System podtrzymywania życia
System podtrzymywania życia odnosi się do technologii lub kombinacji technologii, które umożliwiają żywym istotom przetrwanie w środowiskach, w których ich przetrwanie jest w rzeczywistości niemożliwe. W zależności od formy życia systemy podtrzymywania życia są potrzebne w różnych miejscach, na przykład w odniesieniu do ludzi w kosmosie lub na głębokim morzu . Na Ziemi biosfera reprezentuje system podtrzymywania życia żywych istot.
funkcjonalność
Do przetrwania potrzebne są różne systemy, w zależności od warunków środowiskowych i czasu użytkowania. Podczas gdy sprężone powietrze cylinder i kombinezon do nurkowania z pomocą nurek może już być opisany jako system podtrzymywania życia, więcej miejsca i energia są wymagane dla bardziej rozbudowanych, bardziej komfortowy lub dłuższych systemów pobytu, co oznacza albo stacjonarny budynku lub pojazdu ( statek kosmiczny , łódź podwodna ) jest wymagana.
Do głównych funkcji systemów podtrzymywania życia należy dostarczanie gazu oddechowego , klimatyzacji i zaopatrzenia w wodę, a także pośrednio (od momentu zasilania systemów) zaopatrzenie w energię . W ekstremalnych warunkach, takich jak kosmos lub głębiny morskie, uwzględniono również ochronę przed szkodliwym promieniowaniem lub ciśnieniem zewnętrznym, a także wykrywanie i zwalczanie pożarów. Dostawa żywności nie zawsze jest bezpośrednio zaliczana do zadań systemu podtrzymywania życia, ponieważ do tej pory była ona udostępniana jedynie poprzez przechowywanie. W przypadku rosyjskiej technologii kosmicznej jest to uwzględnione, podczas gdy NASA mówi więcej o systemach załogi lub systemach mieszkalnych załogi . Jednak w przypadku przyszłej i długoterminowej zależności od systemów podtrzymywania życia konieczne jest również włączenie zaopatrzenia w żywność. Jednym z przykładów jest symulacja takiego systemu w ramach Biosphere 2 i innych podobnych projektów.
Dla ludzi oznacza to, że na osobę w stanie spoczynku lub przy niewielkiej aktywności dziennie około 800 g tlenu, 2,5 l wody pitnej i 700 g pożywienia oraz, w zależności od komfortu i systemu, od 1 do 5 l wody do celów higienicznych wymagania i odpowiednią ilość energii do klimatyzacji i dostaw. Wartości te rosną w zależności od warunków pracy i użytkowania. Ponieważ niezbędne zapasy i ilości odpadów zwiększają się wraz z czasem trwania i liczbą ludzi, regeneracja i przetwarzanie w cyklach zamkniętych zyskuje na znaczeniu, co opisuje przejście z systemów otwartych do zamkniętych. Oznacza to, że odpowiednie materiały eksploatacyjne są odzyskiwane z produktów odpadowych w większości wieloetapowych procesów mechanicznych, fizycznych lub chemicznych. Jednak w zależności od warunków pracy i dostępnych surowców możliwa jest również bezpośrednia synteza (taka jak ekstrakcja tlenu i wody z wody morskiej na pokładzie okrętów podwodnych). Odpowiednie materiały wyjściowe i powstałe odpady muszą być przechowywane, rozprowadzane, regenerowane lub usuwane, do czego należy zapewnić odpowiedni sprzęt do budowy systemu podtrzymywania życia. Wymaga to na przykład lodówek, zbiorników, rur, pomp, technologii pomiarowej i monitorującej.
Oddychanie gazem i klimatyzacją
Aby ludzie mogli przeżyć, należy zapewnić dopływ gazu do oddychania (tj. Powietrza). Aby to zrobić, powietrze musi być możliwie wolne od zanieczyszczeń i spełniać określone parametry. Na przykład na pokładzie ISS całkowite ciśnienie od 97,9 do 102,7 kPa , ciśnienie parcjalne tlenu od 19,5 do 23,1 kPa, ciśnienie parcjalne azotu poniżej 80 kPa i ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla poniżej 1 kPa za dopuszczalne. Temperatura powietrza w ISS jest (regulowana) między 18,3 a 26,7 ° C. Klimatyzacja zapewnia wilgotność od 25 do 75% i stały ruch powietrza od 0,05 do 1,0 m / s, aby z jednej strony uniknąć wzrostu drobnoustrojów i tworzenia się pleśni, az drugiej strony zbyt suchego powietrza (ryzyko iskier) . Zwykle stosuje się tutaj konwencjonalne systemy klimatyzacji z czynnikami chłodniczymi (np. Amoniakiem lub freonem). Kondensacyjne wymienniki ciepła służą do osuszania powietrza . Zeolity wielokrotnego użytku lub stałe aminy są używane do wiązania dwutlenku węgla, a wodorotlenek litu jest również używany w skafandrach kosmicznych . Produkcja tlenu odbywa się zwykle poprzez elektrolizę wody i częściowe odzyskiwanie z dwutlenku węgla w reakcji Sabatiera, a następnie metanu - pirolizie . Jako wsparcie lub do krótkotrwałego użytkowania stosuje się również sprężony tlen lub reakcje chemiczne w celu dostarczenia tlenu. Zanieczyszczenia są stale monitorowane za pomocą odpowiednich metod pomiarowych, takich jak spektrometry masowe i chromatografia gazowa, i są filtrowane za pomocą sit molekularnych, węgla aktywnego lub wodorotlenku litu. Podobne wartości obowiązują w okrętach podwodnych i czasami stosuje się podobne procesy.
Uzdatnianie wody
Do produkcji wody pitnej , ale także wody do zastosowań technicznych (np. Eksperymenty, ogniwa paliwowe , higiena ...) stosuje się różne systemy w zależności od wymagań. W łodziach podwodnych wodę pitną można pozyskiwać bezpośrednio z okolic poprzez odsalanie wody morskiej . Na stacjach kosmicznych stosuje się systemy recyklingu, które usuwają wodę z powietrza w kabinie przez kondensację , ścieki (higiena, eksperymenty ...) i mocz podróżnych kosmicznych. Odpowiednie systemy uzdatniania wody ( np. Sorpcja lub wymieniacze jonowe ) oraz dodatkowe środki konserwujące (np. Jod lub tlenek srebra ) są stosowane do wody procesowej i kondensatu . Istnieją specjalne rozwiązania do ponownego przetwarzania moczu. Toalety kosmiczne, które tylko z agresywnymi chemikaliami, takimi jak ozon i kwas siarkowy , tłumią tworzenie się amoniaku (zapach), a następnie mocz przez destylację, aby przekształcić się w wodę.
Systemy załogi
Ta część systemu podtrzymywania życia obejmuje wszystkie rzeczy, które są bezpośrednio związane z pracą i dobrostanem ludzi lub istot żywych. Jest to szczególnie konieczne w przypadku długotrwałego uzależnienia od systemów podtrzymywania życia. Obejmuje to wszystkie kwestie związane z higieną osobistą , zaopatrzeniem w żywność, przygotowywaniem i przechowywaniem, utylizacją odpadów, opieką medyczną (obejmuje to również sprzęt sportowy), odzieżą i nie tylko. W przypadku żywności należy zwrócić uwagę na jej okres przydatności do spożycia i zaopatrzenie we wszystkie niezbędne substancje, takie jak witaminy i minerały . Dostarczając żywność w kosmosie, ze względu na nieważkość (ryzyko wdychania i osadzania się w filtrach i urządzeniach) należy unikać wszelkiego rodzaju substancji sypkich (cukier, sól ...) i kruchej żywności.
Przykłady systemów podtrzymywania życia
Indywidualne dowody
- ↑ Heinz Mielke; badania kosmiczne transpress lexicon; VLN 162-925 / 123/86
- ↑ a b c Willi Hallmann, Wilfried Ley i Klaus Wittmann; Podręcznik technologii kosmicznych; ISBN 978-3-446-41185-2 .Linki zewnętrzne