نظام دعم الحياة الأساسي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
نظام دعم الحياة المحمول الخاص ببدلة أبولو A7L ، بعد إزالة غطائه الخارجي

نظام دعم الحياة الأساسي ( أو المحمول أو الشخصي ) (أو النظام الفرعي ) ( PLSS ) هو جهاز متصل ببدلة رائد الفضاء ، يسمح له بالقيام بأنشطة خارج المركبة الفضائية (EVA) بأقصى قدر من الحرية، بشكل مستقل عن نظام دعم الحياة في المركبة . يُرتدى نظام دعم الحياة الأساسي عادةً كحقيبة ظهر. تشمل وظائفه ما يلي:

تتشابه وظيفة معالجة الهواء في نظام دعم الحياة المحمول مع وظيفة جهاز إعادة التنفس للغوص ، حيث يتم إعادة تدوير الغازات الزفيرية إلى غاز التنفس في حلقة مغلقة.

عند استخدامها في بيئة انعدام الجاذبية ، يكون نظام الدفع المنفصل ضروريًا بشكل عام من أجل السلامة والتحكم، نظرًا لعدم وجود اتصال مادي بالمركبة الفضائية.

أبولو PLSS

التصميم الداخلي لنظام دعم الحياة المحمول أبولو
مخطط نظام دعم الحياة المحمول (PLSS) ونظام العمليات (OPS) في مركبة A7L، مع واجهات الاتصال برائد الفضاء وكابينة المركبة القمرية .

استخدم نظام دعم الحياة المحمول، المستخدم في مهمات أبولو للهبوط على سطح القمر، هيدروكسيد الليثيوم لإزالة ثاني أكسيد الكربون من هواء التنفس، وقام بتدوير الماء في حلقة مفتوحة عبر بدلة مبردة بالسوائل ، ثم طرد الماء إلى الفضاء حيث تحول إلى بلورات جليدية. كما استُخدم جزء من الماء لإزالة الحرارة الزائدة من هواء تنفس رائد الفضاء، وجُمع لتفريغه في خزان مياه الصرف الصحي للمركبة الفضائية بعد أي نشاط خارج المركبة. احتوى النظام أيضًا على جهاز إرسال واستقبال لاسلكي وهوائي للاتصالات، والتي نُقلت عبر نظام الاتصالات الخاص بالمركبة الفضائية إلى الأرض. ووُفرت عناصر التحكم في النظام في وحدة التحكم عن بُعد المثبتة على صدر رائد الفضاء. وكان الأكسجين والماء قابلين لإعادة الشحن لعدة عمليات نشاط خارج المركبة من خلال نظام التحكم البيئي للمركبة الفضائية.

كانت مدة السير على سطح القمر في المهمات الأربع الأولى (أبولو 11 إلى 14) محدودة بأربع ساعات، مع تخزين الأكسجين بضغط 7.0 ميجا باسكال ، و 1.4 كجم من هيدروكسيد الليثيوم، و3.9 لتر من ماء التبريد، وبطارية سعتها 279 واط/ساعة. أما في المهمات الممتدة من أبولو 15 إلى 17، فقد تضاعفت مدة السير على سطح القمر إلى ثماني ساعات، وذلك بزيادة ضغط الأكسجين إلى 9.9 ميجا باسكال ، وهيدروكسيد الليثيوم إلى 1.42 كجم ، وماء التبريد إلى 5.2 لتر، وسعة البطارية إلى 390 واط/ساعة. [ 1 ]    

تم توفير نظام احتياطي للطوارئ في حال تعطل النظام الرئيسي، وذلك بواسطة وحدة منفصلة تُسمى نظام تنقية الأكسجين (OPS)، مثبتة أعلى نظام دعم الحياة المحمول (PLSS)، خلف خوذة رائد الفضاء مباشرةً. يحافظ نظام تنقية الأكسجين على ضغط البدلة ويزيل ثاني أكسيد الكربون والحرارة وبخار الماء من خلال تدفق هواء مستمر أحادي الاتجاه يُصرّف إلى الفضاء. عند تفعيله، يُزوّد ​​نظام تنقية الأكسجين مدخلاً منفصلاً في بدلة الضغط بالأكسجين، بمجرد فتح صمام تهوية يدوياً على مخرج منفصل في البدلة. يوفر نظام تنقية الأكسجين ما يصل إلى 30 دقيقة من الأكسجين الطارئ للتنفس والتبريد. [ 2 ] ويمكن تمديد هذه المدة إلى 75 إلى 90 دقيقة باستخدام خرطوم "نظام الرفيق" الذي يستخدم نظام دعم الحياة المحمول (PLSS) الخاص برائد الفضاء الآخر للتبريد فقط. يسمح هذا النظام بإغلاق صمام التهوية جزئياً لتقليل معدل تدفق الأكسجين. [ 1 ]

جيمس ب. لوكاس يختبر نظام دعم الحياة المحمول (PLSS) في مركز هيوستن للطيران

كان نظام دعم الحياة المحمول (PLSS ) بارتفاع 66 سم (26 بوصة) ، وعرض 46 سم (18 بوصة) ، وعمق 25 سم (10 بوصات) . تم اختباره في مركز هيوستن لرحلات الفضاء بواسطة جيمس ب. لوكاس، الذي كان يعمل لدى شركة هاميلتون ستاندرد ، ومن قبل رواد فضاء مختلفين في خزانات الطفو المحايد في دالاس. أُجري أول اختبار له في الفضاء بواسطة راستي شويكارت في مهمة سير في الفضاء (EVA) واقفًا في مدار أرضي على متن أبولو 9. بلغ وزن نظام دعم الحياة المحمول الخاص به 38 كجم (84 رطلاً) على الأرض، بينما بلغ وزنه 6.4 كجم فقط (ما يعادل وزنه على الأرض البالغ 6.4 كجم ) على سطح القمر. أما نظام دعم الحياة المحمول (OPS) فبلغ وزنه 19 كجم (41 رطلاً) على الأرض (6.8 رطلاً (ما يعادل وزنه على الأرض البالغ 3.1 كجم ) على سطح القمر). [ 3 ]         

نظام دعم الحياة المحمول (PLSS) لمكوك الفضاء/محطة الفضاء الدولية

وقد استخدم رواد فضاء مكوك الفضاء أنظمة مماثلة ، ويستخدمها حاليًا طاقم محطة الفضاء الدولية .

يتم تصنيع نظام دعم الحياة الأساسي لبدلة EMU المستخدمة في مكوك الفضاء ومحطة الفضاء الدولية بواسطة شركة هاميلتون ساندستراند . ويتم تركيبه في الجزء الخلفي من وحدة الجذع العلوي الصلب (HUT).

يُسحب الأكسجين (O₂ ) وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) وبخار الماء من أطراف البدلة بواسطة نظام التبريد والتهوية السائل ( LCVG )، الذي يُرسل الغاز إلى نظام دعم الحياة السائل (PLSS). عند دخول الغاز إلى نظام دعم الحياة السائل، يعمل الفحم النشط على إزالة الروائح، بينما يعمل هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) على إزالة ثاني أكسيد الكربون. بعد ذلك، يمر الغاز عبر مروحة تحافظ على معدل تدفق يبلغ حوالي ستة أقدام مكعبة في الدقيقة. ثم يقوم جهاز التسامي بتكثيف بخار الماء، الذي يُزال بواسطة ماصة وفاصل دوار. يُخزن الماء المُزال ويُستخدم لتكملة إمدادات المياه المستخدمة في نظام التبريد والتهوية السائل. كما يُبرد جهاز التسامي الأكسجين المتبقي إلى حوالي 13 درجة مئوية (55 درجة فهرنهايت) . ويقوم مستشعر التدفق بمراقبة معدل التدفق.  

يُضاف الأكسجين الإضافي إلى التدفق من خزان التخزين حسب الحاجة، أسفل مستشعر التدفق. ثم يُعاد الأكسجين إلى البدلة من مؤخرة الرأس، حيث يتدفق لأسفل على وجه رائد الفضاء. ومن خلال توصيل الأكسجين إلى الخوذة وسحب الغاز من الأطراف، صُممت البدلة لضمان تنفس رائد الفضاء أنقى أنواع الأكسجين.

يتم الحفاظ على ضغط التشغيل لبدلة الفضاء عند 4.3 رطل لكل بوصة مربعة (30 كيلو باسكال ) (0.3 ضغط جوي ~ ثلث الضغط الجوي للأرض ) أثناء العمليات خارج المركبة ، و 0.7 رطل لكل بوصة مربعة (4.8 كيلو باسكال) بالنسبة للضغط الخارجي أثناء الوضع داخل المركبة ( أي داخل المركبة الفضائية المضغوطة).    

تطوير التقنيات

تشمل التقنيات التي يجري النظر في تطبيقها في أنظمة دعم الحياة المحمولة مستقبلاً تقنية امتزاز تأرجح الضغط (PSA)، وهي عملية يمكن من خلالها فصل ثاني أكسيد الكربون عن الغاز بكفاءة أعلى، وبطريقة قابلة للتكرار، على عكس عبوات هيدروكسيد الليثيوم الحالية التي تتشبع مع كل استخدام، وتقتصر مدة استخدامها على حوالي ثماني ساعات. [ 4 ] من خلال تجديد المادة الماصة أثناء عملية EVA، يمكن تقليل حجم ووزن عبوة المادة الماصة بشكل كبير. وتحقق تقنية PSA ذلك عن طريق تهوية ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء إلى الفضاء. [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 جونز، إريك م. (3 يناير 2006). "معلومات تقنية عن نظام دعم سطح القمر" . مجلة أبولو لسطح القمر . ناسا . تم الاسترجاع في 3 نوفمبر 2006 .
  2. ↑ "نظام دعم الحياة الأساسي" (ملف PDF) . nasa.gov . هاميلتون ساندستراند . تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2016 .أُرشف بتاريخ 3 أكتوبر 2014 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  3. ↑ ويلفورد، جون نوبل (يوليو 1969). نصل إلى القمر . نيويورك: كتب بانتام. ص 221-222 . 
  4. ↑ ألب تكين، جوكهان (1 أغسطس 2005). " نظام تحكم متطور وسريع الدورة لثاني أكسيد الكربون والماء لأنظمة دعم الحياة السائلة" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 فبراير 2007 .
  5. ↑ هيذر، بول؛ ألب تكين، جوخان؛ كيتس، ماثيو؛ بيرنال، كيسي؛ دوبوفيك، مارغريتا؛ غيرشانوفيتش، يفغينيا (2007). "تطوير مادة ماصة لإزالة ثاني أكسيد الكربون والماء بسرعة " . المؤتمر الدولي السابع والثلاثون للأنظمة البيئية . شيكاغو : ناسا . تاريخ الاسترجاع : 24 فبراير 2007 .