생명유지 시스템

Life-support system
"Life Support"의 다른 용도는 Life Support(동음이의)를 참조하십시오.

생명 유지 시스템은 그 생명체가 없는 환경이나 상황에서 생존할 수 있는 장비의 결합이다.일반적으로 우주나 수중 등 외부환경이 적대적인 상황이나 장비의 기능 없이 사망위험이 높을 정도로 사람의 건강이 훼손되는 의료상황에서 인간의 생명을 지원하는 시스템에 적용된다.

인간의 우주 비행에서 생명 유지 시스템은 인간이 우주에서 생존할 수 있도록 해주는 장치들의 그룹이다.미국 정부 우주국 NASA와 [1]민간 우주비행 회사들은 이러한 시스템을 설명할 때 환경 제어와 생명 유지 시스템 또는 ECLS라는 약자를 사용한다.[2]생명 유지 시스템은 공기, 물, 음식을 공급할 수 있다.또한 정확한 체온과 인체에 허용되는 압력을 유지하고 인체의 노폐물을 처리해야 한다.방사선 및 마이크로미터와 같은 유해한 외부 영향에 대한 차폐도 필요할 수 있다.생명 유지 시스템의 구성 요소는 생명 유지에 중요하며 안전 엔지니어링 기법을 사용하여 설계 및 구성된다.

수중 다이빙에서는 호흡기가 생명 유지 장비로 간주되며, 포화 잠수 시스템은 생명 유지 시스템으로 간주된다. 즉, 그것을 운용하는 담당자를 생명 유지 기술자라고 부른다.이 개념은 잠수함, 승무원 잠수정, 대기 잠수정 등으로도 확장될 수 있는데, 이 경우 호흡 가스는 호흡이 가능한 상태로 유지되도록 치료가 필요하며 탑승자는 외부 주변 압력 및 온도에서 격리된다.

의료생명지원시스템에는 심장폐쇄기, 의료용 인공호흡기, 투석기 등이 있다.

인간의 생리적, 신진대사적 필요성

전형적인 크기의 승무원은 우주 임무에서 표준적인 활동을 하기 위해 하루에 약 5kg의 음식, 물, 산소를 필요로 하며, 폐고형, 폐액, 이산화탄소 등의 형태로 비슷한 양을 산출한다.[3]The mass breakdown of these metabolic parameters is as follows: 0.84 kg (1.9 lb) of oxygen, 0.62 kg (1.4 lb) of food, and 3.54 kg (7.8 lb) of water consumed, converted through the body's physiological processes to 0.11 kg (3.9 oz) of solid wastes, 3.89 kg (8.6 lb) of liquid wastes, and 1.00 kg (2.20 lb) of carbon dioxide produced.이러한 수준은 특정 임무의 활동 수준에 따라 달라질 수 있지만, 질량 균형 원칙을 준수해야 한다.우주 임무 중 실제 물 사용은 주로 비생물학적 사용(예: 샤워)으로 인해 일반적으로 주어진 값의 두 배가 된다.또한, 폐기물의 양과 종류는 머리카락, 손톱, 피부 조각, 그리고 길이가 1주일을 초과하는 다른 생물학적 폐기물을 포함하기 위한 임무 기간에 따라 다양하다.방사선, 중력, 소음, 진동 및 조명과 같은 다른 환경적 고려사항들은 또한 신진대사 매개변수가 가지는 더 즉각적인 효과는 없으나 우주에서의 인간의 생리학적 반응을 고려한다.

대기

우주 생명 유지 시스템은 최소한 산소, 수증기 및 이산화탄소로 구성된 대기를 유지한다.각 구성품 가스의 부분 압력은 전체 기압에 추가된다.

그러나 희석 가스를 제거하면 화재 위험이 상당히 증가하며, 특히 구조적인 이유로 인해 총 실내 압력이 외부 대기압을 초과해야 하는 경우 지상 운용에서 특히 그러하다. 아폴로 1호를 참조한다.게다가, 산소 독성은 높은 산소 농도의 요인이 된다.이러한 이유로 대부분의 현대 우주선은 재래식 공기(질소/산소) 대기를 사용하며, 허용 가능한 슈트 유연성이 가능한 최저 팽창 압력을 요구하는 차량 외 활동 중 압력 슈트에만 순수한 산소를 사용한다.

물

물은 승무원이 음주, 청소 활동, EVA 열제어, 비상용으로 소비한다.인간 우주 탐사 과정에서 도달한 환경에 대한 현장 공급원이 현재 존재하지 않기 때문에 효율적으로 저장, 사용 및 매립해야 한다.미래의 달 임무는 극지방에서 공급된 물을 이용할 수 있다; 화성 임무는 대기권이나 얼음 퇴적물을 이용할 수 있다.

음식

현재까지 모든 우주 임무들은 공급된 식량을 사용해 왔다.생명 유지 시스템은 건물이나 선박 내에서 식량을 재배할 수 있는 식물 재배 시스템을 포함할 수 있다.이것은 또한 물과 산소를 재생시킬 것이다.그러나 아직 우주에는 그런 시스템이 날아오지 않았다.그러한 시스템은 대부분의 영양소를 재사용하도록 설계될 수 있다.예를 들어, 폐자재(감소)를 재분배하는 화장실을 퇴비화하여 음식물 작물에 의해 영양분을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.농작물에서 나오는 음식은 시스템 사용자들에 의해 다시 소비되고 주기는 계속된다.그러나 관련된 물류 및 지역 요구사항은 지금까지 그러한 시스템을 구현하는데 있어 금지되어 왔다.

우주 차량 시스템

제미니, 수성, 아폴로

미국의 머큐리, 제미니, 아폴로 우주선은 무게와 복잡성을 최소화하기 위해 짧은 기간 임무에 적합한 100% 산소 대기를 포함하고 있었다.[4]

우주왕복선

우주왕복선은 22%의 산소와 78%의 질소로 이루어진 지구와 같은 대기 혼합물을 가진 최초의 미국 우주선이었다.[4]우주왕복선의 경우, NASA는 승무원에 대한 생명 지원과 탑재물에 대한 환경 제어를 모두 제공하는 ECLSS 범주 시스템에 포함된다.The Shuttle Reference Manual contains ECLSS sections on: Crew Compartment Cabin Pressurization, Cabin Air Revitalization, Water Coolant Loop System, Active Thermal Control System, Supply and Waste Water, Waste Collection System, Waste Water Tank, Airlock Support, Extravehicular Mobility Units, Crew Altitude Protection System, and Radioisotope Ther페이로드를 위한 모전 발전기 냉각 및 기체 질소 퍼지.[5]

소유스

소유즈 우주선의 생명 유지 시스템은 콤플렉스 스레드스트프 오베스피첸니야 지즈니데틸노스티(KSOZh)라고 불린다.[citation needed]보스토크, 보스코드, 소유즈에는 약 101kPa(14.7psi)의 공기성 혼합물이 들어 있었다.[4]

플러그 앤 플레이

파라곤 우주개발공사는 나사의 CCDEV(Commercial Crew Development) 비용 일부를 지불한 미래 우주선을 위한 플러그 앤 플레이 ECLS라는 상용 승무원 수송-공기 활성화 시스템(CCT-ARS)[6]을 개발하고 있다.[7]

CCT-ARS는 고도로 통합되고 신뢰할 수 있는 시스템에서 7가지 1차 우주선 생명 유지 기능을 제공한다.공기 온도 제어,[8] 습도 제거, 이산화탄소 제거, 추적 오염 제거, 화재 후 대기 회수, 공기 여과 및 실내 공기 순환.

우주정거장 시스템

우주정거장 시스템에는 인간이 우주에서 장기간 살 수 있는 기술이 포함된다.이 기술은 인간쓰레기 처리와 공기 생산을 위한 여과 시스템을 포함한다.

스카이랩

스카이랩은 총 압력 5psi에서 산소 72%, 질소 28%를 사용했다.[citation needed]

살류트와 미르

살류트와 미르 우주정거장에는 약 93.1kPa(13.5psi)~129kPa(18.8psi)의 해수면 압력에서 공기와 유사한 산소 및 질소 혼합물이 들어 있었으며 산소 함량은 21~40%[4]에 달했다.

비글로우 상업 우주 정거장

비글로우 상업 우주 정거장의 생명 유지 시스템은 네바다 주 라스 베가스에 있는 비글로우 항공우주국에 의해 설계되고 있다.우주 정거장은 거주 가능한 선단서와 BA 330 확장 가능한 우주선 모듈로 건설될 것이다.2010년 10월을 기점으로 선단서에 대한 '환경관리 및 생활지원시스템(ECLSS)'의 인간-인-루프 테스트가 시작되었다.[9]

자연계

아리조나의 생물권 2호와 같은 자연 LSS는 미래의 우주 여행이나 식민지 개척을 위해 시험되었다.이러한 시스템은 폐쇄적인 생태 체계로도 알려져 있다.태양 에너지를 일차 에너지로만 사용하고 연료로 물류 지원을 받지 않는 장점이 있다.자연 시스템은 다중 기능의 통합으로 효율성이 가장 높다.그들은 또한 우주에 더 오래 머물기 위해 필요한 인간에게 적절한 분위기를 제공한다.

수중 및 포화 잠수 서식지

참고 항목: 포화 잠수 및 수중 서식지

수중 서식지와 표면 포화상태의 숙박시설은 거주자들에게 며칠에서 몇 주 동안 생명보호를 제공한다.탑승자는 최대 몇 주까지의 감압 의무에 의해 표면 대기압으로의 즉각적인 복귀가 제한된다.

표면 포화 수용 시설의 생명유지 시스템은 압력을 받는 인력의 생명을 지원하기 위해 호흡가스 및 기타 서비스를 제공한다.여기에는 다음 구성 요소가 포함된다.[10]수중 서식지는 주변 외압이 내부 압력과 같아 일부 공학적 문제가 단순화된다는 점에서 차이가 있다.

  • 가스 압축, 혼합 및 저장 시설
  • 챔버 실내 온도 조절 시스템 - 온도 및 습도 조절 및 가스 여과
  • 계측, 제어, 모니터링 및 통신 장비
  • 화재진압시스템
  • 위생 시스템

수중 서식지는 내부 압력과 주변 외부 압력의 균형을 유지하여 거주자가 특정 깊이 범위 내에서 주변 환경에 자유롭게 접근할 수 있도록 하는 한편, 표면 시스템에 수용된 포화 다이버들은 닫힌 다이빙 벨을 통해 작업 깊이로 압력 하에 전달된다.

종에 대한 생명지원시스템은 호흡가스의 주 공급량을 제공하고 감시하며, 관제소는 잠수부와의 배치와 통신을 감시한다.1차 가스 공급, 전원 및 벨에 대한 통신은 여러 호스와 전기 케이블이 서로 꼬여 하나의 단위로 배치되는 벨 탯줄을 통해 이루어진다.[11]이것은 다이버 탯줄들을 통해 다이버들에게까지 확장된다.[10]

수용 생활 지원 시스템은 수용자의 건강과 쾌적함을 위해 수용 가능한 범위 내에서 실내 환경을 유지한다.온도, 습도, 호흡 가스 품질 위생 시스템 및 장비 기능을 모니터링 및 제어한다.[11]

실험생명지원시스템

멜리사

MELiSSA(Micro-Ecological Life Support System Alternative, MELiSSA)는 유럽우주국(European Space Agency)이 주도하는 이니셔티브로, 인공생태계의 행동에 대한 이해와 롱테(Long te)를 위한 미래 재생생명지원 시스템 기술 개발을 위한 도구로 고안된 것이다.rm 유인 우주 임무

사이비엘리SS

CyBLiSS("Cyanobacterium-Based 생활 지원 시스템")는 개념은 자원 화성에 직접적으로 유용한 제품으로 제공을 처리하기 위해서 cyanobacteria을 사용할 것이라고 몇몇의 우주 기관(나사 독일 항공 우주 센터 와 이태리 우주국), 그리고 다른 중요한 유기체들에게 substrates[해명 필요한]에의 연구원들에 의해 발달되어 있다.Bioregenerative li의fe 지원 시스템([12]BLS).미래의 화성 유인 전초기지를 가능한 한 지구로부터 독립시켜('땅에서 떨어져 사는 탐험가') 임무 비용을 절감하고 안전을 높이는 것이 목표다.비록 독립적으로 개발되었지만, CyBLiSS는 화성에서 발견된 물질과 연결할 수 있기 때문에 다른 BLS 프로젝트(MeliSSA와 같은)를 보완하여, 화성에서 지속 가능하고 확장 가능하도록 만들 것이다.폐쇄 루프에 의존하는 대신 현장에서 발견된 새로운 요소들이 시스템에 도입될 수 있다.

참고 항목

각주

  1. ^ NASA, 2008
  2. ^ 배리 2000.
  3. ^ 설즈만&제닌 1994.
  4. ^ a b c d 데이비스, 존슨 & 스테파넥 2008.
  5. ^ NASA-HSF
  6. ^ 파라곤 프로젝트
  7. ^ NASA 2010
  8. ^ 파라곤 보도자료
  9. ^ 비글로우 자원봉사자
  10. ^ a b Crawford, J. (2016). "8.5.1 Helium recovery systems". Offshore Installation Practice (revised ed.). Butterworth-Heinemann. pp. 150–155. ISBN 9781483163192.
  11. ^ a b Staff, US Navy (2006). "15". US Navy Diving Manual, 6th revision. United States: US Naval Sea Systems Command. Retrieved 15 June 2008.
  12. ^ Verseux, Cyprien; Baqué, Mickael; Lehto, Kirsi; de Vera, Jean-Pierre P.; Rothschild, Lynn J.; Billi, Daniela (3 August 2015). "Sustainable life support on Mars – the potential roles of cyanobacteria". International Journal of Astrobiology. 15: 65–92. Bibcode:2016IJAsB..15...65V. doi:10.1017/S147355041500021X.

참조

추가 읽기

  • 에카르트, 피터.우주 비행 생명 유지와 생물 우주 과학.토런스, CA: Microcosm Press; 1996.ISBN 1-881883-04-3
  • Larson, Wiley J. and Pranke, Linda K. eds.인간 우주 비행: 미션 분석과 디자인.뉴욕: 맥그로 힐; 1999.ISBN 0-07-236811-X.
  • 리드, 로널드 D. 그리고 콜터, 게리 R.우주 비행 생리학 – 5장: 103–132.
  • 에카르트, 피터와 인형, 수잔.ECLSS(환경 제어 및 생활 지원 시스템) – 17장: 539–572.
  • 그리핀, 브랜드 N, 스ampinato, 필, 와일드, 리처드 C.특수 차량 활동 시스템 – 22장: 707–738.
  • Wieland, Paul O, 공간에서의 인간의 존재를 위한 설계: 환경 제어와 생명 유지 시스템에 대한 소개.미국 항공우주국, NASA 참조 간행물 RP-1324, 1994

외부 링크