Первичная система жизнеобеспечения
Первичная ) — устройство , (или портативная или персональная ) ) жизнеобеспечения система (или подсистема ( ПЛСС астронавта или космонавта подключаемое к скафандру , которое позволяет осуществлять деятельность вне корабля космического корабля с максимальной свободой, независимо от системы жизнеобеспечения . PLSS обычно носят как рюкзак. К функциям, выполняемым ПЛСС, относятся:
- Регулировка давления в костюме
- Обеспечение кислородом для дыхания
- Удаление углекислого газа , влажности , запахов и загрязнений из вдыхаемого кислорода.
- Охлаждение и рециркуляция кислорода через компрессионную одежду и воды через одежду с жидкостным охлаждением и вентиляцией или одежду с жидкостным охлаждением.
- Двусторонняя голосовая связь
- Отображение или телеметрия параметров здоровья костюма
- Телеметрия индикатора непосредственного состояния здоровья пользователя (например, частота сердечных сокращений)
Функция обработки воздуха PLSS аналогична функции ребризера для дайвинга , поскольку выдыхаемые газы рециркулируются в дыхательный газ в замкнутом контуре.
При использовании в условиях микрогравитации для обеспечения безопасности и управления обычно необходима отдельная двигательная установка, поскольку физическая связь с космическим кораблем отсутствует.
Аполлон ПЛСС
[ редактировать ]
Портативная система жизнеобеспечения, используемая в миссиях по высадке на Луну Аполлона , использовала гидроксид лития для удаления углекислого газа из воздуха для дыхания и циркулировала воду по открытому контуру через одежду с жидкостным охлаждением , выбрасывая воду в космос, где она превращалась в лед. кристаллы. Часть воды также использовалась для удаления избыточного тепла из воздуха для дыхания астронавта и собиралась для сброса в бак для сточных вод космического корабля после выхода в открытый космос. PLSS также содержал радиопередатчик и антенну для связи, которые через систему связи космического корабля передавались на Землю. Органы управления ПЛСС осуществлялись в блоке дистанционного управления (БДУ), установленном на груди космонавта. Кислород и вода перезаряжались для нескольких выходов в открытый космос из системы экологического контроля космического корабля.
Время выхода в открытый космос на поверхность Луны для первых четырех миссий (Аполлон с 11 по 14) было ограничено 4 часами, при этом запасы кислорода составляли 1020 фунтов на квадратный дюйм (7,0 МПа), 3,0 фунта (1,4 кг) гидроксида лития, 8,5 фунтов (3,9 литра). ) охлаждающей воды и аккумулятор на 279 Втч. Для расширенных миссий Аполлона с 15 по 17 время пребывания в открытом космосе было увеличено вдвое до 8 часов за счет увеличения содержания кислорода до 1430 фунтов на квадратный дюйм (9,9 МПа), гидроксида лития до 3,12 фунтов (1,42 кг), охлаждающей воды до 11,5 фунтов (5,2 кг). литров), а емкость аккумулятора — 390 Втч. [1]
Аварийное резервное копирование на случай отказа основной системы обеспечивалось отдельным блоком, называемым системой продувки кислородом (OPS), установленным поверх PLSS, сразу за шлемом космонавта. OPS поддерживал давление в скафандре и удалял углекислый газ, тепло и водяной пар посредством непрерывного одностороннего потока воздуха, выходящего в космос. При активации OPS подавал кислород в отдельный вход скафандра после того, как вентиляционный клапан на отдельном выходе скафандра был открыт вручную. OPS обеспечивал аварийную подачу кислорода для дыхания и охлаждения максимум на 30 минут. [2] Это время можно было увеличить до 75–90 минут с помощью шланга «партнерской системы», который использовал функциональный PLSS другого астронавта для охлаждения (только). Это позволило частично закрыть выпускной клапан, чтобы уменьшить скорость потока кислорода. [1]
PLSS имел высоту 26 дюймов (66 см), ширину 18 дюймов (46 см) и глубину 10 дюймов (25 см). Он был испытан в Хьюстонском летном центре Джеймсом П. Лукасом, работавшим на Hamilton Standard , и различными астронавтами в баках нейтральной плавучести в Далласе. Впервые он был испытан в космосе Расти Швейкартом во время выхода в открытый космос на околоземной орбите на корабле «Аполлон-9» . Его PLSS весил 84 фунта (38 кг) на Земле, но всего 14 фунтов (что эквивалентно земному весу 6,4 кг) на Луне. OPS весил 41 фунт (19 кг) на Земле (6,8 фунта (что эквивалентно весу Земли 3,1 кг) на Луне). [3]
Спейс шаттл/Международная космическая станция PLSS
[ редактировать ]Подобные системы использовались астронавтами космических кораблей и в настоящее время используются экипажами Международной космической станции .
Основная система жизнеобеспечения костюма EMU , используемого на космическом корабле "Шаттл" и Международной космической станции, произведена компанией Hamilton Sundstrand . Он крепится к задней части узла жесткого верхнего торса (HUT).
Кислород (O 2 ), углекислый газ (CO 2 ) и водяной пар втягиваются из концов костюма с помощью одежды жидкостного охлаждения и вентиляции или LCVG , которая направляет газ в PLSS. Когда газ попадает в PLSS, активированный уголь удаляет запахи, а гидроксид лития (LiOH) удаляет углекислый газ. Далее газ проходит через вентилятор, который поддерживает скорость потока около шести кубических футов в минуту. Затем сублиматор конденсирует водяной пар, который удаляется с помощью «сливера» и ротационного сепаратора. Удаленная вода хранится и используется для пополнения запасов воды, используемых в LCVG. Сублиматор также охлаждает оставшийся кислород примерно до 55 °F (13 °C). Датчик потока контролирует скорость потока.
При необходимости дополнительный кислород добавляется в поток из резервуара-хранилища после датчика потока. Затем кислород возвращается в скафандр в затылок, где он стекает по лицу космонавта. Доставляя кислород в шлем и втягивая газ из конечностей, костюм спроектирован таким образом, чтобы человек, находящийся в костюме, дышал максимально свежим кислородом.
Рабочее давление скафандра поддерживается на уровне 4,3 фунтов на квадратный дюйм (30 кПа ) (0,3 атм ~ одна треть атмосферного давления Земли ) во время операций в открытом космосе и 0,7 фунтов на квадратный дюйм (4,8 кПа) относительно внешнего давления во время внутрикорабельного режима ( т. е. внутри корабля ). герметичный космический корабль).
Развивающиеся технологии
[ редактировать ]Технологии, рассматриваемые для применения в будущих PLSS, включают адсорбцию при переменном давлении (PSA), процесс, с помощью которого CO 2 можно более эффективно отделять от газа, и посредством повторяемого процесса, в отличие от нынешних баллонов с LiOH, которые насыщаются при каждом использовании. и ограничены примерно восемью часами. [4] Регенерируя сорбент во время выхода в открытый космос, можно значительно уменьшить размер и вес канистры с сорбентом. PSA достигает этого путем выброса CO 2 и водяного пара в космос. [5]
См. также
[ редактировать ]- Биорегенеративная система жизнеобеспечения – Искусственная экосистема
- Скруббер углекислого газа - устройство, которое поглощает углекислый газ из циркулирующего газа.
- Cis-Lunar - Производитель ребризеров замкнутого цикла с электронным управлением для подводного плавания.
- Разделение газов - методы получения нескольких продуктов или очистки продукта.
- Ребризер - портативный аппарат для переработки дыхательного газа.
- Спом - Гипотетическая материя-замкнутая и энергетически открытая система жизнеобеспечения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джонс, Эрик М. (3 января 2006 г.). «Техническая информация ПЛСС» . Журнал лунной поверхности Аполлона . НАСА . Проверено 3 ноября 2006 г.
- ^ «Первичная подсистема жизнеобеспечения» (PDF) . НАСА.gov . Гамильтон Сандстранд . Проверено 5 января 2016 г. Архивировано 3 октября 2014 г. в Wayback Machine.
- ^ Уилфорд, Джон Ноубл (июль 1969 г.). Мы достигаем Луны . Нью-Йорк: Bantam Books. стр. 221–222 .
- ^ Альптекин, Гохан (1 августа 2005 г.). «Усовершенствованная система контроля CO 2 и H 2 O с быстрым циклом для PLSS» . НАСА . Проверено 24 февраля 2007 г.
- ^ Хизер, Пол; Альптекин, Гоехан; Кейтс, Мэтью; Бернал, Кейси; Дубовик, Маргарита; Гершанович, Евгения (2007). «Разработка сорбента для быстрого удаления CO 2 и H 2 O» . 37-я Международная конференция по экологическим системам . Чикаго : НАСА . Проверено 24 февраля 2007 г.
