الفراغ

كيف يتم تجديد الهواء المسامي في محطة الفضاء الدولية؟

كيف يتم تجديد الهواء المسامي في محطة الفضاء الدولية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

منذ عام 2000 ، كان هناك إنسان واحد على الأقل يعيش ويتنفس خارج الغلاف الجوي السفلي للأرض الذي يدور على متن محطة الفضاء الدولية (ISS).

المحطة الفضائية مجهزة بكل ما يحتاجه رواد الفضاء ورواد الفضاء مدى الحياة: الغذاء والماء والهواء. يتم توصيل الطعام بانتظام في مهام إعادة الإمداد. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالمياه والهواء ، فإن المحطة الفضائية تتمتع بالاكتفاء الذاتي تمامًا.

بينما نتمتع برفاهية نباتات التمثيل الضوئي التي تزودنا بالأكسجين ، يجب على أولئك الموجودين على متن محطة الفضاء الدولية الاعتماد على وسائل أخرى للبقاء على قيد الحياة والتنفس.

إذن من أين يأتي كل الأكسجين؟

كيف تنتج المحطة الفضائية الأكسجين؟

قبل إطلاق محطة الفضاء الدولية ، كنا قد أتقننا بالفعل طرق تكوين الأكسجين داخل الفراغ لفترات طويلة من الزمن. حسنًا ، ليست مئات الأميال فوق الأرض على وجه الدقة ، بل كانت عميقة تحت سطح المحيط بدلاً من ذلك - داخل الغواصات.

لا يتعين على الغواصات الصعود إلى السطح لتجديد إمداداتها من الأكسجين. غالبًا لا يستطيعون ذلك لأنهم تحت الجليد ، لأن التسطيح سيؤثر على عملياتهم السرية. وهذا يعني أن الغواصات اضطرت منذ فترة طويلة إلى إنشاء إمداداتها الخاصة من الأكسجين الداخلي. حسنًا ، ليس بالضبط "إنشاء" بل "إعادة التدوير".

الأنظمة الأولية المستخدمة على متن محطة الفضاء الدولية متطابقة تقريبًا مع تلك الموجودة في الغواصات.

يتكون نظام الأكسجين والماء في المحطة الفضائية من عنصرين رئيسيين: نظام استصلاح المياه ، أو WRS ، ونظام توليد الأكسجين ، أو OGS. كل منها يعتمد على الآخر ليعمل بشكل صحيح.

ذات صلة: 11 من أكثر الصور إلهامًا تم التقاطها من محطة الفضاء الدولية

تجمع WRS الماء من البول والرطوبة والتكثيف ، والتي يتم تنقيتها بعد ذلك إلى معايير صالحة للشرب. لكن هذا لا يشكل سوى جزء من الماء على متن محطة الفضاء الدولية. يتم أيضًا شحن بعض المياه باستمرار من الأرض إلى المحطة لضمان وجود ما يكفي من المياه "العذبة" التي يتم خلطها للطاقم.

يتم استخدام المياه المتبقية لإنتاج الأكسجين على متن المحطة الفضائية. يستخدم نظام OGS ، وهو نظام صممته وكالة ناسا ونظام Elektron الروسي المصاحب له ، عملية التحليل الكهربائي لتقسيم الماء إلى مكوناته الأولية: الهيدروجين والأكسجين

يتضمن التحليل الكهربائي تمرير تيار كهربائي عبر الماء من الأنود إلى القطب السالب ، والذي يولد طاقة كافية لفصل الذرات. والنتيجة هي تكوين غاز الهيدروجين H2، وغاز الأكسجين ، O2.

تأتي الكهرباء المستخدمة في هذا التفاعل الكيميائي ومعظم الكهرباء المستخدمة على متن محطة الفضاء الدولية من الألواح الشمسية الموجودة على السطح الخارجي للمحطة.

كيميائيًا ، التحليل الكهربائي مشابه لتفاعل البناء الضوئي في النباتات.

الآن ، ربما تتساءل ، ماذا يحدث لكل غاز الهيدروجين الناتج عن تفاعل انقسام الماء؟ حسنًا ، تمت إعادته إلى شيء يسمى نظام Sabatier على متن محطة الفضاء الدولية. يجمع هذا النظام بين نفايات الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الناتج عن تنفس الطاقم لتكوين الماء والميثان من خلال تفاعل طارد للحرارة. تبدو الصيغة كالتالي:

كو2 + 4 ح2 → CH4 + 2 ح2س + الحرارة

السؤال التالي الذي قد تطرحه على نفسك هو ماذا يحدث للميثان والحرارة الآن بعد أن أنتجنا الماء؟ حسنًا ، يتم تنفيس الميثان في الفضاء ، ويتم التحكم في الحرارة من خلال المبادلات الحرارية.

فلنلخص ذلك. الخطوات اللازمة لتوليد الأكسجين والحفاظ عليه في الفضاء هي كما يلي:

  1. يتم استخلاص المياه من المحطة الفضائية باستخدام نظام استصلاح المياه.
  2. يتم استخدام جزء من هذا الماء لإنتاج غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين من خلال عملية التحليل الكهربائي.
  3. يتم بعد ذلك إدخال غاز الهيدروجين في نظام Sabatier ، والذي يحوله مرة أخرى إلى ماء باستخدام فائض ثاني أكسيد الكربون الناتج في المحطة.
  4. يتم تنفيس المنتجات الثانوية لنظام Sabatier في الفضاء.

في حين أن توليد الأكسجين قد يبدو بسيطًا على الورق ، إلا أنه يتطلب بعض التقنيات المتطورة إلى حد ما لسحب مئات الأميال فوق الأرض.

صُممت محطة الفضاء الدولية وأنظمة توليد الأكسجين بها لتكون قادرة على التعامل مع طاقم مكون من 7 أفراد كحد أقصى. على الرغم من أن المحطة نادرا ما يتم تزويدها بالموظفين إلى هذا المستوى.

الطرق الاحتياطية لتوليد الأكسجين

أنظمة الفضاء عالية التقنية ليست شيئًا إن لم تكن زائدة عن الحاجة. لذلك فقط في حالة فشل العمليات الرئيسية التي تستخدمها محطة الفضاء الدولية لتوليد الأكسجين ، فهناك الكثير من أنظمة النسخ الاحتياطي. فقط في حالة.

تستقبل محطة الفضاء الدولية شحنات منتظمة من الأكسجين من الأرض في خزانات مضغوطة مثبتة خارج غرفة معادلة الضغط بالمحطة. هذه ليست كافية لتزويد المحطة لفترة طويلة ، لكنها كافية لإيقاف الخزان باستمرار ، حيث توجد تسريبات عرضية.

النسخة الاحتياطية الأخرى هي مولد أكسجين يعمل بالوقود الصلب (SFOG) طورته وكالة الفضاء الروسية ، مبدئيًا لمحطة مير الفضائية ، والتي لم تعد تعمل. (ملاحظة جانبية تاريخية: كان إيقاف تشغيل مير مسألة مسرحية إلى حد ما. فقد تحطمت المحطة الفضائية عمدًا في مكان بعيد للغاية في المحيط الهادئ.

لكن العودة إلى محطة الفضاء الدولية.

يُعرف هذا النظام الروسي باسم نظام Vika أو SFOG ، ويحاول الطاقم عمومًا تجنب استخدامه.

يعمل نظام Vika عن طريق الاستفادة من عبوات مسحوق كلورات الصوديوم ومسحوق الحديد. يتم إشعال العبوات وتصل إلى درجات حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية (1112 درجة فهرنهايت) ، وهي ساخنة بدرجة كافية لتتحلل كلورات الصوديوم إلى كلوريد الصوديوم وغاز الأكسجين.

وو ، الأكسجين الغازي ، المهمة أنجزت! ومع ذلك ، فإن ارتفاع درجات الحرارة والنار والإمداد الهائل من الأكسجين الغازي في الفضاء بجوار بعضها البعض ليس مثاليًا في الفضاء - أو في أي مكان لهذه المسألة.

في عام 1997 ، اشتعلت النيران في إحدى العبوات على متن محطة مير ونشرت النيران على الحاجز. ليست مثالية. الجانب السلبي الآخر لنظام Vika هو أنه لا ينتج بالفعل هذا القدر من الأكسجين.

كيلوغرام واحد من المواد ينتج 6.5 ساعة من الأكسجين. هذا ليس كثيرًا ، ويعني في الغالب أن نظام Vika مخصص لحالات الطوارئ المطلقة وكنسخة احتياطية في حالة حدوث بعض الفشل الكارثي على متن محطة الفضاء الدولية.

هناك تسرب في المحطة الفضائية

الآن وبعد أن غطينا كيفية إنتاج المحطة الفضائية والحفاظ على إمدادات ثابتة من الأكسجين ، فلنتحدث عن تسرب محطة الفضاء الدولية بالفعل.

التسريبات على متن محطة الفضاء الدولية ليست شائعة. بشكل عام ، هناك دائمًا بعض التسريبات الصغيرة على متن المركب نظرًا لأنه وعاء ضغط عملاق في فراغ الفضاء. لكن في الآونة الأخيرة ، أصبحت التسريبات أكثر خطورة. اعتبارًا من أغسطس 2020 ، وقت كتابة هذا التقرير ، أصبحت التسريبات سيئة للغاية لدرجة أن طاقم محطة الفضاء الدولية المكون من ثلاثة أفراد اضطروا إلى تطويق أنفسهم في كبسولة هروب حتى تتمكن الأطقم الأرضية من محاولة التحقق من مصدر التسريب.

والجدير بالذكر أن أطقم ناسا شددت على أن التسرب لا يشكل تهديدًا خطيرًا لرواد الفضاء ، لكن الوضع ، بغض النظر ، مخيف بعض الشيء.

تراقب أطقم العمل الأرضية عن كثب جميع أقسام المحطة الفضائية لتحديد مصدر التسرب بالضبط.

ليس من السهل العثور على التسريبات في وعاء ضغط عملاق به عدد كبير من الوصلات والفتحات الخارجية. تم التعرف على تسريبات صغيرة لبعض الوقت الآن ، لكن لم يتم تحديد مواقعها بالضبط. قد يكون المصدر عبارة عن وصلة خرطوم صغيرة مدسوسة بعيدًا في حجرة صغيرة ، أو يمكن أن تكون حلقة O على فتحة. الاحتمالات محيرة للعقل.

في الوقت الحالي ، يبدو الوضع متفائلاً حيث تعمل ناسا وأطقمها على جمع المزيد من البيانات حول هذه القضية. هذا لا يعني ، مع ذلك ، أن المزيد من التسريبات لن تظهر في المستقبل. يعد الحفاظ على محطة الفضاء الدولية في هواء نظيف مهمة صعبة. ولكن معًا ، تبذل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الروسية كل ما في وسعهما لضمان بقاء أطقمها بأمان وتتنفس بسهولة أثناء دورانها حول الأرض لأشهر متتالية.


شاهد الفيديو: صورة فريدة لمرور محطة الفضاء الدولية أمام الشمس (قد 2022).