Содержание
Откуда берутся вода и кислород на МКС? / Хабр
Гимн 13 отдела.
Не космонавты мы, не летчики,
Не инженеры, не врачи.
А мы водо-водопроводчики:
Мы гоним воду из мочи!
И не факиры, братцы, вроде мы,
Но, не бахвалясь, говорим:
Круговорот воды в природе мы
В системе нашей повторим!
Наука наша очень точная.
Вы только дайте мысли ход.
Мы перегоним воды сточные
На запеканки и компот!
Проехав все дороги Млечные,
Не похудеешь вместе с тем
При полном самообеспеченьи
Наших космических систем.
Ведь даже торты превосходные,
Люля кебаб и калачи
В конечном счете — из исходного
Материала и мочи!
Не откажите ж, по возможности,
Когда мы просим по утрам
Наполнить колбу в общей сложности
Хотя бы каждый по сто грамм!
Должны по-дружески признаться мы,
Что с нами выгодно дружить:
Ведь без утили-тилизации
На белом свете не прожить!!!
(Автор — Варламов Валентин Филиппович — псевдоним В. Вологдин)
Вода–основа жизни. На нашей планете уж точно. На какой нибудь «Гамма-Центавра» возможно всё по другому. С наступлением эпохи освоения космоса, значение воды для человека лишь возросло. От Н2О в космосе зависит очень многое, начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические аппараты не имели замкнутой системы «водоснабжения». Вся вода и прочие «расходники» бралась на борт изначально, еще с Земли.
«Предыдущие космические миссии – Меркурий, Джемини, Аполлон, брали с собой все необходимые запасы воды и кислорода и сбрасывали жидкие и газообразные отходы в космос», — поясняет Роберт Багдижян (Robert Bagdigian) из Центра Маршалла.
Если сформулировать кратко: системы жизнеобеспечения космонавтов и астронавтов были «разомкнутыми» – они полагались на поддержку с родной планеты.
Про йод и КА «Апполон», роль туалетов и варианты (UdSSR or USA) утилизации отходов жизнедеятельности на ранних КА я расскажу в другой раз.
На фото: портативная система жизнеобеспечения экипажа «Аполлон-15», 1968 г.
Оставив рептилоида я подплыл к шкафчику санитарных средств. Повернувшись спиной к счетчику, достал мягкий гофрированный шланг, расстегнул брюки.
– Потребность в удалении отходов?
Господи…
Отвечать я, конечно, не стал. Включил отсос, и попытался забыть про любопытный взгляд рептилоида, буравящий спину. Ненавижу эти мелкие бытовые проблемы.
«Звёзды — холодные игрушки», С.Лукьяненко
Вернусь к воде и О2.
Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и я попробую рассказать о подробности (на сколько сам в этом разобрался).
В соответствии с ГОСТ 28040-89 (даже не знаю действует ли он ещё)» Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате»-СЖО космонавта-это «Совокупность функционально взаимосвязанных средств и мероприятий, предназначенных для создания в обитаемом отсеке пилотируемого космического аппарата условий, обеспечивающих поддержание энергомассообмена организма космонавта с окружающей средой на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и работоспособности». В состав СЖО космонавта входят следующие системы:
*СОГС — система обеспечения газового состава,
*СВО — система водообеспечения,
*ССГО — система санитарно-гигиенического обеспечения,
*СОП — система обеспечения питанием,
*СОТР — система обеспечения теплового режима.
Можно гордиться. Робин Карраскилло (Robyn Carrasquillo), технический руководитель проекта ECLSS:
«Русские опередили нас в этой области, ещё космические аппараты «Салют» и «Мир» были способны конденсировать влагу из воздуха и использовали электролиз – пропускание электрического тока через воду–для производства кислорода».
Как всё начиналось (у нас).
1.СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В ГЕРМЕТИЧНЫХ КАБИНАХ СТРАТОСТАТОВ, РАКЕТ И ПЕРВЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Первому посещению человеком пространства за линией Кармана в космическом корабле предшествовали запуски стратостатов, ракет и искусственных спутников Земли, в которых имелись системы жизнеобеспечения для людей и животных (большей частью для собак).
В стратостатах «СССР-1» (1933 г.) и «Осоавиахим-1» (1934 г.) системы жизнеобеспечения включали запасы криогенного и газообразного кислорода; последний находился в баллонах под давлением 150 атм. Диоксид углерода удалялся с помощью ХПИ — химического поглотителя известкового в соответствии с реакцией: Са (ОН)2 + СО2 = Са (СО3) + Н2О
В состав ХПИ входит 95 % Са (ОН)2 и 5 % асбеста.
В ракетах, с помощью которых производилось зондирование ближнего космоса, находилась герметичная кабина с животными, имеющая в своем составе три баллона для смеси воздуха и кислорода. Диоксид углерода, выделяемый животными, удалялся с помощью ХПИ.
На фото: капсула «звездных собак» Белки и Стрелки, в которой они вернулись на Землю.
На борту первых искусственных спутников Земли в состав систем жизнеобеспечения для собак входили некоторые элементы будущих СЖО для космонавтов: устройство для приема пищи, ассенизационное устройство; очистка атмосферы и обеспечение кислородом осуществлялось с помощью надперекисных соединений, которые при поглощении диоксида углерода и паров воды выделяли кислород в соответствии с реакциями:
4КО2 + 2 Н2О = 3О2 + 4 КОН
2КОН + СО2 = К2 СО3 + Н2О
К2 СО3 + Н2О + СО2 = 2 КНСО3
2. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ ТИПА «БИОН» И «ФОТОН»
Биологические спутники Земли-автоматические космические аппараты «БИОН» и «ФОТОН» предназначены для исследований влияния факторов космического полета (невесомость, радиация и др.) на организм животных. Примечательно, что Россия- по сути единственная страна в мире, имеющая автоматические космические аппараты для исследований на биологических объектах. Другие страны вынуждены посылать животных в Космос на наших аппаратах.
В разные годы научными руководителями программы «БИОН» были О.Г. Газенко и Е.А. Ильин. В настоящее время научным руководителем программы «БИОН» является О.И. Орлов, заместителями — Е.А. Ильин и Е.Н. Ярманова.
Биологический спутник «БИОН» снабжен системами водообеспечения и кормления животных, системой термовлагорегулирования, системой «день-ночь», системой обеспечения газового состава и др.
Система обеспечения газового состава автоматических космических аппаратов «БИОН» и «ФОТОН» предназначена для обеспечения животных кислородом, удаления диоксида углерода и газообразных микропримесей в спускаемом аппарате.
Состав:
— патронов с кислородосодержащим веществом и поглотителем вредных микропримесей;
— патрона с поглотителем диоксида углерода и вредных микропримесей;
— электровентиляторов;
— датчиков для индикации работоспособности вентиляторов и герметичности газовых трактов;
— газоанализатора;
— блока управления и контроля.
Система обеспечивает комфортные условия в газовой среде спускаемого аппарата (замкнутый герметичный объем, содержащий 4,0-4,5 м3 воздуха) и представляет собой три регенеративных патрона и поглотительный патрон с электровентилятором на каждый патрон, обеспечивающих регенерацию воздуха по СО2, О2, СО и прочим вредным примесям. Включение и выключение микрокомпрессоров позволяет обеспечить заданный состав атмосферы объекта.
Принцип работы: воздух объекта вентилятором прокачивается через регенеративный патрон, где очищается от СО2 и вредных примесей и обогащается кислородом.
Избыток диоксида углерода убирается путем периодического включения поглотительного патрона. Поглотительный патрон также обеспечивает очистку от вредных примесей. Система работает с блоком управления и контроля и газоанализатором по кислороду и диоксиду углерода. При падении парциального давления кислорода до 20,0 кПа включается первый регенеративный патрон.
Если парциальное давление кислорода больше или равно 20,8 кПа, регенеративный патрон отключается и включается вновь при парциальном давлении кислорода 20,5 кПа. Включение второго и последующих патронов происходит при парциальном давлении кислорода 20,0 кПа (при условии падения концентрации), причем ранее включенные патроны продолжают работать.
Поглотительный патрон включается периодически при парциальном давлении диоксида углерода 1,0 кПа, выключается при парциальном давлении диоксида углерода 0,8 кПа, вне зависимости от работы регенеративного патрона.
3. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗАПАСОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ ТИПА «ВОСТОК», «ВОСХОД», «СОЮЗ», «МЕРКУРИЙ», «ДЖЕМИНИ», «АПОЛЛОН», «ШАТТЛ», ОРБИТАЛЬНОЙ СТАНЦИИ «СКАЙЛЭБ»
Системы жизнеобеспечения советских космических кораблей типа «Восток», «Восход», «Союз», а также американских «Меркурий», «Джемини», «Аполлон» и транспортного корабля многоразового использования «Шаттл» были основаны полностью на запасах расходуемых материалов: кислорода, воды, пищи, средств удаления СО2 и вредных микропримесей.
4. РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ ОРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ «САЛЮТ», «МИР», «МКС»
Функционирование систем жизнеобеспечения базирующихся на основе запасов расходуемых веществ, взятых с Земли, имеют существенный недостаток: их масса и габариты возрастают прямо пропорционально длительности космической экспедиции и количеству членов экипажей. По достижении определенной продолжительности полета СЖО на основе запасов могут быть препятствием для реализации экспедиции.
В таблице приведены массовые характеристики СЖО, основанных на запасах расходуемых веществ применительно к экспедиции длительностью 50, 100 и 500 суток для экипажа, состоящего из 6 человек:
Основываясь на нормах потребления основных компонентов СЖО, полученных в результате многолетней практики длительных орбитальных полетов на станциях типа «САЛЮТ», «МИР» и «МКС» (кислород — 0,96 кг/чел.сут., питьевая вода — 2,5 кг/чел.сут., пища — 1,75 кг/чел. сут. и т.д.), легко подсчитать, что необходимая масса запасов для экипажа, состоящего из 6 — и человек в условиях 500-суточного полета без учета массы тары и систем хранения составило бы величину более 58 тонн (см.табл.). В случае использования систем жизнеобеспечения, основанных на запасах расходных материалов, понадобилось бы создание систем хранения продуктов жизнедеятельности космонавтов: фекалий, мочи, конденсата атмосферной влаги, использованных санитарно-гигиенических и кухонных вод и т.д.
Что по факту трудно реализуемо или вообще неосуществимо (полёт к Марсу например).
В 1967-1968 годах в Институте медико-биологических проблем МЗ был проведен уникальный годовой медико-технический эксперимент с участием трех испытателей: Г.А.Мановцева, А.Н.Божко и Б.Н.Улыбышева. В гермокамерном эксперименте, длившемся 365 суток, проходила медико-биологическая и техническая оценка нового комплекса регенерационных систем жизнеобеспечения.
В состав СЖО наземного лабораторного комплекса входили:
система удаления диоксида углерода, система очистки атмосферы от вредных микропримесей,
система генерирования кислорода, система регенерации воды из влагосодержащих продуктов жизнедеятельности испытателей, санитарно-гигиеническое оборудование, оранжерея, система контрольно-измерительной аппаратуры.
Экспериментальные регенерационные системы жизнеобеспечения на основе физико-химических процессов, испытанные в годовом медико-техническом эксперименте, явились прототипом штатных СЖО для экипажей орбитальных станций «Салют», «МИР» и «МКС».
Впервые в мировой практике пилотируемых полётов на космической станции «Салют-4» функционировала регенерационная система «СРВ-К»-система получения питьевой воды из конденсата атмосферой влаги. Экипаж в составе А.А.Губарева и Г.М.Гречко использовал воду, регенерированную в системе «СРВ-К», для питья и приготовления пищи и напитков. Система работала в течение всего пилотируемого полёта станции. Аналогичные системы типа «СРВ-К» работали на станциях «Салют-6», «Салют-7», «МИР».
Прим. от 28.02.17: спасибо за помощь в правке и познании этимологии artyums
Отступление:
20 февраля 1986 года вышла на орбиту советская орбитальная станция «Мир».
23 марта 2001 года она была затоплена в Тихом океане.
Нашу станцию «Мир» затопили, когда ей исполнилось 15 лет. Сейчас двум российским модулям, которые входят в состав МКС, уже тоже по 17. Но МКС никто пока топить не собирается…
Эффективность использования регенерационных систем подтверждена опытом многолетней эксплуатации например орбитальной станции «МИР», на борту которого успешно функционировали такие подсистемы СЖО, как:
«СРВ-К» — система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги,
«СРВ-У» — система регенерации воды из мочи (урины),
«СПК-У» — система приема и консервации мочи (урины),
«Электрон» — система генерирования кислорода на основе процесса электролиза воды,
«Воздух» — система удаления диоксида углерода,
«БМП» — блок удаления вредных микропримесей и др.
Аналогичные регенерационные системы (за исключением «СРВ-У») успешно функционируют в настоящее время на борту Международной космической станции (МКС).
В состав системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) МКС входит подсистема обеспечения газового состава (СОГС). Состав: средства контроля и регулирования атмосферного давления, средства выравнивания давления, аппаратуру разгерметизации и наддува ПхО, газоаналитическую аппаратуру, систему удаления вредных примесей БМП, систему удаления углекислого газа из атмосферы «Воздух», средства очистки атмосферы. Составной частью СОГС являются средства кислородообеспечения, включающие твердотопливные источники кислорода (ТИК) и систему получения кислорода из воды «Электрон-ВМ». При стартовом запуске на борту СМ имелось всего лишь 120 кг воздуха и два твердотопливных генератора кислорода ТГК.
→ Прямая онлайн трансляция с веб-камеры на МКС.
Для доставки 30 000 литров воды на борт орбитальной станции «МИР» и «МКС» потребовалось бы организовать дополнительно 12 запусков транспортного корабля «Прогресс», величина полезной нагрузки которого составляет 2,5 тонны. Если принять во внимание тот факт, что «Прогрессы» оборудованы баками для питьевой воды типа «Родник» емкостью 420 л, то количество дополнительных запусков транспортного корабля «Прогресс» должно было бы увеличиться в несколько раз.
На МКС цеолитовые поглотители системы «Воздух» захватывают углекислый газ (CO2) и высвобождают его в забортное пространство. Теряемый в составе CO2 кислород восполняется за счет электролиза воды (разложения ее на водород и кислород). Этим на МКС занимается система «Электрон», расходующая 1 кг воды на человека в сутки. Водород сейчас стравливают за борт, но в перспективе он поможет превращать CO2 в ценную воду и выбрасываемый метан (Ch5). И конечно, на всякий случай на борту есть кислородные шашки и баллоны.
На фото: кислородный генератор и тренажер для бега на МКС, которые вышли из строя в 2011.
На фото: астронавты налаживают систему дегазации жидкостей для биологических экспериментов в условиях микрогравитации в лаборатории «Дестини».
На фото: Сергей Крикалёв с устройством электролиза воды «Электрон»
К сожалению полного круговорота веществ на орбитальных станциях пока не достигнуто. На данном уровне технологий с помощью физико-химических методов не удается осуществить синтез белков, жиров, углеводов и других биологически активных веществ. Поэтому диоксид углерода, водород, влагосодержащие и плотные отходы жизнедеятельности космонавтов удаляются в вакуум космического пространства.
Санузел на космической станции выглядит так
В служебном модуле МКС введены и функционируют системы очистки «Воздух» и БМП, усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата СРВ-К2М и генерации кислорода «Электрон-ВМ», а также система приема и консервации урины СПК-УМ. Производительность усовершенствованных систем увеличена более чем в 2 раза (обеспечивает жизнедеятельность экипажа до 6 человек), а энерго- и массозатраты снижены.
За пятилетний период (данные на 2006 г.) их эксплуатации регенерировано 6,8 тонны воды 2,8 тонны кислорода, что позволило уменьшить массу доставляемых на станцию грузов более, чем на 11 тонн.
Задержка с включением в состав комплекса СЖО системы регенерации воды из урины СРВ-УМ не позволила осуществить регенерацию 7 тонн воды и уменьшить массу доставки.
«Второй фронт» — американцы
Техническая вода из американского аппарат ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.
Процесс восстановления воды из мочи – сложная техническая задача: «Моча гораздо «грязнее» водяных испарений, — объясняет Карраскилло, — Она способна разъедать металлические детали и засорять трубы». Система ECLSS использует для очищения мочи процесс, называемый парокомпрессионная дистилляция: моча кипятится до тех пор, пока вода из неё не превратится в пар. Пар – естественно очищенная вода в парообразном состоянии (за исключением следов аммиака и других газов) – поднимается в дистилляционную камеру, оставляя концентрированную коричневую жижу нечистот и солей, которую Карраскилло милосердно называет «рассолом» (который затем выбрасывается в открытый космос). Затем пар охлаждается, и вода конденсируется. Полученный дистиллят смешивается со сконденсированной из воздуха влагой и фильтруется до состояния, пригодного для питья. Система ECLSS способна восстановить 100% влаги из воздуха и 85% воды из мочи, что соответствует суммарной эффективности около 93%.
Описанное выше, однако, относится к работе системы в земных условиях. В космосе появляется дополнительная сложность – пар не поднимается вверх: он не способен подняться в дистилляционную камеру. Поэтому в модели ECLSS для МКС «…мы вращаем дистилляционную систему для создания искусственной гравитации, чтобы разделить пары и рассол», — поясняет Карраскилло.
Перспективы:
Известны попытки получить синтетические углеводы из продуктов жизнедеятельности космонавтов для условий космических экспедиций по схеме:
По этой схеме продукты жизнедеятельности сжигаются с образованием диоксида углерода, из которого в результате гидрирования образуется метан (реакция Сабатье). Метан может быть трансформирован в формальдегид, из которого в результате реакции поликонденсации (реакция Бутлерова) образуются углеводы-моносахариды.
Однако полученные углеводы-моносахариды представляли собой смесь рацематов — тетроз, пентоз, гексоз, гептоз, не обладающих оптической активностью.
Прим. Я даже боюсь покопаться в «вики-знаниях», чтобы вникнуть в их смысл.
Современные СЖО, после их соответствующей модернизации могут быть положены в основу создания СЖО, необходимых для освоения дальнего космоса.
Комплекс СЖО позволит обеспечить практически полное воспроизводство воды и кислорода на станции и может являться основой комплексов СЖО для намечаемых полетов к Марсу и организации базы на Луне.
Большое внимание уделяется созданию систем, обеспечивающих наиболее полный круговорот веществ. С этой целью вероятнее всего будут использовать процесс гидрирования диоксида углерода по реакции Сабатье или Боша-Будуара, которые позволят реализовать круговорот по кислороду и воде:
СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
СО2 + 2Н2 = С + 2Н2О
В случае экзобиологического запрета выброса СН4 в вакуум космического пространства метан может быть трансформирован в формальдегид и нелетучие углеводы-моносахариды по следующим реакциям:
СН4 + О2 = СН2О + Н2О
поликонденсация
nСН2О — ? (СН2О)n
Са (ОН)2
Хочется отметить, что источниками загрязнения среды обитания на орбитальных станциях и при длительных межпланетных перелётах являются:
— конструкционные материалы интерьера (полимерные синтетические материалы, лаки, краски)
— человек (при перспирации, транспирации, с кишечными газами, при санитарно-гигиенических мероприятиях, медицинских обследованиях и др. )
— работающая электронная аппаратура
— звенья систем жизнеобеспечения (ассенизационное устройство-АСУ, кухня, сауна, душ)
и многое другое
Очевидно, что потребуется создание автоматической системы оперативного контроля и управления качеством среды обитания. Некая АСОКУКСО?
Ой не зря в Бауманке специальность по СЖО КА называлась студентами: ЖОПА…
Что расшифровывалось, как:
ЖизнеОбеспечение Пилотируемых Аппаратов
Код точно не помню, кафедра Э4.
Окончание: может я не всё учел и где-то перепутал факты, цифры. Тогда дополняйте, поправляйте и критикуйте.
На это «словоблудие» меня подтолкнула интересная публикация:Овощи для астронавтов: как растят свежую зелень в лабораториях НАСА.
Мой младший отпрыск сегодня в школе начал сколачивание «исследовательской группы- банды» для выращивания пекинского салата в старой микроволновке. Вероятно решили себя обеспечить зеленью при путешествии на Марс. Старую микроволновку придётся покупать на AVITO, т.к. мои пока все функционируют. Не ломать ведь специально?
Прим. на фото, конечно не мой ребёнок, да и не будущая жертва эксперимента-микроволновка.
Как я и обещал marks@marks, если, что-то выйдет-фотки и результат скину на ГИК. Выращенный салат могу послать почтой РФ желающим, за отдельную плату конечно.
Первоисточники:
АКТОВАЯ РЕЧЬ доктора технических наук, профессор, заслуженного деятеля науки РФ Ю.Е. СИНЯК (РАН) «СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБИТАЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
(Прошлое, настоящее и будущее)» /Москва Октябрь 2008. Основная часть текста отсюда
«Живая наука» (http://livescience.ru)-Регенерация воды на МКС.
АО «НИИхиммаш» (www.niichimmash.ru). Публикации сотрудников АО «НИИхиммаш».
Интернет-магазин «Еда космонавтов»
Использованы фото, видео и документы:
Системы жизнеобеспечения с полной замкнутостью потоков вещества — презентация онлайн
www. geektimes.ru/post/235877 (Филипп Терехов@lozga)
www.gctc.ru
www.bezformata.ru
www.vesvks.ru
www.epizodsspace.no-ip.org
www.techcult.ru
www.membrana.ru
www.yaplakal.com
www.авиару.рф
www.fotostrana.ru
www.wikipedia.org
www.fishki.net
www.spb.kp.ru
www.nasa.gov
www.heroicrelics.org
www.marshallcenter.org
www.prostislav1.livejournal.com/70287.html
www.liveinternet.ru/users/carminaboo/post124427371
www.files.polkrf.ru
Большая советская энциклопедия (www.bse.uaio.ru)
www.vokrugsveta.ru
На МКС ищут место, откуда выходит воздух
21 августа 2020
21:59
Алексей Головко
Уикенд на высоте больше четырёхсот километров над Землёй астронавт Кэссиди проведет в гостях у Иванишина и Вагнера. Космонавты Роскосмоса вместе с американским коллегой изолировались в российском модуле МКС на три дня – столько должны занять поиски источника утечки воздуха.
Уикенд на высоте больше четырёхсот километров над Землёй астронавт Кэссиди проведет в гостях у Иванишина и Вагнера. Космонавты Роскосмоса вместе с американским коллегой изолировались в российском модуле МКС на три дня – столько должны занять поиски источника утечки воздуха. Российский сегмент уже проверили и трещин не нашли. Несмотря на потери до двухсот граммов кислорода в сутки, жизням специалистов ничто не угрожает. Впрочем, и в Роскосмосе и в НАСА подтвердили: затягивать с ремонтом нельзя.
Каково это – обнаружить на высоте 400 километров, в безвоздушном пространстве утечку кислорода – теперь может рассказать нынешний экипаж МКС. Сейчас два космонавта и один астронавт – как и при любой нештатной ситуации – задраили люки и самоизолировались в российском модуле «Звезда».
«Когда люки между американским и российским сегментом закрываются – американец-астронавт обязан находиться на нашем сегменте, на том сегменте, где находится корабль-спасатель», – пояснил Юрий Гидзенко, заместитель руководителя ПАО «РКК «Энергия» имени С. П. Королёва».
По некоторым данным МКС теряет примерно 220 граммов воздуха в сутки. А значит, где-то есть отверстие размером в десятую часть миллиметра.
«Мы сталкивались кстати на «Мире». Это были вещи, связанные с тем, что, например, плохо закрыли какой-то клапан. Или вдруг в стык люка попала какая-то пылинка», – рассказал Сергей Крикалёв, исполнительный директор госкорпорации Роскосмос по пилотируемым космическим полетам.
Но пока не исключена и версия столкновения с космическим мусором. На орбите опасен даже маленький болтик.
«Он может удариться об станцию со скоростью 16 километров в секунду. Это быстрее чем пуля», – сказал Александр Лазуткин Герой России, летчик-космонавт.
В космосе сейчас три человека – россияне Анатолий Иванишин и Иван Вагнер, командир экспедиции американец Крис Кэссиди.
В НАСА признают – утечка скорее всего, в американском сегменте станции. У астронавтов за эти годы уже бывали и отказ командного компьютера, и утечка аммиака и даже санузел ломался – чинили при помощи россиян.
Где выходит воздух сейчас, тоже будут искать вместе.
«Найти просто. Перекрыть все люки и смотреть по приборам давление. Где падает, там дыра», – отметил Владимир Джанибеков, лётчик-космонавт, дважды Герой Советского Союза.
За 20 лет конструкция МКС обросла и европейскими, и японскими узлами. Но главное деление – на российский и американский сегменты – остается.
Теперь, закрывшись на «Звезде» космонавты будут по очереди перекрывать все сегменты американского модуля, определять, где утечка. А когда найдут этот отсек, уже специальным ультразвуковым датчиком будут искать трещину.
Вот как это делал в 2018 году космонавт Сергей Прокопьев. Тогда оказалось, что обшивку кто-то просверлил: «Наложили слой специального герметика, потом еще два слоя и теперь отверстие выглядит вот так».
Годами тренируясь на Земле, космонавты четко знают, что делать на орбите при любой ситуации. А командир Кэссиди теперь как минимум до понедельника, весь уикенд будет наслаждаться российским гостеприимством и сможет подробно изучить русскую космическую кухню.
происшествия
космос
Роскосмос
Владимир Джанибеков
МКС
новости
Откуда берется воздух?
Обновлено 22 ноября 2019 г.
Автор Karen G Blaettler
Жизнь на Земле плавает на дне воздушного океана. Посетители из других уголков Солнечной системы не найдут земную атмосферу привлекательной. Даже самые ранние формы жизни на Земле сочли бы нынешнюю воздушную массу Земли токсичной. Тем не менее жители Земли прекрасно себя чувствуют в этой уникальной азотно-кислородной смеси, которую люди называют воздухом.
Существование воздуха
Существование воздуха на Земле, как и атмосфер других планет, началось еще до образования планеты. Нынешняя атмосфера Земли сформировалась в результате последовательности событий, начавшихся с Объединение Солнечной системы.
Первая атмосфера Земли
Первая атмосфера Земли, как и пыль и камни, формировавшие раннюю Землю, образовались вместе при формировании Солнечной системы. Та первая атмосфера представляла собой тонкий слой водорода и гелия , который сдулся из хаоса горячих камней, которые в конечном итоге стали Землей. Эта временная водородно-гелиевая атмосфера образовалась из остатков газового шара, который стал солнцем.
Вторая атмосфера Земли
Горячей массе камня, которая стала Землей, потребовалось много времени, чтобы остыть. Вулканы бурлили и выпускали газы из недр Земли миллионы лет. Преобладающими выбросами газов были двуокись углерода, водяной пар, сероводород и аммиак. Со временем эти газы накапливались, образуя вторую атмосферу Земли. Примерно через 500 миллионов лет, Земля достаточно остыла, чтобы вода начала накапливаться, что привело к дальнейшему охлаждению Земли и, в конечном итоге, к образованию первого земного океана.
Третья (и современная) атмосфера Земли
Первые узнаваемые окаменелости Земли, микроскопические бактерии, датируются примерно 3,8 миллиардами лет. 2,7 миллиарда лет назад цианобактерии населяли Мировой океан. Цианобактерии выделяют кислород в атмосферу в процессе фотосинтеза. По мере увеличения содержания кислорода в атмосфере уменьшалось количество углекислого газа, потребляемого фотосинтезирующими цианобактериями.
В то же время солнечный свет вызвал расщепление атмосферного аммиака на азот и водород. Большая часть водорода легче воздуха всплыла вверх и в конце концов улетела в космос. Азот, однако, постепенно накапливался в атмосфере.
Около 2,4 миллиарда лет назад увеличение содержания азота и кислорода в атмосфере привело к переходу от ранней восстановительной атмосферы к современной окислительной атмосфере . Нынешняя атмосфера, состоящая из 78 процентов азота, 21 процента кислорода, 0,9 процента аргона, 0,03 процента углекислого газа и небольшого количества других газов, остается относительно стабильной благодаря фотосинтезу растений и бактерий, уравновешенному дыханием животных.
Жизнь в воздушном океане
Большая часть погоды и жизни на Земле происходит в тропосфере, слое атмосферы, ближайшем к поверхности Земли. На уровне моря сила давления воздуха равна 14,70 фунтов на квадратный дюйм (psi). Эта сила исходит от массы всего столба воздуха над каждым квадратным дюймом поверхности. Так откуда же берется воздух в машине? Поскольку автомобили не являются герметичными контейнерами, сила воздуха над автомобилем и вокруг него выталкивает воздух в автомобиль.
Но откуда в самолете берется воздух? Самолеты более герметичны, чем автомобили, но не полностью герметичны. Сила воздуха над и вокруг самолета наполняет его воздухом. К сожалению, современные самолеты летают на высоте 30 000 футов и выше, где воздух слишком разрежен для того, чтобы люди могли дышать.
Увеличение давления воздуха в кабине до приемлемого уровня требует перенаправления части воздуха от двигателей самолета. Воздух, сжатый и нагретый двигателями, проходит через серию охладителей, вентиляторов и коллекторов, а затем добавляется в воздух в салоне самолета. Датчики давления открывают и закрывают выпускной клапан, чтобы поддерживать давление воздуха в кабине на высоте от 5000 до 8000 футов над уровнем моря.
Поддержание более высокого давления воздуха на больших высотах требует повышения прочности конструкции корпуса самолета. Чем больше разница между внутренним давлением воздуха и внешним давлением воздуха, тем прочнее требуется внешняя оболочка. Хотя давление на уровне моря возможно, давление, эквивалентное 7000 футов над уровнем моря, составляет около 11 psi часто используется в салонах самолетов. Такое давление комфортно для большинства людей при уменьшении массы самолета.
Воздух, (Почти) Везде
Так откуда берется воздух в кипящей воде? Проще говоря, это растворенного воздуха. Количество воздуха, растворенного в воде, зависит от температуры и давления. С повышением температуры количество воздуха, которое может быть растворено в воде, уменьшается. Когда вода достигает температуры кипения, 212°F (100°C), растворенный воздух выходит из раствора. Поскольку воздух менее плотный, чем вода, пузырьки воздуха поднимаются на поверхность.
И наоборот, количество воздуха, которое может быть растворено в воде, увеличивается с увеличением давления. Температура кипения воды снижается с высотой, потому что атмосферное давление уменьшается. Использование крышки увеличивает давление на поверхность воды, повышая температуру кипения. Влияние более низкого давления на температуру кипения требует корректировки рецепта при приготовлении пищи на больших высотах.
Откуда берется воздух
Блог WeatherStorm Tracker
Автор:
Билл Мек
Опубликовано в 22:51, 08 ноября 2018 г.
и последнее обновление 08.11.2018 22:51:34-05
Хорошо, может быть, название немного вводит в заблуждение, поскольку мы не говорим точно о том, откуда берется весь этот чудесный воздух, которым мы дышим. Скорее, мы говорим о том, откуда берутся некоторые из наших воздушных масс, которые определяют, как они ощущаются снаружи (а иногда и внутри). Мы познакомимся с гайками и болтами этих гигантских кусков воздуха, которые мы называем воздушной массой.
Краткое определение воздушной массы, которое я использую с детьми на уроках Bill’s Weather 101. Это просто гигантская воздушная глыба (размером с континент), которая приобретает характеристики того места, где она родилась или где она какое-то время болталась. Воздушные массы рождаются, но они также могут видоизменяться по мере движения от своих исходных точек.
Сегодня мы сосредоточимся на двух различных типах воздушных масс: полярных и арктических. Есть и другие, но это те, которые будут влиять на нас на следующей неделе (и в прошлом месяце).
Наши 2 основных типа воздушных масс холодного сезона
Наш основной тип воздушных масс — полярный воздух. Судя по его названию, вы бы предположили, что его происхождение было недалеко от Северного полюса, но, увы, жизнь не так проста. Большая часть полярного воздуха, которым мы наслаждаемся, исходит из Канады и в основном из центральной части восточнее Скалистых гор. У этого типа воздуха могут быть разные «ароматы», некоторые из них холоднее или суше, чем другие, в зависимости от места его происхождения. Время от времени мы будем притягивать немного воздуха с Аляски или из районов к северо-западу от Гудзонова залива, который может быть холоднее, чем другие потоки воздуха над Альбертой или Саскачаваном. Полярный воздух — это наш «обычный» холодный воздух. Когда он прибудет, наши температуры будут какое-то время ниже нормы, градус зависит от характера воздушной массы. Полярные воздушные массы также могут довольно быстро видоизменяться по пути на юг из-за понижения широты и увеличения угла наклона солнца. Кроме того, если его происхождение было над снежным полем, отсутствие снега также быстро изменит их. Это не особенно сухие воздушные массы, поскольку точки росы не достигают очень низких значений, и большинство холодных фронтов, которые мы видим, спрятаны позади них. Когда они движутся к востоку от нас, мы также можем быстро согреться на их обратных потоках.
Арктические воздушные массы — это отдельная история. Они гораздо реже бывают в средних широтах, но в целом более запоминающиеся. Арктический воздух рождается в самых северных широтах, вокруг Гренландии, Северного полюса, Северного склона Аляски, и наши самые холодные арктические воздушные массы могут зарождаться в Сибири и встречаться с кроссполярным потоком (не путать с полярной воздушной массой). Обычно хорошо выделяются характеристики арктического воздуха. Очевидно, экстремально холодный для сезона воздух, на 20 и более градусов ниже сезонной нормы. Это крайность сама по себе. Впечатляюще холодные воздушные массы могут иметь температуру на 30 и 40 градусов ниже нормы и обычно ассоциируются с броскими названиями, такими как «Сибирский экспресс» или даже ставшим клише «Полярный вихрь»… Звучит пугающе, не правда ли… Что также помогает идентифицировать Арктику воздух насколько он сухой. Точка росы обычно опускается ниже 15°, что указывает на очень сухой воздух. Мы смотрим на прогнозируемую росу в воскресенье утром около 10.9.0003
Термин, который мы использовали для описания этих выходных – «модифицированный арктический воздух». Да, будет холодно, но это не январская арктическая воздушная масса. Угол наклона солнца все еще относительно высок, и еще нет обширного снежного поля (хотя большая часть Канады выше нормы для раннего сезона снега), поэтому температура воздушной массы может быть умеренной (она все еще будет примерно на 20 ниже нормы), но это не так. будет сильно холодно. Что не смягчает, так это недостаток влаги… вышеупомянутая точка росы около 10. Суть в том, что это холодная и очень сухая воздушная масса.
Недостаток влаги также вызывает появление статического электричества в вашем доме. Когда вы приносите этот очень сухой воздух внутрь и нагреваете его до 70 градусов, относительная влажность в помещении может упасть ниже 10%. Вы получаете много ударов и потрескавшиеся губы.