Vuonna avaruusmatkojen , joka on elämää ylläpitävä järjestelmä , joka tunnetaan myös nimellä kuin elämä laitteita tai keino keinotekoisen elämän tuki , määritellään joukko tekniikoita mahdollistaa selviytymisen ihmisen tai ihmisryhmän että " tilaan , joten enemmän tai vähemmän autonomista .
Elämän tukijärjestelmä on annettava astronautit kanssa elinkelpoisen ympäristön riittävä laatu ja määrä sekä ilman , veden ja ruoan , mutta on myös varmistettava, että hyväksyttävä lämpötila ja paine ylläpidetään. , Riittävän suojan ulkoisia hyökkäyksiä, kuten tila säteilyä tai mikro- meteoriitit sekä jätehuolto ja kierrätys .
Avaruuden valloitus lähti vuoden lopussa toisen maailmansodan ja oli yksi kohokohdista jälkipuoliskolla XX : nnen vuosisadan merkitty debyyttinsä voimakas kilpailu Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton syistä kansallisen arvovallan sidoksissa kylmän sodan . Neuvostoliiton satelliitti Sputnik 1 teki historian ensimmäisen avaruuslennon4. lokakuuta 1957, ja ensimmäinen ihmisen asuttu lento tapahtui 12. huhtikuuta 1961Neuvostoliiton Yuri Gagarinin kiertoradalla .
Ensimmäisten miehitettyjen avaruusoperaatioiden aikana miehistön jäsenten tarvitsema vesi ja happi tuotiin mukanaan, ja he heittivät jätteensä takaisin avaruuteen, astronauttien selviytymisjärjestelmien ollessa sitten "avoimessa piirissä". mikä on edelleen merkitystä kansainväliselle avaruusasemalle .
Alussa XXI nnen vuosisadan avaruuteen kierrosta valmistellaan avaruuslentojen pitkällä aikavälillä tutkia aurinkokunnan ja edes harkitse rakentaa pysyvä tila, emäksiä, jotka vuorottelevat joukkueet, Kuun tai Marsin aloittaa. Pitkäkestoisten tehtävien mahdollistamiseksi on välttämätöntä suunnitella selviytymisjärjestelmät "suljettuun piiriin", mikä mahdollistaa tankkaamisen tarpeen rajoittamisen tai jopa poistamisen. Näiden suljetun elämän tukijärjestelmien on suoritettava erilaisia toimintoja, mukaan lukien elintarviketuotanto, kierrätys sekä ilman ja veden laadunvalvonta.
Kaikki avaruusjärjestöt, mukaan lukien NASA ECLSS: llä ( Environmental Control and Life Support System ) ja ASE MELiSSA: lla ( Micro-Ecological Life Support System Alternative ), tekevät tutkimuksia erilaisista elämäntukijärjestelmistä.
Määritettäessä keinoja miehistön pitämiseksi hengissä avaruusmatkan aikana, oli ensin tarpeen määrittää ihmisen fyysiset, fysiologiset ja aineenvaihduntaominaisuudet.
Arvot riippuvat tutkittavan sukupuolesta (nainen kuluttaa vähemmän kuin mies), hänen massastaan (laiha kääpiö on "säästäväisempi" kuin lihava ja keskipitkä henkilö) ...
Sen 2004 Tehoelvytys: lähtötasolle ja oletukset Document , NASA tarkistaa tiedot ja oletukset elämää ylläpitäviä järjestelmiä.
Täten miehistön jäsenen, jonka keskimääräinen massa on 70 kg, keskimääräiset aineenvaihduntamenot olisivat 11,82 MJ päivässä, tätä määrää muuttavat vähärasvaisen ruumiin massan prosenttiosuus, ympäristö ja aktiivisuuden taso.
Normaalin 70 kg: n miehistön jäsenen kulutukset ja jätteet, joiden hengitysosamäärä on 0,869 (tuotetun hiilidioksidin moolien määrä jaettuna kulutetun hapen moolien määrällä), on tiivistetty alla olevaan taulukkoon (CM-d: miehistön jäsentä kohden päivässä):
Saldo | Käyttöliittymä | Keskiarvo | Yksiköt |
Ilmaa | |||
hylkääminen | Hiilidioksidi vapautuu | 0,998 | kg / CM-d |
kulutus | Happea kulutettu | 0,835 | kg / CM-d |
Ruoka | |||
kulutus | Kulutettu ruoka; Massa | 0,617 | kg / CM-d |
tulevaa energiaa | Kulutettu ruoka; Energinen arvo | 11.82 | MJ / CM-d |
kulutus | Kulutettu juomavesi | 3.909 | kg / CM-d |
Kiinteä jäte | |||
hylkääminen | Ulosteet (kiinteät jätteet) | 0,032 | kg / CM-d |
hylkääminen | hikoilu (kiinteä jäte) | 0,018 | kg / CM-d |
hylkääminen | Virtsa (kiinteä jäte) | 0,059 | kg / CM-d |
Nestemäinen jäte | |||
hylkääminen | Ulosteet vettä | 0,091 | kg / CM-d |
hylkääminen | Hengittää vettä ja hikoilua | 2.277 | kg / CM-d |
hylkääminen | Virtsan vesi | 1,886 | kg / CM-d |
Miehistön pitämiseksi hengissä elintukijärjestelmän on suoritettava erilaisia toimintoja:
Regenerointi on ilma on yksi tärkeimpiä tehtäviä Life Support Systems. Eri tarkistettavien parametrien arvot on annettu alla:
asetukset | Yksiköt | Matala | Nimellinen | Korkea |
Hiilidioksidia syntyy | kg / CM-d | 0,466 | 0,998 | 2,241 |
Happea kulutettu | kg / CM-d | 0,385 | 0,835 | 1.852 |
p (CO 2 ) miehistön kannalta | kPa | 0,031 | 0.4 | 0,71 |
p (CO 2 ) kasveille | kPa | 0,04 | 0.12 | TBD |
p (O 2 ) miehistön kannalta | kPa | 18.0 | 18,0 - 23,1 | 23.1 |
Kokonaispaine | kPa | 48,0 | 70.3 | 102.7 |
Lämpötila | K | 291.5 | 295.2 | 299,8 |
Suhteellinen kosteus | % | 25 | 60 | 70 |
Perspired vesi höyry | kg / CM-d | 0,036 | 0,699 | 1,973 |
Hengitetty vesihöyry | kg / CM-d | 0,803 | 0,885 | 0,975 |
Vuoto (avaruuslento) | % / d | 0 | 0,05 | 0,14 |
Ilmakehän kokonaispaineen arvo on ratkaiseva. Jotkut haluavat mieluummin käyttää paineita, jotka vastaavat maapallon merenpinnalla esiintyviä paineita (101,3 kPa), koska juuri näissä paineissa suurin osa tunnetuista ihmisen fysiologisista tiedoista on kerätty ja ne takaavat optimaaliset elinolot ihmisille pitkään ajanjaksoja. Toiset haluavat käyttää pieniä paineita vähentämiseksi kokonaismassaan kaasun tarvitaan, kokonaismassa avaruusaluksen, ja pienentää hyperoxygenation tarvitaan ennen avaruuskävelyllä on avaruuspukua . Alennettu paine johtaa hapen prosenttiosuuden nousuun suhteessa muihin kaasuihin, jonka haittana on paloriskin lisääminen. Maapallon merenpinnan paine on 101,3 kPa, mutta NASA pitää nimellispaineena 70,3 kPa: n painetta (Lin 1997).
Varten ihmisellä siedettävä osapaine hiilidioksidin on 0,4 kPa (vaihteluväli 0,031 kPa vähintään 0,71 kPa maksimi). Tämä paine on suurempi kuin useimpien kasvien sietämä (noin 0,120 kPa tai 1200 ppm ), mutta kasvien hyväksyttävää ylärajaa ei vielä tunneta. Siksi olisi mahdollista kuvitella erilaisia tunnelmia asutetuille osastoille ja kulttuurihuoneille. Normaali p (CO 2 ) maapallolla on välillä 0,035 kPa - 0,040 kPa ( 350 - 400 ppm ).
Kaasun säästäminen on välttämätöntä kaikissa elämänhallintajärjestelmissä. Kaasua voidaan varastoida paineistetuissa astioissa kryogeenisenä nesteenä, adsorboituna tai kemiallisesti yhdistettynä. Kustannukset varastoinnin riippuu kaasu, "pysyvä kaasuja", kuten typpeä ja happea vaativat suuria paineita ja pysyvät kaasumaisessa tilassa tavanomaisessa lämpötilassa, kun taas "ei-pysyvä kaasuja", kuten CO 2 voi olla. Helpommin varastoitiin nestemäisessä muodostua paineen alla. Kryogeeninen varastointi vaatii jatkuvaa lämpösäätöä tai pienen määrän kaasun käyttöä haihtumisjäähdytyksen aikaansaamiseksi. Adsorptiotehokkuus ja kemiallinen yhdistelmä vaihtelevat suuresti tarkasteltavien kaasujen mukaan.
Valta historiallisesti unohdettu analyyseja Life Support Systems, on merkittävä vaikutus tasoon omavaraisuutta ja kustannukset miehistön tukea. Pitkän aikavälin tehtäviä varten paikan päällä kasvatetut kasvit ovat elintarvikkeiden lähde, mutta ne voivat myös regeneroida osan tai koko ilman (muuntamalla hiilidioksidi hapeksi) ja 'veden (muuttamalla jätevedet juomaveteksi haihduttamalla) ). Jos siis yli 25% ruoasta kuivassa massassa tuotetaan paikan päällä, kaikki tarvittava vesi voidaan regeneroida samassa prosessissa. Ja jos noin 50% ruoasta kuivassa massassa tuotetaan paikan päällä, kaikki tarvittava ilma voidaan regeneroida (Drysdale et ai., 1997).
Mikroelementtien kierrättämisen vaikeus tekee järjestelmän sammuttamisen mahdottomaksi vuonna 2015.
Mikropainovoimassa aiheuttaa lukuisia ongelmia kasvavien kasvien ja tutkimus on käynnissä selvittää mitkä ovat mielenkiintoisia kasveja.