Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) - Ένας κατοικήσιμος τεχνητός δορυφόρος σε τροχιά σε υψόμετρο ~ 400 χιλιομέτρων - βασίζεται σε ένα εξελιγμένο, κλειστό {{3} σύστημα οξυγόνου βρόχου για να διατηρήσει το πλήρωμά του 7 αστροναύτες (μέγιστη χωρητικότητα) για μήνες σε ένα χρόνο. Σε αντίθεση με τη Γη, όπου το οξυγόνο είναι άφθονο στην ατμόσφαιρα, ο χώρος είναι ένα κενό χωρίς φυσική πηγή οξυγόνου. Αυτό σημαίνει ότι το ISS πρέπει να παράγει, να αποθηκεύει, να διανέμει και να ανακυκλώνει το οξυγόνο εξ ολοκλήρου σε πλακέτα -, ενώ παράλληλα διαχειρίζεται αέρια από απορρίμματα όπως το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂). Ο σχεδιασμός του συστήματος δίνει προτεραιότητα στην αξιοπιστία (για να αποφευχθεί η ζωή - απειλητικές αποτυχίες), η απόδοση (για την ελαχιστοποίηση των αποστολών επαναφοράς) και την προσαρμοστικότητα (για να χειριστεί τις αλλαγές μεγέθους του πληρώματος και τις δυσλειτουργίες του εξοπλισμού). Παρακάτω είναι μια ολοκληρωμένη κατανομή του συστήματος OSXYGEN ISS, συμπεριλαμβανομένων των βασικών συστατικών του, των αρχών λειτουργίας, των προκλήσεων και των εφεδρικών πρωτοκόλλων.
1. Διατήρηση μιας κατοικήσιμης ατμόσφαιρας
Πριν από την εκτόξευση σε τεχνικές λεπτομέρειες, είναι κρίσιμο να κατανοήσουμε τον κύριο στόχο του συστήματος Oxxygen του ISS: διατήρηση μιας ατμόσφαιρας που μιμείται τη γη όσο το δυνατόν πιο στενά. Για την ανθρώπινη επιβίωση, το ISS απαιτεί:
Συγκέντρωση οξυγόνου: 21% (το ίδιο με την ατμόσφαιρα της Γης), που είναι το βέλτιστο επίπεδο για την αναπνοή και αποφεύγοντας την υποξία (χαμηλό οξυγόνο) ή την τοξικότητα του οξυγόνου (υψηλό οξυγόνο).
Πίεση: 101.3 kilopascals (KPa) ή 1 ατμόσφαιρα (atm) - ισοδύναμη με τη θάλασσα - επίπεδο επιπέδων στη γη. Αυτό αποτρέπει την ασθένεια αποσυμπίεσης (ο κίνδυνος όταν η πίεση πέφτει πολύ χαμηλή) και επιτρέπει στους αστροναύτες να αναπνέουν κανονικά χωρίς εξειδικευμένο εξοπλισμό (εκτός από τα διαστημικά διαστήματα).
Τρίψιμο αερίου: Απομάκρυνση αέρια από απόβλητα όπως CO₂ (που παράγεται από την αναπνοή) και τα ιχνοστοιχεία (π.χ. πτητικές οργανικές ενώσεις από εξοπλισμό ή τρόφιμα).
Για να επιτευχθεί αυτό, το σύστημα οξυγόνου ISS λειτουργεί ωςSemi - κλειστός βρόχος- Παράγει νέο οξυγόνο, ανακυκλώνει οξυγόνο από ρεύματα αποβλήτων, αποθηκεύει υπερβολική οξυγόνο για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και το διανέμει ομοιόμορφα σε όλες τις ενότητες του σταθμού.
2. Το σύστημα παραγωγής οξυγόνου (OGS)
Η κύρια πηγή οξυγόνου του ISS είναι τοΣύστημα παραγωγής οξυγόνου (OGS), μια αρθρωτή ρύθμιση που αναπτύχθηκε από τη NASA και τη Ρόσωση της Ρωσίας (με συνεισφορές από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος, την ESA και την Ιαπωνία Aerospace Aprucoration Agency, JAXA). Το OGS χρησιμοποιείηλεκτρόλυση- Η ίδια χημική διαδικασία που χρησιμοποιείται σε κάποια γη - βασισμένες γεννήτριες οξυγόνου - για να χωρίσει το νερό (H₂O) σε οξυγόνο (o₂) και υδρογόνο (h₂). Ακολουθεί μια λεπτομερής κατανομή των εξαρτημάτων και της λειτουργίας του:
2.1 Στοιχεία του OGS
Το OGS αποτελείται από τρία βασικά υποσυστήματα, το καθένα με εξειδικευμένο υλικό:
Συναρμολόγηση επεξεργασίας νερού (WPA): Πριν από την ηλεκτρόλυση, το νερό πρέπει να καθαριστεί για να απομακρυνθούν οι μολυσματικές ουσίες (π.χ. άλατα, οργανική ύλη) που θα μπορούσαν να βλάψουν τα ηλεκτρόδια του OGS. Το WPA συλλέγει νερό από τρεις πηγές:
Ανακυκλωμένο νερό: Συμπύκνωμα από τον αέρα του σταθμού (υδρατμός από την αναπνοή και την εφίδρωση), τα επεξεργασμένα λύματα (π.χ. από νεροχύτες, ντους) και τα ούρα (που επεξεργάζονται από τη συναρμολόγηση επεξεργασίας ούρων, UPA).
Προμήθεια νερού: Το νερό που παραδίδεται μέσω διαστημικού σκάφους φορτίου (π.χ., Dragon του SpaceX, Cygnus του Northrop Grumman) ως αντίγραφο ασφαλείας για το όταν τα συστήματα ανακύκλωσης αποτυγχάνουν.
Νερό κυψέλης καυσίμου: Ένα υποπροϊόν των πρώην κυψελών καυσίμου του σταθμού (που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας πριν από την εγκατάσταση ηλιακών συστοιχιών). Ενώ τα κύτταρα καυσίμου δεν είναι πλέον πρωτογενείς πηγές ενέργειας, το υπολειμματικό νερό τους χρησιμοποιείται ακόμα εάν είναι διαθέσιμα.
Μονάδα ηλεκτρόλυσης (EM): Η καρδιά των OGs, το EM περιέχει δύοΚύτταρα ηλεκτρόλυσης στερεού οξειδίου (SOECs)- Προηγμένες συσκευές που χρησιμοποιούν υψηλές θερμοκρασίες (600-800 βαθμούς) για να χωρίσουν το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα ηλεκτρόλυσης (τα οποία χρησιμοποιούν υγρούς ηλεκτρολύτες), οι SOECs χρησιμοποιούν έναν στερεό κεραμικό ηλεκτρολύτη που είναι πιο αποτελεσματικό, συμπαγές και ανθεκτικό στο διάστημα. Δείτε πώς λειτουργεί η διαδικασία:
Το καθαρισμένο νερό τροφοδοτείται στα SOECs ως ατμό (εξατμίζεται για να αυξήσει την αποτελεσματικότητα).
Ένα ηλεκτρικό ρεύμα (από τις ηλιακές συστοιχίες ISS) εφαρμόζεται στα ηλεκτρόδια του SOECS (άνοδο και κάθοδο).
Στην άνοδο, ο ατμός αντιδρά με τον κεραμικό ηλεκτρολύτη για την παραγωγή αερίου οξυγόνου (O₂), ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου (Η).
Τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος (δημιουργώντας μια μικρή ποσότητα πρόσθετης ηλεκτρικής ενέργειας), ενώ τα ιόντα υδρογόνου κινούνται μέσω του ηλεκτρολύτη στην κάθοδο.
Στην κάθοδο, τα ιόντα υδρογόνου συνδυάζονται με ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν αέριο υδρογόνου (Η).
Υποσύστημα χειρισμού οξυγόνου (OHS): Μετά την παραγωγή, το οξυγόνο από το EM επεξεργάζεται και διανέμεται:
Ψύξη: Το αέριο ζεστού οξυγόνου (από τα SOECs) ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας εναλλάκτες θερμότητας (συνδεδεμένοι με το σύστημα θερμικού ελέγχου του ISS).
Ξήρανση: Οποιοσδήποτε εναπομένον υδρατμός απομακρύνεται χρησιμοποιώντας μοριακά κόσκινα (παρόμοια με αυτά της γης - που βασίζονται σε συγκεντρωτές οξυγόνου) για να αποφευχθεί η συμπύκνωση στους σωλήνες του σταθμού.
Διανομή: Το ξηρό, καθαρό οξυγόνο (99,999% καθαρότητα) αποστέλλεται στην ατμόσφαιρα του ISS μέσω ενός δικτύου βαλβίδων και σωλήνων, αναμειγνύοντας με τον υπάρχοντα αέρα για να διατηρηθεί η συγκέντρωση 21%.
Εξαερισμός υδρογόνου: Το υποπροϊόν υδρογόνου δεν χρησιμοποιείται από το ISS (δεδομένου ότι ο σταθμός εκτελείται με ηλιακή ενέργεια, όχι κύτταρα καυσίμου υδρογόνου) και εξαερίζεται στο διάστημα. Αυτή είναι μια βασική διαφορά από τους πρώιμους σταθμούς διαστήματος όπως το MIR, το οποίο χρησιμοποίησε υδρογόνο για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας.
2.2 Αποδοτικότητα και χωρητικότητα των OGS
Το OGS έχει σχεδιαστεί για να ανταποκρίνεται στην ημερήσια ζήτηση οξυγόνου του ISS, η οποία είναι ~ 0,84 κιλά (kg) ανά αστροναύτη (ισοδύναμο με ~ 588 λίτρα αερίου οξυγόνου σε 1 atm). Για ένα πλήρωμα 7, αυτό ανέρχεται ~ 5,88 kg οξυγόνου ανά ημέρα. Οι βασικές μετρήσεις απόδοσης της OGS περιλαμβάνουν:
Ποσοστό παραγωγής: Κάθε SOEC μπορεί να παράγει ~ 0,5 kg οξυγόνου την ημέρα, έτσι ώστε οι δύο SOECs να παράγουν ~ 1 kg την ημέρα. Ωστόσο, το σύστημα λειτουργεί σε μια κλιμακωτή λειτουργία (ένα SOEC ενεργό, ένα σε κατάσταση αναμονής) για να μειώσει τη φθορά, με αποτέλεσμα την καθαρή παραγωγή ~ 0,5 kg την ημέρα. Αυτό σημαίνει ότι οι OGs από μόνο του δεν μπορούν να ανταποκριθούν στην ζήτηση του πλήρους πληρώματος - εξ ου και η ανάγκη για πρόσθετες πηγές οξυγόνου (βλ. Ενότητα 3).
Ενεργειακή απόδοση: Τα SOECs είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά, μετατρέποντας ~ 80% της ηλεκτρικής ενέργειας σε οξυγόνο (σε σύγκριση με ~ 60% για τα παραδοσιακά συστήματα ηλεκτρόλυσης). Αυτό είναι κρίσιμο επειδή οι ηλιακές συστοιχίες του ISS έχουν περιορισμένη χωρητικότητα (~ 120 κιλοβάτ, KW, ισχύος για όλα τα συστήματα).
Αξιοπιστία: Το OGS έχει διάρκεια ζωής 15 ετών (που επεκτείνεται από τα αρχικά 10 χρόνια) και περιλαμβάνει περιττές συνιστώσες (π.χ., αντίγραφα ασφαλείας SOECs, βαλβίδες) για την αποφυγή αποτυχιών. Από την εγκατάστασή του το 2008 (ως μέρος της μονάδας Node 3 του ISS, ηρεμικότητα), το OGS έχει αντιμετωπίσει μόνο δευτερεύοντα ζητήματα (π.χ. φραγμένα φίλτρα νερού) που επιλύθηκαν μέσω απομακρυσμένης αντιμετώπισης προβλημάτων.
3. Δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας και συμπληρωματικών συστημάτων
Ενώ το OGS είναι η κύρια πηγή οξυγόνου, το ISS βασίζεται σε τρία δευτερεύοντα συστήματα για να εξασφαλίσει μια συνεχής προσφορά - κρίσιμη για το πότε οι δυσλειτουργίες του OGS ή κατά τη διάρκεια της αιχμής της ζήτησης (π.χ. όταν το μέγεθος του πληρώματος αυξάνεται προσωρινά).
3.1 δεξαμενές οξυγόνου υπό πίεση (ρωσικό τμήμα)
Το ρωσικό τμήμα του ISS (RS) - που περιλαμβάνει ενότητες όπως το Zvezda (Module Service) και το Nauka (Multipurpose Laboratory Module) - Χρησιμοποιείδεξαμενές οξυγόνου υπό πίεσηως αντίγραφο ασφαλείας. Αυτές οι δεξαμενές είναι:
Σχέδιο: Οι κυλινδρικές δεξαμενές κατασκευασμένες από κράμα τιτανίου (για να αντέξουν την υψηλή πίεση και την ακτινοβολία του χώρου) με χωρητικότητα ~ 40 λίτρα το καθένα. Αποθηκεύουν το οξυγόνο ως υψηλό αέριο πίεσης - (3.000 psi ή 20.7 MPa) - τον ίδιο τύπο που χρησιμοποιείται στη γη - δεξαμενές που βασίζονται σε SCUBA αλλά τροποποιημένες για χώρο.
Προμήθεια: Οι δεξαμενές παραδίδονται στο ISS μέσω του διαστημικού σκάφους του ρωσικού φορτίου (π.χ. πρόοδο) και συνδέονται με τις εξωτερικές θύρες του RS. Κάθε αποστολή προόδου φέρει 2-3 δεξαμενές, παρέχοντας ~ 100-150 kg οξυγόνου ανά αποστολή (αρκετό για να υποστηρίξει ένα πλήρωμα 7 για ~ 20-25 ημέρες).
Ανάπτυξη: Όταν το OGS αποτύχει, το σύστημα υποστήριξης ζωής του RS ανοίγει τις βαλβίδες για να απελευθερώσει οξυγόνο από τις δεξαμενές στην ατμόσφαιρα του σταθμού. Οι δεξαμενές χρησιμοποιούνται επίσης κατά τη διάρκεια των διαστημικών διαστημοπλοίων (EVA, ExtraveHicular Activity) για την παροχή οξυγόνου σε spaces των αστροναυτών.
3.2 κεριά οξυγόνου (χημικές γεννήτριες οξυγόνου)
Για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης (π.χ. μια σημαντική αποτυχία OGS σε συνδυασμό με καθυστέρηση στην επαναφορά του φορτίου), οι χρησιμοποιεί το ISSκεριά οξυγόνου- compact, χημικά - βασισμένες σε γεννήτριες που παράγουν οξυγόνο μέσω θερμικής αντίδρασης. Αυτά τα κεριά είναι:
Σύνθεση: Κάθε κερί είναι ένα συμπαγές μπλοκ χλωρικού νατρίου (NaClo₃) αναμεμειγμένο με καταλύτη (π.χ. σκόνη σιδήρου) και καύσιμο (π.χ. αλουμίνιο). Όταν αναφλέγονται, το χλωρικό νάτριο αποσυντίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες (500-600 βαθμούς) για να παράγει αέριο οξυγόνου και χλωριούχο νάτριο (επιτραπέζιο αλάτι).
Ικανότητα: Ένα μοναδικό κερί (που ζυγίζει ~ 1 kg) παράγει ~ 60 λίτρα οξυγόνου (αρκετό για έναν αστροναύτη για ~ 10 ώρες). Το ISS μεταφέρει ~ 100 κεριά, αποθηκευμένα σε πυρίμαχα δοχεία σε κάθε ενότητα (π.χ. Zarya, Unity) για εύκολη πρόσβαση.
Ασφάλεια: Τα κεριά οξυγόνου έχουν σχεδιαστεί για να είναι ασφαλή στο διάστημα - δεν παράγουν ανοιχτές φλόγες (μόνο θερμότητα) και το υποπροϊόν χλωριούχου νατρίου είναι μη τοξικό (1}} τοξικό (συλλέγεται σε φίλτρο και αργότερα αφαιρείται κατά τις αποστολές φορτίου). Ωστόσο, χρησιμοποιούνται μόνο ως έσχατη λύση λόγω της περιορισμένης ικανότητάς τους και της ανάγκης για χειροκίνητη ενεργοποίηση.
3.3 Αναγεννητική υποστήριξη ζωής: Ανακύκλωση οξυγόνου από Co₂
Τα ISS'sΠεριβαλλοντικό σύστημα ελέγχου και υποστήριξης ζωής (ECLSS)Περιλαμβάνει ένα αναγεννητικό συστατικό που ανακυκλώνει το οξυγόνο από το CO₂ - μειώνοντας την ανάγκη για νέα παραγωγή οξυγόνου. Αυτό γίνεται μέσω τουΣυναρμολόγηση απομάκρυνσης διοξειδίου του άνθρακα (CDRA)(Τμήμα των ΗΠΑ) και τοΣύστημα Vozdukh(Ρωσικό τμήμα):
CDRA (τμήμα των ΗΠΑ): Χρησιμοποιεί μια διαδικασία δύο -Πλεοδρομική εκρόφηση αμίνηςΓια να αφαιρέσετε το CO₂ και να παράγετε οξυγόνο:
Προσρόφηση: Ο αέρας από το ISS αντλείται μέσω ενός κρεβατιού στερεάς αμίνης (μια χημική ένωση που δεσμεύεται με Co₂). Οι παγίδες αμίνης, ενώ ο καθαρός αέρας (χωρίς Co₂) επιστρέφεται στο σταθμό.
Εκρόφηση και παραγωγή οξυγόνου: Όταν το κρεβάτι αμίνης είναι κορεσμένο, θερμαίνεται για την απελευθέρωση του παγιδευμένου co₂. Το CO₂ στη συνέχεια αντιδρά με υδρογόνο (από τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης του OGS) στο αΑντιδραστήρας(ένα άλλο στοιχείο ECLSS) για την παραγωγή νερού (H₂O) και μεθάνιο (CH₄). Το νερό στη συνέχεια αποστέλλεται στα OGs για να χωριστεί σε οξυγόνο και υδρογόνο, δημιουργώντας έναν κλειστό βρόχο.
Σύστημα Vozdukh (ρωσικό τμήμα): Χρησιμοποιεί παρόμοια διαδικασία αλλά με διαφορετική χημική ουσία (υδροξείδιο του λιθίου, LiOH) για να απορροφήσει το CO₂. Σε αντίθεση με το CDRA, το σύστημα Vozdukh δεν ανακυκλώνει το CO₂ σε οξυγόνο - αντ 'αυτού, το lioh απορρίπτεται αφού γίνει κορεσμένο (αντικαθίσταται μέσω αποστολών φορτίου). Ωστόσο, είναι απλούστερο και πιο αξιόπιστο από το CDRA, καθιστώντας το πολύτιμο αντίγραφο ασφαλείας.
Το αναγεννητικό σύστημα μειώνει τη ζήτηση οξυγόνου του ISS κατά ~ 40%- ένα κρίσιμο κέρδος απόδοσης που ελαχιστοποιεί την ανάγκη για αποστολές επαναφοράς. Για παράδειγμα, χωρίς ανακύκλωση, ο σταθμός θα χρειαζόταν ~ 9,8 kg οξυγόνου ανά ημέρα για 7 αστροναύτες. Με την ανακύκλωση, αυτό πέφτει σε ~ 5,88 kg.
4. Εξασφάλιση ανθεκτικότητας για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης
Εκτός από τις δευτερεύουσες πηγές, το ISS έχει αφιερώσει συστήματα αποθήκευσης οξυγόνου για να χειριστεί τη ζήτηση αιχμής και τις καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Αυτά τα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να αποθηκεύουν οξυγόνο σε δύο μορφές: υψηλή - αέριο πίεσης και υγρό.
4.1 Υψηλή - αποθήκευση αερίου πίεσης (τμήμα των ΗΠΑ)
Το τμήμα των ΗΠΑΥψηλή - δεξαμενές αερίου πίεσηςβρίσκονται στις μονάδες κόμβου 1 (ενότητα) και κόμβου 3 (ηρεμικότητα). Αυτές οι δεξαμενές:
Σχέδιο: Σφαιρικές δεξαμενές από unconel (ένα νικέλιο - κράμα χρωμίου ανθεκτικό στη διάβρωση και τις υψηλές θερμοκρασίες) με χωρητικότητα ~ 150 λίτρα το καθένα. Αποθηκεύουν οξυγόνο στα 6.000 psi (41,4 MPa) - δύο φορές την πίεση των δεξαμενών του ρωσικού τμήματος - επιτρέποντας την αποθήκευση περισσότερο οξυγόνου σε μικρότερο χώρο.
Ικανότητα: Κάθε δεξαμενή διατηρεί ~ 100 kg οξυγόνου (αρκετά για 7 αστροναύτες για ~ 17 ημέρες). Το τμήμα των ΗΠΑ έχει 4 τέτοιες δεξαμενές, παρέχοντας συνολικό αντίγραφο ασφαλείας ~ 400 kg (αρκετό για ~ 68 ημέρες).
Υπόθεση χρήσης: Αυτές οι δεξαμενές χρησιμοποιούνται για να συμπληρώσουν τα OGS κατά τη διάρκεια της αιχμής της ζήτησης (π.χ., όταν δύο αστροναύτες βρίσκονται σε διαστημόπλοιο, αυξάνοντας την κατανάλωση οξυγόνου κατά ~ 50%) και ως αντίγραφο ασφαλείας εάν αποτύχει το OGS. Χρησιμοποιούνται επίσης για την καταστολή του σταθμού μετά από ένα διαστημικό διαστημόπλοιο (δεδομένου ότι κάποιος αέρας χάθηκε κατά τη διάρκεια της EVA).
4.2 Αποθήκευση υγρού οξυγόνου (LOX) (μόνο έκτακτη ανάγκη)
Για μεγάλο χρονικό διάστημα - όροι έκτακτης ανάγκης (π.χ. μήνες - μακρά αποτυχία OGS), το ISS μπορεί να αποθηκεύσειυγρό οξυγόνο (lox)- Η ίδια μορφή που χρησιμοποιείται στο καύσιμο πυραύλων. Το lox αποθηκεύεται σε:
Σχέδιο: Διπλό - δεξαμενές με τοίχωμα με στρώμα μόνωσης κενού για να διατηρηθεί το LOX σε -183 βαθμός (το σημείο βρασμού σε 1 atm). Οι δεξαμενές είναι μικρές (~ 50 λίτρα το καθένα) λόγω του περιορισμένου χώρου του σταθμού.
Ικανότητα: Μια δεξαμενή LOX 50 λίτρων διατηρεί ~ 60 kg οξυγόνου (δεδομένου ότι το LOX έχει πυκνότητα 1,141 kg/l), αρκετό για 7 αστροναύτες για ~ 10 ημέρες. Το ISS έχει 2 τέτοιες δεξαμενές, παρέχοντας συνολικά ~ 120 kg (αρκετά για ~ 20 ημέρες).
Προκλήσεις: Η αποθήκευση LOX στο διάστημα είναι δύσκολη επειδή η θερμοκρασία του σταθμού κυμαίνεται (από - 120 βαθμοί σκιάς έως 120 βαθμούς στο φως του ήλιου), προκαλώντας βρασμό κάποιου LOX (εξατμίζεται). Για να ελαχιστοποιηθεί η βρασμό, οι δεξαμενές είναι εξοπλισμένες με θερμαντήρες που ρυθμίζουν τη θερμοκρασία και μια βαλβίδα ανακούφισης πίεσης που εξαερώνει την περίσσεια αερίου (το οποίο στη συνέχεια συλλαμβάνεται και χρησιμοποιείται στην ατμόσφαιρα του σταθμού).
5. Εξασφάλιση ομοιόμορφης προσφοράς σε ενότητες
Το ISS είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο 16 μονάδων (από το 2024), συμπεριλαμβανομένων των καθιστικών περιοχών (π.χ., των τετραγώνων πληρώματος), των εργαστηρίων (π.χ. Columbus, Kibo) και των μονάδων υπηρεσίας (π.χ. Zvezda, Nauka). Για να εξασφαλιστεί ότι κάθε ενότητα έχει συνεπή συγκέντρωση οξυγόνου 21%, ο σταθμός χρησιμοποιεί ένακεντρικό σύστημα διανομήςμε τα ακόλουθα στοιχεία:
5.1 ανεμιστήρες κυκλοφορίας αέρα
Κάθε ενότητα έχει 4-6ανεμιστήρες κυκλοφορίας αέραΑυτός ο αέρας μετακινείται με ρυθμό ~ 1 κυβικού μέτρου ανά λεπτό. Αυτοί οι οπαδοί:
Αποτρέψτε τις στάσιμες τσέπες αέρα (οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου στις γωνίες της μονάδας).
Ανακατέψτε το πρόσφατα παραγόμενο οξυγόνο με τον υπάρχοντα αέρα για να διατηρήσετε τη συγκέντρωση 21%.
Πιέστε τον αέρα μέσω των συστημάτων CDRA/VOZDUKH για να αφαιρέσετε το CO₂ και τους ρύπους.
Οι οπαδοί είναι κρίσιμοι, διότι, με μικροβαρύτητα (έλλειψη βαρύτητας), ο αέρας δεν κυκλοφορεί φυσικά (όπως συμβαίνει στη γη λόγω μεταφοράς). Χωρίς οπαδούς, οι αστροναύτες θα μπορούσαν να βιώσουν υποξία σε περιοχές μακριά από την πηγή οξυγόνου.
5.2 βαλβίδες και σωλήνες
Ένα δίκτυο τουσωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα(2-4 ίντσες σε διάμετρο) συνδέει τις OGS, τις δεξαμενές αποθήκευσης και τις ενότητες. Κάθε σωλήνας είναι εξοπλισμένος με:
Βαλβίδες βαλβίδων: Ηλεκτρικά ελεγχόμενες βαλβίδες που ανοίγουν και κοντά στη ρύθμιση της ροής οξυγόνου. Αυτές οι βαλβίδες είναι περιττές (κάθε σωλήνας έχει δύο βαλβίδες) για να αποφευχθεί διαρροές.
Αισθητήρες πίεσης: Παρακολουθήστε την πίεση στους σωλήνες για να διασφαλίσετε ότι ταιριάζει με την ατμοσφαιρική πίεση του σταθμού (101,3 kPa). Εάν πέφτει η πίεση (π.χ. λόγω διαρροής), οι αισθητήρες ενεργοποιούν ένα συναγερμό και κλείνουν τις προσβεβλημένες βαλβίδες.
Φίλτρα: Αφαιρέστε τη σκόνη και τα συντρίμμια από το οξυγόνο για να αποτρέψετε τη βλάβη στους ανεμιστήρες και στα συστήματα υποστήριξης της ζωής.
5.3 Ενότητα - Ειδικοί ρυθμιστές
Κάθε ενότητα έχει έναρυθμιστής πίεσηςΑυτό ρυθμίζει τη ροή οξυγόνου στη μονάδα με βάση το μέγεθος και την κατοχή της. Για παράδειγμα:
Μικρές ενότητες (π.χ. τα τετράγωνα του πληρώματος, τα οποία είναι ~ 10 κυβικά μέτρα) απαιτούν χαμηλότερο ρυθμό ροής (~ 0,1 kg οξυγόνου ανά ημέρα) από τις μεγάλες ενότητες (π.χ. το εργαστήριο Columbus, το οποίο είναι ~ 75 κυβικά μέτρα, απαιτώντας ~ 0,5 kg ημερησίως).
Οι ρυθμιστικές αρχές εξασφαλίζουν επίσης ότι η πίεση της μονάδας παραμένει στα 101,3 kPa, ακόμη και αν άλλες ενότητες καταστράφηκαν (π.χ. μετά από ένα διαστημικό διαστημόπλοιο).
