Sistema de suporte de vida

Os trajes espaciais permitem que as pessoas permaneçam no espaço

Um sistema de suporte de vida refere - se a tecnologias ou combinações de tecnologias que permitem aos seres vivos sobreviver em ambientes nos quais sua sobrevivência não é realmente possível. Dependendo da forma de vida, os sistemas de suporte de vida são necessários em diferentes lugares, por exemplo em relação a pessoas no espaço ou no mar profundo . Na Terra, a biosfera representa o sistema de suporte de vida dos seres vivos.

funcionalidade

Diferentes sistemas são necessários para a sobrevivência, dependendo das condições ambientais e da duração do uso. Embora o cilindro de ar comprimido e a roupa de mergulho de um mergulhador já possam ser descritos como um sistema de suporte de vida, mais espaço e energia são necessários para sistemas de permanência mais extensos, mais confortáveis ​​ou mais longos, o que significa um edifício estacionário ou um veículo ( nave espacial , submarino ) é necessário.

As principais funções dos sistemas de suporte de vida incluem o fornecimento de gás respiratório , ar condicionado e abastecimento de água, bem como indiretamente (desde o abastecimento dos sistemas) o abastecimento de energia . Em condições extremas, como no espaço ou no mar profundo, a proteção contra radiação nociva ou pressão externa, bem como detecção e combate a incêndio também estão incluídos. O fornecimento de alimentos nem sempre é contabilizado diretamente como parte das tarefas de um sistema de suporte de vida, pois até agora só foi disponibilizado por meio de armazenamento. No caso da tecnologia espacial russa, isso está incluído, enquanto a NASA fala mais de sistemas de tripulação ou sistemas de habitação de tripulação . No caso de dependência futura e de longo prazo de sistemas de suporte de vida, no entanto, a inclusão do suprimento de alimentos também é necessária. Um exemplo é a simulação de tal sistema como parte do Biosphere 2 e outros projetos semelhantes.

Para as pessoas, isso significa que por pessoa em repouso ou em atividade leve por dia cerca de 800 g de oxigênio, 2,5 l de água potável e 700 g de alimento e, dependendo do conforto e do sistema, entre 1 e 5 l de água para higiene requisitos e uma quantidade correspondente de energia para ar condicionado e suprimentos precisam ser fornecidos. Esses valores aumentam dependendo das condições de trabalho e uso. Uma vez que os estoques necessários e as quantidades de resíduos aumentam com a duração e o número de pessoas, a regeneração e o processamento em ciclos fechados estão ganhando importância, o que descreve a transição dos sistemas abertos para os fechados. Isso significa que os respectivos consumíveis são recuperados dos produtos residuais, principalmente por meio de processos mecânicos, físicos ou químicos de várias etapas. No entanto, dependendo das condições de operação e das matérias-primas disponíveis, uma síntese direta (como a extração de oxigênio e água do mar a bordo de submarinos) também é possível. Os materiais de partida correspondentes e os materiais residuais resultantes devem ser armazenados, distribuídos, regenerados ou descartados, para os quais o equipamento apropriado deve ser fornecido na construção de um sistema de suporte de vida. Isso requer, por exemplo, refrigeradores, tanques, tubos, bombas, tecnologia de medição e monitoramento.

Respiração de gás e ar condicionado

Para permitir que as pessoas sobrevivam, o fornecimento de gás respirável (ou seja, ar) deve ser garantido. Para fazer isso, o ar deve ser o mais livre de poluentes possível e obedecer a determinados parâmetros. A bordo da ISS, por exemplo, uma pressão total de 97,9 a 102,7  kPa , uma pressão parcial de oxigênio de 19,5 a 23,1 kPa, uma pressão parcial de nitrogênio inferior a 80 kPa e uma pressão parcial de dióxido de carbono inferior a 1 kPa considerada aceitável. A temperatura do ar no ISS é (ajustável) entre 18,3 e 26,7 ° C. O ar condicionado garante uma umidade entre 25 e 75% e um movimento de ar constante entre 0,05 e 1,0 m / s para evitar o crescimento de micróbios e formação de fungos por um lado e ar muito seco (risco de faíscas) por outro . Normalmente, os sistemas convencionais de ar condicionado com refrigerantes (por exemplo, amônia ou freon) são usados ​​aqui. Trocadores de calor de condensação são usados para desumidificar o ar . Zeólitas reutilizáveis ou aminas sólidas são usadas para ligar dióxido de carbono, e hidróxido de lítio também é usado em trajes espaciais . A produção de oxigênio é normalmente feita pela eletrólise da água e recuperação parcial do dióxido de carbono pela reação de Sabatier e subsequente metano - pirólise . Como um backup ou para uso de curto prazo, oxigênio comprimido ou reações químicas para fornecer oxigênio também são usados. Os poluentes são monitorados constantemente usando métodos de medição apropriados, como espectrômetros de massa e cromatografia gasosa, e filtrados usando peneiras moleculares, carvão ativado ou hidróxido de lítio. Valores semelhantes se aplicam a submarinos e às vezes são usados ​​processos semelhantes.

Tratamento de água

Para a produção de água potável , mas também de água para uso técnico (como experiências, células a combustível , higiene ...), são utilizados diferentes sistemas em função das necessidades. Nos submarinos, a água potável pode ser obtida diretamente da área circundante por meio da dessalinização da água do mar . Nas estações espaciais, são usados ​​sistemas de reciclagem que extraem água do ar da cabine por condensação , as águas residuais (higiene, experimentos ...) e a urina dos viajantes espaciais. Sistemas de tratamento de água correspondentes ( por exemplo, sorção ou trocadores de íons ) e conservantes adicionais (por exemplo, iodo ou óxido de prata ) são usados ​​para água de processo e condensado . Existem especiais para o reprocessamento de urina Espaço de banheiros que só com produtos químicos agressivos, como ozônio e ácido sulfúrico , suprime a formação de amônia (odor) e depois a urina por destilação se transforma em água.

Sistemas de Tripulação

Esta parte do sistema de suporte de vida inclui todas as coisas que estão diretamente relacionadas ao trabalho e ao bem-estar das pessoas ou seres vivos. Isso é especialmente necessário no caso de dependência de longo prazo de sistemas de suporte de vida. Isso inclui todas as coisas de higiene pessoal , abastecimento de alimentos, preparação e armazenamento, tratamento de resíduos, cuidados médicos (isso também inclui equipamentos esportivos), roupas e muito mais. No caso dos alimentos, deve-se prestar atenção ao prazo de validade dos alimentos e ao suprimento de todas as substâncias essenciais, como vitaminas e minerais . Ao fornecer alimentos no espaço, devido à leveza (risco de inalação e risco de se depositar em filtros e aparelhos), deve-se evitar qualquer forma de pó (açúcar, sal ...) e comida quebradiça.

Exemplos de sistemas de suporte de vida

Evidência individual

  1. ↑ Heinz Mielke; transprimir a pesquisa espacial do léxico; VLN 162-925 / 123/86
  2. ↑ a b c Willi Hallmann, Wilfried Ley e Klaus Wittmann; Manual de Tecnologia Espacial; ISBN 978-3-446-41185-2