El Sistema de soporte vital y control ambiental de la Estación Espacial Internacional ( ECLSS ) es un sistema de soporte vital que proporciona o controla la presión atmosférica , la detección y extinción de incendios, los niveles de oxígeno, la gestión de residuos y el suministro de agua. La máxima prioridad para el ECLSS es la atmósfera de la ISS, pero el sistema también recolecta, procesa y almacena los desechos y el agua producida y utilizada por la tripulación, un proceso que recicla el fluido del lavabo, la ducha, el inodoro y la condensación del aire. .
El sistema Elektron a bordo de Zvezda y un sistema similar en Destiny generan oxígeno a bordo de la estación. [1] La tripulación tiene una opción de respaldo en forma de oxígeno embotellado y botes de generación de oxígeno con combustible sólido (SFOG). [2] El dióxido de carbono se elimina del aire mediante el sistema Vozdukh en Zvezda, un conjunto de eliminación de dióxido de carbono (CDRA) ubicado en el módulo del laboratorio de EE. UU. y un CDRA en el módulo del nodo 3 de EE. UU. Otros subproductos del metabolismo humano, como el metano de las flatulencias y el amoníaco del sudor, se eliminan mediante filtros de carbón activado o mediante el Sistema de control de trazas de contaminantes (TCCS). [2]
La ISS tiene dos sistemas de recuperación de agua. Zvezda contiene un sistema de recuperación de agua que procesa vapor de agua de la atmósfera que podría usarse para beber en caso de emergencia, pero que normalmente se alimenta al sistema Elektron para producir oxígeno . El segmento estadounidense tiene un sistema de recuperación de agua instalado durante STS-126 [3] que puede procesar el vapor de agua recolectado de la atmósfera y la orina en agua destinada para beber. El sistema de recuperación de agua se instaló inicialmente en Destiny de forma temporal en noviembre de 2008 [3] y se trasladó a Tranquility (Nodo 3) en febrero de 2010. [4]
El sistema de recuperación de agua consta de un conjunto de procesador de orina y un conjunto de procesador de agua, alojados en dos de los tres bastidores ECLSS. [5]
El conjunto de procesador de orina utiliza un proceso de destilación al vacío a baja presión que utiliza una centrífuga para compensar la falta de gravedad y así ayudar a separar líquidos y gases. [6] El conjunto de procesador de orina está diseñado para soportar una carga de 9 kg/día, lo que corresponde a las necesidades de un equipo de 6 personas. [3] Aunque el diseño requería la recuperación del 85% del contenido de agua, la experiencia posterior con la precipitación de sulfato de calcio [4] (en las condiciones de caída libre presentes en la ISS, los niveles de calcio en la orina están elevados debido a la pérdida de densidad ósea) ha llevado a un nivel operativo revisado de recuperación del 70% del contenido de agua.
El agua del conjunto procesador de orina y de fuentes de aguas residuales se combinan para alimentar el conjunto procesador de agua que filtra gases y materiales sólidos antes de pasar a través de lechos filtrantes y luego a un conjunto de reactor catalítico de alta temperatura. Luego, los sensores integrados prueban el agua y el agua inaceptable vuelve a circular a través del conjunto del procesador de agua. [5] [6]
El Conjunto de Eliminación de Volátiles voló en la STS-89 en enero de 1998 para demostrar el reactor catalítico del Conjunto del Procesador de Agua en microgravedad. Un experimento de vuelo de destilación por compresión de vapor voló, pero fue destruido, en STS-107 . [6]
El conjunto de destilación del conjunto del procesador de orina falló el 21 de noviembre de 2008, un día después de la instalación inicial. [3] Uno de los tres sensores de velocidad de la centrífuga informaba velocidades anómalas y se observó una corriente alta en el motor de la centrífuga. Esto se corrigió volviendo a montar el conjunto de destilación sin varios aisladores de vibración de caucho. El conjunto de destilación volvió a fallar el 28 de diciembre de 2008 debido a la alta corriente del motor y fue reemplazado el 20 de marzo de 2009. Finalmente, durante las pruebas posteriores a la falla, se encontró que un sensor de velocidad de la centrífuga estaba desalineado y un cojinete del compresor había fallado. [4]
Actualmente se utilizan varios sistemas a bordo de la ISS para mantener la atmósfera de la nave espacial, que es similar a la de la Tierra . [7] La presión atmosférica normal en la ISS es 101,3 kPa (14,7 psi ); lo mismo que al nivel del mar en la Tierra. "Si bien los miembros de la tripulación de la EEI podrían mantenerse sanos incluso con la presión en un nivel más bajo, el equipo de la estación es muy sensible a la presión. Si la presión cayera demasiado, esto podría causar problemas en el equipo de la estación". [8]
El sistema de revitalización del aire elimina el dióxido de carbono y los trazas de contaminantes. Este es un bastidor de la NASA, ubicado en Tranquility , diseñado para proporcionar un conjunto de eliminación de dióxido de carbono (CDRA), un subconjunto de control de trazas de contaminantes (TCCS) para eliminar trazas de contaminación peligrosa de la atmósfera y un analizador de constituyentes principales (MCA) para monitorear el nitrógeno . oxígeno , dióxido de carbono , metano , hidrógeno y vapor de agua . El Sistema de Revitalización del Aire fue trasladado a la estación a bordo del STS-128 y se instaló temporalmente en el módulo presurizado del Módulo Experimental Japonés . Estaba previsto que el sistema fuera transferido a Tranquility después de su llegada y se instaló durante la misión STS-130 del transbordador espacial Endeavour . [9]
El Sistema Generador de Oxígeno (OGS) es un bastidor de la NASA diseñado para electrolizar el agua del Sistema de Recuperación de Agua para producir oxígeno e hidrógeno. El oxígeno se entrega a la atmósfera de la cabina. La unidad está instalada en el módulo Destiny . Durante una de las caminatas espaciales realizadas por los astronautas de la misión STS-117 , se instaló una válvula de ventilación de hidrógeno necesaria para comenzar a utilizar el sistema. [10] El sistema fue entregado en 2006 por la STS-121 y entró en funcionamiento el 12 de julio de 2007. [11] Desde 2001, el segmento orbital estadounidense había utilizado oxígeno en un tanque de almacenamiento presurizado en el módulo de esclusa de aire Quest, o del ruso módulo de servicio. Antes de la activación del Sistema Sabatier en octubre de 2010, el hidrógeno y el dióxido de carbono extraídos de la cabina se ventilaban por la borda. [6]
En 2011, el medio de comunicación estadounidense CBS News y la revista de noticias Spaceflightnow informaron que "la OGA durante los últimos seis meses no ha estado funcionando bien porque el agua que se le ha alimentado es ligeramente demasiado ácida", dijo el director de vuelo de la estación, Chris Edelen. "Durante los últimos meses, la tripulación de la estación ha estado utilizando oxígeno traído a bordo de la nave espacial de suministro Progress, una nave de carga europea y el generador de oxígeno ruso Elektron mientras espera la entrega del equipo de reparación OGA. La OGA, al igual que el Elektron, utiliza electricidad. dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno." [12]
El Sistema Avanzado de Circuito Cerrado (ACLS) es un bastidor de la ESA que convierte dióxido de carbono y agua en oxígeno y metano. El dióxido de carbono se elimina del aire de la estación mediante un depurador de aminas, luego se elimina del depurador mediante vapor y se convierte en metano y agua mediante una reacción de Sabatier que utiliza hidrógeno producido electrolíticamente a partir de agua. El metano se libera, el agua se recicla mediante electrólisis produciendo hidrógeno y oxígeno. Esto es muy diferente del sistema generador de oxígeno de la NASA, que depende de un suministro constante de agua desde la Tierra para generar oxígeno. Esta capacidad de ahorro de agua reducirá la necesidad de lanzar 400 litros adicionales de agua para reabastecimiento de carga por año. El 50% del dióxido de carbono que procesa se puede convertir en oxígeno y por sí solo puede regenerar suficiente oxígeno para 3 astronautas. [13] El otro 50% del dióxido de carbono se desecha de la ISS junto con el metano que se genera. [13] ACLS tiene tres subsistemas:
El ACLS es un demostrador de tecnología (está previsto que funcione durante 1 o 2 años), pero si tiene éxito se dejará a bordo de la ISS de forma permanente. Se entregó en el lanzamiento de Kounotori 7 en septiembre de 2018 y se instaló en el módulo Destiny . Un año después de la entrega, la mayor parte estaba funcionando y se esperaba que las piezas nuevas hicieran que los tres subsistemas fueran completamente funcionales en 2020. [14] [ necesita actualización ]
El sistema Sabatier de la NASA, desde 2010, cierra el circuito de oxígeno en el ECLSS combinando el hidrógeno residual del sistema generador de oxígeno y el dióxido de carbono de la atmósfera de la estación utilizando la reacción de Sabatier para reutilizar el oxígeno. Los resultados de esta reacción son agua y metano. El agua se recicla para reducir la cantidad total de agua que debe transportarse a la estación desde la Tierra, y el metano se expulsa por la borda a través de la línea de ventilación de hidrógeno ahora compartida instalada para el sistema de generación de oxígeno. [15]
Elektron es un generador electrolítico de oxígeno ruso, que también se utilizó en la Mir . Utiliza electrólisis para producir oxígeno. Este proceso divide las moléculas de agua recuperadas de otros usos a bordo de la estación en oxígeno e hidrógeno mediante electrólisis. El oxígeno se expulsa al interior de la cabina y el hidrógeno al espacio. Los tres generadores de oxígeno rusos Elektron a bordo de la Estación Espacial Internacional han estado plagados de problemas, lo que con frecuencia ha obligado a la tripulación a utilizar fuentes de respaldo (ya sea oxígeno embotellado o el sistema Vika que se analiza a continuación). Para soportar una tripulación de seis personas, la NASA añadió el sistema generador de oxígeno mencionado anteriormente.
En 2004, la unidad Elektron cerró por causas (inicialmente) desconocidas. Después de dos semanas de resolución de problemas, la unidad se puso en marcha nuevamente y luego se apagó inmediatamente. La causa finalmente se atribuyó a burbujas de gas en la unidad, que permaneció fuera de funcionamiento hasta una misión de reabastecimiento Progress en octubre de 2004. [16] En 2005, el personal de la ISS aprovechó el suministro de oxígeno de la recién llegada nave espacial de reabastecimiento Progress, cuando la unidad Elektron fallido. [17] En 2006, los vapores de una unidad Elektron que funcionaba mal llevaron a los ingenieros de vuelo de la NASA a declarar una "emergencia de nave espacial". Un olor a quemado llevó a la tripulación de la ISS a sospechar de otro incendio del Elektron, pero la unidad sólo estaba "muy caliente". Una fuga de hidróxido de potasio corrosivo e inodoro obligó a la tripulación de la ISS a ponerse guantes y mascarillas. Se ha conjeturado que el olor procedía de juntas de goma sobrecalentadas. El incidente ocurrió poco después de la partida de la STS-115 y justo antes de la llegada de una misión de reabastecimiento (incluida la turista espacial Anousheh Ansari ). [18] El Elektron no volvió a estar en funcionamiento hasta noviembre de 2006, después de que llegaran nuevas válvulas y cables en el buque de reabastecimiento Progress de octubre de 2006. [19] El ERPTC (corriente terminal de procesamiento de recuperación eléctrica) se insertó en la ISS para evitar daños a los sistemas. En octubre de 2020 el sistema Elektron falló y tuvo que ser desactivado por un corto tiempo antes de ser reparado. [20]
El generador de oxígeno Vika o TGK, también conocido como Generación de Oxígeno de Combustible Sólido (SFOG) cuando se usa en la ISS, es un generador de oxígeno químico desarrollado originalmente por Roscosmos para Mir y proporciona un sistema de generación de oxígeno alternativo. [21] Utiliza botes de perclorato de litio sólido , que se queman para crear oxígeno gaseoso. [21] Cada bote puede satisfacer las necesidades de oxígeno de un miembro de la tripulación durante un día. [22]
Otro sistema ruso, Vozdukh (en ruso Воздух , que significa "aire"), elimina el dióxido de carbono del aire mediante el uso de absorbentes regenerables de dióxido de carbono. [23]
El control de temperatura y humedad (THC) es el subsistema de la ISS ECLSS que se ocupa del mantenimiento de una temperatura del aire estable y el control de la humedad en el suministro de aire de la estación. El sistema de control térmico (TCS) es un componente del sistema THC y se subdivide en sistema de control térmico activo (ATCS) y sistema de control térmico pasivo (PTCS). Es posible controlar la humedad bajando o aumentando la temperatura y añadiendo humedad al aire. [ cita necesaria ]
La Detección y Supresión de Incendios (FDS) es el subsistema dedicado a identificar que ha habido un incendio y tomar medidas para combatirlo.
