Как человечество создает системы жизнеобеспечения
1. До XIX века у человечества не было потребности выживать в неестественных для него условиях – в воде, на большой высоте и в безвоздушном пространстве. За это время технологии жизнеобеспечение совершили огромной скачок, от простых кислородных баллонов до сложнейших систем на космических станциях. Но перед тем, как выйти на сегодняшний уровень, системы жизнеобеспечения (СЖО) прошли несколько важнейших этапов.
2. Первый из них – освоение стратосферы. Впервые на высоту 9000 метров в 1862 году поднялся экипаж аэростата Mammoth, состоявший из Генри Коксуэлла и Джеймса Глэшера. В условиях кислородного голодания им удалось спустить баллон с газом и вернуться в комфортную среду. В 1875 году французская экспедиция Le Zenith поднялась на 8000 метров, уже будучи оснащенной кислородными баллонами, однако экипаж все равно потерял сознание и в живых остался только один человек. Но речь идет о полетах в открытых гондолах, где невозможно обеспечить безопасность.
Воздухоплаватели били рекорд за рекордом, но никто из достигших стратосферы не выживал. Так американец Хоуторн Грей в 1924 году поднялся на 12944 метра, но погиб от кислородного голодания на спуске. Все последующие полеты проводились в закрытых гондолах. Первый стратостат был успешно запущен швейцарцем Огюстом Пикаром в 1931 году. Теперь, в закрытой кабине, помимо кислородных баллонов, использовали патроны с гашеной известью, чтобы удалять из кабины углекислый газ. Однако, на этом вклад стратосферных исследований в СЖО закончился.
3. Вес гондол для стратостатов использовался в ранней космонавтике как ориентир для создания кабины экипажа. Первый проект в этом направлении разрабатывала именно его группа. Его осуществляли в 1945 году и он заключался в оснащении трофейной ракеты «Фау-2» кабиной. Им удалось запустить собак на высоту более 100 километров.
Первые полеты людей и животных были краткосрочными, поэтому таких вещей как туалет и большие запасы пищи конструкция не предполагала. Первым живым существом в космосе стала собака Лайка на борту «Спутника-2» в 1957 году. Ее полет уже был обеспечен системой газообмена, туалетом и запасами пищи. В 1961 такой же набор удобств был и у Юрия Гагарина.
Современные системы на кораблях «Союз» представляют собой прямого наследника «Востока» и СЖО там примерно такие же. Однако, помимо патронов с оксидом и гидроксидом калия, используют гидроксид лития и активированный уголь. Кроме того, на борту есть баллоны с кислородом и воздухом, а также система контроля температурно-влажностного режима.
Американские системы везде, от «Меркурия» до последнего «Апполона», предполагали полностью кислородную атмосферу. Что привело к тому, что при испытаниях сгорел заживо экипаж «Апполона-1». В современных кораблях используется уже обычный воздух.
4. С появлением орбитальных станций, необходимо было разработать более долгосрочные системы. Ведь автономные полеты длились максимум несколько недель и запасы пищи и воздуха не планировалось восполнять. На Сегодня есть лишь частично-замкнутые СЖО, которые за счет различных физико-химических процессов позволяют частично вернуть в оборот воду и кислород для дыхания. Впервые они были запущены на станции «Салют-4», потом на «Салют-6», «Салют-7», работали на «Мире», а сейчас функционируют на МКС.
Одну из лучших СЖО создали на станции «Мир». Благодаря ее регенерационным системам терялось всего лишь от 10 до 20% воды и воздуха. Благодаря этому на станцию достаточно было доставлять не более тонны воды в год. На МКС работает похожая система, однако она теряет уже около 40% воды и воздуха. Тем не менее, такие системы могут функционировать годами.
5. Для полета к Марсу человечеству потребуется около 500 суток. Чтобы это осуществить, потребуется создание полностью замкнутой искусственной биосферы. На данный момент ближе всего к этому Китайское космическое агентство, которому удалось достигнуть практически стопроцентного замыкания по воздуху и воде и 55 процентов по пище. Из этого следует вывод, что необходимые технологии уже существуют, однако изобретение их наиболее эффективной версии все еще впереди.
Комментарии