¿De dónde viene el agua y el oxígeno en la EEI?


/ Patearme no es necesario es el "mundo". Solo una buena foto /

Departamento de himno 13.



No somos astronautas, ni pilotos,
No ingenieros, no médicos.
Y regamos los fontaneros:
¡Conducimos el agua de la orina!
Y no faquires, hermanos, como nosotros,
Pero, sin alardear, decimos:
Ciclo del agua en la naturaleza.
En nuestro sistema, repite!
Nuestra ciencia es muy precisa.
Sólo da un giro al pensamiento.
Superaremos aguas residuales.
En cazuelas y compota!
Habiendo pasado todos los caminos lechosos,
No pierdas peso con ella
Con plena autosuficiencia.
Nuestros sistemas espaciales.
Después de todo, incluso los pasteles son excelentes,
Lula Kebab Y Rollos.
En última instancia, desde el original
Material y orina!
No rechace, si es posible,
Cuando preguntamos por la mañana
Llenar el matraz en total.
¡Al menos cien gramos cada uno!

Hay que confesar de manera amistosa.
Lo que es beneficioso para ser amigos con nosotros:
Después de todo, sin utilización.
En este mundo no se vive !!!
(Autor - Varlamov Valentin Filippovich - seudónimo V.Vologdin)

¿De dónde viene el agua y el oxígeno en la EEI?


El agua es la base de la vida. En nuestro planeta seguro. En algunos "Gamma Centauri", tal vez todo sea diferente. Con el advenimiento de la exploración espacial, la importancia del agua para los humanos solo ha aumentado. Mucho depende de H2O en el espacio: a partir del trabajo de la estación espacial y terminando con la generación de oxígeno. La primera nave espacial no tenía un sistema cerrado de "suministro de agua". Toda el agua y otros "consumibles" se tomaron a bordo desde el principio, desde la Tierra.




"Las misiones espaciales anteriores: Mercurio, Géminis, Apolo se llevaron todos los suministros necesarios de agua y oxígeno y vertieron desechos líquidos y gaseosos al espacio", explica Robert Bagdigian de Centro de Marshall.



Para resumir: Los sistemas de soporte vital para los astronautas y los astronautas eran "abiertos": contaban con el apoyo de su planeta de origen.




Sobre el yodo y la nave espacial "Apolon", el papel de los inodoros y las opciones (UdSSR o EE. UU.) De la eliminación de desechos en las naves espaciales tempranas, les contaré en otra ocasión.


En la foto: Apollo 15, sistema de soporte de vida de la tripulación portátil, 1968.


Dejando el reptiloide, nadé hacia el casillero de las instalaciones sanitarias. Volviendo la espalda al mostrador, sacó una manguera corrugada suave, se desabrochó los pantalones.
- ¿La necesidad de la eliminación de residuos?
Señor ...
Ciertamente no contesté. Activó la succión y trató de olvidar la mirada curiosa del reptiloide, que le perforó la espalda. Odio estos problemas menores de la casa.

/ "Estrellas - juguetes fríos", S. Lukyanenko /

Regreso al agua y O2.

Hoy en día, hay un sistema de regeneración de agua parcialmente cerrado en la EEI, y trataré de hablar sobre los detalles (en la medida en que lo descubrí yo mismo).



De acuerdo con GOST-28040 89 (Ni siquiera sé si todavía funciona) "El sistema de soporte de vida del cosmonauta en una nave espacial tripulada" Al nivel necesario para mantener su salud y rendimiento ". El sistema cosmonaut LSS incluye los siguientes sistemas:
* SOGS - sistema de suministro de gas,
* CBO - sistema de suministro de agua,
* SSGO - Sistema de mantenimiento sanitario e higiénico,
* SOP - sistema de alimentación,
* SOTR - Sistema de aseguramiento de condiciones térmicas.


Tenemos algo de lo que estar orgullosos.
"Los rusos estaban delante de nosotros en esta área, incluso las naves espaciales Salyut y Mir pudieron condensar la humedad del aire y usaron la electrólisis, pasando una corriente eléctrica a través del agua, para producir oxígeno".

Robyn Carrasquillo, responsable del proyecto técnico de ECLSS.

Cómo empezó todo (con nosotros).



1. LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD DE VIDA EN LAS CABINAS HERMÉTICAS DE ESTRATOSTATOS, ROCKETS Y LOS PRIMEROS SATÉLITES DE TIERRA ARTIFICIALES

La primera persona en visitar el espacio para Línea de bolsillo en la nave espacial precedió el lanzamiento de estratostatos, cohetes y satélites de tierra artificial, en los cuales había sistemas de soporte de vida para personas y animales (principalmente para perros).



En los estratostatos USSR-1 (1933) y Osoaviakhim-1 (1934), los sistemas de soporte vital incluían reservas de oxígeno criogénico y gaseoso; Este último fue en cilindros bajo presión 150 atm. El dióxido de carbono se eliminó utilizando el absorbente químico de cal KPI de acuerdo con la reacción:
Ca (OH) 2 + CO2 = Ca (CO3) + H2O
La composición del KPI fue 95% Ca (OH) 2 y 5% asbesto.



En los cohetes, con la ayuda de los cuales se probó el espacio cercano, había una cabina hermética con animales, que tenía en su composición tres cilindros para una mezcla de aire y oxígeno. El dióxido de carbono emitido por los animales se eliminó con la ayuda de KPI.

Cápsulas de "perros estrella" ardillas y flechas, en las cuales regresaron a la Tierra:



A bordo de los primeros satélites de tierra artificial, los sistemas de soporte vital para perros incluían algunos elementos de los futuros sistemas de soporte vital para astronautas: un dispositivo para comer, un dispositivo de pozo; La purificación de la atmósfera y la provisión de oxígeno se llevaron a cabo con la ayuda de compuestos de peróxido que, al absorber dióxido de carbono y vapor de agua, produjeron oxígeno de acuerdo con las reacciones:
4KO2 + 2 Н2О = 3О2 + 4 CON
2КОН + СО2 = К2 СО3 + Н2О
К2 СО3 + Н2О + СО2 = 2 КНСО3


2. SISTEMAS DE VIDA APOYO A LOS SATÉLITES BIOLÓGICOS DE LA TIERRA DEL TIPO "BION" Y "PHOTON"

Satélites biológicos de la Tierra.Vehículos espaciales automáticos "BION" y "PHOTON" diseñado para estudiar los efectos de los factores de vuelo espacial (ingravidez, radiación, etc.) en el organismo animal.

Cabe destacar que Rusia, de hecho, es el único país del mundo que tiene una nave espacial automática para la investigación de objetos biológicos. Otros países se ven obligados a enviar animales al espacio en nuestros vehículos.



A lo largo de los años, los líderes científicos del programa BION fueron OG. Gazenko y E.A. Ilyin En la actualidad, el director científico del programa BION es OI. Orlov, suplentes - E.A. Ilyin y E.N. Yarmanova.

El satélite biológico "BION" está equipado con sistemas de suministro de agua y alimentación animal, un sistema de regulación térmica y de humedad, un sistema día-noche, un sistema de soporte de composición de gases, etc.



El sistema para asegurar la composición de gases de la nave espacial automática "BION" y "PHOTON" está diseñado para proporcionar a los animales oxígeno, eliminación de dióxido de carbono e impurezas de trazas gaseosas en el vehículo de descenso.

Ingredientes:
- cartuchos con una sustancia que contiene oxígeno y un absorbente de impurezas traza nocivas;
- cartucho con absorbedor de dióxido de carbono e impurezas traza nocivas;
- ventiladores eléctricos;
- sensores para indicar la salud de los ventiladores y la estanqueidad de los conductos de gas;
- analizador de gases;
- Unidad de control y control.


El sistema proporciona condiciones cómodas en el ambiente gaseoso del vehículo de descenso (volumen hermético cerrado que contiene 4,0-4,5 m3 air) y consta de tres cartuchos regenerativos y un cartucho de absorción con un ventilador eléctrico para cada cartucho, lo que garantiza la regeneración del aire según С2, О2 y otras impurezas perjudiciales. Encender y apagar los microcompresores le permite proporcionar una composición dada de la atmósfera del objeto.

Principio de funcionamiento: el aire de un objeto se bombea a través de un ventilador a través de un cartucho regenerativo, donde se limpia CO2 e impurezas nocivas y se enriquece con oxígeno.

El exceso de dióxido de carbono se elimina al encender periódicamente el cartucho de absorción. El cartucho de absorción también proporciona limpieza de impurezas. El sistema funciona con una unidad de control y monitoreo y un analizador de gases para oxígeno y dióxido de carbono. Cuando la presión parcial de oxígeno cae a 20,0 kPa, se activa el primer cartucho regenerativo.

Si la presión parcial de oxígeno es mayor o igual a 20,8 kPa, el cartucho regenerativo se apaga y se enciende nuevamente a una presión parcial de oxígeno de 20,5 kPa. La inclusión del segundo y subsiguientes cartuchos se produce a una presión parcial de oxígeno 20,0 kPa (sujeto a una caída en la concentración), y los cartuchos incluidos anteriormente continúan funcionando.
El cartucho de absorción se enciende periódicamente a una presión parcial de dióxido de carbono 1,0 kPa, se apaga a una presión parcial de dióxido de carbono 0,8 kPa, independientemente del funcionamiento del cartucho regenerativo.

3. SISTEMAS DE APOYO DE VIDA SOBRE LA BASE DE RESERVAS PARA EQUIPOS DE BUQUES ESPACIALES DE TIPO “VOSTOK”, “VOSKHOD”, “SOYUZ”, “MERCURY”, “GEMINI”, “APOLLON”, “SHATTL”, ORTEL, SHTTL ”, OGRITTLE, Y DETALLES DE LA PARTIDERO Y DE LA CONSEJERÍA DE ESTADOS UNIDOS.

Sistemas de soporte vital para naves espaciales soviéticas de tipo Vostok, Voskhod, Soyuz, así como para el mercurio americano, Géminis, Apollon y el barco de transporte Shuttle. se basaron totalmente en las reservas de materiales consumibles / u]: oxígeno, agua, alimentos, medios para eliminar CO2 e impurezas traza dañinas.

4. SISTEMA DE REGENERACIÓN DE LA VIDA APOYO EN BASE A PROCESOS FÍSICOS Y QUÍMICOS PARA EQUIPOS DEL ESPACIO ORBITAL "SALUTO", "MUNDO", "ISS"

El funcionamiento de los sistemas de soporte vital basados ​​en las reservas de sustancias consumibles tomadas de la Tierra tiene un inconveniente importante: su peso y dimensiones aumentan en proporción directa a la duración de la misión espacial y el número de miembros de la tripulación. Al alcanzar una cierta duración del vuelo, el sistema de vida útil basado en las reservas puede ser un obstáculo para la implementación de la expedición.

La tabla muestra las características de masa de LSS, basadas en las reservas de sustancias consumibles en relación con la duración de la expedición de los días 50, 100 y 500 para la tripulación, que consta de personas 6:



Basado en las tasas de consumo de los principales componentes LSS obtenidos como resultado de la práctica a largo plazo de los vuelos orbitales a largo plazo en las estaciones SALUT, MIR y MKS (oxígeno - 0,96 kg / persona-día. Agua potable - 2,5 kg / persona-día ., alimentos (1,75 kg / persona / día, etc.), es fácil calcular que la masa de reservas requerida para una tripulación formada por 6 y una persona en condiciones de vuelo de 500-día sin tener en cuenta la masa de tara y los sistemas de almacenamiento sería más de 58 toneladas (ver pestaña.). En el caso de utilizar sistemas de soporte vital basados ​​en suministros de consumibles, sería necesario crear sistemas de almacenamiento para los productos vitales de los cosmonautas: heces, orina, condensados ​​de humedad atmosférica, aguas sanitarias e higiénicas y de cocina usadas, etc.

Lo que de hecho es difícil de implementar o no es posible (vuelo a Marte, por ejemplo).

En 1967-1968's Instituto de Problemas Biomédicos del Ministerio de Salud de la URSS Se realizó un experimento médico-técnico anual único con la participación de tres evaluadores: G.A. Manovtseva, A.N. Bozhko y B.N. Ulybysheva. En el experimento de la termocámara, que se prolongó durante 365 días, se llevó a cabo una evaluación biomédica y técnica de un nuevo complejo de sistemas regenerativos de soporte vital.




El LSS del complejo de laboratorio a nivel del suelo incluía:
* sistema de eliminación de dióxido de carbono, el sistema de limpieza de la atmósfera de impurezas traza nocivas,
* sistema de generación de oxígeno, sistema de recuperación de agua de productos que contienen humedad de funciones vitales de los probadores, equipos sanitarios e higiénicos, invernadero,
* Sistema de instrumentación.


Los sistemas experimentales de soporte vital regenerativo basados ​​en procesos físicoquímicos, probados en un experimento médico y técnico anual, fueron el prototipo del LSS estándar para las tripulaciones de las estaciones orbitales Salyut, MIR y MKS.

Por primera vez en el mundo, la práctica de vuelos tripulados en la estación espacial "Salyut-4" funciona con un sistema de regeneración "CPB-K", un sistema para obtener agua potable del condensado mediante una atmósfera de humedad. La tripulación está compuesta por A.A. Gubareva y G.M. Grechko utilizó el agua regenerada en el sistema "SRV-K" para beber y preparar alimentos y bebidas. El sistema funcionó durante todo el vuelo tripulado de la estación. Sistemas similares como SRV-K trabajaron en las estaciones Salyut-6, Salyut-7 y MIR.



[u] Retiro:

20 Febrero 1986 del año en que la estación orbital soviética entró en órbita «Paz».



23 marzo 2001 año ella fue inundado en el pacifico.

Nuestra estación "Mir" se inundó cuando ella cumplió 15 años. Ahora los dos módulos rusos que forman parte de la ISS ya están en 17 también. Pero nadie va a calentar la ISS ...

La eficiencia del uso de los sistemas de regeneración ha sido confirmada por la experiencia de muchos años de operación, por ejemplo, la estación orbital MIR, a bordo que operó con éxito tales subsistemas LSS, tales como:
"SRV-K" - un sistema para la regeneración de agua a partir del condensado de humedad atmosférica,
"SRV-U" - un sistema para la regeneración de agua de la orina (orina),
"SPK-U" es un sistema para recibir y conservar la orina (orina),
Electron es un sistema de generación de oxígeno basado en la electrólisis del agua.
El aire es un sistema de eliminación de dióxido de carbono.
"BMP": eliminación de bloque de impurezas dañinas, etc.




Sistemas de regeneración similares (con la excepción del "SRV-U") están funcionando con éxito en la actualidad a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS).



Donde se gasta el agua en la EEI (todavía no hay un plan de mejor calidad, mis disculpas):



La estructura del sistema de soporte vital (fluido de corte de refrigerante) de la ISS incluye un subsistema de soporte de composición del gas (ESS). Composición: medios para controlar y regular la presión atmosférica, medios para igualar la presión, equipos para despresurizar y presurizar mezclas químicas orgánicas, equipos de análisis de gases, sistemas para eliminar las impurezas nocivas de la BMP, sistemas para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera “Aire”, medios para limpiar la atmósfera. Una parte integral del SOGS es el medio de suministro de oxígeno, incluidas las fuentes de oxígeno del combustible sólido (TEC) y el sistema para producir oxígeno a partir de agua Electron-VM. Cuando se lanzó el lanzamiento, solo había 120 kg de aire y dos generadores de oxígeno de combustible sólido TGC a bordo del SM.

A quién le importa → Transmisión en vivo de la webcam a la ISS.

Para entregar litros de agua 30 000 a bordo de las estaciones orbitales MIR y MKS, sería necesario organizar además los lanzamientos 12 de la nave de transporte Progress, cuya carga útil es de 2,5 toneladas. Si tomamos en cuenta el hecho de que Progress está equipado con tanques de agua de manantial con una capacidad de 420 l, entonces el número de lanzamientos adicionales del vehículo de transporte Progress tendría que aumentar varias veces.



Cálculo para el "marciano":



En la ISS, los eliminadores de zeolita del sistema Air capturan dióxido de carbono (CO2) y lo liberan en el espacio por la borda. El oxígeno perdido en la composición de CO2 se repone debido a la electrólisis del agua (su descomposición en hidrógeno y oxígeno). Esto se hace en la ISS mediante el sistema Electron, que consume kg de agua por persona por día para 1. El hidrógeno se está vertiendo por la borda, pero en el futuro ayudará a convertir CO2 en agua valiosa y se liberará metano (CH4). Y, por supuesto, por si acaso hay a bordo controles de oxígeno y tanques.
[
center][/ Center]
En la foto: generador de oxígeno y simulador para ejecutar en la ISS, que están fuera de servicio en 2011.



En la foto: los astronautas establecieron un sistema para desgasificar líquidos para experimentos biológicos en condiciones de microgravedad en el laboratorio de Destiny.


El baño en la estación espacial se ve así:



En el módulo de servicio de la ISS, se instalan los sistemas de purificación de aire y BMP, los sistemas avanzados para la recuperación de agua del condensado SRB-KHNUMXМ y la generación de oxígeno Electron-VM, así como el sistema de conservación y recepción de orina SPK-UM. El rendimiento de los sistemas avanzados se ha incrementado en más de 2 (permite a la tripulación estar a la altura de las personas de 2), mientras que los costos de energía y masivos se reducen. Durante el período de cinco años (datos de 6), su operación recuperó 2006 toneladas de agua 6,8 toneladas de oxígeno, lo que redujo la masa de carga entregada a la estación en más de 2,8 toneladas. El retraso en la inclusión del sistema para la recuperación de agua de la orina de CPV-UM en el complejo LSS no permitió que 11 regenerara toneladas de agua y redujera la masa de suministro.

"Segundo frente" - americanos



Aguas técnicas del aparato americano. ECLSS Se suministra al sistema ruso y al OGS estadounidense (Sistema de generación de oxígeno), donde luego se "procesa" en oxígeno.



El proceso de recuperación de agua de la orina es una tarea técnica difícil: "La orina es mucho más sucia que el vapor de agua, - explica Carrascillo, - Es capaz de corroer las partes metálicas y obstruir las tuberías ”.. Sistema ECLSS (видео) utiliza un proceso llamado destilación por compresión de vapor para limpiar la orina: la orina se hierve hasta que el agua se convierte en vapor. El vapor, agua purificada de forma natural en estado de vapor (con la excepción de trazas de amoníaco y otros gases), sube a la cámara de destilación, dejando concentrado lodo marrón de impurezas y sales, que Carrascillo afortunadamente llama "salmuera" (que luego se arroja al espacio exterior). Luego se enfría el vapor y se condensa el agua. El destilado obtenido se mezcla con la humedad condensada del aire y se filtra hasta un estado adecuado para beber. ECLSS es capaz de recuperar 100% de humedad del aire y 85% de agua de la orina, lo que corresponde a una eficiencia total de aproximadamente 93%.

Descrito anteriormente, sin embargo, se refiere al funcionamiento del sistema en condiciones terrestres. Aparece una complejidad adicional en el espacio: el vapor no se eleva: no es capaz de elevarse hacia la cámara de destilación. Por lo tanto, en el modelo ECLSS para la ISS. "... rotamos el sistema de destilación para crear gravedad artificial para separar los pares y la salmuera"- explica Carrascillo.

]Perspectivas:

Se conocen intentos de obtener carbohidratos sintéticos de los productos de actividad vital de los cosmonautas para las condiciones de las expediciones espaciales de acuerdo con el esquema:



De acuerdo con este esquema, los productos de desecho se queman para formar dióxido de carbono, a partir del cual se forma el metano como resultado de la hidrogenación (Reacción sabatier). El metano se puede transformar en formaldehído, a partir del cual la reacción de policondensación (Reacción de butlerov) forman hidratos de carbono-monosacáridos.

Sin embargo, los carbohidratos-monosacáridos obtenidos fueron una mezcla de racematos - tetrosa, pentosas, hexosas, heptosas, que no poseen actividad óptica.

Nota Incluso me detengo para pensar en la oportunidad de profundizar en el "conocimiento de wiki" para comprender el significado de estos términos.

El LSS moderno después de su respectiva modernización puede usarse como base para crear el LSS que es necesario para el desarrollo del espacio profundo. El complejo LSS asegurará la reproducción casi completa de agua y oxígeno en la estación y puede ser la base de los complejos LSS para los vuelos programados a Marte y la organización de una base en la Luna.






Se presta mucha atención a la creación de sistemas que proporcionen la circulación más completa de sustancias. Con este fin, lo más probable es que utilicen el proceso de hidrogenación del dióxido de carbono mediante la reacción de Sabatier o Bosha-BoudoirLo que permitirá realizar el ciclo de oxígeno y agua:
СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
CO2 + 2Н2 = С + 2Н2О

En el caso de una prohibición exobiológica de la emisión de CH4 al vacío del espacio exterior, el metano se puede transformar en formaldehído y carbohidratos de monosacáridos no volátiles mediante las siguientes reacciones:
СН4 + О2 = СН2О + Н2О
policondensación
nСНХNUMXО -? (CH2O) n
Ca (OH) 2


Cabe señalar que las fuentes de contaminación del medio ambiente en las estaciones orbitales y durante los vuelos interplanetarios a largo plazo son:
- materiales estructurales del interior (materiales poliméricos sintéticos, barnices, pinturas);
- hombre (con transpiración, transpiración, con gases intestinales, con medidas sanitarias e higiénicas, exámenes médicos, etc.);
- equipo electrónico de trabajo;
- enlaces de sistemas de soporte de vida (dispositivo de pozo cs-ACS, cocina, sauna, ducha);
И многое другое.


Es obvio que se requerirá la creación de un sistema automático para el control operativo y la gestión de la calidad del hábitat. Algunos ASOKUKSO?
Oh, no fue por nada que en Baumanka la especialidad en LSS KA (E4. *) Se llamara estudiantes:

Culo

...
Lo que fue descifrado como:
Жdesde el exteriorОcuidado Пilotable Аprapartov
Completo, por así decirlo, si intenta profundizar en.



Finalización Tal vez no tomé todo en cuenta y confundí hechos, cifras en algún lugar. Luego añadir, corregir y criticar.

Una publicación interesante me empujó a este "verborrea": "Verduras para astronautas: cómo cultivar verduras frescas en los laboratorios de la NASA", lo que trajo a mi hijo menor a discutir.

Mi hijo hoy en la escuela comenzó a hacer un "grupo de investigación de pandillas" para cultivar una ensalada de Pekín en un microondas viejo. Probablemente decidió proveerse de vegetación al viajar a Marte. El viejo microondas tendrá que comprarlo en AVITO, t. mi mientras todo funciona ¿No lo rompas específicamente?


Nota en la foto, de ninguna manera mi hijo Y no la futura víctima del experimento es no mio microondas


Como prometí mark @ marks, si sale algo, las imágenes y el resultado se verán en el GIK. La lechuga cultivada se puede enviar por correo RF dispuesta por una tarifa, por supuesto.

Fuentes primarias:
DISCURSO ACTUAL Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor, Científico Honrado de la Federación Rusa Yu.E. SINYAKA (RAS) "SISTEMAS DE SOPORTE DE VIDA DE OBJETOS ESPACIALES HABITADOS (Pasado, Presente y Futuro)" / Moscú Octubre 2008. Parte principal del texto.
"Ciencia viva" (http://livescience.ru) - Regeneración de agua en la ISS.
JSC "NIIhimmash" (www.niichimmash.ru). Publicaciones de empleados de JSC "NIIhimmash".
Tienda online de "astronautas alimentarios".

Fotos, videos y documentos utilizados:
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
Gran Enciclopedia soviética (www.bse.uaio.ru)
www.vokrugsveta.ru
autor:
Anton [opus]
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