АО “НИИхиммаш”
18.02.2021
Поздравляем! С Днем защитника Отечества!
подробнее...
25.12.2020
Поздравляем с Новым 2021 годом!
подробнее...
Публикации сотрудников АО «НИИхиммаш»
Регенерационные системы жизнеобеспечения длительных космических полетов
Н.М,Самсонов, М.Ю.Томашпольский, Л.С.Бобе, Л.И.Гаврилов. Cтатья в журнале «Российский космос» №7 за 2006 г.
Для решения этой проблемы специалисты НИИхиммаша разработали способы реализации процессов химической технологии (сепарация, фильтрация, адсорбция, хемосорбция, электролиз, катализ и др.) в условиях невесомости и принципиально новые конструкции аппаратуры и машинного оборудования.
Исследования и проверка их эффективности были проведены совместно с Летным испытательным институтом (ЛИИ) в условиях кратковременной невесомости на самолетах и совместно с ОКБ-1 (РКК "Энергия") в условиях длительной невесомости на искусственном спутнике Земли («Космос-382») на специально созданной экспериментальной установке «Роса». Первой в мировой практике регенерационной системой космической станции стала система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги (выделяемой экипажем при дыхании и потоотделении) – СРВ-К. Система успешно эксплуатировалась с 1975 года на орбитальных космических станциях «Салют» № 4, 6 и 7 и обеспечивала экипажи высококачественной холодной и горячей водой для питья, приготовления пищи и напитков, а также для очистки запасов воды с просроченным сроком хранения и получения горячей воды для санитарно-гигиенических процедур.
На орбитальной космической станции «Мир» был практически реализован комплекс регенерационных систем жизнеобеспечения (за исключением систем концентрирования СК-УГ и переработки углекислого газа СПУГ для получения воды). Развитие комплекса осуществлялось поэтапно. На базовом модуле станции была введена система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К2. На модуле «Квант» - системы генерации кислорода "Электрон-В" (СЭВ) и системы очистки атмосферы от углекислого газа «Воздух» (СОА-УГ) и от вредных примесей БМП (СОА-МП). На модуле «Квант-2» - системы регенерации воды из урины СРВ-У и санитарно-гигиенической воды СРВ-СГ и дополнительная система "Электрон-В". Разработка и поставка системы «Воздух» и БМП были осуществлены РКК "Энергия", а остальных систем и комплекта патронов очистки для БМП – НИИхиммашем.
Многолетняя эксплуатация систем на станции «Мир» (до завершения ее полета) подтвердила их высокую надежность и эффективность. Функционирование комплекса регенерационных СЖО обеспечило уменьшение массы доставляемых на станцию грузов более, чем на 60 тонн, исключило необходимость запуска 42 кораблей типа «Прогресс» и значительно (на миллиарды рублей) уменьшило затраты на ее эксплуатацию.
Создание и успешное функционирование регенерационных СЖО определили мировой приоритет отечественной науки в этой области. Все российские и международные экипажи высоко оценили технический уровень регенерационных СЖО, качество регенерированных продуктов и улучшение условий обитания на станции благодаря их применению.
К моменту написания этой статьи в США и Европе штатные системы регенерации воды и кислорода не внедрены и обеспечение жизнедеятельности международных экипажей осуществляется российскими системами.
Полная реализация комплекса регенерационных СЖО предусматривалась в модулях российского сегмента Международной космической станции (МКС).
В служебном модуле МКС введены и функционируют системы очистки «Воздух» и БМП, усовершенствованные системы регенерации воды из конденсата СРВ-К2М и генерации кислорода "Электрон-ВМ", а также система приема и консервации урины СПК-УМ. Производительность усовершенствованных систем увеличена более чем в 2 раза (обеспечивает жизнедеятельность экипажа до 6 человек), а энерго- и массозатраты снижены.
За пятилетний период их эксплуатации регенерировано 6,8 тонны воды 2,8 тонны кислорода, что позволило уменьшить массу доставляемых на станцию грузов более, чем на 11 тонн.
Задержка с включением в состав комплекса СЖО системы регенерации воды из урины СРВ-УМ не позволила осуществить регенерацию 7 тонн воды и уменьшить массу доставки.
Отсутствие финансирования разработок штатных систем регенерации воды из урины, концентрирования и переработки углекислого газа и разработки перспективных технологий регенерации привело практически к прекращению работ по созданию новых высокоэффективных систем. Это же, по сути, исключило возможность приема молодых специалистов и поставило под угрозу существование сильнейшей в мире отечественной школы по созданию регенерационных систем жизнеобеспечения.
Так что сегодня при проведении технической политики по развитию российского сегмента МКС крайне важно ускорить решение вопроса финансирования и введения в состав комплекса регенерационных СЖО системы СРВ-УМ и системы концентрирования и переработки (гидрирования) углекислого газа с образованием воды – СПУГ. Это позволит при численности экипажа три человека дополнительно регенерировать 2,3 тонны воды в год и значительно уменьшит затраты на эксплуатацию станции. Следует также заметить, что все затраты на создание регенерационных систем окупятся за три-четыре месяца их эксплуатации.
При этом комплекс СЖО позволит обеспечить практически полное воспроизводство воды и кислорода на станции и может являться основой комплексов СЖО для намечаемых полетов к Марсу и организации базы на Луне.
Для реализации марсианской экспедиции целесообразно осуществить усовершенствование комплекса СЖО с целью увеличения ресурса и снижения массы заменяемого оборудования, а также ввести дополнительные новые блоки, обеспечивающие функционирование систем в нештатных ситуациях. Необходимой стадией проверки и отработки этих решений должны являться их испытание и эксплуатация на МКС.
За пятилетний период их эксплуатации регенерировано 6,8 тонны воды 2,8 тонны кислорода, что позволило уменьшить массу доставляемых на станцию грузов более, чем на 11 тонн.
Задержка с включением в состав комплекса СЖО системы регенерации воды из урины СРВ-УМ не позволила осуществить регенерацию 7 тонн воды и уменьшить массу доставки.
Отсутствие финансирования разработок штатных систем регенерации воды из урины, концентрирования и переработки углекислого газа и разработки перспективных технологий регенерации привело практически к прекращению работ по созданию новых высокоэффективных систем. Это же, по сути, исключило возможность приема молодых специалистов и поставило под угрозу существование сильнейшей в мире отечественной школы по созданию регенерационных систем жизнеобеспечения.
Так что сегодня при проведении технической политики по развитию российского сегмента МКС крайне важно ускорить решение вопроса финансирования и введения в состав комплекса регенерационных СЖО системы СРВ-УМ и системы концентрирования и переработки (гидрирования) углекислого газа с образованием воды – СПУГ. Это позволит при численности экипажа три человека дополнительно регенерировать 2,3 тонны воды в год и значительно уменьшит затраты на эксплуатацию станции. Следует также заметить, что все затраты на создание регенерационных систем окупятся за три-четыре месяца их эксплуатации.
При этом комплекс СЖО позволит обеспечить практически полное воспроизводство воды и кислорода на станции и может являться основой комплексов СЖО для намечаемых полетов к Марсу и организации базы на Луне.
Для реализации марсианской экспедиции целесообразно осуществить усовершенствование комплекса СЖО с целью увеличения ресурса и снижения массы заменяемого оборудования, а также ввести дополнительные новые блоки, обеспечивающие функционирование систем в нештатных ситуациях. Необходимой стадией проверки и отработки этих решений должны являться их испытание и эксплуатация на МКС.
Полностью с иллюстрациями статья опубликована в журнале «Российский космос» №7 за 2006 г.