Нынешние космические скафандры несут баллоны с кислородом и какие-то нерегенеративные скрубберы для удаления углекислого газа. Это, очевидно, означает, что скафандр может обеспечить жизнеобеспечение только в течение очень ограниченного времени.
Около 30 литров водорослей и воды способны обеспечить достаточное количество кислорода для дыхания человека и удалить эквивалентное количество углекислого газа. Это было экспериментально проверено сначала Шепелевым, а затем и многими другими. Однако в некоторых экспериментах эта водоросль была распространена на площади 8 м 2 .
Итак, мой вопрос: возможно ли (теоретически) построить костюм, который будет использовать водоросли в качестве регенеративного жизнеобеспечения?
Одна критическая проблема - тепловыделение.
Представьте себе компоненты такого скафандра.
8 м ^ 2, использующих солнечный свет, слишком громоздки, чтобы носить их с собой. Это должно быть намного компактнее.
30л это плохо, но не очень плохо. Это можно сделать так, как было бы полезно в условиях микрогравитации. Подумайте о нескольких тонких модулях, состоящих из увлажненных водорослей, застывших между слоями тонких светодиодных ламп для роста. Активная система откачки (извините, без гравитационно-барботажного разделения в условиях микрогравитации) с регенерацией/возвратом воды, хорошая батарея РИТЭГа для питания, дополнительные фильтры от влаги и прочих загрязнений. Все работает... кроме тепла.
Солнечная радиация на Земле в умеренном климате при умеренной, хотя и не отличной погоде будет порядка 200-300 Вт на м^2. Итак, 1000-1500Вт. КПД - крайне щедро допустим 10% (обычно 3-7%). Таким образом, один только РИТЭГ создает не менее 9 кВт тепла. Даже если мы будем использовать разные источники питания, у нас останется 1-1,5кВт для ростовых ламп, и это еще не считая накачки, каких-либо систем активной терморегуляции, смешивания и т. д. Скафандр — это печь, для которой потребуются просто огромные радиаторы — что-то слишком громоздкое. для использования в качестве портативного устройства.
Я мог видеть, как подобная система используется даже с очень маленьким космическим кораблем. Я мог бы представить, как его используют на космической станции с неавтономными скафандрами, привязанными воздушными шлангами. Но необходимый отвод тепла просто не умещается в объеме любого практичного скафандра.
В скафандрах используется технология ребризеров. Выдыхаемый воздух проходит через скрубберы CO2, затем измеряется содержание кислорода. Кислород из 100% источника кислорода добавляется к воздушному потоку, чтобы привести его в норму.
Выдыхаемый воздух все еще содержит кислород, поэтому поток воздуха нужно только «дополнить».
На самом деле это еще не все — система обработки воздуха также удаляет избыточную влажность, запахи и другие возможные загрязнения. Вода, сконденсировавшаяся из-за влажности, попадает в карман для хранения, из которого космонавт может черпать. Есть дополнительная система O2 на случай отказа основной системы жизнеобеспечения. Это хорошо в течение по крайней мере 30 минут, в зависимости от дизайна. Этого времени едва хватает, чтобы вернуть кого-то в атмосферу МКС. Хотя использование системы водорослей отдельно для производства кислорода, используемого в скафандрах, может быть осуществимо, по крайней мере, это значительно усложнит систему обработки воздуха в скафандре, что сделает ее гораздо более подверженной катастрофическим отказам.
Говард Миллер