Есть ли воздух в космосе: «Почему в космосе нет воздуха?» — Яндекс Кью

Содержание

Воздушные компрессоры в открытом космосе

Воздушные компрессоры в космосе являются незаметными участниками каждой миссии. Расскажем немного о том, как космические агентства используют сжатый воздух в космическом пространстве.

Если бы Вы хотели полететь на Луну, Вы бы, вероятно, много думали о жидком топливе в гигантских баках и о большом количестве тяги. Но, если Вы забудете добавить сжатый воздух, то никуда не доберетесь ни безопасно, ни эффективно. Воздушные компрессоры в космосе обеспечивают всех космонавтов воздухом для дыхания от подъема космического корабля,в течение всего пути и до посадки.

Воздушные компрессоры в системах космических кораблей играют важную роль в будущем путешествий, поскольку они позволяют системам быть умнее, эффективнее и легче. В то время как в космической индустрии постоянно внедряются новые технологии, применение сжатого воздуха остается стабильным.

Безмасляные компрессоры в настоящее время используются системой тепловых насосов Международной космической станции, так как они нечувствительны к гравитации. Применением таких компрессоров решается проблема утечек масла, а также проблемы иного характера, присущие маслозаполненным компрессорам.

Космонавты используют сжатый воздух в космическом пространстве для управления подачей воздуха, проведения экспериментов, обеспечения эффективной работы ускорителей, чтобы транспортные средства и космические станции оставались на орбите и поддерживали комфортную температуру для всех находящихся на борту.

Например, жидкости, которые обычно смешиваются и легко сочетаются на Земле, в космосе разбиваются на отдельные шарики жидкости каждого вида. Без гравитации Земли разделение этих жидкостей может представлять опасность и вызывать сбои в работе традиционного теплового насоса или зависящих от жидкости воздушных компрессоров в космосе. Достижения в области технологий тепловых насосов привели к созданию блоков с низким энергопотреблением и чрезвычайно высокой эффективностью, что делает их идеальными для различных систем космических станций.

Воздушные и газовые компрессоры нашли свое применение в космосе, потому что они предлагают долгий срок службы и надежное использование в течение многих лет, особенно по сравнению с тепловыми насосами, которым требуется жидкость для охлаждения. Системы на основе жидкостей имеют такие проблемы, как кавитация, но их использование в космосе представляет большой риск в космосе.

Использование сжатого воздуха в ракетных двигателях

Сжатый воздух играет большую роль в том, чтобы ракеты исправно достигали скоростей не менее 8 км/сек для преодоления силы земного притяжения и вывода космических аппаратов на орбиту Земли.

Сегодня турбинные двигатели приводят в действие подавляющее большинство самолетов военного и частного назначения. В каждой турбине есть воздушный компрессор, который увеличивает давление воздуха, прежде чем он попадет в камеру сгорания. Чем лучше работает воздушный компрессор, тем выше производительность двигателя, особенно в момент сгорания топлива. В двигателях ракет в качестве насосов применяются центробежные компрессоры. Многие двигатели, от турбореактивных до форсажных, будут использовать сжатый воздух, чтобы качественно воспламенить топливо.

Ракетные двигатели и сжатый воздух

В топливных баках ракет хранится значительное количество жидкого водорода и кислорода. С помощью системы насосов и клапанов обе эти сжатые жидкости выталкиваются в камеру сгорания, где смесь воспламеняется и служит для приведения ракеты в движение.

По сути, воздушный компрессор является незаметным компонентом, который обеспечивает смешивание топлива с правильной скоростью и его перемещение в камеру сгорания, поэтому ракетный двигатель создает тягу, необходимую для выхода в космическое пространство.

Двигатели шаттла NASA

Космические челноки NASA используют три главных двигателя вместе с твердотопливным ракетным ускорителем для создания ускорения, необходимого для вывода космического челнока и других транспортных средств в космическое пространство. Основные двигатели космического челнока сгорают во время старта и могут работать до 8,5 минут после запуска, что является типичной продолжительностью полета для космического челнока.

Для всех челночных двигателей требуются мощные воздушные компрессоры — центробежные компрессоры — для подачи сжатого воздуха в жидкое топливо с целью зажигания и контролируемого ускорения.

Когда челнок взлетает, он ускоряется, сжигая жидкий водород, который хранится при температуре минус 252,8 градуса по Цельсию, а также жидкий кислород. Воздушные компрессоры необходимы для бесперебойной работы. В гигантском оранжевом баке содержится примерно 2 миллиона литров этих жидкостей. Температура в камере сгорания основного двигателя поднимется до более чем 3315,6 градусов по Цельсию.

Шаттл будет сжигать жидкого топлива, количество которого достаточно, чтобы наполнить стандартный бассейн за 25 секунд. Во время этого ускорения турбины вращаются примерно в 13 раз быстрее, чем в Вашем автомобиле при езде по шоссе. Это означает, что центробежные компрессоры должны работать сверхэффективно, чтобы все работало надежно. Обеспечение ракеты сжатым воздухом сводится не только к тому, чтобы оторваться от земли, но и к поддержке систем жизнеобеспечения при подъеме в космос.

Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры используются во многих отраслях промышленности, в том числе в аэрокосмической отрасли, поскольку они имеют меньше частей, которые соприкасаются друг с другом, а также обеспечивают высокую энергоэффективность и значительно больший поток воздуха по сравнению с другими компрессорами того же размера.

Центробежные компрессоры работают, втягивая воздух в центр через вращающееся рабочее колесо. Радиальные лопасти вращаются и подают воздух, используя центробежную силу, повышая давление, а также создают кинетическую энергию. Как правило, эти типы воздушных компрессоров будут работать со сверхскоростными электродвигателями, которые приводят в движение рабочие колеса. Компрессору такого типа не потребуется много места или системы смазки на масляной основе.

Воздух для дыхания в космосе

Для дыхания в космосе, независимо от того, находитесь ли Вы на космической станции или в транспортном средстве, таком как челнок, требуется сжатый воздух различных типов и составов.

Атмосфера Земли состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов при давлении в одну атмосферу. Космические аппараты перевозят жидкий кислород и жидкий азот в резервуарах под давлением, которое регулируется воздушным компрессором. Компрессоры также могут помочь поддерживать откачку этих газов из их резервуаров. На орбите космический челнок будет использовать только одну кислородно-азотную систему. Тем не менее, при взлете обе системы будут использоваться для поддержания максимальной работоспособности всех компонентов на борту.

Воздух, который циркулирует по космической станции, будет иметь несколько элементов, которые распространены в воздушных компрессорах и промышленных решениях для воздуха — особенно в системах очистки воздуха, которые мы часто видим в сочетании с компрессорами, используемыми при очистке сточных вод. Эти элементы включают в себя:

  • Теплообменники, которые распространены из-за экстремальных колебаний температуры на космических аппаратах. Они также являются основным элементом, используемым для сбора воды из воздуха, после чего воздух рециркулирует и вода поступает в специальный контейнер. В космосе при выдохе образуются пары воды, которые необходимо собирать, чтобы избежать повреждения оборудования!
  • Баллоны с диоксидом углерода, которые удаляют углекислый газ из воздуха. Они работают, позволяя воздуху взаимодействовать с гидроксидом лития. Компрессионные системы могут использоваться для перемещения этого воздуха через гидроксид лития в чрезвычайных ситуациях, когда существуют проблемы с качеством воздуха или когда определенные части станции отключены для ремонта.
  • Фильтры и канистры с активированным углем, которые используются для удаления запахов и мелких твердых частиц, а также для очистки воздуха после экспериментов. Это особенно важно при работе с летучими химическими веществами и при дегазации.

Что дальше?

В конце 2014 года NASA спроектировала новый тип баллона для сжатого воздуха и газов, который обеспечит высококачественный воздух для космонавтов на Международной космической станции.

Новая система представляет собой систему перезарядки азота и кислорода с резервуарами, которые предлагают взаимозаменяемое использование на космической станции. Резервуары и их приспособления предназначены для работы с существующей сетью подачи воздуха на МКС, но при необходимости могут использоваться и в специальных индивидуальных условиях.

Первоначально эти резервуары будут использоваться для замены и пополнения существующего воздуха. Работая с первоклассным воздушным компрессором, эти новые резервуары могут хранить воздух под давлением до 400 бар, что более чем вдвое превышает нагрузку предыдущего набора резервуаров. Это означает, что в каждом танке доступно намного больше воздуха, что сокращает количество случаев, когда грузовые корабли должны подавать воздух для пополнения запасов воздуха МКС. Одна интересная вещь заключается в том, что эти резервуары становятся чрезвычайно горячими при их заправке на Земле, и их нужно оставить на стенде на целый день, чтобы дать им остыть. Новые резервуары будут использоваться в системе охлаждения на основе аммиака МКС, а также в ряде других экспериментальных космических систем.

Возможно, в ближайшее время Вы не отправитесь в космос, но мы уверены, что и для Вас воздушные компрессоры могут сделать много полезных вещей. Мы поможем вам определить области, в которых Вы могли бы сэкономить время и деньги с помощью воздушного компрессора, подобрать винтовой компрессор, который Вам нужен, расскажем, как безопасно эксплуатировать Ваш воздушный компрессор.

Сергей Крикалев объяснил утечку воздуха с МКС

29 сентября 2020
22:51

Пресс-служба Роскосмоса

На МКС обнаружили место утечки воздуха в служебном модуле «Звезда». Насколько эта ситуация серьезная, в эфире телеканала «Россия 24» оценивает исполнительный директор Роскосмоса по пилотируемым программам, космонавт Сергей Крикалев.

На МКС обнаружили место утечки воздуха в служебном модуле «Звезда». Насколько эта ситуация серьезная, в эфире телеканала «Россия 24» оценивает исполнительный директор Роскосмоса по пилотируемым программам, космонавт Сергей Крикалев.

— Насколько эта ситуация серьезна и почему она могла возникнуть?

«Почему она могла возникнуть, сейчас разбираемся, – подчеркивает Сергей Крикалев. – Я слышал, как вы прокомментировали, что нашли место утечки… Пока нашли район, где эта утечка может быть. Это модуль в модуле. В нем много систем, есть, кстати, вакуумные клапаны, которые соединяют некоторые из систем жизнеобеспечения с забортным вакуумом. Поэтому наиболее вероятно, что потенциальная утечка где-то в этом районе, но найти ее еще предстоит. И с точки зрения критичности для экипажа – это не критично в ближайшей перспективе. Со станции всегда есть небольшая утечка, связанная с работой систем очистки воздуха от углекислого газа – часть углекислого газа уходит за борт. Осушают атмосферу, давление постоянно меняется, но на более длительном периоде времени видно, что эти изменения немножко больше, чем нормативные. В причинах пытаемся разобраться. Но с точки зрения опасности для экипажа никакой угрозы это не представляет. Поэтому, я думаю, экипаж сегодня начал работать рано, сейчас планируется его отпустить на отдых пораньше. А завтра будем пытаться уточнить место этой небольшой утечки, чтобы ее ликвидировать».

— Можно ли говорить, что завтра все-таки удастся найти точное место, где находится эта утечка?

«Не факт. На самом деле место локализовано в служебном модуле, там достаточно много запанельного пространства, то есть внутри станции, где обитают космонавты, между панелями, которые выходят к экипажу и герметичной оболочкой достаточно много места. Там много различных грузов. Поэтому, если придется открывать все панели и вытаскивать грузы, это может занять некоторое время. Но еще раз говорю, время есть. Течь, конечно, существует, это нехорошо, что она есть, но она не критична с точки зрения безопасности экипажа», – особо отметил проведший 803 дня в космосе Сергей Крикалев.

— На работу экипажа это повлияет на программу экспериментов?

«Повлияет, но только в том смысле, что сейчас обязаны немножко поменять приоритеты и уделить больше внимания этому поиску. Течет немножко больше, чем надо, это непорядок. Но с точки зрения порядка проведения работ, сказать, что это повлияет на программу нельзя – нет, это не повлияет», – настаивает Сергей Крикалев.

— Случай с утечками не первый, стоит ли искать какую-то определенную взаимосвязь?

«На самом деле тут два момента: первый, все объекты не герметичны, вплоть до того, что часть воздуха уходит и сквозь металлическую оболочку, другое дело, что это происходит чрезвычайно медленно и не является критичным. И чем больше систем, тем вероятность утечек выше. Я могу сказать, что, например, на шаттлах вообще была специальная дырочка сделана, специально калиброванная, которая вентилировала объем шаттлов для того, чтобы была более свежая атмосфера. Маленькая дырочка, откуда утекал воздух в космос, была в месте, где хранятся грузы. На самом деле то же самое происходит и в скафандрах. Эти утечки – это нормально, эти утечки предсказуемы. То, что происходит сейчас – это больше чем нормативная утечка и, естественно, если она будет сохраняться длительное время, то это потребует доставки дополнительного объема воздуха на станцию. Но это не является чем-то таким, что повлияет на программу экипажа».

в мире
технологии
наука
интервью
поиск
безопасность
Роскосмос
Сергей Крикалев
утечка
МКС
воздух
общество
новости
Только у нас

Что происходит с кислородом в космосе?

В космосе никто не услышит ваш крик, и, как известно каждому ученику начальной школы, это потому, что нет воздуха, который распространял бы звуковые волны. Примерно с 350 г. до н.э. мы подозревали — и совсем недавно подтвердили — что космос — это вакуум. Но что происходит с кислородом в космосе?

Хотя НАСА и другие космические агентства были хорошо подготовлены со скафандрами перед отправкой астронавтов в космос, определение того, что происходит с кислородом в космосе, было менее ясным. Однако изучение атмосферы — или, вернее, отсутствия атмосферы — в космосе недавно показало, что молекулярный кислород там действительно существует, но пока только в двух местах.

Ясно, что, несмотря на то, что это третий по распространенности элемент во Вселенной, доступного для дыхания кислорода будет крайне мало, когда вы покинете нашу планету. Но есть ли последствия этого? И что мы можем извлечь из этого факта?

Ранние исследования атмосферы предсказали космическую пустоту

То, что происходит с кислородом в космосе, сначала не могло быть подтверждено прямым наблюдением, поскольку пилотируемые космические полеты не проводились до второй половины 20-го века. Вместо этого нехватку кислорода в космосе изначально предсказывали дедукцией, наблюдениями и большим количеством восхождений.

Наша планета окружена атмосферной оболочкой. Слои воздуха, содержащие азот, углекислый газ и другие газы, такие как кислород, поддерживают жизнь на планете. Университетская корпорация атмосферных исследований (UCAR) описывает, как ранние ученые измеряли изменение атмосферы по мере удаления от поверхности Земли.

В 1648 году двое ученых, Блез Паскаль и его зять Флорин Перье, подняли на вершину горы метровый стеклянный столб ртути. Этот ранний барометр Торричелли показал им, что давление воздуха уменьшается с высотой. В 1787 году дальнейшие исследования, проведенные другим исследователем, который рисковал высотной болезнью на Монблане, самой высокой горе Европы, показали, что вместе с падением атмосферного давления снизилась и температура.

Эти данные свидетельствовали о том, что наша атмосфера освобождалась от гравитации и исчезала в космическом вакууме, что было дополнительно подтверждено дерзкими полетами на воздушном шаре все выше и выше в атмосферу. Рискуя смертью, ранние ученые продемонстрировали не только то, что атмосферное давление было ниже на больших высотах, но и то, что уровень кислорода в четырех милях от атмосферы был настолько снижен, что был почти несовместим с жизнью.

Дальнейшие исследования атмосферы на большей высоте, проведенные с помощью неуправляемых метеозондов, подтвердили, что в верхних слоях нашей атмосферы меньше кислорода и там ниже атмосферное давление.

Откуда берется кислород?

Кислород — третий по распространенности элемент во Вселенной, поэтому теоретически космос должен быть заполнен им. Однако пространство между планетами, звездами и другими небесными телами лишь незначительно заселено пылью, газом и радиацией. Несмотря на десятилетия астрономии, молекулярного кислорода (вещества, которым можно дышать, состоящего из двух соединенных вместе атомов O 2 ) почти не существует. Как отмечает Science.org, в космосе молекулы водорода H 2 , превосходит по численности O 2 на миллион к одному.

На Земле O 2 в изобилии. Он образуется растениями, водорослями и фитопланктоном в процессе фотосинтеза, когда они поглощают CO 2 и преобразуют его в энергию. Кислород, пригодный для дыхания, составляет около 20% атмосферы, и гравитация удерживает его тесно связанным с планетой, но в верхних слоях притяжение не так сильно, и космический вакуум поглощает его. Кислород, улетающий в космос на высоте, — вот почему большинству альпинистов необходимо брать с собой резервы для восхождения на Эверест.

Кислород действительно существует в космосе, хотя Центр космических полетов Годдарда отмечает, что он не образовался во время Большого взрыва. Вместо этого он прибыл из-за реакций ядерного синтеза во вновь образовавшихся звездах. Когда звезды потребляли водород и гелий, они создавали углерод и кислород. В конце жизни звезды эти элементы — строительные блоки углеродной жизни — выбрасываются в космос.

Итак, да, мы произошли из звездной пыли, но это также звездная пыль, которая накапливает молекулы кислорода в космосе.

Что происходит с кислородом в космосе?

Кислород был открыт в 1770-х годах, но астрономы только недавно узнали, где его найти в космосе. И причина его неуловимости — звездная пыль.

В 2015 году НАСА сообщило, что инфракрасные детекторы в обсерватории Гершеля Европейского космического агентства обнаружили молекулярный кислород только в двух местах во Вселенной: в туманности Ориона и в облаке Ро Змееносца. Причиной этого дефицита может быть то, что кислород намного более липкий, чем считалось раньше.

Недавнее исследование, в котором моделировались условия облака космической пыли здесь, на Земле, показало, что энергия связи для элементарного кислорода примерно в два раза сильнее, чем ожидалось. В облаках звездной пыли эта сильная связь означает, что сами атомы кислорода не могут свободно объединяться и образовывать пригодный для дыхания O 2 . Когда они прочно связаны с частицами космической пыли, вместо этого они соединяются с водородом, образуя H 2 O, или воду, которая затем замерзает.

Хотя отдельные атомы кислорода распространены вокруг звезд, которые их создают, звездная пыль быстро собирает их и не может легко отпустить. Когда вы смотрите на звезды ночью, помните об этом факте, и это может дать вам некоторое утешение, если вы узнаете немного больше о том, как устроена наша Вселенная и что происходит с кислородом там, наверху.

Интересуетесь всем, что связано с космосом и исследованиями? Мы тоже. Взгляните на Northrop Grumman и подумайте о присоединении к нашей команде .

Спросите Доктора Вселенная: Почему мы не можем дышать в космосе?

Новости  > 

Семья

7 октября 2021 г.
Обновлено вс, 10 октября 2021 г., 14:42.

Астронавт НАСА Энн Макклейн из Спокана работает в лабораторном модуле Кибо 30 января 2019 года, спроектированном и построенном Японским агентством аэрокосмических исследований. Макклейн работает над установкой NanoRacks CubeSat Deployer в шлюзе Кибо. (НАСА)

  • Твиттер
  • Электронная почта
  • Reddit