Interiörvy av Apollo 13 Lunar Module under den besvärliga resan tillbaka till jorden-"brevlådan" på bilden användes för att rensa koldioxid. Se fler bilder på rymdutforskning. Bild med tillstånd av] Vi producerar koldioxid i våra kroppar när våra celler bryter ner mat och vi släpper ut det när vi andas ut. I atmosfären, koldioxidhalterna är cirka 0,04 procent. Dock, i rymdfarkostens begränsade hytter, som rymdfärjan eller rymdstationer, koldioxidhalten kan bli mycket högre, vilket utgör ett problem eftersom koldioxid är giftigt. När koldioxidhalten i luften runt dig ökar, du kommer att drabbas av vissa symptom:
På jorden, växter avlägsnar koldioxid genom fotosyntesprocessen. Växterna tar upp koldioxid och släpper ut syre. Dock, i en rymdfarkost, koldioxid måste avlägsnas från kabinluften genom kemiska processer. De flesta rymdfarkoster förlitar sig enbart på att ta bort koldioxiden med kapslar som innehåller pulveriserad litiumhydroxid. När luft som innehåller koldioxid (CO 2 ) passerar genom behållaren, den kombineras med litiumhydroxid (LiOH) för att bilda litiumkarbonat (Li 2 CO 3 ) och vatten (H 2 O).
CO 2 (g) + 2LiOH (s) -> Li 2 CO 3 (s) + 3 H 2 O (l)
När all litiumhydroxid är förbrukad, behållaren måste bytas ut och kasseras. Kanske, det mest kända exemplet på att använda litiumhydroxidbehållare inträffade på Apollo 13 -uppdraget.
Efter en explosion förlamade kommandomodulen, astronauterna bodde i månmodulen medan rymdfarkosten återvände till jorden. Månmodulen använde runda litiumhydroxidbehållare, medan kommandomodulen använde fyrkantiga. Med tre astronauter som andas luften i ett utrymme som är utformat för endast två, månmodulens behållare var snabbt förbrukade, men astronauterna kunde inte byta dem lätt på grund av de olika formerna. Så, ingenjörer på Mission Control var tvungna att utforma ett sätt att anpassa luftflödet från månmodulen genom de fyrkantiga litiumhydroxidbehållarna. De kunde rigga ett system med hjälp av slangar, strumpor, plastpåsar och tejp-rädda astronauterna från koldioxidinducerad död.
Litiumhydroxidbehållare är inte den enda lösningen - fortsätt läsa för att ta reda på hur SCUBA -utrustning fungerar i rymden.
Litiumhydroxidbehållare är inte det enda CO 2 problemlösare i rymden. International Space Station (ISS) använder litiumhydroxidbehållare men den har också en nyare teknik som använder molekylsilar för att absorbera koldioxid. SCUBA-andningsapparater och personliga syrenheter som används av brandmän och gruvarbetare måste också ta bort koldioxid. Vissa rebreathers använder litiumhydroxidbehållare. Men andra använder en reaktion som involverar kaliumsuperoxid (KO 2 ). När kaliumsuperoxid kombineras med vattenånga (H 2 O) och koldioxid (CO 2 ) från en persons andetag, det absorberar koldioxid och gör syrgas och kaliumbikarbonat (KHCO 3 ):
4KO 2 (s) + 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g) -> 4KHCO 3 (s) + 3O 2 (g)
Reaktionen skapar värme. Så, du kan se när det är klart eftersom det slutar värma upp. Detta system har den extra fördelen att det levererar syre och avlägsnar koldioxid.
U.S.Destiny lab -delen och nod 3 -delen av ISS innehåller en koldioxidborttagningsenhet (CDRA). CDRA använder molekylsiktsteknik för att avlägsna koldioxid. Molekylsiktarna är zeoliter, kristaller av kiseldioxid och aluminiumdioxid. Kristallerna ordnar sig för att bilda små skärmar. Öppningarna på skärmarna eller porerna är konsekventa storlekar som gör att vissa molekyler kan komma in och fastna i sikterna. I CDRA, det finns fyra bäddar av två olika zeoliter. Zeolite 13x absorberar vatten, medan zeolit 5A absorberar koldioxid. Varje sida av CDRA innehåller en zeolit 13X ansluten till en zeolit 5A -bädd. När luften passerar genom zeolit 13X -sängen, vatten fastnar och avlägsnas från luften. Den torkade luften går in i zeolit 5A -sängen där koldioxid fastnar och avlägsnas. Den utgående luften är sedan torr och fri från koldioxid.
Till skillnad från litiumhydroxidbehållare, som går åt och kastas, zeoliterna i CDRA kan regenereras. Elektriska värmeelement i sängarna värmer upp zeoliterna och frigör den fångade vattenånga och koldioxid. Koldioxiden släpps ut i yttre rymden, medan vattenånga kondenseras och återvinns. CDRA är utformad med oberoende kontroller så att hälften aktivt tar bort koldioxid och vatten från luften, medan den andra halvan regenererar. De två halvorna växlar varandra. CDRA är den primära metoden genom vilken koldioxid tas bort från ISS kabinluft, medan litiumhydroxidbehållare används som säkerhetskopior.
I oktober 2010, ett nytt system, ringde Sabatier, installerades på ISS. Det tar koldioxid (CO 2 ) som tas bort av CDRA, kombinerar den med vätgasen (H 2 ) genererat av det ryska Elektron och U.S. Environmental Control and Life Support System (ECLSS) vattenelektrolyssystem, och bildar flytande vatten (H 2 O) och metangas (CH 4 ). Metan ventileras ut i yttre rymden.
I framtiden, NASA -forskare hoppas kunna skapa syre och eliminera koldioxid ombord på rymdfarkoster och rymdkolonier naturligt genom att odla växter. Växterna skulle inte bara tillföra luft som andas, men också mat för astronauterna. För mer platsrelaterad information, se länkarna på följande sida.
