Kontrolowany ekologiczny system podtrzymywania życia

Kontrolowane (lub zamknięte ) ekologiczne systemy podtrzymywania życia (akronim CELSS ) to samonośny system podtrzymywania życia dla stacji kosmicznych i kolonii, zwykle poprzez kontrolowane zamknięte systemy ekologiczne , takie jak BioHome , BIOS-3 , Biosphere 2 , Mars Desert Research Station i Yuegong-1 .

Oryginalna koncepcja

Pionierem CELSS był Związek Radziecki podczas słynnego „ wyścigu kosmicznego ” w latach 1950-60. Zapoczątkowana przez Konstantina Ciołkowskiego i wspierana przez VI Vernadsky'ego , pierwsze wyprawy w tę naukę polegały na wykorzystaniu zamkniętych, bezzałogowych ekosystemów, rozszerzając się na placówkę badawczą znaną jako BIOS -3 .

Następnie w 1965 roku rozpoczęły się eksperymenty załogowe w BIOS-3 .

Racjonalne uzasadnienie

obecność człowieka w kosmosie ograniczała się do naszego własnego układu Ziemia - Księżyc . Ponadto przywieziono ze sobą wszystko, czego astronauci potrzebowaliby do podtrzymywania życia ( powietrze , woda i żywność ). Może to być ekonomiczne w przypadku krótkich misji statku kosmicznego , ale nie jest to najbardziej opłacalne rozwiązanie w przypadku systemów podtrzymywania życia statku długoterminowego (takiego jak statek generacyjny ) lub osady.

Celem CELSS jest stworzenie środowiska regeneracyjnego, które może wspierać i utrzymywać ludzkie życie za pomocą środków rolniczych .

Komponenty CELS

Rewitalizacja powietrza

W środowiskach innych niż CELSS uzupełnianie powietrza i przetwarzanie CO 2 zazwyczaj składa się ze zbiorników zmagazynowanego powietrza i skruberów CO 2 . Wadą tej metody jest to, że po wyczerpaniu zbiorniki musiałyby zostać ponownie napełnione; skrubery również wymagałyby wymiany, gdy staną się nieskuteczne.

Pojawia się również kwestia przetwarzania toksycznych oparów , które pochodzą z materiałów syntetycznych używanych do budowy siedlisk. W związku z tym problem utrzymania jakości powietrza wymaga uwagi; w eksperymentach stwierdzono, że rośliny usuwają również lotne związki organiczne odgazowane przez materiały syntetyczne używane dotychczas do budowy i utrzymania wszystkich siedlisk stworzonych przez człowieka.

W CELSS powietrze jest początkowo dostarczane z zewnątrz, ale jest utrzymywane dzięki wykorzystaniu roślin liściastych , które wytwarzają tlen w procesie fotosyntezy (wspomaganym przez produkt uboczny ludzkiego oddychania , CO 2 ). Ostatecznie głównym celem środowiska CELSS jest przejęcie przez rośliny liściaste całkowitej i całkowitej produkcji zapotrzebowania na tlen; spowodowałoby to, że system byłby zamkniętym , a nie kontrolowanym .

Produkcja żywności / materiałów eksploatacyjnych

Podobnie jak w przypadku wszystkich obecnych wypraw w kosmos, załogi musiały przechowywać wszystkie potrzebne im materiały eksploatacyjne przed startem. Zazwyczaj materiały eksploatacyjne do twardej żywności były liofilizowane , aby można było zmniejszyć wagę jednostki.

Oczywiście w samowystarczalnym ekosystemie miejsce na uprawy zostałoby wydzielone, co umożliwiłoby uprawę i uprawę żywności. Im większa grupa ludzi, tym więcej roślin musiałoby być uprawianych.

Jeśli chodzi o wodę, eksperymenty wykazały, że będzie ona pochodzić z kondensatu w powietrzu (produkt uboczny klimatyzacji i oparów), a także nadmiaru wilgoci z roślin. Następnie musiałby zostać przefiltrowany w jakiś sposób, albo przez naturę, albo przez maszynę. [ potrzebne źródło ]

Oczyszczanie ścieków

Wczesne loty kosmiczne polegały na tym, że podróżnicy albo wyrzucali swoje odpady w kosmos, albo przechowywali je na podróż powrotną.

Zespół CELSS badał sposoby rozkładania ludzkich odchodów i, jeśli to możliwe, włączania przetworzonych produktów z powrotem do ekologii. Na przykład mocz przetwarzano na wodę, która była bezpieczna do użytku w toaletach i podlewaniach roślin.

Oczyszczanie ścieków wykorzystuje rośliny, zwłaszcza wodne, do przetwarzania ścieków. Wykazano, że im więcej odpadów jest przetwarzanych przez rośliny wodne (a dokładniej ich systemy korzeniowe ), tym większe stają się rośliny wodne.

W testach, takich jak te przeprowadzone w BioHome , rośliny wytwarzały również opłacalny kompost jako pożywkę dla upraw.

Zamknięte kontra kontrolowane

Systemy zamknięte są całkowicie samowystarczalne, przetwarzają wszystko w nieskończoność bez interakcji z zewnątrz. Żywotność takiego układu jest ograniczona, ponieważ entropia układu zamkniętego może tylko rosnąć w czasie . Ale jeśli inaczej zamknięty system będzie mógł przyjmować energię promieniowania o wysokiej temperaturze z zewnętrznego źródła (np. światła słonecznego) i odrzucać niskotemperaturowe ciepło odpadowe w przestrzeń kosmiczną, może trwać w nieskończoność. Przykładem takiego systemu jest Ziemia .

Z kolei systemy kontrolowane zależą od pewnych interakcji zewnętrznych, takich jak okresowa konserwacja . Przykładem takiego systemu jest ISS .

Wybitne projekty CELSS

Zobacz też: Kategoria: Kontrolowane ekologiczne systemy podtrzymywania życia

Inne rodzaje regeneracyjnych systemów ekologicznych

Zobacz też

  • Borthwick, Lindsey (2008). „Magazyn OnEarth » Biolodzy kopią głębiej” .
  • Prado, Mark (2002). „Kwestie ekologiczne i CELSS” . Projekt STAŁY . Źródło 19 kwietnia 2006 .
  • Prado, Mark (2002). „Rosyjskie studia CELSS” . Projekt STAŁY . Źródło 19 kwietnia 2006 .
  • Fitch, Chris (2003). „Biosfery, kontrolowane ekosystemy i systemy podtrzymywania życia” . Orbita 6 . Źródło 19 kwietnia 2006 .
  • „Funkcje CELSS” . Akademia Marsa . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 7 listopada 2006 r . Źródło 19 kwietnia 2006 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Controlled_ecological_life-support_system&oldid=1056005739 ”