Как астронавты дышат в космосе?

Инженерам пришлось придумывать особые способы создания кислорода в космическом вакууме . Вот как дышат астронавты в космосе .

Как дышать в космосе

В 1997 году на космической станции «Мир», предшественнице Международной космической станции, вспыхнул пожар. Причиной оказался кислородный генератор космического корабля, который сжигал цилиндры с твердым перхлоратом лития для создания пригодной для дыхания атмосферы. Материал из резиновой перчатки, возможно, оставленной внутри генератора во время сборки, загорелся при включении машины, вызвав пожар, который продолжался около 14 минут, прежде чем его удалось полностью потушить.

Хотя никто из членов экипажа не пострадал, авария подчеркнула сложность и риски безопасности обеспечения астронавтов непрерывным запасом кислорода во время их пребывания на орбите. Подобно бортовым системам фильтрации воды, устройства, создающие этот жизненно важный запас, значительно усовершенствовались с начала космической гонки в 1960-х годах.

Дым и Мир

В программе «Аполлон», включая миссию 1969 года, в ходе которой люди впервые высадились на Луну, использовались блоки управления окружающей средой (БУС) для поддержания чистого кислорода в командных модулях. Блок управления оснащен картриджами с гидроксидом лития и активированным углем для фильтрации углекислого газа из дыхания астронавтов и поглощения запахов. Он также генерирует воду и поддерживает температуру в кабине, позволяя трем астронавтам выживать в космосе в течение 14 дней.

Космическая станция «Мир», запущенная в 1986 году, была рассчитана на длительные космические полеты и производила кислород посредством химической реакции. Генератор поджигает цилиндры с перхлоратом лития размером с большой аэрозольный баллончик, выделяя кислород при их горении. Одна из таких «кислородных свечей» обеспечивала достаточно воздуха для дыхания члена экипажа в течение дня, но в инциденте с резиновой перчаткой система показала свою слабость.

После этой аварии инженеры аэрокосмической отрасли больше не использовали химические реакции для создания кислорода в космосе. В начале 2000-х годов МКС заменила «Мир» и была оснащена более безопасной ЭБУ, работающей на основе электролиза, которая использует генератор для расщепления молекул воды через протонообменную мембрану на кислород и водород. В то время как кислород, вырабатываемый в ходе этого процесса, выбрасывается в атмосферу, водород соединяется с углекислым газом, выдыхаемым экипажем, и производит питьевую воду и метан. В настоящее время метан выбрасывается за пределы станции, но однажды он может быть полезен для процессов биопроизводства на борту. На МКС также установлена ​​модель «Мира» для выработки резервного кислорода.

Жизнь в рюкзаке

Обеспечение астронавтов кислородом, пока они находятся внутри космического корабля, — это одно. Другое дело, когда они покидают космический корабль для выхода в открытый космос — для проверки оборудования, проведения экспериментов или выполнения внешнего ремонта.

Современный скафандр, предназначенный для выхода в открытый космос, также известный как скафандр для выхода в открытый космос (СВК), оснащен рюкзаком с различными системами жизнеобеспечения. Помимо прочего, он подает кислород в шлем астронавта, одновременно отфильтровывая углекислый газ. Костюмы также защищают их тела от потенциально опасных для жизни сил вакуума, в который они отправляются.

Еще до входа в EMU астронавты часами дышат чистым кислородом внутри капсулы со сжатым воздухом, чтобы свести к минимуму вероятность впадения в кому. По словам бывшего астронавта Майка Маллейна, в командном модуле поддерживается атмосферное давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi), что примерно соответствует давлению на Земле на уровне моря, но давление в скафандре составляет всего пять фунтов на квадратный дюйм. Астронавтам необходимо «предварительно вдыхать» чистый кислород, чтобы удалить азот из организма и предотвратить образование пузырьков газа в крови — причины укачивания — перед выходом в открытый космос. В противном случае избыточные пузырьки азота могут закупорить кровеносные сосуды и вызвать повреждение тканей, что приведет к болям в суставах, головным болям, мышечной слабости, параличу, усталости и спутанности сознания, а также к другим симптомам.

Важность скафандров, пожалуй, лучше всего иллюстрирует то, что произошло бы без них. Астронавты немедленно потеряют сознание из-за недостатка кислорода, а вакуум приведет к тому, что их кровь и биологические жидкости, которые развиваются в атмосферных условиях Земли, замерзнут, закипят и разорвутся.

Условия Вселенной превращают такое простое действие, как дыхание, в сложную, потенциально смертельную задачу. К счастью, наука может с этим справиться.