wodór i tlen). Odbywa się to na ISS przez system Electron, który zużywa 1 kg wody na osobę dziennie. Wodór jest obecnie odprowadzany za burtę, ale w przyszłości pomoże on przekształcić CO2 w cenną wodę i emitowany metan (CH4). I oczywiście na wypadek, gdyby na pokładzie znajdowały się bomby tlenowe i butle.
[
Centrum]

Na zdjęciu: generator tlenu i działająca maszyna na ISS, która uległa awarii w 2011 roku.

Na zdjęciu: astronauci konfigurują system odgazowania cieczy do eksperymentów biologicznych w warunkach mikrograwitacji w laboratorium Destiny.

Łazienka na stacji kosmicznej wygląda tak:

Moduł serwisowy ISS wprowadził i obsługuje systemy oczyszczania Vozdukh i BMP, ulepszony system regeneracji wody z kondensatu SRV-K2M oraz system wytwarzania tlenu Elektron-VM, a także system gromadzenia i konserwacji moczu SPK-UM. Wydajność udoskonalonych systemów wzrosła ponad 2-krotnie (zapewnia funkcje życiowe załodze liczącej do 6 osób), a koszty energii i masy uległy zmniejszeniu. W ciągu pięciu lat (dane za 2006 rok) ich eksploatacji zregenerowano 6,8 tony wody i 2,8 tony tlenu, co pozwoliło na zmniejszenie masy ładunku dostarczonego na stację o ponad 11 ton. Opóźnienie włączenia instalacji regeneracji wody z moczu SRV-UM do kompleksu LSS nie pozwoliło na regenerację 7 ton wody i zmniejszenie masy dostawy.

- Amerykanie

Woda procesowa z aparatu amerykańskiego dostarczana jest do systemu rosyjskiego i amerykańskiego OGS (Oxygen Generation System), gdzie jest następnie „przetwarzana” na tlen.

Proces odzyskiwania wody z moczu jest złożonym zadaniem technicznym: „Mocz jest znacznie „brudniejszy” niż para wodna,– wyjaśnia Carrasquillo, – Może powodować korozję metalowych części i zatykać rury.”. System ECLSS () wykorzystuje proces zwany destylacją z kompresją pary do oczyszczania moczu: mocz gotuje się, aż woda zamieni się w parę. Para — naturalnie oczyszczona woda w stanie pary (bez śladów amoniaku i innych gazów) — unosi się do komory destylacyjnej, pozostawiając skoncentrowaną brązową zawiesinę zanieczyszczeń i soli, którą Carrasquillo dobroczynnie nazywa „solanką” (którą następnie uwalnia się w przestrzeń kosmiczną ). Następnie para ochładza się, a woda skrapla się. Powstały destylat miesza się z wilgocią skroploną z powietrza i filtruje do stanu nadającego się do picia. System ECLSS jest w stanie odzyskać 100% wilgoci z powietrza i 85% wody z moczu, co odpowiada całkowitej wydajności około 93%.

Powyższe dotyczy jednak pracy systemu w warunkach naziemnych. W kosmosie pojawia się dodatkowa komplikacja - para nie unosi się: nie jest w stanie unieść się do komory destylacyjnej. Dlatego w modelu ECLSS dla ISS „...obracamy system destylacji, aby wytworzyć sztuczną grawitację w celu oddzielenia oparów i solanki.”, wyjaśnia Carrasquillo.

]Horyzont:

Znane są próby uzyskania syntetycznych węglowodanów z odpadów astronautów na potrzeby wypraw kosmicznych według następującego schematu:

Według tego schematu produkty odpadowe spalane są w celu wytworzenia dwutlenku węgla, z którego w wyniku uwodornienia powstaje metan (). Metan można przekształcić w formaldehyd, z którego w wyniku reakcji polikondensacji powstają węglowodany monosacharydowe ().

Jednakże powstałe monosacharydy węglowodanowe były mieszaniną racematów - tetroz, pentoz, heksoz, heptoz, które nie miały aktywności optycznej.

Notatka Aż drżę, gdy pomyślę o możliwości zagłębienia się w „wiedzę wiki”, aby zrozumieć znaczenie tych terminów.

Nowoczesne systemy podtrzymywania życia, po odpowiedniej modernizacji, mogą stanowić podstawę do tworzenia systemów podtrzymywania życia niezbędnych do eksploracji głębokiego kosmosu. Kompleks LSS zapewni niemal całkowite odtworzenie wody i tlenu na stacji i może stanowić podstawę kompleksów LSS do planowanych lotów na Marsa i organizacji bazy na Księżycu.

Dużą uwagę przywiązuje się do tworzenia systemów zapewniających jak najpełniejszy obieg substancji. W tym celu najprawdopodobniej wykorzystają proces uwodornienia dwutlenku węgla zgodnie z reakcją Sabatiera lub, który umożliwi realizację obiegu tlenu i wody:

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

W przypadku egzobiologicznego zakazu uwalniania CH4 do próżni kosmicznej, metan może zostać przekształcony w formaldehyd i nielotne monosacharydy węglowodanowe w wyniku następujących reakcji:

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

Pragnę zaznaczyć, że źródłami zanieczyszczeń środowiska na stacjach orbitalnych oraz podczas długich lotów międzyplanetarnych są:
- materiały wyposażenia wnętrz (syntetyki polimerowe, lakiery, farby);
- ludzi (podczas pocenia się, transpiracji, gazów jelitowych, podczas wykonywania zabiegów sanitarno-higienicznych, badań lekarskich itp.);
- działający sprzęt elektroniczny;
- ogniwa systemów podtrzymywania życia (kanalizacja - automatyka, kuchnia, sauna, prysznic);
i wiele więcej.

Oczywiście konieczne będzie stworzenie automatycznego systemu operacyjnego monitorowania i zarządzania jakością środowiska życia. Pewne ASOKUKSO?
Och, nie bez powodu w Baumance specjalność nauk przyrodniczych o statkach kosmicznych (E4.*) została nazwana przez studentów:

TYŁEK

…
Co zostało rozszyfrowane jako:
I z zewnątrz O zaopatrzenie P stacjonował A urządzenia
Kompletny, że tak powiem, jeśli spróbujesz się w to zagłębić.

Kończący się: Może nie wziąłem wszystkiego pod uwagę i gdzieś pomieszałem fakty i liczby. Następnie uzupełniaj, poprawiaj i krytykuj.

Do tej „gadatliwości” skłoniła mnie ciekawa publikacja, którą moje najmłodsze dziecko wciągnęło do dyskusji.

Mój syn zaczął dzisiaj tworzyć w szkole „gang badawczy”, który miał uprawiać sałatę chińską w starej kuchence mikrofalowej. Prawdopodobnie postanowili zaopatrzyć się w warzywa podczas podróży na Marsa. Starą kuchenkę mikrofalową będziesz musiał kupić w AVITO, bo... Moje nadal działają. Nie psuj tego celowo, prawda?

Notatka na zdjęciu, wcale nie moje dziecko a nie przyszła ofiara eksperymentu nie moje kuchenka mikrofalowa.

Tak jak obiecałem marks@marks, jeśli coś się uda, wrzucę zdjęcia i wynik do GIC. Wyhodowaną sałatkę mogę wysłać pocztą rosyjską zainteresowanym, oczywiście za opłatą.

Podstawowe źródła:
WYSTĘP AKTYWNY doktora nauk technicznych, profesora, zasłużonego naukowca Federacji Rosyjskiej Yu.E. SINYAKA (RAS) „SYSTEMY PODTRZYMANIA ŻYCIA DLA OBIEKTÓW PRZESTRZENI MIESZKALNEJ (przeszłość, teraźniejszość i przyszłość)” /Moskwa październik 2008. Główna część tekstu.
„Live Science” (http://livescience.ru) - Regeneracja wody na ISS.
JSC NIIkhimmash (www.niichimmash.ru). Publikacje pracowników JSC NIIkhimmash.
Sklep internetowy „Żywność dla astronautów”
Wykorzystane zdjęcia, filmy i dokumenty:
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
Wielka Encyklopedia Radziecka (www.bse.uaio.ru)
www.vokrugsveta.ru

Korek tlenowy to urządzenie, które w wyniku reakcji chemicznej wytwarza tlen odpowiedni do spożycia przez organizmy żywe. Technologię opracowała grupa naukowców z Rosji i Holandii. Szeroko stosowany przez służby ratownicze w wielu krajach, także w samolotach i stacjach kosmicznych takich jak ISS. Głównymi zaletami tego rozwiązania są zwartość i lekkość.

Świeca tlenowa w kosmosie

Tlen jest bardzo ważnym zasobem na pokładzie ISS. Ale co się stanie, jeśli podczas wypadku lub przypadkowej awarii systemy podtrzymywania życia, w tym system dostarczania tlenu, przestaną działać? Wszystkie żywe organizmy na pokładzie po prostu nie będą mogły oddychać i umrą. Dlatego szczególnie w takich przypadkach astronauci mają dość imponujący zapas chemicznych generatorów tlenu; mówiąc prościej, tak jest świece tlenowe. Jak takie urządzenie działa i jest wykorzystywane w kosmosie, zostało ogólnie pokazane w filmie „Alive”.

Skąd bierze się tlen w samolocie?

Samoloty wykorzystują również chemiczne generatory tlenu. Jeśli na pokładzie zabraknie ciśnienia lub nastąpi inna awaria, w pobliżu każdego pasażera wypadnie maska tlenowa. Maska będzie wytwarzać tlen przez 25 minut, po czym reakcja chemiczna ustanie.

Jak to działa?

Korek tlenowy w kosmosie składa się z nadchloranu lub chloranu potasu. Większość samolotów wykorzystuje nadtlenek baru lub chloran sodu. Jest też generator zapłonu i filtr do chłodzenia i oczyszczania z innych zbędnych elementów.

Jak pachnie w kosmosie?

W przestrzeni kosmicznej nie da się wąchać i przeszkadza w tym kilka rzeczy. Po pierwsze, zapach tworzą cząsteczki uwalniane przez jakąś substancję zapachową. Ale przestrzeń jest pusta, co oznacza, że nie ma tam substancji zapachowych ani cząsteczek tworzących zapach, po prostu nie ma tam nic do wąchania. Po drugie, wszyscy normalni ludzie polecą w przestrzeń kosmiczną w zapieczętowanym skafandrze kosmicznym, co oznacza, że ludzki nos nie będzie wdychał niczego „kosmicznego”. Ale na stacji kosmicznej, gdzie mieszkają astronauci, panuje mnóstwo zapachów.

Jak pachnie na stacji kosmicznej?

Kiedy astronauci wchodzą na stację i zdejmują hełm skafandra, czują specyficzny zapach. Zapach jest bardzo ostry i dziwny. Mówi się, że przypomina zapach starego, suszonego kawałka pieczonego mięsa. Jednak ten „aromat” zawiera także zapach gorącego metalu i dymów spawalniczych. Astronauci zaskakująco jednomyślnie używają terminów „mięso-metal” do opisu zapachu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Czasami jednak niektórzy dodają, że często pachnie ozonem i czymś kwaśnym, trochę ostrym.

Skąd pochodzi ten zapach na ISS?

Wyobraź sobie, jak działa dopływ powietrza na stacji, a od razu znajdziesz odpowiedź na to pytanie. Na ISS nie można otworzyć okna, aby przewietrzyć pomieszczenie i wpuścić świeże powietrze z zewnątrz: tam po prostu nie ma powietrza. Mieszanka oddechowa przywożona jest z Ziemi co kilka miesięcy, dlatego na stacji ludzie oddychają tym samym powietrzem, które jest oczyszczane za pomocą specjalnych filtrów. Filtry te oczywiście nie są idealne, więc niektóre zapachy pozostają.

Nasi kosmonauci porównują stację do budynku mieszkalnego, który może pachnieć czymkolwiek zapragnie. Sam „dom” pachnie: materiałami okładzinowymi i częściami urządzeń. W „domku” mieszkają ludzie, dlatego oprócz tych technicznych zapachów na stacji pojawiają się także znane nam zapachy ziemskie: na przykład aromat barszczu czy mieszanki. Kiedy jeden z astronautów idzie na lunch, nie będzie w stanie zrobić tego sam. Reszta się o tym dowie, nawet jeśli będzie na drugim końcu stacji. Zapachy rozprzestrzeniają się na stacji bardzo szybko, ponieważ powietrze jest stale mieszane przez system wentylatorów. Jest to konieczne, aby wokół astronautów nie gromadziła się chmura wydychanego dwutlenku węgla. Jeśli powietrze nie zostanie wymieszane, poziom dwutlenku węgla wokół astronauty będzie wzrastał, a człowiek będzie się czuł coraz gorzej.
Wszyscy wiemy, że każdy odbiera zapachy inaczej: niektóre aromaty, które niektórzy członkowie załogi uwielbiają, u innych mogą powodować odrzucenie i alergie, dlatego lista produktów, które można ze sobą zabrać, jest ściśle regulowana. Niektórzy jednak zawsze opierają się nawet najbardziej rozsądnym zakazom, jak na przykład amerykański astronauta John Young, który w 1965 roku wziął na pokład statku kanapkę z szynką. Członkowie załogi najpierw docenili ostry, drażniący zapach szynki, a następnie długo zbierali cuchnące okruszki chleba, które rozsypały się po całym statku i jakimś cudem nie uszkodziły sprzętu. Kosmonauci to bardzo dobrze wychowani ludzie, więc nikt nie wiedział, o czym myślą, zbierając te okruszki.

Po przybyciu na stację oprócz zapachów technicznych i „jadalnych” poczujesz także gryzący zapach ludzkiego potu i naturalnie złuszczającej się skóry. Zapach potu przeszkadza nam nawet na ziemi, ale w kosmosie człowiek poci się jeszcze bardziej. Tak więc pod poważnymi obciążeniami astronauci mogą stracić około dwóch kilogramów wagi i, jak rozumiesz, dużo się pocić. Dodaj do tego fakt, że na ISS nie ma prysznica, a astronauci do mycia używają mokrych chusteczek i ręczników. Aby nie wprowadzać dodatkowych zapachów do atmosfery stacji, ISS zaopatrzony jest w specjalne, niskopachnące środki higieniczne, a stosowanie jakichkolwiek perfum jest surowo zabronione. Więcej o tym, jak astronauci myją się, przeczytasz tutaj.

Kto podąża za „kosmicznym aromatem”?

Stworzenie komfortowej atmosfery dla astronautów to zadanie nie mniej ważne niż zapewnienie bezpieczeństwa lotu. Obce zapachy są usuwane z atmosfery za pomocą specjalnych pochłaniaczy, ale całkowitego pozbycia się „zapachów” nie jest możliwe. Dlatego przygotowując się do lotu, starannie dobierają materiały, z których zbudowane jest wnętrze statku kosmicznego, oraz rzeczy dozwolone na pokładzie. Na przykład NASA ma zespół ekspertów, którzy żartobliwie nazywają siebie „nosonautami”, którzy „wąchają” wszystko, co znajdzie się na pokładzie statku: tworzywa sztuczne, metale, ubrania na zmianę, instrumenty naukowe, artykuły higieniczne, trampki, a nawet zabawkę że astronauta chciał zabrać go w lot na prośbę jego synka. Dziś ludzki nos jest najlepszym narzędziem do wyobrażenia sobie, jak rzeczy będą pachnieć w kosmosie. Naukowcy w wielu krajach pracują nad problemem stworzenia urządzeń wyczuwających zapachy. Ale jak dotąd żadne urządzenie nie może się równać ze zmysłem węchu psa lub (kto by pomyślał) osy. Ale psy, a tym bardziej osy, są stworzeniami małomównymi i dlatego nie mogą nam powiedzieć, jak pachnie ten czy inny przedmiot. Dlatego wąchanie musi być wykonywane przez przeszkolone osoby. Jeśli więc wymyślisz sposób na dobre wychwytywanie zapachów, być może na zawsze przejdziesz do historii jako wielki wynalazca. Do tego czasu rzeczy wysyłane w kosmos będą wąchane przez ludzi, robiąc to z zawiązanymi oczami. Oczy są zawiązane, aby wygląd przedmiotu nie wpływał na postrzeganie zapachu danej osoby. Czasami w pośpiechu badania zapachowe nie są przeprowadzane na czas i wtedy na załogę na statku czekają najróżniejsze niespodzianki. Na przykład astronauci musieli zwrócić na pokład promu torbę z niesprawdzonymi zapięciami, ponieważ śmierdziała „jak palce szefa kuchni siekającego cebulę”.

W Rosji atmosfera statków kosmicznych jest badana w Instytucie Problemów Medycznych i Biologicznych. Nawet na etapie projektowania statku kosmicznego specjaliści sprawdzają wszystkie materiały niemetalowe w zamkniętych komorach pod kątem obecności wyraźnego zapachu. Jeśli występuje taki zapach, materiał zostaje odrzucony. Głównym zadaniem specjalistów jest dbanie o to, aby na stacji było jak najmniej substancji odorowych; wszystko, co jest zabierane na orbitę, jest ściśle selekcjonowane według kryterium zapewnienia czystości powietrza. Dlatego niestety nie są brane pod uwagę własne preferencje członków załogi dotyczące zapachów na stacji. Astronauci mówią, że najbardziej brakuje im zapachu ziemi: zapachu deszczu, liści, jabłek. Czasami jednak surowi specjaliści od zapachów orbitalnych nadal dają kosmonautom prezenty: przed Nowym Rokiem na statku kosmicznym Sojuz umieszczono mandarynki i gałązkę świerku, aby stacja mogła poczuć wspaniały aromat wakacji.

Nie jesteśmy astronautami, nie jesteśmy pilotami,
Ani inżynierowie, ani lekarze.
A my jesteśmy hydraulikami:
Wypieramy wodę z moczu!
A nie fakirzy, bracia, jak my,
Ale bez przechwalania się mówimy:
Obieg wody w przyrodzie my
Powtórzymy to w naszym systemie!
Nasza nauka jest bardzo precyzyjna.
Po prostu pozwól swoim myślom odejść.
Będziemy destylować ścieki
Do zapiekanek i kompotu!
Minąwszy wszystkie Drogi Mleczne,
Nie schudniesz w tym samym czasie
Z pełną samowystarczalnością
Nasze systemy kosmiczne.
W końcu nawet ciasta są doskonałe,
Lula kebab i kalachi
Ostatecznie - od oryginału
Materiał i mocz!
Nie odmawiaj, jeśli to możliwe,
Kiedy pytamy rano
Napełnij kolbę w sumie
Co najmniej sto gramów każdy!
Musimy wyznać w przyjacielski sposób,
Jakie są korzyści z bycia z nami przyjaciółmi:
W końcu bez recyklingu
Nie możesz żyć na tym świecie!!!

(Autor - Walentin Filippowicz Varlamov - pseudonim V. Wołogdin)

Woda jest podstawą życia. Na naszej planecie na pewno. Na niektórych Gamma Centauri wszystko może być inne. Wraz z pojawieniem się eksploracji kosmosu znaczenie wody dla człowieka tylko wzrosło. Wiele zależy od H2O w kosmosie, od działania samej stacji kosmicznej po produkcję tlenu. Pierwszy statek kosmiczny nie miał zamkniętego systemu „zaopatrzenia w wodę”. Cała woda i inne „materiały eksploatacyjne” zostały początkowo zabrane na pokład z Ziemi.

„Poprzednie misje kosmiczne – Merkury, Bliźnięta, Apollo, zabierały ze sobą wszystkie niezbędne zapasy wody i tlenu oraz wyrzucały w przestrzeń odpady płynne i gazowe”, wyjaśnia Robert Bagdigian z Marshall Center.

Krótko mówiąc: systemy podtrzymywania życia kosmonautów i astronautów były „otwarte” – polegali na wsparciu ze strony macierzystej planety.

O jodzie i statku kosmicznym Apollo, roli toalet i opcjach (UdSSR lub USA) usuwania odpadów na wczesnych statkach kosmicznych opowiem innym razem.

Na zdjęciu: przenośny system podtrzymywania życia załogi Apollo 15, 1968 rok.

Wychodząc z gada, popłynąłem do szafki ze środkami sanitarnymi. Odwracając się tyłem do licznika, wyjął miękki karbowany wąż i rozpiął spodnie.
– Konieczność utylizacji odpadów?
Bóg…
Oczywiście nie odpowiedziałem. Włączył ssanie i próbował zapomnieć o ciekawskim spojrzeniu gadziego wwiercającego się w jego plecy. Nienawidzę tych małych, codziennych problemów.

„Gwiazdy to zimne zabawki”, S. Lukyanenko

Wrócę do wody i O2.

Dzisiaj na ISS działa częściowo zamknięty system regeneracji wody, postaram się opowiedzieć Wam o szczegółach (o ile sam to zrozumiałem).

Wycofać się:
20 lutego 1986 roku na orbitę weszła radziecka stacja orbitalna Mir.

Na zdjęciu: generator tlenu i działająca maszyna na ISS, która uległa awarii w 2011 roku.

Na zdjęciu: astronauci konfigurują system odgazowania cieczy do eksperymentów biologicznych w warunkach mikrograwitacji w laboratorium Destiny.

Na zdjęciu: Sergey Krikalev z urządzeniem do elektrolizy wody Electron

Niestety, nie osiągnięto jeszcze pełnego obiegu substancji na stacjach orbitalnych. Na tym poziomie technologii nie ma możliwości syntezy białek, tłuszczów, węglowodanów i innych substancji biologicznie czynnych metodami fizykochemicznymi. Dlatego dwutlenek węgla, wodór, zawierające wilgoć i gęste odpady z życia astronautów są usuwane do próżni kosmicznej.

Tak wygląda łazienka na stacji kosmicznej

W ciągu pięciu lat (dane za 2006 rok) W trakcie ich eksploatacji zregenerowano 6,8 tony wody i 2,8 tony tlenu, co pozwoliło na zmniejszenie masy ładunku dostarczonego na stację o ponad 11 ton.

Opóźnienie włączenia instalacji regeneracji wody z moczu SRV-UM do kompleksu LSS nie pozwoliło na regenerację 7 ton wody i zmniejszenie masy dostawy.

„Drugi Front” – Amerykanie

Woda procesowa z amerykańskiej aparatury ECLSS dostarczana jest do systemu rosyjskiego oraz amerykańskiego OGS (Oxygen Generation System), gdzie jest następnie „przetwarzana” na tlen.

Proces odzyskiwania wody z moczu jest złożonym zadaniem technicznym: „Mocz jest znacznie „brudniejszy” niż para wodna, wyjaśnia Carrasquillo, „Może powodować korozję metalowych części i zatykać rury”. System ECLSS wykorzystuje proces zwany destylacją z kompresją pary do oczyszczania moczu: mocz gotuje się, aż zawarta w nim woda zamieni się w parę. Para — naturalnie oczyszczona woda w stanie pary (bez śladów amoniaku i innych gazów) — unosi się do komory destylacyjnej, pozostawiając skoncentrowaną brązową zawiesinę zanieczyszczeń i soli, którą Carrasquillo dobroczynnie nazywa „solanką” (którą następnie uwalnia się w przestrzeń kosmiczną ). Następnie para ochładza się, a woda skrapla się. Powstały destylat miesza się z wilgocią skroploną z powietrza i filtruje do stanu nadającego się do picia. System ECLSS jest w stanie odzyskać 100% wilgoci z powietrza i 85% wody z moczu, co odpowiada całkowitej wydajności około 93%.

Horyzont:
Znane są próby uzyskania syntetycznych węglowodanów z odpadów astronautów na potrzeby wypraw kosmicznych według następującego schematu:

Według tego schematu produkty odpadowe spalane są do dwutlenku węgla, z którego w wyniku uwodornienia powstaje metan (reakcja Sabatiera). Metan można przekształcić do formaldehydu, z którego w wyniku reakcji polikondensacji (reakcja Butlerowa) powstają węglowodany monosacharydowe.

Jednakże powstałe monosacharydy węglowodanowe były mieszaniną racematów - tetroz, pentoz, heksoz, heptoz, które nie miały aktywności optycznej.

Notatka Boję się nawet zagłębiać w „wiedzę wiki”, żeby zrozumieć jej znaczenie.

Nowoczesne systemy podtrzymywania życia, po odpowiedniej modernizacji, mogą stanowić podstawę do tworzenia systemów podtrzymywania życia niezbędnych do eksploracji głębokiego kosmosu.

Kompleks LSS zapewni niemal całkowite odtworzenie wody i tlenu na stacji i może stanowić podstawę kompleksów LSS do planowanych lotów na Marsa i organizacji bazy na Księżycu.

Dużą uwagę przywiązuje się do tworzenia systemów zapewniających jak najpełniejszy obieg substancji. W tym celu najprawdopodobniej wykorzystają proces uwodornienia dwutlenku węgla według reakcji Sabatiera lub Boscha-Boudoira, który umożliwi cyrkulację tlenu i wody:

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

W przypadku egzobiologicznego zakazu uwalniania CH4 do próżni kosmicznej, metan może zostać przekształcony w formaldehyd i nielotne monosacharydy węglowodanowe w wyniku następujących reakcji:

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

Pragnę zaznaczyć, że źródłami zanieczyszczeń środowiska na stacjach orbitalnych oraz podczas długich lotów międzyplanetarnych są:

- materiały do budowy wnętrz (polimerowe tworzywa sztuczne, lakiery, farby)
- ludzi (podczas pocenia się, transpiracji, gazów jelitowych, podczas wykonywania zabiegów sanitarno-higienicznych, badań lekarskich itp.)
- działający sprzęt elektroniczny
- ogniwa systemów podtrzymywania życia (kanalizacja - automatyka, kuchnia, sauna, prysznic)
i wiele więcej

Oczywiście konieczne będzie stworzenie automatycznego systemu operacyjnego monitorowania i zarządzania jakością środowiska życia. Pewne ASOKUKSO?

Mój najmłodszy syn zaczął dzisiaj tworzyć w szkole „gang badawczy”, aby uprawiać sałatę chińską w starej kuchence mikrofalowej. Prawdopodobnie postanowili zaopatrzyć się w warzywa podczas podróży na Marsa. Starą kuchenkę mikrofalową będziesz musiał kupić w AVITO, bo... Moje nadal działają. Nie psuj tego celowo, prawda?

Notatka na zdjęciu oczywiście nie jest moje dziecko ani przyszła ofiara eksperymentu mikrofalowego.

Tak jak obiecałem marks@marks, jeśli coś wypadnie, wrzucę zdjęcia i wynik do GIC. Wyhodowaną sałatę mogę wysłać pocztą rosyjską zainteresowanym, oczywiście za opłatą. Dodaj tagi

W nietypowych warunkach lotu poza atmosferą kosmonauci muszą mieć zapewnione wszelkie warunki do pracy i odpoczynku. Muszą jeść, pić, oddychać, odpoczywać i spać przez odpowiednią ilość czasu. Takie proste i zwyczajne pytania o ziemską egzystencję w warunkach kosmicznych przekształcają się w złożone problemy naukowo-techniczne.

Osoba może obejść się bez jedzenia przez dość długi czas, bez wody - przez kilka dni. Ale bez powietrza może przeżyć tylko kilka minut. Oddychanie jest najważniejszą funkcją organizmu człowieka. Jak jest to zapewnione w locie kosmicznym?

Wolna objętość w statku kosmicznym jest niewielka. zazwyczaj ma na pokładzie około 9 metrów sześciennych powietrza. A za ścianami statku panuje niemal całkowita próżnia, czyli pozostałość atmosfery, której gęstość jest miliony razy mniejsza niż gęstość powierzchni Ziemi.

9 metrów sześciennych to wszystko, czym astronauci muszą oddychać. Ale to dużo. Pytanie tylko, czym wypełni się ta objętość, czym będą oddychać astronauci.

Atmosfera otaczająca człowieka na Ziemi w stanie suchym zawiera wagowo 78,09% azotu, 20,95% tlenu, 0,93% argonu i 0,03% dwutlenku węgla. Ilość innych gazów w nim jest praktycznie nieznaczna.

Ludzie i prawie wszystkie żywe istoty na Ziemi są przyzwyczajeni do oddychania tą mieszaniną gazów. Ale możliwości ludzkiego ciała są szersze. Z całkowitego ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza tlen stanowi około 160 milimetrów. Człowiek może oddychać, gdy ciśnienie tlenu spadnie do 98 milimetrów słupa rtęci, a dopiero poniżej tego poziomu następuje „głód tlenu”. Możliwa jest jednak również inna opcja: gdy zawartość tlenu w powietrzu jest wyższa niż normalnie. Górna granica ciśnienia parcjalnego tlenu możliwego dla człowieka wynosi 425 milimetrów rtęci. Przy wyższych stężeniach tlenu następuje zatrucie tlenem. Zatem możliwości ludzkiego ciała pozwalają na wahania zawartości tlenu około 4-krotnie. W jeszcze szerszych granicach nasz organizm toleruje wahania ciśnienia atmosferycznego: od 160 milimetrów rtęci do kilku atmosfer.

Azot i argon są obojętnymi składnikami powietrza. W procesach oksydacyjnych uczestniczy wyłącznie tlen. Dlatego pojawiła się myśl: czy można zastąpić azot w statku kosmicznym lżejszym gazem, powiedzmy, helem. Metr sześcienny azotu waży 1,25 kilograma, a hel waży tylko 0,18 kilograma, czyli siedem razy mniej. W przypadku statków kosmicznych, gdzie liczy się każdy dodatkowy kilogram masy, nie jest to bynajmniej obojętne. Eksperymenty wykazały, że w atmosferze tlenowo-helowej człowiek może normalnie oddychać. Zostało to przetestowane przez amerykańskich akwanautów podczas długich nurkowań pod wodą.

Z technicznego punktu widzenia uwagę przyciąga również atmosfera jednogazowa składająca się z czystego tlenu. W amerykańskich statkach kosmicznych astronauci do oddychania używają czystego tlenu pod ciśnieniem około 270 milimetrów rtęci. Jednocześnie urządzenia do kontrolowania ciśnienia i utrzymywania składu atmosfery są prostsze (a zatem lżejsze). Jednak czysty tlen ma swoje wady: istnieje ryzyko pożaru statku kosmicznego; długotrwałe wdychanie czystego tlenu powoduje nieprzyjemne powikłania w drogach oddechowych.

Tworząc sztuczne środowisko w domowych statkach kosmicznych, za podstawę przyjmuje się normalną atmosferę ziemską. Eksperci, głównie lekarze, nalegali, aby na pokładach statków kosmicznych stworzyć zakątek macierzystej planety, w którym panowałyby warunki możliwie najbardziej zbliżone do tych, jakie panują na Ziemi. Wszystkie korzyści techniczne uzyskane dzięki zastosowaniu atmosfery jednogazowej, tlenu, helu i innych zostały poświęcone w imię pełnego komfortu astronautów. Wszystkie parametry są bardzo zbliżone do norm atmosfery, którą oddychamy na Ziemi. Pokazują, że automatyka „trzyma” parametry powietrza w kabinie bardzo „szczelnie” i stabilnie. Wydaje się, że astronauci oddychają czystym powietrzem Ziemi.

Po wejściu astronautów na statek, po zamknięciu jego przedziałów, skład atmosfery na statku zaczyna się zmieniać. Dwóch astronautów zużywa około 50 litrów tlenu na godzinę i emituje 80-100 gramów pary wodnej, dwutlenku węgla, lotnych produktów przemiany materii itp. Wtedy włącza się system klimatyzacji, który „kondycjonuje” atmosferę, czyli: utrzymuje wszystkie swoje parametry na optymalnym poziomie.

Regeneracja atmosferyczna opiera się na skutecznych, sprawdzonych procesach fizyko-chemicznych. Znane są substancje chemiczne, które w połączeniu z wodą lub dwutlenkiem węgla są zdolne do uwalniania tlenu. Są to ponadtlenki metali alkalicznych - sód, potas, lit. Aby w wyniku tych reakcji uwolniło się 50 litrów tlenu – co odpowiada godzinowemu zapotrzebowaniu dwóch astronautów – potrzeba 26,4 grama wody. A jego uwolnienie do atmosfery przez dwóch astronautów, jak już powiedzieliśmy, osiąga 100 gramów na godzinę.

Część tej wody wykorzystywana jest do produkcji tlenu, część natomiast jest magazynowana w powietrzu w celu utrzymania normalnej wilgotności względnej (w granicach 40-60 proc.). Nadmiar wody należy wychwycić za pomocą specjalnych absorberów.

Obecność kurzu, okruchów i zanieczyszczeń w powietrzu jest niedopuszczalna. Przecież przy zerowej grawitacji wszystko to nie spada na podłogę, ale swobodnie unosi się w atmosferze statku i może dostać się do dróg oddechowych astronautów. Istnieją specjalne filtry, które oczyszczają powietrze z zanieczyszczeń mechanicznych.

Regeneracja atmosfery na statku sprowadza się więc do tego, że część powietrza z pomieszczeń mieszkalnych jest stale pobierana przez wentylator i przechodzi przez szereg urządzeń układu klimatyzacji. Tam powietrze jest oczyszczane, doprowadzane do normalnego poziomu pod względem składu chemicznego, wilgotności i temperatury, a następnie ponownie zawracane do kabiny astronauty. Cyrkulacja powietrza jest stała, a jej prędkość i wydajność są stale kontrolowane przez odpowiednią automatykę.

Na przykład, jeśli zawartość tlenu w atmosferze statku nadmiernie wzrośnie, system sterowania natychmiast to zauważy. Wydaje odpowiednie polecenia organom wykonawczym; Tryb pracy instalacji zmienia się w celu ograniczenia wydzielania się tlenu.