D'où proviennent l'eau et l'oxygène sur l'ISS?

Hymne 13 départements.

Nous ne sommes pas des astronautes, pas des pilotes,
Pas d'ingénieurs, pas de médecins.
Et nous sommes plombiers:
Nous chassons l'eau de l'urine!
Et pas des fakirs, frères, comme nous,
Mais, sans se vanter, nous disons:
Cycle de l'eau dans la nature nous
Nous allons répéter dans notre système!
Notre science est très précise.
Vous donnez juste un coup à la pensée.
Nous distillerons les eaux usées
Sur casseroles et compote!
Conduisez toutes les routes lactées
Vous ne perdrez pas de poids en même temps
Avec une autosuffisance totale
Nos systèmes spatiaux.
Après tout, même les gâteaux sont excellents,
Lula Kebab et Kalachi
En fin de compte, de la source.
Matériel et urine!
Ne refusez pas, si possible
Quand on demande le matin
Remplissez le ballon au total
Au moins cent grammes chacun!
Nous devons admettre de manière amicale,
Ce qui est bénéfique pour être ami avec nous:
Après tout, sans élimination
Dans ce monde à ne pas vivre !!!

(Auteur - Varlamov Valentin Filippovich - pseudonyme V.Vologdin)


L'eau est la base de la vie. Sur notre planète à coup sûr. Sur une sorte de "Gamma Centauri", tout est possible différemment. Avec l'avènement de l'exploration spatiale, l'importance de l'eau pour l'homme n'a fait qu'augmenter. Beaucoup dépend de 2 dans l'espace, à partir du travail de la station spatiale elle-même et se terminant par la production d'oxygène. Le premier vaisseau spatial ne disposait pas d'un système «d'approvisionnement en eau» fermé. Toute l'eau et autres "consommables" ont été embarqués initialement, de retour de la Terre.



«Les missions spatiales précédentes - Mercure, Gémeaux, Apollo, ont emporté avec eux tous les approvisionnements nécessaires en eau et en oxygène ainsi que des déchets liquides et gazeux déversés dans l'espace », explique Robert Bagdigian du Marshall Center .



En bref: les systèmes de survie des astronautes et des astronautes étaient "ouverts" - ils comptaient sur le soutien de leur planète d'origine.



À propos de l'iode et du vaisseau spatial Apollo, du rôle des toilettes et des options (UdSSR ou USA) pour la gestion des déchets dans les premiers vaisseaux spatiaux, je parlerai d'une autre fois.


Sur la photo: système de maintien en vie de l'équipage portable Apollo 15, 1968

En quittant le reptiloïde, j'ai nagé jusqu'au placard des sanitaires. Tournant le dos au comptoir, il sortit un tuyau ondulé doux et détacha son pantalon.
- Besoin d'élimination des déchets?
Seigneur ...
Bien sûr, je n'ai pas répondu. Il ouvrit l'aspiration et essaya d'oublier l'aspect curieux du reptiloïde, s'ennuyant le dos. Je déteste ces petits problèmes quotidiens.

«Les étoiles sont des jouets froids», S. Lukyanenko

Je reviendrai à l'eau et à l'O2.

Aujourd'hui, l'ISS a un système de récupération d'eau partiellement fermé, et je vais essayer de parler des détails (combien j'ai compris moi-même).



Conformément à GOST 28040-89 (je ne sais même pas si cela fonctionne toujours), "Le système de survie de l'astronaute dans un vaisseau spatial habité" - le cosmonaute LSS est "La totalité des outils et mesures fonctionnellement interconnectés conçus pour créer des conditions dans le compartiment habité d'un vaisseau spatial habité qui fournissent maintenir le transfert d'énergie et de masse du corps de l'astronaute avec l'environnement au niveau nécessaire pour maintenir sa santé et ses performances. " La composition du LSS de l'astronaute comprend les systèmes suivants:

* SOGS - système de support de composition gazeuse,
* NWO - système d'alimentation en eau,
* SSGO - système de support sanitaire-hygiénique,
* SOP - système d'alimentation,
* COTR - un système pour assurer le régime thermique.

Tu peux être fier. Robyn Carrasquillo, chef de projet technique ECLSS:

"Les Russes étaient en avance sur nous dans ce domaine, même les vaisseaux spatiaux Salyut et Mir ont pu condenser l'humidité de l'air et ont utilisé l'électrolyse - en faisant passer le courant électrique dans l'eau - pour produire de l'oxygène."

Comment tout a commencé (avec nous).

1. SYSTÈMES DE VIE DANS LES CABINES SCELLÉES DE STRATOSTATS, DE FUSÉES ET DES PREMIERS SATELLITES ARTIFICIELS DE LA TERRE

La première visite humaine dans l'espace au - delà de la ligne Pocket dans un vaisseau spatial a été précédée par le lancement de ballons stratosphériques, de fusées et de satellites artificiels de la Terre, dans lesquels il y avait des systèmes de survie pour les personnes et les animaux (principalement pour les chiens).



Dans les stratosphères «URSS-1» (1933) et «Osoaviahim-1» (1934), les systèmes de survie comprenaient des réserves d'oxygène cryogénique et gazeux; ce dernier était en bouteilles sous une pression de 150 atm. Le dioxyde de carbone a été éliminé à l'aide de CPI, un agent d'élimination chimique de la chaux conformément à la réaction: Ca (OH) 2 + CO2 = Ca (CO2) + H2O


L'IPC comprend 95% de Ca (OH) 2 et 5% d'amiante.

Dans les fusées, à l'aide desquelles le sondage de l'espace proche a été effectué, il y avait une cabine étanche à l'air avec des animaux, qui avait trois ballons pour un mélange d'air et d'oxygène. Le dioxyde de carbone libéré par les animaux a été éliminé par HPI.


Sur la photo: la capsule des "chiens étoiles" d'écureuil et de flèche, dans laquelle ils sont revenus sur Terre.
À bord des premiers satellites artificiels de la Terre, les systèmes de survie des chiens comprenaient certains éléments du futur LSS pour les astronautes: un dispositif pour manger, un dispositif d'égout; la purification de l'atmosphère et de l'apport d'oxygène a été effectuée à l'aide de composés de surexposition qui, une fois absorbés par le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, libéraient de l'oxygène conformément aux réactions:

4CO2 + 2 H2O = 3O2 + 4 KOH
2KOH + CO2 = K2 CO2 + H2O
K2 3 + 2 + 2 = 2 3

2. SYSTÈMES DE SOUTIEN À LA VIE DES SATELLITES BIOLOGIQUES DE TYPE TERRE "BION" ET "PHOTON"

Satellites biologiques de la Terre - engins spatiaux automatiques "BION" et "PHOTON" sont conçus pour étudier l'influence des facteurs de vol spatial (apesanteur, rayonnement, etc.) sur l'organisme animal. Il convient de noter que la Russie est essentiellement le seul pays au monde à posséder des engins spatiaux automatiques pour la recherche sur les objets biologiques. D'autres pays sont obligés d'envoyer des animaux dans l'espace sur nos véhicules.



Au fil des ans, les superviseurs du programme BION étaient O.G. Gazenko et E.A. Ilyin. Actuellement, le superviseur du programme BION est O.I. Orlov, députés - E.A. Ilyin et E.N. Yarmanova.

Le satellite biologique "BION" est équipé de systèmes d'alimentation en eau et d'alimentation animale, d'un système de contrôle thermique de l'humidité, d'un système jour-nuit, d'un système de support de composition gazeuse, etc.



Le système de support de composition de gaz pour le vaisseau spatial automatique BION et PHOTON est conçu pour fournir aux animaux de l'oxygène, éliminer le dioxyde de carbone et les impuretés gazeuses dans le véhicule de descente.

Composition:

- cartouches contenant une substance contenant de l'oxygène et un absorbeur de micro-impuretés nocives;
- cartouche avec absorbeur de dioxyde de carbone et de micro-impuretés nocives;
- ventilateurs électriques;
- capteurs pour indiquer la santé des ventilateurs et l'étanchéité des trajets de gaz;
- analyseur de gaz;
- unité de contrôle et de surveillance.

Le système offre des conditions confortables dans le milieu gazeux du véhicule de descente (volume scellé fermé contenant 4,0 à 4,5 m3 d'air) et se compose de trois cartouches régénératives et d'une cartouche absorbante avec un ventilateur électrique pour chaque cartouche, qui assurent la régénération de l'air par 2, 2, et autres impuretés nocives. L'activation et la désactivation des microcompresseurs vous permet de fournir une composition donnée de l'atmosphère de l'objet.

Principe de fonctionnement: l'air d'un objet est pompé par un ventilateur à travers une cartouche régénérative, où il est nettoyé du CO2 et des impuretés nocives et enrichi en oxygène.

L'excès de dioxyde de carbone est éliminé en allumant périodiquement la cartouche d'absorption. La cartouche d'absorption assure également le nettoyage des impuretés nocives. Le système fonctionne avec une unité de contrôle et de surveillance et un analyseur de gaz pour l'oxygène et le dioxyde de carbone. Lorsque la pression partielle d'oxygène chute à 20,0 kPa, la première cartouche régénérative est mise en marche.

Si la pression partielle d'oxygène est supérieure ou égale à 20,8 kPa, la cartouche régénérative est éteinte puis rallumée à une pression partielle d'oxygène de 20,5 kPa. L'inclusion de la deuxième cartouche et des cartouches suivantes se produit à une pression partielle d'oxygène de 20,0 kPa (sous réserve d'une diminution de la concentration), et les cartouches précédemment incluses continuent de fonctionner.
La cartouche d'absorption est mise en marche périodiquement à une pression partielle de dioxyde de carbone de 1,0 kPa, s'éteint à une pression partielle de dioxyde de carbone de 0,8 kPa, quel que soit le fonctionnement de la cartouche régénératrice.

3. SYSTÈMES DE VIE BASÉS SUR DES RÉSERVES POUR LES ÉQUIPAGES DE NAVIRES SPATIAUX DE TYPE «VOSTOK», «SUNRISE», «UNION», «MERCURY», «JEMINI», «APOLLON», «SHATTLEY», ORBIT STANBLE, ORBIT

Les systèmes de survie des vaisseaux spatiaux soviétiques Vostok, Voskhod, Soyouz, ainsi que du navire de transport réutilisable américain Mercury, Gemini, Apollo et Shuttle étaient entièrement basés sur des fournitures de consommables: oxygène, eau, nourriture, dissolvants de CO2 et contaminants nocifs.

4. SYSTÈMES DE RÉGÉNÉRATION DU SOUTIEN À LA VIE SUR LA BASE DE PROCESSUS PHYSIQUES ET CHIMIQUES POUR LES ÉQUIPAGES DES STATIONS SPATIALES ORBITAIRES "SALUT", "MIR", "ISS"

Le fonctionnement des systèmes de survie basés sur des stocks de consommables prélevés sur Terre présente un inconvénient important: leur masse et leurs dimensions augmentent en proportion directe avec la durée de l'expédition spatiale et le nombre de membres d'équipage. Lorsqu'une certaine durée de vol est atteinte, le LSS sur la base des réserves peut être un obstacle à la mise en œuvre de l'expédition.

Le tableau présente les caractéristiques de masse du SJO, sur la base des stocks de consommables par rapport à l'expédition de 50, 100 et 500 jours pour un équipage de 6 personnes:



Sur la base des normes de consommation des principaux composants du LSS obtenues à la suite de nombreuses années de pratique de longs vols orbitaux aux stations SALUT, MIR et ISS (oxygène - 0,96 kg / personne / jour, eau potable - 2,5 kg / homme / jour, nourriture - 1,75 kg / personne / jour, etc.), il est facile de calculer que la masse de fournitures nécessaire pour un équipage de 6 personnes dans un vol de 500 jours sans tenir compte de la tare et les systèmes de stockage s'élèveraient à plus de 58 tonnes (voir tableau). Dans le cas de l'utilisation de systèmes de survie basés sur l'approvisionnement en consommables, il serait nécessaire de créer des systèmes de stockage pour les produits vitaux des cosmonautes: matières fécales, urine, condensat d'humidité atmosphérique, eau sanitaire-hygiénique et de cuisine usagée, etc.

Ce qui, en fait, est difficile à mettre en œuvre voire impossible (vol vers Mars par exemple).

En 1967-1968, une expérience médicale et technique annuelle unique a été menée à l' Institut des problèmes biomédicaux du ministère de la Santé avec la participation de trois testeurs: G.A. Manovtsev, A.N. Bozhko et B.N. Ulybyshev. Dans l'expérience de la chambre hermétique, qui a duré 365 jours, une évaluation biomédicale et technique d'un nouveau complexe de systèmes de soutien à la vie régénérative a été réalisée.




La composition du complexe de laboratoires d'enfouissement comprenait:

système d'élimination du dioxyde de carbone, système de nettoyage de l'atmosphère des micro-impuretés nocives,
système de génération d'oxygène, système de régénération de l'eau à partir de produits vitaux contenant de l'humidité provenant de testeurs, équipement sanitaire et hygiénique, serre, système d'instrumentation.

Les systèmes expérimentaux de soutien à la vie régénérative basés sur des processus physiques et chimiques, testés lors de l'expérience médicale et technique annuelle, étaient le prototype du LSS standard pour les équipages des stations orbitales Salyut, MIR et ISS.

Pour la première fois dans la pratique mondiale des vols habités à la station spatiale Salyut-4, le système de régénération SRV-K, un système de production d'eau potable à partir de condensats avec une atmosphère humide, a fonctionné. L'équipage de A. A. Gubarev et G. M. Grechko a utilisé l'eau régénérée dans le système SRV-K pour boire et préparer de la nourriture et des boissons. Le système a fonctionné pendant tout le vol habité de la station. Des systèmes similaires du type SRV-K fonctionnaient aux stations Salyut-6, Salyut-7 et MIR.


Remarque du 28.02.17: merci pour l'aide dans l'édition et la connaissance de l'étymologie des artyums

Retraite:
Le 20 février 1986, la station orbitale soviétique Mir est entrée en orbite.



Le 23 mars 2001, il a été inondé dans l'océan Pacifique.

Notre station Mir a été inondée lorsqu'elle a eu 15 ans. Maintenant, les deux modules russes qui font partie de l'ISS sont déjà 17 chacun. Mais personne ne va encore noyer l'ISS ...

L'efficacité de l'utilisation des systèmes de régénération est confirmée par l'expérience de nombreuses années de fonctionnement, par exemple, la station orbitale MIR, à bord de laquelle de tels sous-systèmes du système de refroidissement ont fonctionné avec succès comme

"SRV-K" - un système pour la régénération de l'eau à partir du condensat de l'humidité atmosphérique,
"SRV-U" - un système pour la récupération de l'eau de l'urine (urine),
"SPK-U" - système pour la réception et la conservation de l'urine (urine),
"Electron" - un système de génération d'oxygène basé sur le processus d'électrolyse de l'eau,
"Air" est un système d'élimination du dioxyde de carbone,
"BMP" - bloque l'élimination des micro-impuretés nocives, etc.



Des systèmes de régénération similaires (à l'exception du SRV-U) fonctionnent actuellement avec succès à bord de la Station spatiale internationale (ISS).



L'ISS comprend le sous-système pour assurer la composition du gaz (SOGS). Composition: moyens de surveillance et de régulation de la pression atmosphérique, moyens d'équilibrage de la pression, équipements de dépressurisation et pressurisation du PXO, équipements d'analyse de gaz, système d'élimination des impuretés nocives du BMP, système d'élimination du dioxyde de carbone de l'atmosphère «Air», et moyens de purification de l'atmosphère. Les installations d'approvisionnement en oxygène font partie intégrante du SOGS, notamment les sources d'oxygène à combustible solide (TEC) et le système de production d'oxygène de l'eau Electron-VM. Au démarrage, il n'y avait que 120 kg d'air et deux générateurs d'oxygène THC à combustible solide à bord du SM.

→ Diffusion en ligne en direct d'une webcam vers l'ISS.

Pour livrer 30 000 litres d'eau à bord des stations orbitales MIR et ISS, il faudrait organiser 12 lancements supplémentaires du navire de transport Progress, dont la charge utile est de 2,5 tonnes. Si l'on tient compte du fait que les Progress sont équipés de réservoirs d'eau potable Rodnik de 420 litres, le nombre de lancements supplémentaires du navire de transport Progress aurait dû augmenter à plusieurs reprises.




Sur l'ISS, les absorbeurs de zéolite du système Air capturent le dioxyde de carbone (CO2) et le libèrent dans l'espace extérieur. L'oxygène perdu dans la composition du CO2 est reconstitué du fait de l'électrolyse de l'eau (sa décomposition en hydrogène et oxygène). Cela se fait sur l'ISS par le système Electron, qui consomme 1 kg d'eau par personne et par jour. L'hydrogène est maintenant poussé par-dessus bord, mais à long terme, il contribuera à transformer le CO2 en eau précieuse et en méthane (CH4) émis. Et bien sûr, juste au cas où, il y aurait des contrôleurs d'oxygène et des bouteilles à bord.


Sur la photo: un générateur d'oxygène et un simulateur pour fonctionner sur l'ISS, qui a échoué en 2011.


Sur la photo: des astronautes mettent en place un système de dégazage liquide pour des expériences biologiques en microgravité au laboratoire Destini.


Sur la photo: Sergey Krikalev avec l'appareil d'électrolyse de l'eau Electron

Malheureusement, un cycle complet de substances aux stations orbitales n'a pas encore été atteint. À ce niveau de technologie, en utilisant des méthodes physico-chimiques, il n'est pas possible de synthétiser des protéines, des graisses, des glucides et d'autres substances biologiquement actives. Par conséquent, le dioxyde de carbone, l'hydrogène, les déchets contenant de l'humidité et les déchets solides des astronautes sont éliminés dans le vide de l'espace.


La salle de bain de la station spatiale ressemble à ceci

Dans le module de service de l'ISS, des systèmes de purification de l'air et des BMP, des systèmes avancés pour la récupération de l'eau du condensat SRV-K2M et la génération d'oxygène Electron-VM, ainsi que le système de réception et de conservation de l'urine SPK-UM, ont été introduits et fonctionnent. La productivité des systèmes améliorés a été augmentée de plus de 2 fois (fournit un soutien à la vie de l'équipage jusqu'à 6 personnes), et les coûts d'énergie et de masse ont été réduits.



Sur une période de cinq ans (données 2006), 6,8 tonnes d'eau et 2,8 tonnes d'oxygène ont été régénérées, ce qui a permis de réduire la masse des marchandises livrées à la station de plus de 11 tonnes.

Le retard avec l'inclusion du système de régénération de l'eau urinaire SRV-UM dans la composition du complexe du système de refroidissement du combustible liquide n'a pas permis la régénération de 7 tonnes d'eau et a réduit la masse de livraison.

"Second Front" - Américains

L' eau de process de l'appareil américain ECLSS est fournie au système russe et au système américain OGS (Oxygen Generation System), où elle est ensuite «transformée» en oxygène.



Le processus de restauration de l'eau à partir de l'urine est une tâche technique difficile: «L'urine est beaucoup plus« sale »que la vapeur d'eau », explique Carrasquillo, «Elle peut corroder les pièces métalliques et obstruer les tuyaux». Le système ECLSS utilise un processus appelé distillation par compression de vapeur pour nettoyer l'urine: l'urine bout jusqu'à ce que l'eau qu'elle contient se transforme en vapeur. La vapeur - de l'eau naturellement purifiée dans un état vaporeux (à l'exception des traces d'ammoniac et d'autres gaz) - monte dans la chambre de distillation, laissant une bouillie brune concentrée d'eaux usées et de sels, que Carrasquillo appelle heureusement la "saumure" (qui est ensuite libérée dans l'espace). Ensuite, la vapeur refroidit et l'eau se condense. Le distillat résultant est mélangé avec de l'humidité condensée de l'air et filtré dans un état propre à la consommation.Le système ECLSS est capable de récupérer 100% d'humidité de l'air et 85% d'eau de l'urine, ce qui correspond à une efficacité totale d'environ 93%.

Ce qui précède, cependant, se réfère au fonctionnement du système dans des conditions terrestres. Dans l'espace, une complexité supplémentaire apparaît - la vapeur ne monte pas: elle ne peut pas monter dans la chambre de distillation. Par conséquent, dans le modèle ECLSS pour l'ISS, «... nous faisons tourner le système de distillation pour créer une gravité artificielle afin de séparer la vapeur et la saumure», explique Carraskillo.

Perspectives:
Il existe des tentatives connues pour obtenir des glucides synthétiques à partir des produits vitaux des astronautes pour les conditions des expéditions spatiales selon le schéma:



Selon ce schéma, les déchets sont brûlés avec la formation de dioxyde de carbone, à partir duquel le méthane se forme à la suite de l'hydrogénation ( réaction de Sabatier ). Le méthane peut être transformé en formaldéhyde, à partir duquel des monosaccharides se forment à la suite de la réaction de polycondensation ( réaction de Butlerov ).

Cependant, les glucides monosaccharides obtenus étaient un mélange de racémates - tétrose, pentose, hexose, heptose, qui n'avaient pas d'activité optique.

Remarque J’ai même peur de me plonger dans la "connaissance du wiki" pour approfondir leur signification.

Les LSS modernes, après leur modernisation appropriée, peuvent être la base de la création de LSS, nécessaire au développement de l'espace.

Le complexe LSS permettra d'assurer une reproduction quasi complète de l'eau et de l'oxygène à la station et pourra être à la base des complexes LSS pour les vols prévus vers Mars et l'organisation d'une base sur la Lune.









Une grande attention est accordée à la création de systèmes qui fournissent le cycle de substances le plus complet. Pour cela, ils utiliseront très probablement le procédé d'hydrogénation du dioxyde de carbone par la réaction de Sabatier ou Bosch-Boudoir , qui permettra de réaliser le cycle oxygène-eau:

2 + 42 = 4 + 22
2 + 22 = + 22

Dans le cas d'une interdiction exobiologique de la libération de CH4 dans le vide spatial, le méthane peut être transformé en formaldéhyde et en glucides monosaccharides non volatils par les réactions suivantes:

4 + 2 = 2 + 2

n2 — ? (2)n
()2

Il est à noter que les sources de pollution de l'environnement aux stations orbitales et lors des longs vols interplanétaires sont:

- les matériaux structuraux de l'intérieur (matières synthétiques polymériques, vernis, peintures)
- les personnes (avec transpiration, transpiration, avec gaz intestinaux, lors de mesures sanitaires et hygiéniques, médicales enquêtes, etc.).
- équipements électroniques de travail
- unités de systèmes de support de vie (puisards dispositif ACS, cuisine, sauna, douche)
et plus

évidente qui nécessitent la création d'Auto système cal de contrôle opérationnel et de l' environnement de gestion de la qualité. Un certain ASOKUKSO?

Oh, ce n’est pas en vain qu’à Baumanka la spécialité du LJS KA s’appelait étudiants: ASS...

ce qui signifie:

F izne O bespechenii P ilotiruemyh A pparatov

Je ne me souviens pas du code, département E4.



La fin: peut-être que je n'ai pas tout pris en compte et quelque part j'ai mélangé des faits, des chiffres. Ensuite, complétez, corrigez et critiquez.

Une publication intéressante m'a incité à ce «verbiage»: Légumes pour les astronautes: comment les verts frais sont cultivés dans les laboratoires de la NASA .

Aujourd'hui, ma plus jeune progéniture à l'école a commencé à constituer un «groupe de recherche sur les gangs» pour faire pousser la salade de Pékin dans un vieux micro-ondes. Probablement décidé de se fournir en verdure lors de son voyage vers Mars. Vous devrez acheter un ancien micro-ondes sur AVITO, car le mien fonctionne toujours. Ne le cassez pas exprès?


Remarque sur la photo, bien sûr, pas mon enfant, ni la future victime de l'expérience micro-ondes.

Comme je l'ai promis marks @ marks, si quelque chose sort, prenez des photos et déposez le résultat sur le CPG. Je peux envoyer la salade cultivée par courrier à ceux qui le souhaitent, moyennant un supplément, bien sûr.