¿Qué es Sistema de soporte vital tripulado de naves espaciales?

Medidas y equipos integrales para mantener la atmósfera en el compartimento hermético de la nave espacial tripulada y garantizar la seguridad, la vida y el trabajo de los astronautas. Los sistemas de soporte vital se dividen generalmente en dos tipos: fijos y portátiles. Instalados en la cabina y equipados con temperatura, humedad, presión, oxígeno, alimentos, purificación atmosférica y otras instalaciones fijas, para que los astronautas vivan y trabajen en la cabina.

Los astronautas utilizan sistemas portátiles de soporte vital para actividades fuera del vehículo, alunizajes u otras misiones planetarias. El sistema de soporte vital para naves espaciales tripuladas se desarrolla sobre la base del sistema de control ambiental de la aeronave y el sistema de soporte vital biológico por satélite.

Además de los sistemas de control ambiental como presión, temperatura, humedad, suministro de aire y distribución de aire, también tiene un sistema de astronauta, es decir, los sistemas de soporte de la vida diaria de los astronautas como la dieta, el descanso, el sueño y la excreción. Además, el entorno exterior de una nave espacial y una aeronave es diferente, por lo que sus sistemas de control ambiental son diferentes.

Desde que el astronauta soviético . Gagarin ingresó al espacio en la nave espacial Vostok 1 en 1961, el contenido de las misiones espaciales ha seguido expandiéndose y el tiempo de resistencia ha aumentado. Los astronautas no solo tienen que trabajar en la cabina durante mucho tiempo, sino también Salga de la cabina, camine por el espacio y explore la luna.

Los sistemas de soporte vital de las naves espaciales tripuladas, las estaciones espaciales y los transbordadores espaciales se han vuelto cada vez más complejos y confiables, y han podido cumplir con los requisitos de las misiones espaciales reutilizables, a largo plazo y con múltiples ocupantes.

El sistema de soporte vital de las naves espaciales tripuladas consta de seis subsistemas: sistema de control ambiental de naves espaciales tripuladas, sistema de almacenamiento de gas de naves espaciales tripuladas, sistema de tratamiento y suministro de agua para astronautas, alimentos espaciales, sistema de tratamiento de desechos de astronautas y traje espacial. El sistema de soporte vital de la nave espacial soviética "Dongfang" 1 es un dispositivo de soporte integral relativamente simple y de corta duración.

La presión atmosférica y la presión parcial de oxígeno en la cabina hermética están cerca del estándar del suelo, la concentración de dióxido de carbono es inferior al 0,5%, la temperatura de la cabina se mantiene a 12-15 ° C y la humedad relativa es de 45% -65%. La cabina está equipada con equipos de prueba para los parámetros anteriores, proporciona información a los astronautas y transmite señales de telemetría a la estación terrena.

El superóxido del metal terrestre se utiliza para absorber el dióxido de carbono descargado de la cabina y el cuerpo humano, y al mismo tiempo liberar oxígeno para que los astronautas respiren. El dispositivo de control de temperatura y el radiador de radiación espacial forman un sistema de control de temperatura para ajustar la temperatura en la cabina.

La humedad en la cabina se ajusta controlando el flujo de gas del dispositivo de deshumidificación. La comida del astronauta son alimentos pastosos, como carne picada y mermelada, envasados en tubos de aluminio. Al comer, aprietan la pared del tubo con la mano y envían la comida a la boca a través del tubo de entrada.

Cuando el traje espacial está presurizado, se puede comer comida a través del orificio del casco. El traje espacial que llevaba Gagarin es una prenda de cabina de estructura simple con funciones de presurización y ventilación.

La nave espacial estadounidense "Apollo" 11 transporta a 3 astronautas y tiene una duración de 14 días. Tiene 3 juegos de sistemas de soporte vital más complejos, que están ubicados respectivamente en la cabina de servicio, la cabina de comando y el módulo lunar. En la cabina se utiliza un ambiente de oxígeno 100% puro, para prevenir incendios, se inyecta algo de nitrógeno antes del despegue. Regulador de presión de la cabina para mantener la consigna de presión de cabina × 34 es 10 ^{. 3} Pa (0,34 kgf / cm).

Una vez que la cabina se despresuriza repentinamente, el sistema de suministro de oxígeno de emergencia suministra inmediatamente oxígeno con un gran flujo para mantener la presión segura en la cabina durante 5 minutos para garantizar que los astronautas usen trajes espaciales.

El sistema de control de temperatura tiene dos circuitos de refrigeración independientes El medio refrigerante glicol circula a través de la bomba centrífuga para irradiar el calor generado por las personas y los equipos al espacio a través del radiador de radiación espacial.

El dispositivo de purificación de olores y dióxido de carbono en el bucle del traje espacial consta de dos cilindros de purificación que contienen hidróxido de litio y carbón activado, que funcionan alternativamente. El etilenglicol extrae el calor residual del gas purificado a través del condensador, y el vapor de agua del gas se convierte en agua condensada a través del separador de condensación de vapor de agua y se descarga periódicamente en el depósito de aguas residuales.

La principal fuente de oxígeno es el oxígeno líquido almacenado a presión supercrítica y a baja temperatura. La fuente de agua del sistema de suministro de agua proviene del subproducto de la celda de combustible de hidrógeno y oxígeno, que los astronautas purifican para beber. La comida del astronauta es una variedad de alimentos deshidratados en bolsas, que se comen con agua y tienen un sabor parecido a las comidas molidas.

Use sacos de dormir para dormir. Los desechos descargados del cuerpo humano se recolectan y almacenan. El traje de aterrizaje lunar es un traje espacial extravehicular con una estructura de enfriamiento refrigerada por líquido. La mochila de ropa está equipada con un sistema de soporte vital portátil y un sistema de comunicación.

El sistema de soporte vital portátil (Figura 1) es una pequeña mochila autónoma que llevan los astronautas. Proporciona oxígeno para respirar, control de temperatura y humedad, dióxido de carbono y purificación de gases de escape para los astronautas en la luna. Trabajo en la luna durante 4 horas. El sistema de comunicación está instalado en la mochila.

El sistema de soporte vital del transbordador espacial tiene una mayor confiabilidad, lo que aumenta la copia de seguridad de subsistemas, grupos y componentes clave. La cabina del orbitador del transbordador espacial utiliza la misma presión y composición atmosférica que el suelo.

La presión de la cabina es de 0,1 MPa (760 mmHg), la presión parcial de oxígeno es de 21332 Pa (160 mmHg) y la presión parcial de dióxido de carbono se mantiene en 667 Pa (5 mmHg). La humedad relativa es del 17% al 85% y la temperatura de la cabina es de 18-27 ° C. El control de humedad adopta un mecanismo de separación de agua de dos etapas. El control de temperatura es más complicado.

El calor residual de la cabina se transfiere al circuito de circulación de agua a través del intercambiador de calor, y luego se transfiere a la tubería de refrigerante de freón a través del intercambiador de calor líquido-líquido, y finalmente se irradia al espacio por el espacio radiador de radiación.

El radiador espacial es el principal dispositivo de disipación de calor en la sección orbital. El radiador de evaporación de agua atomizada es un dispositivo auxiliar de disipación de calor a una altitud de más de 30.000 metros, y la sección de retorno por debajo de los 40.000 metros utiliza un radiador de vapor de amoniaco como dispositivo de disipación de calor.

Las instalaciones de comedor del transbordador espacial son relativamente completas, con una cocina a bordo que puede almacenar alimentos, proporcionar agua potable y calentar alimentos. Además, hay mesas de comedor, platos de comida y otros artículos de primera necesidad, además de sal, salsas y papel.

La comida de los astronautas incluye alimentos deshidratados, bebidas y alimentos naturales con contenido de humedad medio irradiados por rayos ultravioleta. El astronauta dormía en la cama atado con un cinturón. La característica más distintiva del sistema de soporte vital del transbordador espacial es el equipo de actividad extravehicular, que se lleva en la espalda de los astronautas, más un pequeño cohete como dispositivo de control.

Por primera vez, los seres humanos pueden moverse y trabajar libremente en el espacio sin estar conectado con otros dispositivos. Este sistema de soporte vital extra-vehículo consta de un sistema de ventilación de oxígeno, un sistema de control de la humedad de condensación, un sistema de suministro de agua, un sistema de transmisión de líquido, una fuente de oxígeno de alta presión y un dispositivo de alarma.

Los viajes interestelares futuros o la vida a largo plazo en la estación espacial deben tener un ecosistema cerrado para mantener los materiales básicos que necesitan los humanos y suministrar suficiente oxígeno, agua y alimentos. Lleve las plantas a la órbita y cree un entorno terrestre artificial, luego se puede establecer un ecosistema cerrado en órbita (Figura 2), y los humanos pueden vivir en el espacio durante mucho tiempo.