Dari mana air dan oksigen berasal dari ISS?

Lagu kebangsaan 13 departemen.

Kami bukan astronot, bukan pilot,
Bukan insinyur, bukan dokter.
Dan kami adalah tukang ledeng:
Kami mengusir air dari urin!
Dan bukan fakir, saudara, seperti kita,
Tapi, jangan membual, kita katakan:
Siklus air di alam kita
Kami akan mengulangi dalam sistem kami!
Ilmu pengetahuan kami sangat akurat.
Anda hanya berpikir stroke.
Kami akan menyaring air limbah
Pada casserole dan kolak!
Kendarai semua Milky Roads
Anda tidak akan menurunkan berat badan secara bersamaan
Dengan kemandirian penuh
Sistem ruang kita.
Bagaimanapun, bahkan kue-kue itu sangat baik,
Lula Kebab dan Kalachi
Akhirnya, dari sumbernya.
Bahan dan urin!
Jangan menolak, jika memungkinkan
Saat kami bertanya di pagi hari
Isi labu secara total
Setidaknya masing-masing seratus gram!
Kita harus mengakui dengan cara yang ramah,
Apa gunanya berteman dengan kami:
Lagi pula, tanpa dibuang
Di dunia ini tidak hidup !!!

(Penulis - Varlamov Valentin Filippovich - nama samaran V.Vologdin)


Air adalah dasar kehidupan. Di planet kita pasti. Pada semacam "Gamma Centauri" semuanya mungkin berbeda. Dengan munculnya eksplorasi ruang angkasa, pentingnya air bagi manusia hanya meningkat. Banyak tergantung pada 2 di ruang angkasa, mulai dari pekerjaan stasiun ruang angkasa itu sendiri dan berakhir dengan produksi oksigen. Pesawat ruang angkasa pertama tidak memiliki sistem "pasokan air" tertutup. Semua air dan "barang habis pakai" lainnya dibawa ke kapal pada awalnya, kembali dari Bumi.



“Misi luar angkasa sebelumnya - Merkurius, Gemini, Apollo, membawa serta semua persediaan air dan oksigen yang diperlukan dan membuang limbah cair dan gas ke luar angkasa ,” jelas Robert Bagdigian dari Marshall Center .



Singkatnya: sistem pendukung kehidupan astronot dan astronot "terbuka" - mereka mengandalkan dukungan dari planet asal mereka.



Tentang yodium dan pesawat ruang angkasa Apollo, peran toilet dan opsi (UdSSR atau AS) untuk pengelolaan limbah di pesawat ruang angkasa awal saya akan berbicara tentang waktu lain.


Dalam foto: sistem pendukung kehidupan kru portabel Apollo 15, 1968

Meninggalkan reptiloid, saya berenang ke lemari fasilitas sanitasi. Membalikkan punggungnya ke konter, ia mengeluarkan selang bergelombang lembut dan membuka celananya.
- Perlu pembuangan limbah?
Tuhan ...
Tentu saja saya tidak menjawab. Dia menyalakan hisap, dan mencoba melupakan tatapan ingin tahu reptiloid itu, membuat punggungnya bosan. Saya benci masalah sehari-hari kecil ini.

"Bintang adalah mainan dingin", S. Lukyanenko

Saya akan kembali ke air dan O2.

Hari ini, ISS memiliki sistem pemulihan air yang ditutup sebagian, dan saya akan mencoba untuk membicarakan detailnya (seberapa banyak saya mengetahui sendiri).



Sesuai dengan GOST 28040-89 (Saya bahkan tidak tahu apakah itu masih berfungsi), "Sistem pendukung kehidupan astronot dalam pesawat ruang angkasa berawak" - LSS kosmonot adalah "Totalitas alat yang saling berhubungan secara fungsional dan langkah-langkah yang dirancang untuk menciptakan kondisi di kompartemen yang dihuni dari wahana antariksa berawak yang menyediakan mempertahankan energi dan transfer massa tubuh astronot dengan lingkungan di tingkat yang diperlukan untuk menjaga kesehatan dan kinerjanya. " Komposisi LSS astronot meliputi sistem berikut:

* SOGS - sistem pendukung komposisi gas,
* NWO - sistem pasokan air,
* SSGO - sistem dukungan sanitasi-higienis,
* SOP - sistem catu daya,
* COTR - sistem untuk memastikan rezim termal.

Kamu bisa bangga. Robyn Carrasquillo, Manajer Proyek Teknis ECLSS:

"Rusia berada di depan kita di daerah ini, bahkan pesawat ruang angkasa Salyut dan Mir mampu mengembun uap air dari udara dan menggunakan elektrolisis - mengalirkan arus listrik melalui air - untuk menghasilkan oksigen."

Bagaimana semuanya dimulai (bersama kami).

1. SISTEM KEHIDUPAN DI KABIN-KABIN TERPISAH DARI STRATOSTAT, ROKET, DAN SATELIT ARTIFIKIAL PERTAMA DI BUMI

Kunjungan manusia pertama ke ruang di luar garis Pocket di pesawat ruang angkasa itu didahului dengan peluncuran balon stratosfer, roket dan satelit Bumi buatan, yang memiliki sistem pendukung kehidupan untuk manusia dan hewan (kebanyakan untuk anjing).



Di stratosfer "USSR-1" (1933) dan "Osoaviahim-1" (1934), sistem pendukung kehidupan termasuk cadangan oksigen cryogenic dan gas; yang terakhir adalah dalam silinder di bawah tekanan 150 atm. Karbon dioksida dihilangkan menggunakan CPI, pemulung kapur kimia sesuai dengan reaksi: Ca (OH) 2 + CO2 = Ca (CO2) + H2O


CPI termasuk 95% Ca (OH) 2 dan asbes 5%.

Di roket, dengan bantuan yang terdengar dekat ruang, ada kabin kedap udara dengan hewan, yang memiliki tiga balon untuk campuran udara dan oksigen. Karbon dioksida yang dilepaskan oleh hewan dihapus menggunakan HPI.


Dalam foto: kapsul "anjing bintang" Squirrel dan Arrow, di mana mereka kembali ke Bumi.
Di atas satelit Bumi tiruan pertama, sistem pendukung kehidupan untuk anjing menyertakan beberapa elemen LSS masa depan bagi para astronot: alat untuk makan, alat pembuangan kotoran; pemurnian atmosfer dan suplai oksigen dilakukan menggunakan senyawa superexide, yang, ketika diserap oleh karbon dioksida dan uap air, melepaskan oksigen sesuai dengan reaksi:

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

2. SISTEM PENDUKUNG KEHIDUPAN SATELIT BIOLOGIS JENIS BUMI "BION" DAN "PHOTON"

Satelit Bumi Biologis - pesawat ruang angkasa otomatis "BION" dan "PHOTON" dirancang untuk mempelajari pengaruh faktor penerbangan luar angkasa (bobot, radiasi, dll.) Pada organisme hewan. Perlu dicatat bahwa Rusia pada dasarnya adalah satu-satunya negara di dunia yang memiliki pesawat ruang angkasa otomatis untuk penelitian pada objek biologis. Negara-negara lain terpaksa mengirim hewan ke luar angkasa dengan kendaraan kita.



Selama bertahun-tahun, pengawas program BION adalah O.G. Gazenko dan EA. Ilyin. Saat ini, pengawas program BION adalah O.I. Orlov, deputi - E.A. Ilyin dan E.N. Yarmanova.

Satelit biologis "BION" dilengkapi dengan sistem pasokan air dan makanan hewan, sistem kontrol kelembaban termal, sistem siang-malam, sistem pendukung komposisi gas, dll.



Sistem pendukung komposisi gas untuk pesawat ruang angkasa otomatis BION dan PHOTON dirancang untuk menyediakan oksigen bagi hewan, menghilangkan karbon dioksida, dan kotoran gas dalam kendaraan keturunan.

Komposisi:

- kartrid dengan zat yang mengandung oksigen dan penyerap mikro-berbahaya;
- kartrid dengan penyerap karbon dioksida dan mikroimpur berbahaya;
- kipas listrik;
- sensor untuk menunjukkan kesehatan kipas dan ketatnya jalur gas;
- penganalisa gas;
- unit kontrol dan pemantauan.

Sistem ini menyediakan kondisi yang nyaman dalam media gas dari kendaraan keturunan (volume tertutup tertutup yang mengandung 4,0-4,5 m3 udara) dan terdiri dari tiga kartrid regeneratif dan kartrid penyerap dengan kipas listrik untuk setiap kartrid, yang menyediakan regenerasi udara dengan 2, 2, dan pengotor berbahaya lainnya. Menghidupkan dan mematikan mikrokompresor memungkinkan Anda untuk memberikan komposisi tertentu dari atmosfer objek.

Prinsip operasi: udara suatu benda dipompa oleh kipas melalui cartridge regeneratif, di mana ia dibersihkan dari CO2 dan kotoran berbahaya dan diperkaya dengan oksigen.

Kelebihan karbondioksida dihilangkan dengan menyalakan kartrid serapan secara berkala. Kartrid serapan juga menyediakan pembersihan dari kotoran berbahaya. Sistem ini bekerja dengan unit kontrol dan pemantauan dan penganalisa gas untuk oksigen dan karbon dioksida. Ketika tekanan parsial oksigen turun menjadi 20,0 kPa, kartrid regeneratif pertama dihidupkan.

Jika tekanan parsial oksigen lebih besar dari atau sama dengan 20,8 kPa, kartrid regeneratif dimatikan dan dihidupkan lagi pada tekanan parsial oksigen 20,5 kPa. Dimasukkannya kartrid kedua dan selanjutnya terjadi pada tekanan oksigen parsial 20,0 kPa (tergantung pada penurunan konsentrasi), dan kartrid yang sebelumnya termasuk terus bekerja.
Kartrid serapan dinyalakan secara berkala pada tekanan parsial karbon dioksida 1,0 kPa, mati pada tekanan parsial karbon dioksida 0,8 kPa, terlepas dari pengoperasian kartrid regeneratif.

3. SISTEM HIDUP BERDASARKAN CADANGAN UNTUK KAS-KAS KAPAL SPACE JENIS “VOSTOK”, “SUNRISE”, “UNION”, “MERCURY”, “JEMINI”, “APOLLON”, “SHATTLEY”, ORBIT STANBLE, ORBIT

Sistem pendukung kehidupan Soviet Vostok, Voskhod, pesawat ruang angkasa Soyuz, serta Mercury Amerika, Gemini, Apollo dan kapal transportasi yang dapat digunakan kembali Shuttle sepenuhnya didasarkan pada pasokan bahan habis pakai: oksigen, air, makanan, penghilang CO2 dan kontaminan berbahaya.

4. SISTEM REGENERASI DUKUNGAN KEHIDUPAN BERDASARKAN PROSES FISIK DAN KIMIA UNTUK KREWS ORBITAL SPACE STATION "SALUT", "MIR", "ISS"

Berfungsinya sistem pendukung kehidupan berdasarkan tumpukan bahan habis pakai yang diambil dari Bumi memiliki kelemahan yang signifikan: massa dan dimensi mereka meningkat dalam proporsi langsung dengan durasi ekspedisi ruang dan jumlah anggota kru. Setelah mencapai durasi penerbangan tertentu, LSS berdasarkan cadangan mungkin menjadi hambatan bagi pelaksanaan ekspedisi.

Tabel tersebut menunjukkan karakteristik massa SJO, berdasarkan stok bahan habis pakai sehubungan dengan ekspedisi yang berlangsung selama 50, 100 dan 500 hari untuk awak 6 orang:



Berdasarkan norma-norma konsumsi komponen utama LSS yang diperoleh sebagai hasil praktik penerbangan orbital panjang selama bertahun-tahun di stasiun SALUT, MIR dan ISS (oksigen - 0,96 kg / orang / hari, air minum - 2,5 kg / orang / hari, makanan - 1,75 kg / orang / hari, dll.), mudah untuk menghitung bahwa massa persediaan yang diperlukan untuk awak 6 orang dalam penerbangan 500 hari tanpa memperhatikan tara dan sistem penyimpanan akan berjumlah lebih dari 58 ton (lihat tabel). Dalam hal menggunakan sistem pendukung kehidupan berdasarkan persediaan bahan habis pakai, akan perlu untuk membuat sistem penyimpanan untuk produk-produk vital kosmonot: tinja, urin, kondensat kelembaban atmosfer, air sanitasi higienis dan air dapur bekas, dll.

Faktanya, yang sulit diimplementasikan atau bahkan tidak mungkin (misalnya, penerbangan ke Mars).

Pada tahun 1967-1968, sebuah eksperimen medis dan teknis tahunan yang unik dilakukan di Institute of Biomedical Problems dari Kementerian Kesehatan dengan partisipasi tiga penguji: A. Manovtsev, A.N. Bozhko dan B.N. Ulybyshev. Dalam percobaan ruang hermetik, yang berlangsung selama 365 hari, penilaian biomedis dan teknis dari kompleks baru sistem pendukung kehidupan regeneratif dilakukan.




Komposisi kompleks laboratorium landfill meliputi:

sistem pembuangan karbon dioksida, sistem untuk membersihkan atmosfer dari mikro-kotoran berbahaya,
sistem penghasil oksigen, sistem regenerasi air dari produk vital yang mengandung air dari penguji, peralatan sanitasi-higienis, rumah kaca, sistem instrumentasi.

Sistem pendukung kehidupan regeneratif eksperimental berdasarkan pada proses fisik dan kimia, diuji dalam eksperimen medis dan teknis tahunan, adalah prototipe dari LSS standar untuk kru stasiun orbital Salyut, MIR dan ISS.

Untuk pertama kalinya dalam praktik penerbangan berawak dunia di stasiun luar angkasa Salyut-4, sistem regenerasi SRV-K, sebuah sistem untuk memproduksi air minum dari kondensat dengan atmosfer kelembaban, berfungsi. Awak kapal A. A. Gubarev dan G. M. Grechko menggunakan air yang diregenerasi dalam sistem SRV-K untuk minum dan menyiapkan makanan dan minuman. Sistem bekerja selama penerbangan berawak seluruh stasiun. Sistem serupa dari tipe SRV-K dioperasikan di stasiun Salyut-6, Salyut-7, dan MIR.


Catatan dari 02.28.17: terima kasih atas bantuan dalam mengedit dan mengetahui etimologi artyums

Mundur:
Pada 20 Februari 1986, stasiun orbit Mir Soviet memasuki orbit.



23 Maret 2001 banjir di Samudra Pasifik.

Stasiun Mir kami kebanjiran ketika ia berusia 15 tahun. Sekarang dua modul Rusia yang merupakan bagian dari ISS masing-masing sudah 17. Tapi belum ada yang akan menenggelamkan ISS ...

Efisiensi menggunakan sistem regenerasi dikonfirmasi oleh pengalaman bertahun-tahun operasi, misalnya, stasiun orbital MIR, di papan di mana subsistem seperti sistem pendingin berhasil berfungsi, seperti:

"SRV-K" - sistem untuk regenerasi air dari kondensat kelembaban atmosfer,
"SRV-U" - sistem untuk pemulihan air dari urin (urin),
"SPK-U" - sistem untuk penerimaan dan pelestarian urin (urin),
"Elektron" - sistem penghasil oksigen berdasarkan proses elektrolisis air,
"Udara" adalah sistem penghilangan karbon dioksida,
"BMP" - memblokir penghapusan mikro-kotoran berbahaya, dll.



Sistem regenerasi yang serupa (dengan pengecualian SRV-U) saat ini beroperasi dengan sukses di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS).



ISS mencakup subsistem untuk memastikan komposisi gas (SOGS). Komposisi: sarana untuk memantau dan mengatur tekanan atmosfer, sarana untuk menyeimbangkan tekanan, peralatan untuk depresurisasi dan tekanan PXO, peralatan analisis gas, sistem untuk menghilangkan kotoran berbahaya dari BMP, sistem untuk menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer “Udara”, dan sarana untuk memurnikan atmosfer. Bagian integral dari SOGS adalah fasilitas pasokan oksigen, termasuk sumber oksigen bahan bakar padat (TEC) dan sistem produksi oksigen air Electron-VM. Pada saat start-up, hanya ada 120 kg udara dan dua generator oksigen THC bahan bakar solid di atas SM.

→ Siaran online langsung dari webcam ke ISS.

Untuk mengirimkan 30.000 liter air di atas stasiun orbital MIR dan ISS, akan perlu untuk mengatur 12 peluncuran tambahan dari kapal pengangkut Progress, yang muatannya 2,5 ton. Jika kita mempertimbangkan fakta bahwa Kemajuan dilengkapi dengan tangki air minum Rodnik 420 liter, jumlah peluncuran tambahan kapal pengangkut Kemajuan seharusnya meningkat beberapa kali.




Pada ISS, peredam zeolit ​​pada sistem udara menangkap karbon dioksida (CO2) dan melepaskannya ke ruang tempel. Oksigen yang hilang dalam komposisi CO 2 diisi kembali karena elektrolisis air (penguraiannya menjadi hidrogen dan oksigen). Ini dilakukan pada ISS oleh sistem Electron, yang mengkonsumsi 1 kg air per orang per hari. Hidrogen sekarang didorong ke laut, tetapi dalam jangka panjang akan membantu mengubah CO2 menjadi air dan metana (CH4) yang berharga. Dan tentu saja, untuk berjaga-jaga, ada checker dan silinder oksigen di kapal.


Dalam foto: generator oksigen dan simulator untuk berjalan di ISS, yang gagal pada 2011.


Dalam foto: para astronot membangun sistem degassing cair untuk eksperimen biologis dalam kondisi gayaberat mikro di laboratorium Destini.


Dalam foto: Sergey Krikalev dengan perangkat elektrolisis air Elektron

Sayangnya, siklus lengkap zat di stasiun orbital belum tercapai. Pada tingkat teknologi ini, menggunakan metode fisikokimia, adalah tidak mungkin untuk mensintesis protein, lemak, karbohidrat dan zat aktif biologis lainnya. Oleh karena itu, karbon dioksida, hidrogen, yang mengandung uap air dan produk limbah padat astronot dipindahkan ke ruang hampa udara luar angkasa.


Kamar mandi stasiun ruang angkasa terlihat seperti ini

Dalam modul layanan ISS, sistem pemurnian udara dan BMP, sistem canggih untuk pemulihan air dari kondensat SRV-K2M dan penghasil oksigen Electron-VM, serta sistem untuk menerima dan menjaga urin SPK-UM, telah diperkenalkan dan berfungsi. Produktivitas sistem yang ditingkatkan telah meningkat lebih dari 2 kali (memberikan dukungan masa pakai awak hingga 6 orang), dan biaya energi dan massa telah berkurang.



Selama periode lima tahun (data 2006), 6,8 ton air dan 2,8 ton oksigen diregenerasi, yang memungkinkan untuk mengurangi massa barang yang dikirim ke stasiun lebih dari 11 ton.

Penundaan dengan dimasukkannya sistem regenerasi air urin SRV-UM dalam komposisi kompleks sistem pendingin bahan bakar cair tidak memungkinkan regenerasi 7 ton air dan mengurangi massa pengiriman.

"Front Kedua" - Amerika

Air proses dari peralatan ECLSS Amerika disuplai ke sistem Rusia dan OGS Amerika (Sistem Generasi Oksigen), di mana ia kemudian "diproses" menjadi oksigen.



Proses memulihkan air dari urin adalah tugas teknis yang sulit: "Urin jauh lebih" kotor "daripada uap air ," jelas Carrasquillo, "Itu dapat merusak bagian logam dan menyumbat pipa." Sistem ECLSS menggunakan proses yang disebut distilasi kompresi uap untuk membersihkan urin: urin mendidih hingga air di dalamnya berubah menjadi uap. Uap - air yang dimurnikan secara alami dalam keadaan uap (dengan pengecualian jejak ammonia dan gas lainnya) - naik ke ruang destilasi, meninggalkan bubur limbah dan garam berwarna coklat pekat, yang oleh Carrasquillo disebut "air asin" (yang kemudian dilepaskan ke luar angkasa). Kemudian uap mendingin dan air mengembun. Distilat yang dihasilkan dicampur dengan uap air yang terkondensasi dari udara dan disaring ke kondisi yang cocok untuk minum.Sistem ECLSS mampu memulihkan 100% kelembaban dari udara dan 85% air dari urin, yang sesuai dengan efisiensi total sekitar 93%.

Akan tetapi, hal di atas mengacu pada pengoperasian sistem dalam kondisi terestrial. Di ruang angkasa, kompleksitas tambahan muncul - uap tidak naik: uap tidak dapat naik ke ruang distilasi. Oleh karena itu, dalam model ECLSS untuk ISS, "... kami memutar sistem distilasi untuk membuat gravitasi buatan untuk memisahkan uap dan air garam," jelas Carraskillo.

Prospek:
Ada upaya yang diketahui untuk mendapatkan karbohidrat sintetik dari produk vital astronot untuk kondisi ekspedisi ruang angkasa sesuai dengan skema:



Menurut skema ini, produk limbah dibakar dengan pembentukan karbon dioksida, dari mana metana terbentuk sebagai hasil hidrogenasi ( reaksi Sabatier ). Metana dapat diubah menjadi formaldehida, dari mana monosakarida terbentuk sebagai hasil dari reaksi polikondensasi ( reaksi Butlerov ).

Namun, karbohidrat monosakarida yang diperoleh adalah campuran rasemat - tetrosis, pentosa, heksosa, heptosis, yang tidak memiliki aktivitas optik.

Catatan Saya bahkan takut mempelajari "pengetahuan wiki" untuk menggali maknanya.

LSS modern, setelah modernisasi yang sesuai, dapat menjadi dasar untuk penciptaan LSS, yang diperlukan untuk pengembangan ruang angkasa.

Kompleks LSS akan memungkinkan untuk memastikan reproduksi air dan oksigen yang hampir lengkap di stasiun dan dapat menjadi dasar kompleks LSS untuk penerbangan yang direncanakan ke Mars dan organisasi pangkalan di Bulan.









Banyak perhatian diberikan untuk menciptakan sistem yang menyediakan siklus zat yang paling lengkap. Untuk tujuan ini, mereka kemungkinan besar akan menggunakan proses hidrogenasi karbon dioksida oleh reaksi Sabatier atau Bosch-Boudoir , yang akan memungkinkan siklus oksigen dan air terwujud:

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

Dalam hal pelarangan eksobiologis pelepasan CH4 ke ruang hampa luar angkasa, metana dapat ditransformasikan menjadi formaldehida dan karbohidrat monosakarida yang tidak mudah menguap dengan reaksi-reaksi berikut:

4 + 2 = 2 + 2

n2 — ? (2)n
()2

Perlu dicatat bahwa sumber pencemaran lingkungan di stasiun orbital dan selama penerbangan antarplanet yang panjang adalah:

- bahan struktural interior (bahan sintetis polimer, pernis, cat)
- orang (dengan keringat, transpirasi, dengan gas usus, selama tindakan sanitasi dan higienis, medis survei, dll).
- bekerja peralatan elektronik
- unit sistem pendukung kehidupan (tangki septik perangkat-ACS, dapur, sauna, mandi)
dan lebih

jelas yang membutuhkan penciptaan Auto Sistem cal kontrol operasional dan lingkungan manajemen mutu. ASOKUKSO tertentu?

Oh, tidak sia-sia bahwa di Baumanka spesialisasi di LJS KA disebut siswa: ASS...

Apa kependekan dari:

F izne O bespechenii P ilotiruemyh A pparatov

Saya tidak ingat kode, departemen E4.



Akhir: mungkin saya tidak memperhitungkan semuanya dan di suatu tempat saya mencampuradukkan fakta, angka. Kemudian suplemen, koreksi, dan kritik.

Sebuah publikasi yang menarik mendorong saya untuk "bertele-tele" ini: Sayuran untuk para astronot: bagaimana sayuran segar ditanam di laboratorium NASA .

Anak saya yang lebih muda di sekolah hari ini mulai mengumpulkan "kelompok riset geng" untuk menumbuhkan salad Beijing dalam microwave tua. Mungkin memutuskan untuk menyediakan sendiri tanaman hijau saat bepergian ke Mars. Anda harus membeli microwave tua di AVITO, karena punyaku masih berfungsi. Jangan merusaknya dengan sengaja?


Catatan di foto, tentu saja, bukan anak saya, dan bukan korban percobaan gelombang mikro di masa depan.

Seperti yang saya janjikan tanda @ tanda, jika sesuatu keluar, ambil gambar dan letakkan hasilnya di GIC. Saya dapat mengirim salad yang sudah tumbuh melalui surat kepada mereka yang menginginkan, tentu saja, dengan bayaran.