Space Station leert NASA waardevolle lessen over levensondersteunende systemen

Anonim

NASA-astronaut Leland Melvin verwijderde dit vroege model van de distillatie-assemblee van het waterterugwinningssysteem op het internationale ruimtestation tijdens zijn vlucht op de spaceshuttle Atlantis voor missie STS-129 in november 2009.

De hardware van de distillatie-assemblage, onlangs geretourneerd na een succesvolle run op het internationale ruimtestation ISS, zal worden gedemonteerd voor onderzoek om te zien welke onderdelen het best hebben gewerkt en welke opnieuw moeten worden ontworpen. Het team dat dit apparaat heeft gemaakt, werkt momenteel aan een bijgewerkt model voor de missie naar Mars.

Waar mensen ook ontdekken, ze moeten in essentie het levensondersteunend systeem repliceren dat op natuurlijke wijze op aarde wordt aangeboden. Mensen die de afgelopen 15 jaar onafgebroken op het internationale ruimtestation wonen, helpen de NASA om levensondersteunende systemen te ontwikkelen voor de reis naar Mars.

"Dit was vanaf het begin een uitdaging", zegt Rex Graves, hoofd van de Flight Systems Integration and Test Branch bij NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama. "We hebben bij Marshall een geweldig team samengebracht om te kijken naar manieren om water en zuurstof in een baan terug te krijgen om de behoefte aan bevoorrading naar het ruimtestation te verminderen. Nu hebben meer dan 200 bemanningsleden 15 jaar onafgebroken op het station gewoond, en dit heeft ons niet alleen geleerd over de hardware, maar ook over hoe mensen in de ruimte de werking van het levensondersteunende systeem beïnvloeden. "

Het Environmental Control en Life Support System, of ECLSS, gebouwd voor het station, dient als basis voor een soortgelijk systeem dat astronauten op een dag in staat stelt water te drinken op het oppervlak van Mars. Een van de meest waardevolle lessen die geleerd zijn, is dat recycling ruimtevaart meer betaalbaar maakt. Toen het eerste levensondersteunende systeem werd ontwikkeld, was een van de belangrijkste aspecten die ontwerpers overwogen, hoe al het water dat op het station werd geproduceerd, opnieuw te gebruiken, zelfs menselijke urine en zweet. Zoals iedereen weet die ooit gallon kannen water heeft vervoerd tijdens een kampeervakantie, zou het meenemen van voldoende water voor alle 220 bemanningsleden die de afgelopen 15 jaar op het station hebben geleefd, betekenen dat er veel water naar de ruimte wordt getransporteerd. Sinds de activering van de ECLSS-urineverwerkingseenheid in november 2008 is meer dan 22.500 kilo drinkbaar water gerecycled uit de urine van de bemanning.

"Als deze hoeveelheid water van de Aarde was herbevoorraden, zou het meer dan $ 225 miljoen kosten om het op het station te lanceren", zegt Walt Schneider, projectmanager van het Life Support Project voor Marshall's Flight Programs and Partnerships Office. "Dit deel van het levensondersteunende systeem heeft zichzelf snel terugbetaald."

Een andere manier waarop NASA-technici achterhalen wat wel en niet werkt, is om hardware terug te brengen van het station, het te bestuderen en te verfijnen. Het deel van het waterterugwinningssysteem van het station dat de urineproductie en de destillatie-assemblage helpt, is onlangs teruggegeven aan de ontwerpers van Marshall nadat de bemanning het heeft vervangen. Vóór zijn terugkeer naar de aarde heeft het onderdeel het station van water voorzien door met succes 1.014 uur langer te werken dan zijn verwachte diensttijd van 4.380 uur - een prestatie met implicaties voor de verdere menselijke verkenning van ons zonnestelsel, waar de hardware betrouwbaar lang moet blijven presteren tijd onder zware omstandigheden.

"Zonder lucht of water kunnen mensen eenvoudigweg niet reizen, wonen of werken in de ruimte", zei Schneider. "Ons team bij Marshall is verantwoordelijk voor het ontwerp, de constructie en het testen van de regeneratieve levensondersteunende hardware, het verkennen van nieuwe ontwerpen en het ophalen van nieuwe onderdelen naar het station en het verbeteren van de efficiëntie van het systeem dat schone lucht en water voor bemanningsleden biedt."

De destillatiesamenstelling van het waterterugwinningssysteem helpt urine van bemanningsleden om te zetten in bruikbaar water. Toen bijna zeven jaar geleden versies van de hardware voor het eerst werden geïnstalleerd, merkten technici dat het niet zo goed werkte als bedoeld.

"We hadden een aantal eerste problemen met kalkaanslag", zegt Larry Leopard, directeur van de afdeling ruimtevaartsystemen van Marshall. "Sindsdien hebben we op het ruimtestation geleerd dat astronauten meer botverlies hebben dan verwacht in een microzwaartekrachtomgeving, en veel van dat calcium uit botten belandt in hun urine. De destillatiesamenstelling ondervond problemen bij het filteren van het extra calcium, en we hadden om machines vaker te veranderen dan verwacht. "

De calciumafzettingen betekenden dat de hoeveelheid water die uit de urine werd teruggewonnen, was verminderd. Terwijl de bemanning nooit in gevaar was en het waterterugwinningssysteem nog steeds 75 procent van het afvalwater uit urine terugwon, wilde het team dat het nog efficiënter zou zijn. Een nieuwe en verbeterde destillatie-assemblage - een cilindrische machine ter grootte van een keukenafvalbak - werd in februari 2010 geleverd en geïnstalleerd. Een aanstaande verandering in de chemicaliën voor de behandeling zal calciumproblemen helpen voorkomen en een terugkeer mogelijk maken te klimmen tot een herstelpercentage van 85 procent in 2016.

"De nieuwe destillatiesamenstelling presteerde precies zoals we het bedoeld hadden, " zei Graves. "We hadden een verwachte levenscyclus van 4.380 uur. Toen het zover was, vertoonde het geen tekenen van achteruitgang van de prestaties, dus we lieten het zijn werk blijven doen." De assemblage begon eindelijk subtiele tekenen van slijtage te vertonen in april 2015 na 5.394 uur van de operatie, dus de bemanning veranderde het uit met het vervangende samenstel, en de gebruikte werd teruggestuurd naar ons bij Marshall voor onderzoek. "

Het succes van de hardware heeft een direct effect op de uiteindelijke missie van NASA naar Mars. Het ECLSS-team gebruikt informatie die uit deze ervaring is geleerd om het ontwerp en het algehele chemische proces te verbeteren door nieuwe hardware te maken die gemakkelijker de ruimte in kan en minder elektriciteit verbruikt.

"Verschillende teamleden zijn nu bezig met het afwerken van nieuwe ontwerpen voor andere vloeistofpompen in een baan", zei Leopard. "We kijken ook naar conceptstudies voor geavanceerde ECLSS-systemen die kleiner en efficiënter zouden kunnen zijn voor deep space en de lange reis naar Mars."

Het ECLSS-team viert de thuiskomst van de assembly door het uit elkaar te halen - het demonteren om te leren welke specifieke componenten versleten zijn, welke ontwerpen kunnen worden hergebruikt in de volgende versie en misschien nog meer tijd uit de machine halen.

Het levensonderhoudssysteem van het ruimtestation is ook goed voor mensen op aarde door bij te dragen aan waterzuiveringssystemen die over de hele wereld worden gebruikt.

menu
menu