Проект пилотируемой миссии по облёту Венеры и Марса

Марина Волкова, участница нашей команды, написала первую научно-популярную статью о системах жизнеобеспечения. Ожидается продолжение:

Приблизиться к Марсу, рассмотреть Венеру. И дышать атмосферой Земли.

Рвение человека к космическим полётам настолько сильно, что часто забывается, в каких узких диапазонах физических параметров — давления, температуры, состава атмосферы — мы вообще можем существовать. И, хотя наша природная беззащитность не помешала достичь Луны, для долгих путешествий к планетам нужно продумать систему жизнеобеспечения особо тщательно.

Самое базовое, что мы рассмотрим — это поддержание атмосферы. Она складывается из трёх основных частей: возобновление кислорода, поглощение углекислого газа и нейтрализация вредных примесей.

1. Выработка кислорода

В первых американских космических кораблях атмосфера состояла из чистого кислорода с пониженным давлением – порядка 260 мм ртутного столба (более высокое парциальное давление кислорода опасно для человека); такой состав атмосферы упрощал конструирование бортовых систем и было удобным при переходе на работу в скафандрах. Запасы кислорода хранились либо в прочных тяжелых баллонах под большим давлением (300 – 500 атм), что увеличивало массу корабля («Меркурий»), либо криогенно — в сжиженном при -183 °С виде. Но последний способ хоть и облегчал нагрузку, но был чувствителен к изменениям температуры — испарение происходит непрерывно, зачастую обильнее, чем нужно экипажу, а ещё в условиях невесомости оказалось сложной задачей отделять пары газа от жидкой фазы для подачи в обитаемый отсек. Поэтому такой способ применялся на кораблях «Джемини», «Аполлон» и «Шаттл», когда большую часть кислорода из единого контура газификации нужно непрерывно использовать как окислитель для систем энергопитания. Это ставило жесткие рамки на продолжительность полёта.

На кораблях «Восток», «Восход» всё изначально было проще: атмосфера была близка к земной, и кислород находился в химически связанном состоянии — в надперекиси калия. Воздух кабины при помощи вентилятора непрерывно прогонялся через специальные сменные патроны, где и происходила реакция:
2KO2 + H2O = 2KOH + 3/2 O2
Образующаяся в результате выделения кислорода щелочь далее поглощала углекислый газ, что хитро решало сразу две проблемы поддержания атмосферного cоcтава.
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O

Читать дальше