Braitheann an Stáisiún Spáis Idirnáisiúnta (ISS) - ar dhomhan satailíte shaorga ináitrithe ag airde ~ 400 ciliméadar - ag brath ar dhúnta sofaisticiúil - lúb ocsaigine a chothú chun a chuid criú de 7 réalteolas a chothú (am toillte ag am ag am. Murab ionann agus an Domhan, áit a bhfuil ocsaigin flúirseach san atmaisféar, is folús é an spás gan aon fhoinse ocsaigine nádúrtha. Ciallaíonn sé seo go gcaithfidh an ISS ocsaigin a tháirgeadh, a stóráil, a dháileadh agus a athchúrsáil go hiomlán ar bhord -, agus ag an am céanna bainistiú a dhéanamh ar gháis dramhaíola cosúil le dé -ocsaíd charbóin (CO₂). Tugann dearadh an chórais tús áite do iontaofacht (chun an saol {- a sheachaint), éifeachtúlacht (chun misin atreoraithe a íoslaghdú), agus inoiriúnaitheacht (chun athruithe agus mífheidhmeanna trealaimh a láimhseáil). Anseo thíos tá miondealú cuimsitheach ar an gcóras ocsaigine ISS, lena n -áirítear a phríomh -chomhpháirteanna, prionsabail oibre, dúshláin agus prótacail chúltaca.
Atmaisféar ináitrithe a chothú
Sula dtéann tú i mbun sonraí teicniúla, tá sé ríthábhachtach tuiscint a fháil ar phríomhchuspóir an chórais ocsaigine ISS: atmaisféar a choinneáil a dhéanann aithris ar an Domhan chomh dlúth agus is féidir. Maidir le marthanacht an duine, éilíonn an ISS:
Tiúchan ocsaigine: 21% (mar an gcéanna le hatmaisféar an Domhain), arb é an leibhéal is fearr le haghaidh riospráide agus a sheachaint hypoxia (ocsaigin íseal) nó tocsaineacht ocsaigine (ard -ocsaigin).
Brú. Cuireann sé seo cosc ar bhreoiteacht dí -chomhbhrú (riosca nuair a thiteann brú ró -íseal) agus cuireann sé ar chumas spásairí análú de ghnáth gan trealamh speisialaithe (ach amháin le linn spáis spáis).
Sciúradh gáis.
Chun é seo a bhaint amach, feidhmíonn an córas ocsaigine ISS mar aLúb Dúnta SEMI -{- Táirgeann sé ocsaigin nua, athchúrsálann sé ocsaigin ó shruthanna dramhaíola, stórálann sé an iomarca ocsaigine le haghaidh éigeandálaí, agus scaipeann sé go cothrom é ar fud modúil an stáisiúin.
2. An Córas Giniúna Ocsaigine (OGS)
Is é príomhfhoinse ocsaigine an ISS anCóras Giniúna Ocsaigine (OGS), thus modúlach a d'fhorbair NASA agus Roscosmos na Rúise (le ranníocaíochtaí ó Ghníomhaireacht Spáis na hEorpa, ón ESA, agus ó Ghníomhaireacht Taiscéalaíochta Aerospace na Seapáine, Jaxa). Úsáideann an OGSleictrealú{- An próiseas ceimiceach céanna a úsáidtear i gcré roinnt - Gineadóirí ocsaigine bunaithe ar - chun uisce (H₂O) a roinnt in ocsaigin (O₂) agus hidrigin (H₂). Seo miondealú mionsonraithe ar a chomhpháirteanna agus a oibríocht:
2.1 Comhpháirteanna na OGS
Is éard atá sa OGS ná trí phríomhchóras, gach ceann acu le crua -earraí speisialaithe:
Tionól Próiseála Uisce (WPA): Roimh leictrealú, ní mór uisce a íonú chun ábhar salaithe a bhaint (m.sh. salainn, ábhar orgánach) a d'fhéadfadh damáiste a dhéanamh do leictreoidí OGS. Bailíonn an WPA uisce ó thrí fhoinse:
Uisce athchúrsáilte.
Uisce a chur ar ais arís.
Uisce cille breosla: Fotháirge de sheanchealla breosla an stáisiúin (a úsáidtear chun leictreachas a ghiniúint roimh shuiteáil eagair ghréine). Cé nach bunfhoinsí cumhachta iad cealla breosla a thuilleadh, úsáidtear a n -uisce iarmharach fós má tá siad ar fáil.
Modúl Leictrealú (EM): Croí na OGS, tá dhá cheann sa EMCealla leictrealú ocsaíd soladach (SOECanna){- Gléasanna ardleibhéil a úsáideann teochtaí arda (600–800 céim) chun uisce a roinnt ina ocsaigin agus i hidrigin. Murab ionann agus córais leictrealaithe thraidisiúnta (a úsáideann leictrilítí leachtacha), úsáideann SOECanna leictrilít ceirmeach sholadach atá níos éifeachtaí, níos dlúithe, agus níos buaine sa spás. Seo mar a oibríonn an próiseas:
Cuirtear uisce íonaithe isteach sna SOECanna mar ghaile (galraithe chun éifeachtúlacht a mhéadú).
Cuirtear sruth leictreach (ó eagair gréine ISS) i bhfeidhm ar leictreoidí SOECs (anóid agus catóid).
Ag an anóid, imoibríonn gaile leis an leictrilít ceirmeach chun gás ocsaigine (O₂), leictreoin, agus ian hidrigine a tháirgeadh (H⁺).
Sreabhann leictreoin trí chiorcad seachtrach (ag giniúint méid beag leictreachais bhreise), agus bogann ian hidrigine tríd an leictrilít go dtí an catóid.
Ag an gcatóid, comhcheanglaíonn ian hidrigine le leictreoin chun gás hidrigine a fhoirmiú (H₂).
Fochóras Láimhseáil Ocsaigine (OHS): Tar éis táirgthe, déantar ocsaigin ón EM a phróiseáil agus a dháileadh:
Fuarú: Déantar an gás ocsaigine te (ó na SOECanna) a fhuarú go teocht an tseomra ag baint úsáide as malartóirí teasa (ceangailte le córas rialaithe teirmeach an ISS).
Triomaigh: Baintear aon ghal uisce atá fágtha ag baint úsáide as criathar móilíneach (cosúil leo siúd i dtiúsóirí ocsaigine bunaithe ar an Domhan -) chun comhdhlúthú a chosc i bpíopaí an stáisiúin.
Imdháileadh: Seoltar an ocsaigin thirim, íon (99.999% íonacht) chuig atmaisféar an ISS trí líonra comhlaí agus píopaí, ag meascadh leis an aer atá ann cheana féin chun an tiúchan 21% a choinneáil.
Aeráil hidrigine: Ní úsáideann an ISS an fotháirge hidrigine (ós rud é go ritheann an stáisiún ar chumhacht gréine, ní cealla breosla hidrigine) agus go gcuirtear isteach sa spás é. Is príomhdhifríocht é seo ó stáisiúin luath -spáis cosúil leis an miR, a d'úsáid hidrigin chun leictreachas a ghiniúint.
2.2 Éifeachtúlacht agus Cumas na OGS
Tá an OGS deartha chun éileamh ocsaigine laethúil an ISS a chomhlíonadh, atá ~ 0.84 cileagram (kg) in aghaidh an spásaire (atá comhionann le ~ 588 lítear ocsaigine ghásach ag 1 rn). I gcás criú de 7, tá sé seo iomláin ~ 5.88 kg ocsaigine in aghaidh an lae. I measc na bpríomh -mhéadrachtaí feidhmíochta atá ag OGS tá:
Ráta táirgthe: Is féidir le gach SOEC ~ 0.5 kg de ocsaigin a tháirgeadh in aghaidh an lae, mar sin gineann an dá SOEC le chéile ~ 1 kg in aghaidh an lae. Mar sin féin, tá an córas á oibriú i mód tuislithe (ceann amháin gníomhach, ceann amháin ar fuireachas) chun caitheamh a laghdú, agus mar thoradh air sin tá glan -tháirgeadh ~ 0.5 kg in aghaidh an lae. Ciallaíonn sé seo nach féidir leis an OGS amháin éileamh an chriú iomlán a chomhlíonadh {- mar sin an gá le foinsí ocsaigine breise (féach Roinn 3).
Éifeachtúlacht fuinnimh: Tá SOECanna an -éifeachtach, ag athrú ~ 80% den fhuinneamh leictreach ina ocsaigin (i gcomparáid le ~ 60% do chórais leictrealaithe thraidisiúnta). Tá sé seo ríthábhachtach toisc go bhfuil acmhainn theoranta ag eagair ghréine an ISS (~ 120 cileavata, kW, de chumhacht do gach córas).
Iontaofacht: Tá saolré dearaidh de 15 bliana ag an OGS (sínte ó na 10 mbliana bunaidh) agus áirítear leis comhpháirteanna iomarcacha (m.sh., cúltaca SOECanna, comhlaí) chun teipeanna a chosc. Ós rud é gur suiteáladh é i 2008 (mar chuid de mhodúl nód 3 an ISS, suaimhneas), ní raibh ach mion -shaincheisteanna ag an OGS (m.sh. scagairí uisce clogged) a réitíodh trí fhabhtcheartú iargúlta.
3. Córais chúltaca agus fhorlíontacha
Cé gurb é an OGS an phríomhfhoinse ocsaigine, braitheann an ISS ar thrí chóras thánaisteacha chun soláthar leanúnach - a chinntiú go bhfuil sé ríthábhachtach nuair a bhíonn mífheidhm ag OGS nó le linn buaicéilimh (m.sh. nuair a mhéadaíonn méid an chriú go sealadach).
3.1 Umair ocsaigine brúite (deighleog na Rúise)
Úsáideann deighleog na Rúise (RS) -, lena n -áirítear modúil cosúil le zvezda (modúl seirbhíse) agus Nauka (modúl saotharlainne ilchuspóireach) -umair ocsaigine brúitemar chúltaca. Is iad na tancanna seo:
Seift: Umair sorcóireacha déanta as cóimhiotal tíotáiniam (chun radaíocht ardbhrú agus spáis a sheasamh) le toilleadh ~ 40 lítear an ceann. Stórálann siad ocsaigin mar ghás brú ard - (3,000 psi, nó 20.7 MPa) - An cineál céanna a úsáidtear i n -umair scúba bunaithe ar an Domhan - ach atá modhnaithe le haghaidh spáis.
Cuir ar fáil: Déantar tancanna a sheachadadh chuig an ISS trí spásárthaí lasta na Rúise (m.sh. dul chun cinn) agus ceangailte le calafoirt sheachtracha an RS. Tá 2-3 umar ag gach misean dul chun cinn, ag soláthar ~ 100–150 kg de ocsaigin in aghaidh an mhisin (go leor chun tacú le criú de 7 ar feadh ~ 20-25 lá).
Imlonnú: Nuair a theipeann ar an OGS, osclaíonn córas tacaíochta saoil an RS comhlaí chun ocsaigin a scaoileadh ó na dabhcha isteach in atmaisféar an stáisiúin. Úsáidtear na dabhcha freisin le linn spásanna spáis (EVA, gníomhaíocht extravehicular) chun ocsaigin a sholáthar do spásanna spásanna spásairí.
3.2 Coinnle ocsaigine (Gineadóirí Ocsaigine Ceimiceach)
Maidir le cásanna éigeandála (m.sh. teip mhór OGS in éineacht le moill ar atosú lasta), úsáideann an ISSCoinnle Ocsaigine{- Compact, Ceimiceán - Gineadóirí a tháirgeann ocsaigin trí imoibriú teirmeach. Is iad na coinnle seo:
Comhdhéanamh. Nuair a dhéantar é a adhaint, dianscaoileann an chlóra sóidiam ag teochtaí arda (500-600 céim) chun gás ocsaigine agus clóiríd sóidiam a tháirgeadh (salann boird).
Cumas: Táirgeann coinneal amháin (meá ~ 1 kg) ~ 60 lítear ocsaigine (go leor le haghaidh spásaire amháin ar feadh ~ 10 uair an chloig). Iompraíonn an ISS 100 coinnle, stóráilte i gcoimeádáin tinedhíonach i ngach modúl (m.sh., Zarya, Unity) chun rochtain éasca a fháil.
Sábháilteacht: Tá coinnle ocsaigine deartha chun a bheith sábháilte i spás - Ní tháirgeann siad lasracha oscailte (teas amháin) agus is é an fotháirge clóiríd sóidiam ná - tocsaineach (bailítear é i scagaire agus baintear é níos déanaí le linn misin lasta). Mar sin féin, ní úsáidtear iad ach mar rogha dheireanach mar gheall ar a gcumas teoranta agus an gá le gníomhachtú láimhe.
3.3 Tacaíocht saoil athghiniúnach: Ocsaigin a athchúrsáil ó cho₂
Na ISS'sCóras Rialaithe Comhshaoil agus Tacaíochta Saoil (ECLSS)San áireamh tá comhpháirt athghiniúnach a athchúrsálann ocsaigin ó CO₂ - ag laghdú an gá le táirgeadh ocsaigine nua. Déantar é seo tríd anTionól Bainte Dio -Ocsaíd Charbóin (CDRA)(Deighleog SAM) agus anCóras Vozdukh(Deighleog na Rúise):
CDRA (deighleog na Stát Aontaithe): Úsáidtear próiseas céim dhá - ar a dtugtardí -asú uisce aimín soladachchun co₂ a bhaint agus ocsaigin a tháirgeadh:
Asaithe co₂: Déantar aer ón ISS a phumpáil trí leaba aimín soladach (comhdhúil cheimiceach a cheanglaíonn le CO₂). Comraíonn na gaistí aimín, cé go gcuirtear aer glan (gan CO₂) ar ais chuig an stáisiún.
Dí -asú agus táirgeadh ocsaigine: Nuair a bhíonn an leaba aimín sáithithe, téitear é chun an co₂ gafa a scaoileadh. Déantar an co₂ a imoibriú ansin le hidrigin (ó phróiseas leictrealú an OGS) in aImoibreoir Sabatier(Comhpháirt ECLSS eile) chun uisce (H₂O) agus meatán (ch₄) a tháirgeadh. Ansin seoltar an t -uisce chuig na OGanna le go scoiltfear iad ina ocsaigin agus i hidrigin, ag cruthú lúb dúnta.
Córas Vozdukh (deighleog na Rúise): Úsáidtear próiseas comhchosúil ach le ceimiceán difriúil (hiodrocsaíd litiam, lioh) chun co₂ a ionsú. Murab ionann agus an CDRA, ní athchúrsálann an córas Vozdukh co₂ isteach in ocsaigin - ina ionad sin, cuirtear an LIOH i leataobh tar éis dó a bheith sáithithe (cuirtear é in ionad misin lasta). Mar sin féin, tá sé níos simplí agus níos iontaofa ná an CDRA, rud a fhágann gur cúltaca luachmhar é.
Laghdaíonn an córas athghiniúnach éileamh ocsaigine an ISS faoi ~ 40%- gnóthachan éifeachtúlachta criticiúil a laghdaíonn an gá le misin atosú. Mar shampla, gan athchúrsáil, bheadh gá leis an stáisiún ~ 9.8 kg de ocsaigin in aghaidh an lae do 7 spásaire; Le hathchúrsáil, titeann sé seo go ~ 5.88 kg.
4. Athléimneacht a chinntiú d'éigeandálaí
Chomh maith leis na foinsí tánaisteacha, tá córais stórála ocsaigine tiomnaithe ag an ISS chun buaicéileamh agus éigeandálaí a láimhseáil. Tá na córais seo deartha chun ocsaigin a stóráil i dhá fhoirm: ard {- Gás brú agus leacht.
4.1 Ard - Stóráil Gáis Brú (deighleog SAM)
Deighleog na SAArd - Umair gháis brútá siad suite i modúil nód 1 (aontacht) agus nód 3 (suaimhneas). Na tancanna seo:
Seift: Umair sféarúla déanta as inconel (nicil - cóimhiotal cróimiam atá frithsheasmhach in aghaidh creimthe agus teochtaí arda) le toilleadh ~ 150 lítear an ceann. Stórálann siad ocsaigin ag 6,000 psi (41.4 MPa) {- faoi dhó brú na n -umar deighleog na Rúise - a cheadaíonn níos mó ocsaigine a stóráil i spás níos lú.
Cumas: Coinníonn gach umar ~ 100 kg de ocsaigin (go leor le haghaidh 7 spásaire ar feadh ~ 17 lá). Tá 4 umar den sórt sin ag deighleog na Stát Aontaithe, ag soláthar cúltaca iomlán de ~ 400 kg (go leor do ~ 68 lá).
Úsáid: Úsáidtear na dabhcha seo chun cur leis na OGanna le linn buaicéilimh (m.sh. nuair a bhíonn dhá spásaire ar spásaire, ag méadú tomhaltais ocsaigine ~ 50%) agus mar chúltaca má theipeann ar an OGS. Úsáidtear iad freisin chun an stáisiún a mhaolú tar éis spáis spáis (ós rud é go gcailltear aer éigin le linn EVA).
4.2 stóráil ocsaigine leachtach (LOX) (éigeandáil amháin)
Le haghaidh éigeandálaí téarma {- (m.sh. míonna - teip fhada OGS), is féidir leis an ISS a stóráilOcsaigin leachtach (LOX)- An fhoirm chéanna a úsáidtear i mbreosla roicéad. Stóráiltear Lox i:
Seift: Dúbailte - umair mhúrtha le ciseal inslithe folúis chun an LOX a choinneáil ag -183 céim (a fhiuchphointe ag 1 ATM). Tá na dabhcha beag (~ 50 lítear an ceann) mar gheall ar an spás teoranta ar an stáisiún.
Cumas: Coinníonn umar LOX 50-lítear ~ 60 kg de ocsaigin (ós rud é go bhfuil dlús de 1.141 kg/L ag LOX), go leor le haghaidh 7 spásaire ar feadh ~ 10 lá. Tá 2 umar den sórt sin ag an ISS, ag soláthar ~ 120 kg san iomlán (go leor ar feadh ~ 20 lá).
Dúshláin: Tá sé deacair lox a stóráil sa spás toisc go n -athraíonn teocht an stáisiúin (ó {- 120 céim i scáth go 120 céim i solas na gréine), rud a fhágann go bhfuil roinnt lox as (vaporize). Chun an fhuiliú a íoslaghdú, tá téitheoirí a rialaíonn teocht agus comhla faoisimh brú a dhéanann an iomarca gáis (a ghabhtar agus a úsáidtear ansin in atmaisféar an stáisiúin).
5. Soláthar aonfhoirmeach a chinntiú ar fud modúil
Is líonra casta de 16 modúl é an ISS (amhail ó 2024), lena n -áirítear ráithe maireachtála (m.sh., ráithe foirne), saotharlanna (m.sh., Columbus, Kibo), agus modúil seirbhíse (m.sh., Zvezda, Nauka). Chun a chinntiú go bhfuil tiúchan ocsaigine 21% comhsheasmhach ag gach modúl, úsáideann an stáisiún acóras dáilte láraitheleis na comhpháirteanna seo a leanas:
5.1 lucht leanúna cúrsaíochta aeir
Tá 4–6 ag gach modúllucht leanúna cúrsaíochta aeira bhogann aer ag ráta ~ 1 méadar ciúbach in aghaidh an nóiméid. Na lucht leanúna seo:
Cosc a chur ar phócaí aeir stagnant (a bhféadfadh leibhéil ísle ocsaigine a bheith mar thoradh orthu i gcoirnéal an mhodúil).
Measc an ocsaigin nua -tháirgthe leis an aer atá ann cheana chun an tiúchan 21% a choinneáil.
Brúigh an t -aer trí na córais CDRA/Vozdukh chun Co₂ agus ábhair shalaithe a bhaint.
Tá an lucht leanúna ríthábhachtach mar, i microgravity (gan mheáchan), ní scaipeann aer go nádúrtha (mar a dhéanann sé ar an Domhan mar gheall ar chomhiompar). Gan lucht leanúna, d'fhéadfadh spásairí hypoxia a fháil i gceantair i bhfad ón bhfoinse ocsaigine.
5.2 comhlaí agus píopaí
Líonra dePíopaí cruach dhosmálta(2–4 orlach ar trastomhas) nascann sé na OGanna, na dabhcha stórála agus na modúil. Tá gach píopa feistithe le:
Comhlaí solenoid: Comhlaí rialaithe go leictreach a osclaíonn agus atá gar do shreabhadh ocsaigine a rialáil. Tá na comhlaí seo iomarcach (tá dhá chomhla ag gach píopa) chun sceitheadh a chosc.
Brú braiteoirí: Monatóireacht a dhéanamh ar an mbrú sna píopaí chun a chinntiú go bhfuil sé ag teacht le brú atmaisféarach an stáisiúin (101.3 kPa). Má thiteann brú (m.sh., mar gheall ar sceitheadh), spreagann na braiteoirí aláram agus dúnann siad na comhlaí a bhfuil tionchar orthu.
Scarthóir: Deannach agus smionagar a bhaint as an ocsaigin chun damáiste don lucht leanúna agus do na córais tacaíochta saoil a chosc.
5.3 Modúl - Rialtóirí sonracha
Tá abrú -rialtóira athraíonn an sreabhadh ocsaigine isteach sa mhodúl bunaithe ar a mhéid agus a áitíocht. Mar shampla:
Teastaíonn ráta sreafa níos ísle (~ 0.1 kg de ocsaigin in aghaidh an lae) ó mhodúil bheaga (m.sh., na ráithe foirne, atá ~ 10 méadar ciúbach) ná modúil mhóra (m.sh. Saotharlann Columbus, atá ~ 75 méadar ciúbach, a éilíonn ~ 0.5 kg in aghaidh an lae).
Cinntíonn na rialtóirí freisin go bhfanann brú an mhodúil ag 101.3 kPa, fiú má tá modúil eile á gcur i leataobh (m.sh. tar éis spáis spáis).
