Система первичного жизнеобеспечения - Primary life support system

Переносная система жизнеобеспечения от Аполлона A7L костюм со снятой внешней оболочкой

А первичный (или же портативный или личный) система жизнеобеспечения (или же подсистема) (PLSS), это устройство, подключенное к космонавту или космонавту. скафандр, который позволяет внекорабельная деятельность с максимальной свободой, независимо от космического корабля система жизнеобеспечения. PLSS обычно носят как рюкзак. Функции, выполняемые PLSS, включают:

  • Регулировка давления в костюме
  • Обеспечение воздухопроницаемости кислород
  • Удаление углекислый газ, влажность, запахи и загрязнения от вдыхания кислорода
  • Охлаждение и рециркуляция кислорода через одежду, работающую под давлением, и воды через Одежда с жидкостным охлаждением и вентиляцией или одежда с жидкостным охлаждением.
  • Двусторонняя голосовая связь
  • Дисплей или телеметрия параметров здоровья костюма
  • Телеметрия индикатора непосредственного состояния здоровья пользователя (например, пульса)

Функция обработки воздуха в PLSS аналогична функции водолазного оборудования. ребризер, в котором выдыхаемые газы рециркулируют в дыхательный газ в замкнутом контуре.

При использовании в микрогравитация Для обеспечения безопасности и управления обычно требуется отдельная двигательная установка, поскольку нет физического соединения с космическим кораблем.

Apollo PLSS

Интерьер Apollo PLSS
Схема A7L PLSS и OPS с интерфейсами для астронавта и Лунный модуль кабина

Переносная система жизнеобеспечения, используемая в Аполлон использовались лунные посадочные миссии гидроксид лития для удаления углекислого газа из воздуха для дыхания и циркуляции воды в открытом контуре через одежда с жидкостным охлаждением, вытеснив воду в космос, где она превратилась в кристаллы льда. Часть воды также использовалась для удаления избыточного тепла из воздуха для дыхания космонавта и собиралась для сброса в космический корабль бак для сточных вод после выхода в открытый космос. PLSS также содержал радиоприемник и антенна для связи, которая была передана через систему связи космического корабля на Землю. Элементы управления PLSS находились в блоке дистанционного управления (RCU), установленном на груди космонавта. Кислород и вода были перезаряжаемы для нескольких выходов в открытый космос из системы контроля окружающей среды космического корабля.

Время выхода в открытый космос на поверхности Луны для первых четырех миссий (Аполлон 11–14) было ограничено 4 часами с запасом кислорода при 1020 фунтов на квадратный дюйм (7,0 МПа), 3,0 фунта (1,4 кг) гидроксида лития, 8,5 фунта (3,9 литра). ) охлаждающей воды и аккумулятор на 279 ватт-часов. Для расширенных миссий Аполлона 15-17 время пребывания в открытом космосе было увеличено вдвое до 8 часов за счет увеличения 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 аккумулятор ёмкостью до 390 ватт-часов.[1]

Аварийное резервное копирование предоставлялось на случай отказа основной системы отдельным блоком, называемым Система продувки кислородом (OPS), установленный на верхней части PLSS, сразу за шлемом космонавта. OPS поддерживал давление в скафандре и удалял углекислый газ, тепло и водяной пар с помощью непрерывного одностороннего потока воздуха, выводимого в космос. При активации OPS подает кислород на отдельный вход на скафандре, как только выпускной клапан на отдельном выходе костюма открывается вручную. OPS предоставил максимум 30 минут аварийного кислорода для дыхания и охлаждения.[2] Это может быть увеличено до 75–90 минут с помощью шланга «системы напарника», который использует функциональный PLSS другого астронавта для охлаждения (только). Это позволило частично закрыть выпускной клапан для уменьшения расхода кислорода.[1]

Джеймс П. Лукас тестирует PLSS в Хьюстонском летном центре

PLSS имел высоту 26 дюймов (66 см), ширину 18 дюймов (46 см) и глубину 10 дюймов (25 см). Он был испытан в Хьюстонском центре полетов Джеймсом П. Лукасом, работающим на Гамильтон Стандарт, и различными астронавтами в баках нейтральной плавучести в Далласе. Впервые в космосе его испытал Расти Швейкарт в стоячем выходе в открытый космос на околоземной орбите на Аполлон 9. Его PLSS весил 84 фунта (38 кг) на Земле, но только 14 фунтов (эквивалент веса Земли 6,4 кг) на Луне. OPS весил 41 фунт (19 кг) на Земле (6,8 фунта (эквивалент веса Земли 3,1 кг) на Луне).[3]

Спейс шаттл / Международная космическая станция PLSS

Подобные системы использовались Космический шатл космонавтами, и в настоящее время используются Международная космическая станция экипажи.

Основная система жизнеобеспечения ЭМУ костюм, используемый на космическом шаттле и международной космической станции, изготовлен Гамильтон Сандстранд. Он установлен на задней части Жесткая верхняя часть торса (Хижина) сборка.

Кислород (O2), углекислый газ (CO2) и водяной пар вытягиваются из концов костюма одеждой с жидкостным охлаждением и вентиляцией или LCVG, который отправляет газ в PLSS. Когда газ поступает в PLSS, активированный уголь удаляет запахи и гидроксид лития (LiOH) удаляет диоксид углерода. Затем газ проходит через вентилятор, который поддерживает скорость потока около шести кубических футов в минуту. Затем в сублиматоре конденсируется водяной пар, который удаляется с помощью «шлама» и роторного сепаратора. Удаленная вода хранится и используется для пополнения водоснабжения, используемого в LCVG. Сублиматор также охлаждает оставшийся кислород примерно до 13 ° C (55 ° F). А датчик потока контролирует расход.

Дополнительный кислород добавляется к потоку из накопительного бака по мере необходимости после датчика потока. Затем кислород возвращается в скафандр на затылке, где он стекает по лицу космонавта. Подавая кислород к шлему и отбирая газ из конечностей, костюм спроектирован так, чтобы человек, находящийся в костюме, дышал максимально свежим кислородом.

Рабочее давление костюма поддерживается на уровне 4,3psi (30 кПа ) в течение внекорабельные перевозки и 0,7 фунта на квадратный дюйм (4,8 кПа) относительно внешнего давления в режиме движения внутри корабля.

Развитие технологий

Технологии, рассматриваемые для применения в будущих PLSS, включают: адсорбция при переменном давлении (PSA), процесс, с помощью которого CO2 могут быть отделены от газа более эффективно и с помощью повторяемого процесса, в отличие от нынешних канистр с LiOH, которые насыщаются при каждом использовании и ограничены примерно восемью часами.[4] Регенерируя сорбент во время EVA размер и вес канистры сорбента могут быть значительно уменьшены. PSA выполняет это за счет выпуска CO2 и водяной пар в космос.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Джонс, Эрик М. (3 января 2006 г.). «Техническая информация PLSS». Журнал Apollo Lunar Surface Journal. НАСА. Получено 2006-11-03.
  2. ^ «Первичная подсистема жизнеобеспечения» (PDF). nasa.gov. Гамильтон Сандстранд. Получено 5 января, 2016.
  3. ^ Уилфорд, Джон Ноубл (Июль 1969 г.). Мы достигаем луны. Нью-Йорк: Bantam Books. стр.221 –222.
  4. ^ Альптекин, Гохан (01.08.2005). "Передовая система быстрой езды на велосипеде CO2 и H2O Система управления для PLSS ». НАСА. Получено 2007-02-24.
  5. ^ Хизер, Пол; Альптекин, Гёхан; Кейтс, Мэтью; Бернал, Кейси; Дубовик, Маргарита; Гершанович, Евгения (2007). "Разработка быстродействующего CO2 и H2O Сорбент для удаления ". 37-я Международная конференция по экологическим системам. Чикаго: НАСА. Получено 2007-02-24.