L’ambizione dell’umanità di esplorare lo spazio profondo, da un avamposto lunare a un viaggio con equipaggio verso Marte, si basa su una capacità di base: la capacità di sostenere la vita lontana dalla biosfera terrestre. I sistemi di supporto vitale per le falde spaziali a lunga durata devono svolgere in modo affidabile per anni, riciclando aria, acqua e nutrienti, mantenendo la salute psicologica in estrema isolamento.

Il core sfida: Closed-Loop Resource Recycling

Sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), il supporto vitale raggiunge la chiusura parziale: l'acqua è circa l'85-90% riciclata, e l'ossigeno viene generato dall'elettrolisi dell'acqua, ma il cibo è completamente rifornito. Per una missione di Marte di tre anni, la rifornitura è impraticabile. Ogni chilogrammo inviato dalla Terra costa migliaia di dollari in massa di lancio.

Rivitalizzazione dell'aria e produzione di ossigeno

Il mantenimento dell’aria traspirante in un habitat sigillato richiede la rimozione di diossido di carbonio esausti dall’equipaggio mentre reintegrano l’ossigeno. La tecnologia ISS utilizza amine scrubber] o i setacci molecolari] per catturare CO2, che viene poi sfogato fuoribordo (una perdita di ossigeno recuperato).

Riciclo dell'acqua: dall'urina all'acqua potabile

L’acqua è il più pesante materiale di consumo, rendendo il suo paramonta di riciclaggio.[FLT] non raccoglie mai le urine, la condensazione dell’umidità e l’acqua igienica.

Produzione alimentare: Crescere in Microgravità

I rifiuti di coltivazione e di coltivazione di grano (FLT):

Gestione dei rifiuti: Trasformare i rifiuti in una risorsa

I rifiuti umani (fece, scarti alimentari, carta, imballaggio) non sono semplicemente spazzatura. In un sistema a ciclo chiuso, può essere una risorsa: la materia organica può essere composta o rotta da conversione termochimica[FLT: biomassa] per produrre diossido di carbonio sensibile per le piante o l'acqua.

Affidabilità e ridondanza nelle condizioni estreme

I filtri di supporto per la lunga durata devono funzionare per anni senza manutenzione che è impossibile eseguire dalla Terra. Ogni componente deve avere la redundancy—le pompe di backup, le valvole, i sensori e il controllo dell'elettronica—ma i sistemi ridondanti aggiungono la massa.

Integrazione e Test del sistema

Il controllo della temperatura deve essere controllato all’interno di una banda stretta (18-26°C), l’umidità tra il 30% e il 70%, e la velocità dell’aria abbastanza bassa per evitare bozze. Il rumore acustico delle pompe e dei ventilatori deve essere ridotto al minimo per evitare danni all’udito e disturbi del sonno. L’intero sistema deve essere testato in

Considerazioni di fattori psicologici e umani

Il supporto vitale non è solo di mantenere gli esseri umani in vita; si tratta di mantenere il loro funzionamento in modo efficace. In uno spazio profondo, l'isolamento, il confinamento, e la comunicazione ritardata con la Terra (fino a 20 minuti a un solo modo per Marte) creano lo stress cronico. I membri del Crew possono sperimentare disturbi del sonno, cambiamenti dell'umore e conflitti interpersonali della NASA. L'ambiente stesso - l'umore dei fan, l'odore di acqua riciclata, la mancanza di luce naturale, la luce naturale, la luce naturale, possono diventare opprimente, possono diventare opprimente.

Ambiente acustico e visivo

Il rumore continuo può causare la perdita dell'udito e interferire con il sonno. L'ISS ha un limite acustico di 60 dB (A) in aree abitabile, ma molti componenti di supporto vitale (pompi, ventilatori, compressori) superano quello durante il funzionamento. Gli ingegneri devono usare l'isolamento delle vibrazioni, baffle acustici e disegni dei fan artificiali.

Tecnologie e direzioni di ricerca

[LTT] L'ambiente di lavoro è un'esperienza di sviluppo, ma la sua capacità di gestire l'ambiente è molto più ambiziosa [FLT] [[Spazio di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo] [Sistema di sviluppo]

Test sulla Terra e in Orbit

Prima di implementare una missione su Marte, i sistemi di supporto vitale avanzato devono essere provati nei simulatori di terra a lunga durata e sul gateway Lunar (un avamposto orbitale pianificato).Lunar Gateway] testerà il riciclaggio a ciclo chiuso con un equipaggio di quattro per intervalli di 90 giorni, che rappresenta una pietra steppa a Marte.

Conclusioni

Lo sviluppo del supporto vitale per la lotta allo spazio a lunga durata è molto più di una lista di controllo ingegneristico; è una sfida integrata di chimica, biologia, materiali e psicologia umana. Gli attuali sistemi ISS forniscono una solida base, ma i loro componenti non sono progettati per il multi-anno, operazione non assistita necessaria per una missione Mars.