Cum respiră astronauții în spațiu?

Inginerii au trebuit să vină cu câteva modalități speciale de a crea oxigen în vidul spațiului . Iată cum respiră astronauții în spațiu .

Cum să respiri în spațiu

În 1997, un incendiu a izbucnit la stația spațială Mir, predecesorul Stației Spațiale Internaționale. Vinovatul a fost generatorul de oxigen al navei spațiale, care a ars cilindri solidi de perclorat de litiu pentru a crea o atmosferă respirabilă. Materialul dintr-o mănușă de cauciuc, posibil lăsat în interiorul generatorului în timpul asamblarii, a luat foc la pornirea mașinii, creând un incendiu care a durat aproximativ 14 minute înainte de a putea fi stins complet.

Deși niciunul dintre membrii echipajului nu a fost rănit, accidentul a evidențiat dificultatea și riscurile de siguranță de a asigura astronauților o aprovizionare continuă cu oxigen pe durata petrecută pe orbită. Similar cu sistemele de filtrare a apei de la bord, dispozitivele care creează această aprovizionare care salvează vieți au evoluat semnificativ de când a început Cursa Spațială în anii 1960.

Smoke și Mir

Programul Apollo, inclusiv misiunea din 1969 care a aterizat pentru prima dată oamenii pe Lună, a folosit unități de control al mediului (ECU) pentru a menține o atmosferă de oxigen pur în modulele de comandă. ECU este echipat cu hidroxid de litiu și cartușe de cărbune activ pentru a filtra dioxidul de carbon din respirația astronauților și pentru a absorbi mirosurile. De asemenea, generează apă și menține temperatura cabinei, permițând până la trei astronauți să supraviețuiască în spațiu timp de 14 zile.

Stația spațială Mir, lansată în 1986, a fost proiectată pentru misiuni spațiale mai lungi și a produs oxigen printr-o reacție chimică. Un generator aprinde cilindri de perclorat de litiu de dimensiunea unor cutii mari de aerosoli, eliberând oxigen pe măsură ce ard. Una dintre aceste „lumânări cu oxigen” a furnizat suficient aer de respirație pentru un membru al echipajului pentru o zi, dar sistemul și-a arătat slăbiciunea în incidentul cu mănușile de cauciuc.

După acel accident, inginerii aerospațiali nu au mai folosit reacții chimice pentru a crea oxigen în spațiu. ISS l-a înlocuit pe Mir la începutul anilor 2000 și a fost echipat cu un ECU mai sigur bazat pe electroliză, care folosește un generator pentru a împărți moleculele de apă printr-o membrană de schimb de protoni în oxigen și hidrogen. În timp ce oxigenul produs prin acest proces este eliberat în atmosferă, hidrogenul este combinat cu dioxidul de carbon expirat de echipaj pentru a produce apă potabilă și metan. În prezent, metanul este evacuat din stație, dar ar putea fi util într-o zi pentru procesele de bioproducție la bord. ISS are, de asemenea, un model Mir pentru a genera oxigen ca rezervă.

Viața într-un rucsac

Furnizarea de oxigen astronauților în timp ce se află în interiorul unei nave spațiale este un lucru. A face acest lucru atunci când părăsesc nava spațială pentru plimbări în spațiu - pentru a testa echipamente, a efectua experimente sau a efectua reparații externe - este o alta.

Un costum spațial modern conceput pentru plimbări în spațiu, cunoscut și sub numele de Unitate de Mobilitate Extra-Vehiculară (EMU), este echipat cu un rucsac care conține diverse sisteme de susținere a vieții. Printre alte funcții, furnizează oxigen căștii astronautului în timp ce filtrează dioxidul de carbon. Costumele își protejează, de asemenea, corpul de forțele care pot pune viața în pericol ale vidului în care se aventurează.

Chiar înainte de a intra în UEM, astronauții petrec ore întregi respirând oxigen pur în interiorul unei capsule cu aer comprimat pentru a minimiza șansa de a deveni comatoasă. Potrivit fostului astronaut Mike Mullane, un modul de comandă menține o presiune atmosferică de 14,7 lire pe inch pătrat (psi), care este aproape la fel ca Pământul la nivelul mării, dar presiunea într-un costum spațial este de doar cinci psi. Astronauții trebuie să „respire în prealabil” oxigen pur pentru a elimina azotul din corpul lor și pentru a preveni formarea de bule de gaz în sângele lor - cauza bolii de aer comprimat - înainte de a merge în spațiu. În caz contrar, bulele de azot în exces pot înfunda vasele de sânge și pot provoca leziuni tisulare, ducând la dureri articulare, dureri de cap, slăbiciune musculară, paralizie, oboseală și confuzie, printre alte simptome.

Importanța costumelor spațiale este poate cel mai bine ilustrată de ceea ce s-ar întâmpla fără ele. Astronauții ar leșina imediat din cauza lipsei de oxigen, în timp ce vidul ar face ca sângele și fluidele lor corporale, care au evoluat în condițiile atmosferice ale Pământului, să înghețe, să fiarbă și să se rupă.

Condițiile universului transformă un act simplu precum respirația într-o provocare complexă, potențial fatală. Din fericire, nu este ceva ce știința nu poate face față.