Un sistema (o subsistema ) de soporte vital primario (o portátil o personal ) ( PLSS ), es un dispositivo conectado al traje espacial de un astronauta o cosmonauta , que permite la actividad extravehicular con máxima libertad, independientemente del sistema de soporte vital de una nave espacial . Un PLSS generalmente se usa como una mochila. Las funciones realizadas por el PLSS incluyen:
La función de manejo de aire de un PLSS es similar a la de un rebreather de buceo , en el sentido de que los gases exhalados se reciclan en el gas respirable en un circuito cerrado.
Cuando se utiliza en un entorno de microgravedad , generalmente se necesita un sistema de propulsión separado para seguridad y control, ya que no existe una conexión física con una nave espacial.
El sistema de soporte vital portátil utilizado en las misiones de alunizaje Apolo utilizó hidróxido de litio para eliminar el dióxido de carbono del aire respirable y hizo circular agua en un circuito abierto a través de una prenda refrigerada por líquido , expulsando el agua al espacio, donde se convirtió en hielo. cristales. Parte del agua también se usó para eliminar el exceso de calor del aire respirable del astronauta y se recogió para verterla en el tanque de aguas residuales de la nave espacial después de un EVA. El PLSS también contenía un transceptor de radio y una antena para comunicaciones, que se transmitían a la Tierra a través del sistema de comunicaciones de la nave espacial. Los controles PLSS se proporcionaron en la Unidad de control remoto (RCU) montada en el pecho del astronauta. El oxígeno y el agua eran recargables para múltiples EVA desde el sistema de control ambiental de la nave espacial.
Los tiempos de EVA en la superficie lunar para las primeras cuatro misiones (Apolo 11 a 14) se limitaron a 4 horas, con oxígeno almacenado a 1.020 libras por pulgada cuadrada (7,0 MPa), 3,0 libras (1,4 kg) de hidróxido de litio, 8,5 libras (3,9 litros ) de agua de refrigeración y una batería de 279 vatios-hora. Para las misiones extendidas del Apolo 15 al 17, el tiempo de permanencia del EVA se duplicó a 8 horas aumentando el oxígeno a 1.430 libras por pulgada cuadrada (9,9 MPa), el hidróxido de litio a 3,12 libras (1,42 kg), el agua de refrigeración a 11,5 libras (5,2 litros) y una capacidad de batería de 390 vatios-hora. [1]
Se proporcionó un respaldo de emergencia en caso de que fallara el sistema principal, mediante una unidad separada llamada Sistema de Purga de Oxígeno (OPS), montada en la parte superior del PLSS, inmediatamente detrás del casco del astronauta. La OPS mantuvo la presión del traje y eliminó el dióxido de carbono, el calor y el vapor de agua a través de un flujo de aire continuo y unidireccional ventilado al espacio. Cuando se activaba, el OPS proporcionaba oxígeno a una entrada separada del traje presurizado, una vez que se abría manualmente una válvula de ventilación en una salida separada del traje. La OPS proporcionó un máximo de unos 30 minutos de oxígeno de emergencia para respirar y refrescarse. [2] Esto podría ampliarse de 75 a 90 minutos con una manguera de "sistema de compañeros" que utilizara el PLSS funcional del otro astronauta para enfriar (únicamente). Esto permitió que la válvula de ventilación se cerrara parcialmente para disminuir el caudal de oxígeno. [1]
El PLSS tenía 66 cm (26 pulgadas) de alto, 46 cm (18 pulgadas) de ancho y 25 cm (10 pulgadas) de profundidad. Fue probado en el Centro de Vuelo de Houston por James P. Lucas, que trabaja para Hamilton Standard , y por varios astronautas en tanques de flotabilidad neutra en Dallas. Rusty Schweickart lo probó por primera vez en el espacio en un EVA de pie en la órbita terrestre del Apolo 9 . Su PLSS pesaba 84 libras (38 kg) en la Tierra, pero sólo 14 libras (equivalente al peso terrestre de 6,4 kg) en la Luna. El OPS pesaba 41 libras (19 kg) en la Tierra (6,8 libras (equivalente al peso de la Tierra de 3,1 kg) en la Luna). [3]
Los astronautas del transbordador espacial han utilizado sistemas similares y actualmente los utilizan las tripulaciones de la Estación Espacial Internacional .
El principal sistema de soporte vital para el traje EMU utilizado en el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional es fabricado por Hamilton Sundstrand . Está montado en la parte posterior del conjunto Hard Upper Torso (HUT).
El oxígeno (O 2 ), el dióxido de carbono (CO 2 ) y el vapor de agua son extraídos de las extremidades del traje por la prenda de refrigeración y ventilación líquida o LCVG , que envía el gas al PLSS. Cuando el gas ingresa al PLSS, el carbón activado elimina los olores y el hidróxido de litio (LiOH) elimina el dióxido de carbono. Luego, el gas pasa a través de un ventilador que mantiene un caudal de aproximadamente seis pies cúbicos por minuto. Luego, un sublimador condensa vapor de agua, que se elimina mediante un "sorbedor" y un separador giratorio. El agua extraída se almacena y se utiliza para complementar el suministro de agua utilizado en el LCVG. El sublimador también enfría el oxígeno restante a aproximadamente 55 °F (13 °C). Un sensor de flujo monitorea el caudal.
Se agrega oxígeno adicional al flujo desde un tanque de almacenamiento según sea necesario, aguas abajo del sensor de flujo. Luego, el oxígeno regresa al traje en la parte posterior de la cabeza, desde donde fluye hacia la cara del astronauta. Al suministrar oxígeno al casco y extraer gas de las extremidades, el traje está diseñado para garantizar que su ocupante respire el oxígeno más fresco posible.
La presión de funcionamiento del traje espacial se mantiene a 4,3 psi (30 kPa ) (0,3 atm ~ un tercio de la presión atmosférica de la Tierra ) durante las operaciones extravehiculares , y 0,7 psi (4,8 kPa) en relación con la presión externa mientras está en modo intravehicular ( es decir , dentro del vehículo). la nave espacial presurizada).
Las tecnologías que se están considerando para su aplicación en futuros PLSS incluyen la adsorción por cambio de presión (PSA), un proceso mediante el cual el CO 2 se puede separar del gas de manera más eficiente y mediante un proceso repetible, a diferencia de los actuales botes de LiOH, que se saturan con cada uso. , y están limitados a unas ocho horas. [4] Al regenerar el sorbente durante EVA, el tamaño y el peso del bote de sorbente se pueden reducir considerablemente. PSA logra esto expulsando CO 2 y vapor de agua al espacio. [5]