اي اس اس اي سي ال اس

📅 آخر تحديث: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 11 صور
الموسوعة الحرة

مخطط انسيابي يوضح مكونات نظام دعم الحياة في محطة الفضاء الدولية. راجع النص المجاور للحصول على التفاصيل.
التفاعلات بين مكونات نظام التحكم البيئي ودعم الحياة في محطة الفضاء الدولية (ECLSS)

نظام التحكم البيئي ودعم الحياة في محطة الفضاء الدولية ( ECLSS ) هو نظام دعم الحياة الذي يوفر أو يتحكم في الضغط الجوي ، وكشف الحرائق وإخمادها، ومستويات الأكسجين، والتهوية المناسبة، وإدارة النفايات وإمدادات المياه. تم تصميمه واختباره بشكل مشترك من قبل مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا ، وأنظمة UTC Aerospace ، و Boeing ، و Lockheed Martin ، و Honeywell, inc . [1]

يتمتع النظام بثلاث وظائف أساسية: استعادة المياه ، وتنشيط الهواء ، وتوليد الأكسجين ، والغرض من ذلك هو ضمان بيئات آمنة ومريحة للأفراد على متن محطة الفضاء الدولية . كما يعمل النظام كدليل محتمل على مفهوم أنظمة أكثر تقدمًا مبنية على ECLSS للاستخدام في مهام الفضاء العميق . [1]

أنظمة استعادة المياه

تحتوي محطة الفضاء الدولية على نظامين لاستعادة المياه. تحتوي Zvezda على نظام لاستعادة المياه يعالج بخار الماء من الغلاف الجوي والذي يمكن استخدامه للشرب في حالات الطوارئ ولكن يتم تغذيته عادةً إلى نظام Elektron لإنتاج الأكسجين . يحتوي الجزء الأمريكي على نظام لاستعادة المياه تم تثبيته أثناء STS-126 [2] والذي يمكنه معالجة بخار الماء الذي تم جمعه من الغلاف الجوي والبول وتحويله إلى ماء مخصص للشرب. تم تثبيت نظام استعادة المياه في البداية في Destiny على أساس مؤقت في نوفمبر 2008 [2] وتم نقله إلى Tranquility (العقدة 3) في فبراير 2010. [3]

رفوف ECLSS الثلاثة معروضة في منشأة اختبار ECLSS بمركز مارشال لرحلات الفضاء في عام 2012. من اليسار إلى اليمين، نظام استعادة المياه (الرف 1)، ونظام WRS (الرف 2)، ونظام توليد الأكسجين.

يتكون نظام استعادة المياه من مجموعة معالجة البول ومجموعة معالجة المياه، الموجودة في اثنين من رفوف ECLSS الثلاثة. [4]

تستخدم مجموعة معالجة البول عملية تقطير الفراغ منخفضة الضغط والتي تستخدم جهاز الطرد المركزي للتعويض عن نقص الجاذبية وبالتالي المساعدة في فصل السوائل والغازات. [5] تم تصميم مجموعة معالجة البول للتعامل مع حمولة 9 كجم / يوم، وهو ما يتوافق مع احتياجات طاقم مكون من 6 أفراد. [2] على الرغم من أن التصميم دعا إلى استعادة 85٪ من محتوى الماء، إلا أن الخبرة اللاحقة مع ترسب كبريتات الكالسيوم [3] (في ظروف السقوط الحر الموجودة على متن محطة الفضاء الدولية، ترتفع مستويات الكالسيوم في البول بسبب فقدان كثافة العظام) أدت إلى مستوى تشغيلي منقح لاستعادة 70٪ من محتوى الماء.

يتم دمج المياه من مجموعة معالجة البول ومن مصادر مياه الصرف الصحي لتغذية مجموعة معالجة المياه التي تقوم بتصفية الغازات والمواد الصلبة قبل المرور عبر أسرّة الترشيح ثم مجموعة مفاعل تحفيزي عالي الحرارة. ثم يتم اختبار المياه بواسطة أجهزة استشعار على متن الطائرة ويتم تدوير المياه غير المقبولة مرة أخرى عبر مجموعة معالجة المياه. [4] [5]

طارت مجموعة إزالة المواد المتطايرة على متن الرحلة STS-89 في يناير 1998 لإثبات فعالية المفاعل الحفزي لمجموعة معالجة المياه في ظل انعدام الجاذبية. طارت تجربة التقطير بالضغط البخاري، لكنها دمرت، في الرحلة STS-107 . [5]

فشلت مجموعة التقطير الخاصة بمجموعة معالج البول في 21 نوفمبر 2008، بعد يوم واحد من التثبيت الأولي. [2] كان أحد مستشعرات سرعة أجهزة الطرد المركزي الثلاثة يبلغ عن سرعات غير طبيعية، ولوحظ ارتفاع تيار محرك أجهزة الطرد المركزي. تم تصحيح ذلك عن طريق إعادة تركيب مجموعة التقطير بدون عدة عوازل اهتزاز مطاطية. فشلت مجموعة التقطير مرة أخرى في 28 ديسمبر 2008 بسبب ارتفاع تيار المحرك وتم استبدالها في 20 مارس 2009. في النهاية، أثناء الاختبار بعد الفشل، وجد أن أحد مستشعرات سرعة أجهزة الطرد المركزي خارج المحاذاة وفشل محمل الضاغط. [3]

أَجواء

تُستخدم حاليًا عدة أنظمة على متن محطة الفضاء الدولية للحفاظ على الغلاف الجوي للمركبة الفضائية، والذي يشبه الغلاف الجوي للأرض . [6] يبلغ ضغط الهواء الطبيعي على متن محطة الفضاء الدولية 101.3  كيلو باسكال (14.7  رطل/بوصة مربعة )؛ وهو نفس الضغط عند مستوى سطح البحر على الأرض. "بينما يمكن لأعضاء طاقم محطة الفضاء الدولية البقاء بصحة جيدة حتى مع الضغط عند مستوى أقل، فإن المعدات الموجودة على متن المحطة حساسة للغاية للضغط. إذا انخفض الضغط كثيرًا، فقد يتسبب ذلك في حدوث مشكلات مع معدات المحطة". [7]

يقوم نظام Elektron الموجود على متن Zvezda ونظام مماثل في Destiny بتوليد الأكسجين على متن المحطة. [8] يمتلك الطاقم خيارًا احتياطيًا في شكل أكسجين معبأ وعلب توليد الأكسجين بالوقود الصلب (SFOG). [9] تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء بواسطة نظام Vozdukh في Zvezda. توجد مجموعة إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDRA) واحدة في وحدة US Lab، وواحدة في وحدة US Node 3. تتم إزالة المنتجات الثانوية الأخرى لعملية التمثيل الغذائي البشري، مثل الميثان من انتفاخ البطن والأمونيا من العرق، بواسطة مرشحات الفحم المنشط أو بواسطة نظام التحكم في الملوثات النزرة (TCCS). [9]

نظام تنشيط الهواء

يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون والملوثات النزرة بواسطة نظام تنشيط الهواء. هذا هو رف ناسا، يوضع في ترانكويليتي ، مصمم لتوفير مجموعة إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDRA)، ومجموعة فرعية للتحكم في الملوثات النزرة (TCCS) لإزالة الملوثات النزرة الخطرة من الغلاف الجوي ومحلل المكونات الرئيسية (MCA) لمراقبة النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون والميثان والهيدروجين وبخار الماء . تم نقل نظام تنشيط الهواء إلى المحطة على متن STS -128 وتم تثبيته مؤقتًا في وحدة الضغط في وحدة التجارب اليابانية . كان من المقرر نقل النظام إلى ترانكويليتي بعد وصوله وتم تثبيته أثناء مهمة مكوك الفضاء إنديفور STS-130 . [10]

نظام توليد الأكسجين

نظام توليد الأكسجين (OGS) هو رف تابع لوكالة ناسا مصمم لتحليل الماء بالكهرباء من نظام استعادة المياه لإنتاج الأكسجين والهيدروجين. يتم توصيل الأكسجين إلى الغلاف الجوي للمقصورة. تم تثبيت الوحدة في وحدة Destiny . أثناء إحدى عمليات السير في الفضاء التي أجراها رواد الفضاء STS-117 ، تم تركيب صمام تنفيس الهيدروجين المطلوب لبدء استخدام النظام. [11] تم تسليم النظام في عام 2006 بواسطة STS-121 ، وبدأ العمل في 12 يوليو 2007. [12] منذ عام 2001، استخدم القطاع المداري الأمريكي الأكسجين في خزان تخزين مضغوط في وحدة غرفة الضغط Quest، أو من وحدة الخدمة الروسية. قبل تفعيل نظام Sabatier في أكتوبر 2010، تم تنفيس الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون المستخرج من المقصورة في الخارج. [5]

في عام 2011، ذكرت وكالة الأنباء الأمريكية سي بي إس نيوز ومجلة سبيس فلايت ناو الإخبارية أن "جهاز أو جي إيه لم يعمل بشكل جيد خلال الأشهر الستة الماضية لأن الماء الذي تم تغذيته به حمضي للغاية"، كما قال مدير رحلات المحطة كريس إيدلين. "خلال الأشهر القليلة الماضية، كان طاقم المحطة يستخدم الأكسجين الذي تم إحضاره على متن مركبة الإمداد الزائرة بروغرس، ومركبة شحن أوروبية ومولد الأكسجين الروسي إلكترون أثناء انتظار تسليم معدات إصلاح جهاز أو جي إيه. يستخدم جهاز أو جي إيه، مثل إلكترون، الكهرباء لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين". [13]

نظام الحلقة المغلقة المتقدم (ACLS) هو رف وكالة الفضاء الأوروبية يحول ثاني أكسيد الكربون والماء إلى أكسجين وميثان. تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من هواء المحطة بواسطة جهاز تنقية الأمين، ثم إزالته من جهاز التنقية بالبخار وتحويله إلى ميثان وماء بواسطة تفاعل ساباتييه باستخدام الهيدروجين المنتج كهربائيًا من الماء. يتم تنفيس الميثان، وإعادة تدوير الماء عن طريق التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين والأكسجين. وهذا مختلف تمامًا عن رف توليد الأكسجين التابع لوكالة ناسا والذي يعتمد على إمداد ثابت من الماء من الأرض من أجل توليد الأكسجين. ستقلل هذه القدرة على توفير المياه من الحاجة إلى إطلاق 400 لتر إضافية من الماء في إمدادات الشحن سنويًا. يمكن تحويل 50٪ من ثاني أكسيد الكربون الذي يعالجه إلى أكسجين ويمكنه بمفرده تجديد ما يكفي من الأكسجين لثلاثة رواد فضاء. [14] يتم التخلص من 50٪ الأخرى من ثاني أكسيد الكربون من محطة الفضاء الدولية جنبًا إلى جنب مع الميثان الناتج. [14] يحتوي ACLS على ثلاثة أنظمة فرعية:

  • تستخدم مجموعة تركيز ثاني أكسيد الكربون (CCA) تفاعل الأمين لامتصاص وتركيز ثاني أكسيد الكربون من هواء المقصورة للحفاظ على ثاني أكسيد الكربون ضمن مستويات مقبولة.
  • مجموعة توليد الأكسجين (OGA)، وهي عبارة عن جهاز تحليل كهربائي يفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين.
  • مجمع إعادة معالجة ثاني أكسيد الكربون (CRA). يتفاعل "مفاعل Sabatier" مع ثاني أكسيد الكربون من CCA مع الهيدروجين من OGA لإنتاج الماء والميثان.

إن ACLS عبارة عن عرض توضيحي للتكنولوجيا (من المخطط تشغيله لمدة تتراوح من عام إلى عامين) ولكن إذا نجح فسوف يتم تركه على متن محطة الفضاء الدولية بشكل دائم. تم تسليمه في إطلاق Kounotori 7 في سبتمبر 2018 وتم تثبيته في وحدة Destiny . بعد عام من التسليم، كان معظمه يعمل وكان من المتوقع أن تعمل الأجزاء الجديدة على تشغيل الأنظمة الفرعية الثلاثة بالكامل في عام 2020. [15] [ بحاجة لتحديث ]

نظام ساباتير

أغلق نظام ساباتييه التابع لوكالة ناسا - والذي استُخدم من عام 2010 حتى عام 2017 - حلقة الأكسجين في ECLSS من خلال الجمع بين الهيدروجين المهدر من نظام توليد الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي للمحطة باستخدام تفاعل ساباتييه لإعادة استخدام الأكسجين. مخرجات هذا التفاعل هي الماء والميثان. يتم إعادة تدوير الماء لتقليل إجمالي كمية المياه التي يجب نقلها إلى المحطة من الأرض، ويتم تنفيس الميثان في الخارج بواسطة خط تنفيس الهيدروجين المشترك الآن المثبت لنظام توليد الأكسجين. [16]

إلكترون

وحدات الإلكترون في وحدة خدمة Zvezda.

إلكترون هو مولد أكسجين كهربائي روسي، استُخدم أيضًا في مير . يستخدم التحليل الكهربائي لإنتاج الأكسجين. تقسم هذه العملية جزيئات الماء المستصلحة من استخدامات أخرى على متن المحطة إلى أكسجين وهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي. يتم تنفيس الأكسجين في المقصورة ويتم تنفيس الهيدروجين إلى الفضاء. لقد عانت مولدات الأكسجين الروسية الثلاثة إلكترون على متن محطة الفضاء الدولية من مشاكل، مما أجبر الطاقم في كثير من الأحيان على استخدام مصادر احتياطية (إما الأكسجين المعبأ أو نظام فيكا الذي تمت مناقشته أدناه). لدعم طاقم مكون من ستة أفراد، أضافت وكالة ناسا نظام توليد الأكسجين الذي تمت مناقشته أعلاه.

في عام 2004، توقفت وحدة إلكترون عن العمل لأسباب غير معروفة (في البداية). أسفرت أسبوعين من استكشاف الأخطاء وإصلاحها عن إعادة تشغيل الوحدة، ثم توقفها على الفور. تم إرجاع السبب في النهاية إلى فقاعات الغاز في الوحدة، والتي ظلت غير صالحة للعمل حتى مهمة إعادة إمداد بروغرس في أكتوبر 2004. [17] في عام 2005، استغل أفراد محطة الفضاء الدولية إمداد الأكسجين لمركبة بروغرس الفضائية التي وصلت مؤخرًا لإعادة الإمداد، عندما فشلت وحدة إلكترون. [18] في عام 2006، دفعت الأبخرة المنبعثة من وحدة إلكترون المعطلة مهندسي طيران ناسا إلى إعلان "حالة طوارئ في المركبة الفضائية". دفعت رائحة الاحتراق طاقم محطة الفضاء الدولية إلى الشك في حريق آخر في إلكترون، لكن الوحدة كانت "ساخنة جدًا" فقط. أجبر تسرب هيدروكسيد البوتاسيوم التآكلي عديم الرائحة طاقم محطة الفضاء الدولية على ارتداء القفازات وأقنعة الوجه. وقد تم التخمين بأن الرائحة جاءت من الأختام المطاطية شديدة السخونة. وقعت الحادثة بعد وقت قصير من مغادرة STS-115 وقبل وصول مهمة إعادة الإمداد (بما في ذلك السائحة الفضائية أنوشيه أنصاري ). [19] لم يعد إلكترون إلى الإنترنت حتى نوفمبر 2006، بعد وصول الصمامات والكابلات الجديدة على متن سفينة إعادة الإمداد بروغرس في أكتوبر 2006. [20] تم إدخال ERPTC (تيار محطة معالجة الاسترداد الكهربائي) في محطة الفضاء الدولية لمنع إلحاق الضرر بالأنظمة. في أكتوبر 2020، فشل نظام إلكترون وكان لا بد من تعطيله لفترة قصيرة قبل إصلاحه. [21]

فيكا

مولد الأكسجين Vika أو TGK، والمعروف أيضًا باسم توليد الأكسجين بالوقود الصلب (SFOG) عند استخدامه على متن محطة الفضاء الدولية، هو مولد أكسجين كيميائي تم تطويره في الأصل بواسطة وكالة الفضاء الروسية Roscosmos لصالح محطة مير ، ويوفر نظامًا بديلًا لتوليد الأكسجين. [22] يستخدم عبوات من بيركلورات الليثيوم الصلبة ، والتي تتحلل إلى أكسجين غازي وكلوريد الليثيوم الصلب عند تسخينها. [22] يمكن لكل عبوة توفير احتياجات الأكسجين لعضو طاقم واحد لمدة يوم واحد. [23]

فوزدوخ

هناك نظام روسي آخر، وهو نظام فوزدوخ (بالروسية: Воздух ، وتعني "الهواء")، والذي يزيل ثاني أكسيد الكربون من الهواء على أساس استخدام ماصات قابلة للتجديد لغاز ثاني أكسيد الكربون. [24]

التحكم في درجة الحرارة والرطوبة

التحكم في درجة الحرارة والرطوبة (THC) هو النظام الفرعي لنظام ECLSS في محطة الفضاء الدولية والذي يهتم بالحفاظ على درجة حرارة ثابتة للهواء والتحكم في الرطوبة في إمدادات الهواء في المحطة. نظام التحكم الحراري (TCS) هو جزء مكون من نظام THC وينقسم إلى نظام التحكم الحراري النشط (ATCS) ونظام التحكم الحراري السلبي (PTCS). من الممكن التحكم في الرطوبة من خلال خفض أو رفع درجة الحرارة ومن خلال إضافة الرطوبة إلى الهواء. [ بحاجة لمصدر ]

كشف الحرائق وإخمادها

كشف الحرائق وإخمادها (FDS) هو النظام الفرعي المخصص لتحديد وجود حريق واتخاذ الخطوات اللازمة لمكافحته.

يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعددة متعلقة بـ نظام دعم الحياة في محطة الفضاء الدولية .

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "نظام التحكم البيئي ودعم الحياة (ECLSS)" (PDF) . ناسا . 22 أغسطس 2024 . تم الاسترجاع في 22 أغسطس 2024 .
  2. ^ abcd D.Layne Carter (2009). حالة نظام استعادة المياه المتجدد ECLSS (2009-01-2352) (PDF) (تقرير). وكالة ناسا/SAE . تم الاسترجاع في 17 سبتمبر 2014 .
  3. ^ abc Layne Carter (2010). حالة نظام استعادة المياه المتجدد ECLS (PDF) (تقرير). ناسا . تم الاسترجاع في 17 سبتمبر 2014 .
  4. ^ ab Robert M. Bagdigian; Dale Cloud (2005). Status of the International Space Station Regenerative ECLSS Water Recovery and Oxygen Generation Systems (2005-01-2779) (PDF) (تقرير). ناسا/SAE . تم الاسترجاع في 17 سبتمبر 2014 .
  5. ^ abcd "نظام التحكم البيئي ودعم الحياة في محطة الفضاء الدولية" (PDF) . ناسا. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 نوفمبر 2010 . تم الاسترجاع في 25 يناير 2010 .
  6. ^ كريج فرويدنريتش (20 نوفمبر 2000). "كيف تعمل محطات الفضاء". Howstuffworks . تم الاسترجاع في 23 نوفمبر 2008 .
  7. ^ "5–8: The Air Up There". NASAexplores . وكالة ناسا. مؤرشف من الأصل في 14 نوفمبر 2006. تم الاسترجاع في 31 أكتوبر 2008 .
  8. ^ طارق مالك (15 فبراير 2006). "Air Apparent: New Oxygen Systems for the ISS". Space.com . تم الاسترجاع في 21 نوفمبر 2008 .
  9. ^ ab Patrick L. Barry (13 نوفمبر 2000). "التنفس بسهولة على متن محطة الفضاء". وكالة ناسا. مؤرشف من الأصل في 21 سبتمبر 2008. تم الاسترجاع في 21 نوفمبر 2008 .
  10. ^ "STS-128 Press Kit" (PDF) . ناسا. 18 أغسطس 2009 . تم الاسترجاع في 1 سبتمبر 2009 .
  11. ^ "تقرير حالة محطة الفضاء الدولية: SS07-01". ناسا. 5 يناير 2007. مؤرشف من الأصل في 22 نوفمبر 2013. تم الاسترجاع 25 يناير 2010 .
  12. ^ كريس بيرجين (12 يوليو 2007). "نظام توليد الأكسجين تم تفعيله على متن محطة الفضاء الدولية". NASASpaceflight.com . تم استرجاعه في 25 يناير 2010 .
  13. ^ "رحلة الفضاء الآن | تقرير مكوك STS-133 | محطة خدمة رواد الفضاء لتنقية الهواء ومولد الأكسجين".
  14. ^ ab Advanced Closed Loop System تم الاسترجاع في 15 ديسمبر 2020
  15. ^ نظام جديد لدعم الحياة ينظف الهواء أثناء وجود رواد محطة الفضاء في حالة اكتظاظ 12/10/2019
  16. ^ "نظام ساباتير: إنتاج الماء في محطة الفضاء". ناسا . 17 أغسطس 2015. مؤرشف من الأصل في 19 مايو 2017. اطلع عليه بتاريخ 23 يناير 2018 .
  17. ^ أميت أسارافالا (20 سبتمبر 2004). "فشل مولد الأكسجين الفضائي مرة أخرى". Wired . Wired News . تم الاسترجاع في 25 يناير 2010 .
  18. ^ طارق مالك (4 يناير 2005). "فشل مولد الأكسجين الذي تم إصلاحه مرة أخرى على متن محطة الفضاء الدولية". Space.com . تم الاسترجاع في 25 يناير 2010 .
  19. ^ ويليام هارود (18 سبتمبر 2006). "مشكلة مولد الأكسجين تؤدي إلى إطلاق إنذار المحطة". سبيس فلايت ناو . تم الاسترجاع في 25 يناير 2010 .
  20. ^ "تقرير حالة محطة الفضاء الدولية رقم 48". ناسا. 3 نوفمبر 2006. تم الاسترجاع في 25 يناير 2010 .
  21. ^ https://tass.com/science/1214871 . تم الاسترجاع في 14 ديسمبر
  22. ^ ab كيري إليس - دعم الحياة الدولي - مجلة Ask
  23. ^ "التنفس بسهولة على متن محطة الفضاء | مديرية البعثات العلمية". مؤرشف من الأصل في 11 مارس 2019 . تم الاسترجاع 12 يوليو 2017 .
  24. ^ "التعرض لثاني أكسيد الكربون أثناء الطيران والأعراض المرتبطة به: الارتباط والحساسية والتداعيات التشغيلية" محفوظ في 27 يونيو 2011 على موقع واي باك مشين (انظر الصفحة 6)، ناسا، يونيو 2010.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ISS_ECLSS&oldid=1249317543#Elektron"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate