Podstawowy system podtrzymywania życia - Primary life support system
Podstawowej (lub przenośny lub osobisty ) System podtrzymywania życia (lub podsystem ) ( PLSS ), to urządzenie podłączone do astronautów lub kosmonauta w skafandrze , który umożliwia działanie ekstra kołowego z maksymalną swobodę, niezależnego statku kosmicznego w systemie podtrzymywania życia . PLSS jest zwykle noszony jak plecak. Funkcje realizowane przez PLSS obejmują:
- Regulowanie ciśnienia w kombinezonie
- Zapewnienie tlenu do oddychania
- Usuwanie dwutlenku węgla , wilgoci , zapachów i zanieczyszczeń z oddychania tlenem
- Chłodzenie i recyrkulacja tlenu przez odzież ciśnieniową oraz wody przez odzież chłodzącą i wentylacyjną lub odzież chłodzącą cieczą.
- Dwukierunkowa komunikacja głosowa
- Wyświetlanie lub telemetria parametrów zdrowotnych kombinezonu
- Telemetria wskaźnika bezpośredniego stanu zdrowia użytkownika (np. tętno)
Funkcja uzdatniania powietrza w PLSS jest podobna do funkcji rebreathera nurkowego , w tym, że wydychane gazy są zawracane do gazu oddechowego w zamkniętej pętli.
W przypadku zastosowania w środowisku mikrograwitacyjnym , osobny system napędowy jest generalnie potrzebny dla bezpieczeństwa i kontroli, ponieważ nie ma fizycznego połączenia ze statkiem kosmicznym.
Apollo PLSS
Przenośny system podtrzymywania życia używany w misjach lądowania na Księżycu Apollo wykorzystywał wodorotlenek litu do usuwania dwutlenku węgla z powietrza do oddychania i cyrkulował wodę w otwartej pętli przez odzież chłodzoną cieczą , wyrzucając wodę w kosmos, gdzie zamieniała się w lód kryształy. Część wody została również wykorzystana do usunięcia nadmiaru ciepła z powietrza oddechowego astronauty i zebrana do wrzucenia do zbiornika ścieków statku kosmicznego po EVA. PLSS zawierał również nadajnik - odbiornik radiowy i antenę do komunikacji, które były przekazywane przez system komunikacji statku kosmicznego na Ziemię. Kontrole PLSS zostały umieszczone w jednostce zdalnego sterowania (RCU) zamontowanej na klatce piersiowej astronauty. Tlen i wodę można było naładować dla wielu EVA z systemu kontroli środowiska statku kosmicznego.
Czasy EVA na powierzchni Księżyca dla pierwszych czterech misji (Apollo 11 do 14) były ograniczone do 4 godzin, przy zawartości tlenu 1020 funtów na cal kwadratowy (7,0 MPa), 3,0 funtów (1,4 kg) wodorotlenku litu, 8,5 funta (3,9 litra) ) wody chłodzącej oraz akumulator o pojemności 279 Wh. W przypadku wydłużonych misji Apollo 15 do 17 czas przebywania EVA został podwojony do 8 godzin poprzez zwiększenie tlenu do 1430 funtów na cal kwadratowy (9,9 MPa), wodorotlenku litu do 3,12 funta (1,42 kg), wody chłodzącej do 11,5 funta (5,2 kg). litrów), a pojemność baterii do 390 watogodzin.
W przypadku awarii głównego systemu zapewniono awaryjne wsparcie przez oddzielną jednostkę o nazwie System oczyszczania tlenu (OPS), zamontowaną na szczycie PLSS, bezpośrednio za hełmem astronauty. OPS utrzymywał ciśnienie w kombinezonie i usuwał dwutlenek węgla, ciepło i parę wodną przez ciągły, jednokierunkowy przepływ powietrza w przestrzeni. Po aktywacji OPS dostarczał tlen do oddzielnego wlotu w kombinezonie ciśnieniowym, po ręcznym otwarciu zaworu odpowietrzającego w oddzielnym wylocie kombinezonu. OPS zapewniał maksymalnie około 30 minut tlenu w nagłych wypadkach do oddychania i chłodzenia. Może to zostać przedłużone do 75 do 90 minut za pomocą węża „buddy system”, który używał funkcjonalnego PLSS innego astronauty do chłodzenia (tylko). Pozwoliło to na częściowe zamknięcie zaworu odpowietrzającego w celu zmniejszenia szybkości przepływu tlenu.
PLSS miał 26 cali (66 cm) wysokości, 18 cali (46 cm) szerokości i 10 cali (25 cm) głębokości. Został przetestowany w Houston Flight Center przez Jamesa P. Lucasa, pracującego dla Hamilton Standard oraz przez różnych astronautów w neutralnych zbiornikach wypornościowych w Dallas. Został po raz pierwszy przetestowany w kosmosie przez Rusty'ego Schweickarta w stand-up EVA na orbicie okołoziemskiej na Apollo 9 . Jego PLSS ważył 84 funty (38 kg) na Ziemi, ale tylko 14 funtów (odpowiednik masy Ziemi wynoszącej 6,4 kg) na Księżycu. OPS ważył 41 funtów (19 kg) na Ziemi (6,8 funta (odpowiednik masy Ziemi 3,1 kg) na Księżycu).
Prom kosmiczny/Międzynarodowa Stacja Kosmiczna PLSS
Podobne systemy były używane przez astronautów promu kosmicznego i są obecnie używane przez załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej .
Podstawowy system podtrzymywania życia w skafandrze EMU używany na promie kosmicznym i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest produkowany przez Hamilton Sundstrand . Jest montowany z tyłu zespołu Hard Upper Torso (HUT).
Tlen (O 2 ), dwutlenek węgla (CO 2 ) i para wodna są pobierane z końców skafandra przez odzież chłodząco-wentylacyjną lub LCVG , która wysyła gaz do PLSS. Kiedy gaz wchodzi do PLSS, węgiel aktywny usuwa zapachy, a wodorotlenek litu (LiOH) usuwa dwutlenek węgla. Następnie gaz przechodzi przez wentylator, który utrzymuje prędkość przepływu około sześciu stóp sześciennych na minutę. Sublimator następnie kondensuje parę wodną, która jest usuwana przez „slurper” i separator obrotowy. Usunięta woda jest magazynowana i wykorzystywana do uzupełniania zaopatrzenia w wodę używanego w LCVG. Sublimator chłodzi również pozostały tlen do około 55°F (13°C). A przepływomierza monitoruje szybkość przepływu.
W razie potrzeby do przepływu ze zbiornika magazynowego dodawany jest dodatkowy tlen, za czujnikiem przepływu. Tlen jest następnie zwracany do skafandra z tyłu głowy, gdzie spływa po twarzy astronauty. Dostarczając tlen do hełmu i pobierając gaz z kończyn, skafander jest zaprojektowany tak, aby pasażer skafandra oddychał jak najświeższym tlenem.
Ciśnienie robocze skafandra kosmicznego jest utrzymywane na poziomie 4,3 psi (30 kPa ) (0,3 atm ~ jedna trzecia ciśnienia atmosferycznego Ziemi ) podczas operacji poza pojazdem i 0,7 psi (4,8 kPa) względem ciśnienia zewnętrznego w trybie wewnątrzpojazdowym ( tj. wewnątrz pojazdu). ciśnieniowy statek kosmiczny).
Rozwój technologii
Technologie rozważane do zastosowania w przyszłości plsss obejmują adsorpcję z wahaniem ciśnienia (PSA), który to proces, w którym CO 2 może być bardziej skutecznie oddzielone od gazu i przez powtarzalnym procesie, w przeciwieństwie do dotychczasowych pojemników LiOH, który nasyca się każdym użyciu i są ograniczone do około ośmiu godzin. Regenerując sorbent podczas EVA, można znacznie zmniejszyć rozmiar i wagę pojemnika na sorbent. PSA osiąga to poprzez wypuszczanie CO 2 i pary wodnej w przestrzeń kosmiczną.
Zobacz też
- Bioregeneracyjny system podtrzymywania życia – Sztuczny ekosystem
- Płuczka dwutlenku węgla – urządzenie pochłaniające dwutlenek węgla z krążącego gazu
- Cis-Lunar – Producent elektronicznie sterowanych aparatów oddechowych o obiegu zamkniętym do nurkowania
- Separacja gazów – Techniki dostarczania wielu produktów lub oczyszczania produktu
- Rebreather – Przenośny aparat do recyklingu gazu oddechowego
- Spome – hipotetyczny system podtrzymywania życia z zamkniętą materią, otwarty na energię