В Исследовательском Центре им. М.В. Келдыша и МРТИ РАН был выполнен анализ по обоснованию возможности сравнительно быстрого (в течение 10-15 лет) создания пилотного демонстрационного энергоизлучательного лунного комплекса мощностью в несколько миллионов киловатт — как типового модуля будущей (к 2050 г.) полноразмерной энергопроизводящей системы мощностью до 2,5-3 ТВт. В основу положен модифицированный вариант «упрощенной» концепции системы без зеркал на лунной орбите, без дополнительных баз на обратной стороне Луны, но с отражателями на околоземной орбите.

В проекте принята нетрадиционная, но простейшая схема энергоизлучательного комплекса — совмещение тонкопленочной солнечной батареи с фазированной антенной решеткой (микронный электрогенерирующий слой аморфного кремния на железной фольге-подложке толщиной 20 мкм, при характерной ширине ленты 0,5 м), в которую с шагом, равным длине волны (5,2 см), вмонтированы твердотельные транзисторы мощностью —0,1 Вт. Такие ленты, уложенные на простейшие опоры высотой 0,5 м, имеют полносборную заводскую готовность, и готовы к монтажу из рулона. Они образуют всю поверхность фазированной антенной решетки в энергоизлучательном комплексе. Такая интегральная схема в несколько раз лучше по материалоемкости, чем энергоизлучательный комплекс с зеркальными антеннами со сканирующим лучом.

Для доставки на Луну технических модулей лунных заводов по производству лент-антенн, использующих реголит в качестве сырья для изготовления лент-подложек и пенокерамических, либо пеносиликатных волноводов разводки опорного СВЧ-сигнала, в рамках лунного производственного комплекса могут быть организованы также линии по производству лунных топлив — «кислород+кремний» и «кислород+алюминий» для использования его компонентов в составе двухступенчатой транспортной системы «ОИСЗ — ОИСЛ — ОИСЗ» и «Луна — ОИСЛ — Луна».

Совершенно не поняли о чем эта статья? Так это от недосыпу! А это значит, что вам просто жизненно необходимо купить мягкий матрас, на котором вы уснете в считанные минуты. Ну а на следующий день вы сможете повторно прочесть эту статью и разобраться во всех особенностях развертывания транспортного комплекса на основе ММБ с ЯЭРДУ!

Особенностью использования ЯЭРДУ является необходимость первого запуска ЯЭУ на так называемой радиационно-безопасной орбите (РБО), где время существования достаточно для спада накопившейся радиоактивности реактора. Это время зависит от характеристик ММБ, типа и срока работы ЯЭУ. Считается, что высота РБО должна быть не менее 800 км.

РН «Ангара-5»

Анализ возможных схем развертывания ММБ мощностью 1-1,5 МВт показал, что для решения транспортных задач на участке «орбита Земли — орбита Луны» при использовании существующих и разрабатываемых PH грузоподъемностью класса «Протон» («Ангара-5», «Русь-М») и выше необходимо использовать двухпусковую схему выведения ММБ, при которой модуль с ЯЭУ («энергомодуль») выводится отдельно от блока полезной нагрузки. Это позволяет во многом унифицировать систему доставки модулей на сборочную орбиту использованием единой PH для многократного выведения полезного
груза. Для ММБ большой мощности (4-6 МВт) возможно реализовать однопусковую схему выведения ПГ массой порядка 30 т при создании PH грузоподъемностью 60-100 т.

При двухпусковой (и более) схеме развертывания транспортного комплекса актуальной является проблема преодоления квантованности, возникающей вследствие размещения систем в двух исходно разделенных блоках. Одним из путей преодоления этого эффекта может быть разделение ЭРДУ (вместе с запасом рабочего тела) на две подсистемы, размещаемые в обоих стыкуемых блоках. При этом конструкция стыковочного узла должна предусматривать как механическую, так и электрическую стыковку соответствующих блоков. Следует лишь отметить, что операции стыковки в космосе освоены (в РКК «Энергия» проведено более 200 стыковок) и являются штатной операцией развертывания и поддержания функционирования космических комплексов.

Отправляетесь в Черногорию на конференцию, посвященную взлетным и посадочным комплексам на Луне? Тогда вам следует знать, что такси Подгорица довезет вас в нужное место быстро и за разумные деньги! Подробности вы найдете на aerodromtaxi.com.

При массе взлетного модуля с жилым и шлюзовым отсеками (т.е. массы полезного груза) в 10 т, масса одноразового взлетно-посадочного и посадочного (с полезным грузом) комплекса с двигательной установкой на высококипящих топливных компонентах составит порядка 28 т. Внешний вид взлетно-посадочного комплекса показан на рис. ниже, а его основные характеристики следующие:

Внешний вид взлетно-посадочного комплекса первого этапа

Взлетно-посадочный комплекс должен содержать три изолированных обитаемых отсека: взлетную кабину, жилой отсек и шлюзовой отсек. Учитывая, что время пребывания экипажа в комплексе предполагается ограничить 90 человеко-сутками, комплекс средств жизнеобеспечения должен состоять из систем на запасах, размещенных в жилом отсеке. В шлюзовом отсеке могут быть размещаться два выходных скафандра, полный комплект агрегатов средств обеспечения выхода и насосный агрегат откачки, обеспечивающий откачку шлюза до остаточного давления ~15 мм рт.ст. Откачка газа из шлюзового отсека осуществляется в жилой отсек с соответствующим повышением в нем давления.

Многоразовый межорбитальный буксир с ЭРДУ предназначен для доставки лунных взлетно-посадочных и посадочных комплексов, контейнеров с полезной нагрузкой, топливом, научного оборудования и многих других грузов, необходимых для освоения Луны или произведенных на Луне с низкой околоземной орбиты на низкую окололунную орбиту и обратно.

Такой буксир может быть использован для доставки полезных грузов в точки либрации и на высокие околоземные и окололунные орбиты и обратно. Принципиально возможно его использование для снабжения электроэнергией бортовых систем энергоемких КА, в том числе лунной орбитальной станции.

Возможный вид многоразового межорбитального буксира с ядерной энергоустановкой

Вариант многоразового межорбитального буксира с ядерной энергоустановкой в РКК «Энергия» рассматривается в качестве основного. Возможный вид буксира с ЯЭУ приведен на рис. выше, а основные характеристики одного из вариантов такого буксира следующие:

Многоразовый межорбитальный буксир с ЭРДУ является одним из элементов транспортной системы, существенно повышающим эффективность транспортных операций и использующийся на всех этапах освоения Луны и этапах развития транспортной космической системы.

Монтаж комплекса начинается с монтажа ЯЭУ в грунте и создания грунтового вала для радиационной защиты. Рядом с ЯЭУ размещается агрегат для термообработки грунта. В процессе работы добывающий агрегат движется вокруг ЯЭУ по спирали, а транспортировка добытого грунта осуществляется модульной транспортной системой. По мере удаления добывающего агрегата от ЯЭУ в транспортировку включаются дополнительные транспортные модули. Максимальное расстояние, с которого производится транспортировка грунта, 150-200 м. После обработки участка, определяемого максимально возможным удалением добывающего агрегата от ЯЭУ, производится перерыв в работе и перемещение ЯЭУ и агрегата термообработки на новый участок, где уже подготовлено место для размещения ЯЭУ и вал радиационной защиты.

Работа проводится круглосуточно в течение года. Предусмотрены перерывы в работе для перемещения на новый рабочий участок и проведения при необходимости ремонтно-профилактических работ. Предполагается, что суммарное время работы составит 80% продолжительности года.

Схема обработки лунного грунта с использованием тепловой и электрической энергии атомной теплоэлектростанции

Схема обработки лунного грунта с использованием тепловой и электрической энергии атомной теплоэлектростанции приведена на рис. выше.

Оценки годовой производительности добывающего и промышленно-перерабатывающего комплекса были выполнены для следующих исходных данных:

При проведении оценки производительности добывающего комплекса предполагалось, что основным агрегатом, определяющим производительность, является теплообменник-рекуператор с псев-доожиженным слоем грунта. Были определены производительность по нагреву грунта до заданной температуры, габаритные размеры и количество тепловых труб, требуемых для заданной степени рекуперации, габариты и масса теплообменника-рекуператора в целом, расход водорода, требуемого для режима псевдоожиженного движения грунта. Полученные результаты позволили провести оценки химического состава газовой смеси на выходе из теплообменника-рекуператора и количество никелида лантана, требуемого для извлечения водорода из газовой смеси. Основные параметры цикла термообработки лунного грунта следующие:

Затраты мощности на выемку грунта оценивались по аналогии с существующими агрегатами для работы с грунтом. С учетом пониженной силы тяжести в качестве аналога лунного грунта были выбраны легкие песчаные грунты и влажный, смерзшийся снег.

На основе полученных результатов были оценены габариты, масса и мощность агрегата для работы с лунным грунтом заданной производительности. Затраты энергии на транспортировку грунта принимались несущественными по сравнению с энергией, требуемой для выемки грунта.

Характеристики модуля добычи и переработки грунта следующие:

Приболели, и сейчас Вас гораздо больше интересует не добыча лунного грунта, а поиск ближайшей аптеки аптеки по станциям метро Москвы, где и лекарства продают качественные и цены приемлемые. И именно поэтому Вам следует прямо сейчас заглянуть на apteki-moskvy.ru, где вы найдете всю необходимую вам информацию!

Предложенная в конце 2002 года концепция добычи и переработки лунного грунта использует ЯЭУ в качестве источника электрической и тепловой энергии для функционирования. Тепловая обработка грунта проводится в периодически перемещаемом теплообменном агрегате, снабжаемом теплом от ЯЭУ.

Выемка грунта проводится подвижным добывающим агрегатом до глубины 3 м, ширина захвата обрабатываемого участка 3 м. При подъеме грунта на поверхность происходит предварительное удаление крупной фракции. Транспортировка мелкой фракции грунта на перемещаемый агрегат тепловой обработки и обратно осуществляется модульной транспортной системой. Транспортная система состоит из подвижных модулей, каждый из которых обеспечивает транспортировку грунта на 10-15 м. Требуемое расстояние доставки обеспечивается необходимым количеством модулей. Каждый подвижный модуль несет две стрелы, поддерживающие два монорельса, по которым движутся автономные грузовые тележки с грунтом на термообработку и возвращающие его обратно после термообработки.

Грунт, доставленный на агрегат тепловой обработки, нагревается в теплообменнике-рекуператоре. Максимальная температура нагрева 650-700°С, степень рекуперации тепловой энергии 80%. Тепло для нагрева грунта передается в теплообменник-рекуператор от ЯЭУ с помощью высокотемпературных тепловых труб с натриевым рабочим телом. Передача тепла от тепловых труб к грунту производится через вакуумный зазор, необходимый для обеспечения заданного ресурса работы тепловых труб.

В процессе нагрева грунт в теплообменнике-рекуператоре движется сверху вниз под действием силы тяжести. Для увеличения коэффициента теплообмена применяется ожижение восходящим потоком
водорода, который отбирается из газообразных продуктов термообработки грунта. Требуемая средняя скорость движения грунта в теплообменнике-рекуператоре определяется регулирующим затвором.

Для рекуперации тепла используются также тепловые трубы. Для высокого уровня температур в качестве рабочего тела используются дифенил и нафталин, для более низкого уровня температур используется вода. Десорбированные при термообработке грунта газы проходят через вихревой пылеотделитель и теплообменник, и поступают на отделитель водорода. Для отделения водорода от остальных газов используется явление обратимого поглощения водорода сплавами на основе никелида лантана. Часть водорода из отделителя возвращается в теплообменник-рекуператор для обеспечения ожижения грунта, остаток может быть использован для технических нужд.

После поглотителя водорода газовая смесь поступает на холодильник- конденсатор воды, где происходит конденсация водяных паров и отделение жидкой воды. После извлечения воды газовая смесь содержит гелий, метан, окись углерода, двуокись углерода, азот и остаточное количество пара воды и водорода. Эта газовая смесь поступает на центрифужный разделитель. Поскольку разница молекулярных масс изотопов гелия и остальных газов отличается более чем на 10 а.е.м., разделение происходит эффективно. На первых двух ступенях происходит отделение газовых компонентов с большой молекулярной массой. Последующие ступени газовых центрифуг производят разделение изотопов и выделение гелия-3.

Выделенный изотоп гелия-3 сжижается и передается на хранение. Поскольку количество гелия-3 мало, получаются небольшие затраты энергии на ожижение и поддержание необходимой низкой температуры в процессе хранения.

Вода, выделенная в процессе работы, передается на хранение и при необходимости подвергается электролизу для получения кислорода для поддержания жизнедеятельности экипажа или получения компонентов топлива. Изотоп гелий-4, метан, окись углерода, двуокись углерода, азот при необходимости хранятся или поступают на химическую переработку.

Еще одним наиболее важным преимуществом этой реакции является то, что поскольку протоны — заряженные частицы, а электрический ток — это поток заряженных частиц, становится возможным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловое преобразование. Это позволяет использовать в случае гелия-3 гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и осуществить непосредственное преобразование энергии заряженных частиц в электроэнергию с очень высоким КПД (80-85%).

Однако при этом необходимо решить вопрос добычи термоядерного топлива ³He в промышленных масштабах. На Земле отсутствуют достаточные запасы ³Не. Это связано с тем, что магнитное поле Земли экранирует попадание «солнечного ветра», содержащего ³Не, на поверхность Земли.

Одним из возможных способов решения этого вопроса может стать добыча гелия-3 на телах космического пространства. Использование достижений космической техники может сделать космическую технологию добычи гелия-3 экономически конкурентоспособной по сравнению с другими возможными вариантами. Исходной предпосылкой является значительно более высокая концентрация гелия-3 в поверхностных породах Луны, нежели в Земной коре и атмосфере.

Прогнозируемые запасы гелия-3 на Луне весьма значительны, и, как показано в ряде работ, доставка гелия-3 с Луны возможна не только технически, но и, по-видимому, энергетически выгодна и экономически оправдана.

Существующие в настоящее время концепции внеземной добычи гелия-3 ориентированы на переработку лунного грунта. При разработке таких проектов может использоваться идеология наземного добывающего оборудования с поправкой на размещение его на поверхности Луны, поскольку на Луне существует заметная гравитация, высокий вакуум и возможность получения ночью низких температур. Процесс добычи гелия-3 на Луне должен включать следующие стадии:

— добычу поверхностного слоя грунта;

— десорбцию гелия из лунного грунта путем нагрева;

— разделение изотопов гелия-3 и гелия-4;

— доставку на Землю гелия-3.

По оценкам полная затрата энергии на поставку гелия-3 составит 2,4×10⁶ МДж/кг. Если учесть, что при термоядерном сжигании гелия-3 выделяется энергия 6,0×10⁸ МДж/кг, то выигрыш по энергии получается в 250 раз. Этот выигрыш стоит сравнить с тем, что при сжигании урана в ядерных реакторах выигрыш в 20 раз, а при сжигании угля — в 16 раз. Может оказаться так, что по энергетическому эквиваленту лунный гелий-3 дешевле земного каменного угля.

При возможности добычи гелия-3 на Луне (или других небесных телах) термоядерная энергетика на основе гелия-3 по сравнению с использованием имеющегося на Земле D-T (дейтерий-тритиевого) топлива позволит:

— примерно в 30 раз снизить нейтронный поток от термоядерного реактора;

— существенно снизить радиационную опасность энергетики, так как освободит от манипуляций с большим количеством радиоактивного трития;

— поднять КПД производства электроэнергии и уменьшить тепловые выбросы;

— сделать термоядерную энергетику экономически выгодной.

Предпочитаете думать о вещах более приземленных, чем добыча полезных ископаемых на Луне. И сегодня на повестке вашего дня стоит обустройство кухонной комнаты? Тогда рекомендую Вам купить кухонный стол в спб. Он отлично впишется в любой дизайн, а его функциональность сложно переоценить.

В качестве одной из главных целей производственного освоения Луны является добыча и переработка ее полезных ископаемых. При этом рассматривается не только возможность использования добываемых ископаемых для обеспечения систем жизнедеятельности обитаемых лунных баз и изготовления топливных компонентов ракетных двигателей, но и производство для нужд Земли. В дальнейшем предполагается создание замкнутого производства конечной продукции для построения внеземной космической инфраструктуры, в том числе энергопроизводящей системы для обеспечения Земли из космоса электроэнергией, получения энергии из внеземных полезных ископаемых, выноса в космос энергоемких и вредных производств и т.д.. Считается, что это поможет решить проблему истощения земных энергоносителей и, что не менее важно, снизит экологическую нагрузку на Землю, предотвратит экологические кризисы, связанные с интенсивным развитием наземной энергетики.

К задаче первой очереди освоения полезных ископаемых Луны можно отнести производство, накопление и длительное хранение таких расходных материалов, как кислород, водород, метан, вода, аргон, ксенон. Ко второй очереди — добыча и употребление в производстве железа, титана, кремния, алюминия и других материалов. При этом должно предусматриваться как использование этих материалов в качестве полуфабрикатов с транспортировкой их на окололунные, околоземные и даже, при необходимости, наземные производственные комплексы, так и глубокий передел на самой Луне с изготовлением разнообразной продукции.

О возможности добычи гелия-3 из лунного грунта. По мнению, утвердившемуся в настоящее время, проблема обеспечения энергоресурсами, начиная со второй половины XXI в., будет решаться с широким применением термоядерной энергии, как возможной альтернативы органическому топливу и ядерной энергии деления. Первым этапом развития термоядерной энергетики будет создание реактора, использующего реакцию дейтерий-тритий (D-T):

D + Т = ⁴Не(3,5 МэВ) + n(14,1 МэВ).

Однако эта реакция имеет существенные недостатки — наличие в составе термоядерного топлива радиоактивного трития и термоядерных нейтронов. Поэтому при реакции синтеза D-T, также как и при реакции деления урана в обычных ядерных реакторах атомных электростанций, облучение образующимися нейтронами приводит к радиоактивности конструкционных материалов термоядерной установки. Это делает термоядерный реактор не менее биологически опасным, чем реактор деления, и тем самым снижает конкурентоспособность «идеи термоядерного синтеза».

Учитывая экологические стороны этого вопроса, можно с большой долей уверенности предположить, что после создания термоядерного реактора, использующего реакцию D-T, эволюция термоядерной энергетики пойдет по пути использования экологически более чистой реакции дейтерий — изотоп гелий-3 (D-³He):

D + ³Не = ⁴Не(3,6 МэВ) + р(14,7 МэВ).

Преимущество этой реакции синтеза — возможность существенного снижения нейтронного выхода и накопления радиоактивного трития (нейтроны и тритий образуются в результате побочной реакции дейтерий-дейтерий (D-D), однако выход их существенно ниже, чем в реакции D-T). Это и определяет D-³He термоядерный реактор как наиболее экологически чистый источник внутриядерной энергии для целей энергоснабжения человеческой цивилизации.

При наличии рационов питания, содержащих 0,5 кг воды/чел.сут. и использования воды за счет ее извлечения из всех продуктов жизнедеятельности, комплекс не потребует дополнительных запасов воды.

Базовый комплекс средств жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы

Принципиальная схема базового комплекса систем жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы приведена на рис. выше. Потребление запасов в таком комплексе — 1,1 кг на человека в сутки (пища), общая степень замкнутости комплекса — 77%, замкнутость по воде — более 90%. Массовый баланс этого базового комплекса приведен в табл. 1, а примерная массовая сводка — в табл. 2.

Таблица 1. Массообмен в замкнутом регенерационном комплексе жизнеобеспечения

Таблица 2. Массовая сводка базового комплекса средств жизнеобеспечения лунных орбитальной станции и базы

В дальнейшем могут быть осуществлены процессы более полного использования двуокиси углерода в базовом комплексе. При этом для обеспечения этого использования необходимо будет перейти в значительной степени к сублимированным продуктам питания. Недостатком процесса Сабатье является невозможность использования всей двуокиси углерода, выделяемой экипажем, так как половина водорода, образующегося при электролизе воды, расходуется на образование метана. Разложение метана до углерода и водорода для сохранения водорода требует расхода катализатора, участвующего в процессе, так как осаждающийся на катализаторе углерод выводит его из дальнейшей эксплуатации. Замена в комплексе системы переработки двуокиси углерода до метана и воды и системы обеспечения экипажа кислородом на систему переработки двуокиси углерода, состоящей из высокотемпературного электролизера с твердым электролитом на керамической подложке и реактора, в котором реализован процесс Белла-Бодуара (гидрирования окиси углерода до метана и воды), может повысить степень замкнутости комплекса до 0,83. В высокотемпературном электролизере осуществляется электролиз двуокиси углерода и воды, причем на аноде образуется кислород, а на катоде — смесь окиси углерода и водорода. Из катодной полости смесь окиси углерода и водорода направляется в реактор, в котором реализуется процесс Белла-Бодуара. Метан и избыток окиси углерода удаляются, а полученная в реакторе вода возвращается в высокотемпературный электролизер. В этом комплексе осуществляется до 75% извлечения кислорода из двуокиси углерода. Комплекс позволяет использовать до 86% сублимированных продуктов.

Замена в комплексе средств жизнеобеспечения реактора с использованием процесса Белла-Бодуара на реактор, в котором реализован процесс Боша (2СО=СO₂+С) может повысить степень замкнутости комплекса до максимальной теоретической величины в 0,85, которая может быть реализована в физико-химическом комплексе при отсутствии биологических звеньев (оранжереи), используемых и для регенерации кислорода.

Высокотемпературный электролизер и реактор по процессу Боша позволяют осуществлять 100% извлечение кислорода из двуокиси углерода и получить избыток воды в количестве 0,16 кг/(чел.сут.) при 100% использовании сублимируемых продуктов. Конечным продуктом в реакторе является углерод (сажа) в количестве 0,26 кг/(чел.сут.), который осаждается на катализаторе. Комплекс даст выигрыш в расходуемых массах при условии, что масса расходуемых материалов на удаление сажи и восстановление катализатора не превысит 0,16 кг/(чел.сут.). Однако приемлемая для практического применения технология восстановления катализатора при указанной эффективности пока не отработана.

Разработка нормативов среды обитания космонавтов для непрерывных длительных экспедиций человека на Луну необходима в качестве технических требований к системам жизнеобеспечения, от которых будет в значительной степени зависеть необходимость переработки существующих систем орбитальных станций. Одновременно эти нормативы будут медицинскими требованиями к поддержанию здоровья экипажа. Прежде всего, предстоит разработать критерии оценки качества атмосферы, воды и микробиологического состава среды обитания человека вне Земли, в том числе на Луне и в длительном космическом полете. Для улучшения комфорта целесообразно рассмотреть вместо монотонной среды обитания возможности изменения ее параметров — создание переменной влажности и температуры атмосферы, содержания кислорода и двуокиси углерода и т. д.

Гораздо больше, чем формирование обитаемое базы на Луне, Вас интересуют справочные таблицы и схемы для учебы и работы по: математике, физике, химии, истории, биологии, географии? Тогда эту и еще много другой учебной информации вы сможете найдете на сайте infotables.ru!

Для извлечения кислорода из двуокиси углерода необходимо создание системы ее концентрирования (не менее 99%) и переработки. Сбор и концентрирование двуокиси углерода можно осуществлять электрохимическими или адсорбционным методами. Наиболее отработанным способом сбора и концентрирования является использование адсорбентов, к которым предъявляются требования по устойчивости к многоцикловой работе и регенерации от пара влаги и двуокиси углерода. Перспективным может оказаться использование твердых сорбентов с регенерацией водяным паром (при температуре ~105°С) для систем сбора и концентрирования двуокиси углерода (рис. ниже). Основным преимуществом этой системы является регенерация тепла за счет сброса пара из одного адсорбера в другой адсорбер, что позволяет реализовать процесс концентрирования двуокиси углерода с расходом энергии на регенерацию сорбентов не более 7 Вт/л СО₂.

Экспериментальная система очистки атмосферы и концентрирования двуокиси углерода с паровой регенерацией адсорбента: 1 — вентилятор: 2 — адсорбер; 3 — парогенератор; 4 — водяной насос; 5 — компенсатор; 6 — холодильник; 7 — влагоотделитель; А1, А2 — адсорбер; В1 ,В2 — влагоотделитель; К1-К12 — клапан; Х1, Х2 — холодильник

Для лунной базы, где присутствует гравитация, на последующих этапах перспективно использование в качестве сорбента жидкого поглотителя двуокиси углерода, обладающего значительно большей емкостью, чем твердые поглотители.

Разработан простой способ переработки путем гидрирования двуокиси углерода с получением воды и метана (процесс Сабатье). Процесс экзотермический, осуществляется с эффективностью, близкой к единице за один проход на никелевом катализаторе. По этому процессу была создана и отработана полномасштабная экспериментальная система.

Система удаления вредных примесей: 1 — вход воздуха из модуля в систему; 2 — фильтр предварительной очистки; 3 — вентилятор; 4 — фильтр нерегенерируемый; 5 — датчик расхода; 6 — блок микропримесей; 7,8- фильтры регенерируемые; 9, 10 — блоки вакуумных клапанов; 11, 12, 13-аварийные вакуумные клапаны; 14- каталитический фильтр; 15 — выход воздуха из системы в модуль; 16 — термокаталитический фильтр; 17 — воздух (часть потока); 18 — выброс вредных примесей в вакуум; 19 — без-моментный насадок; 20 — корпус орбитальной станции

Существующие регенерационные системы очистки основаны на поглощении газообразных и паровых примесей активированным углем, который периодически регенерируется в вакуум. Удаление окиси углерода и водорода осуществляется на катализаторе при температуре окружающей среды в модуле. Система удаления вредных примесей на этих принципах эксплуатировалась на станциях «Мир» и МКС и после дополнительной автоматизации ее работы может войти в состав базового комплекса средств жизнеобеспечения (рис. выше). В дальнейшем она может быть, после разработки, дополнена фотокаталитической системой или заменена более универсальной системой на основе высокотемпературного катализатора с нагревом до ~160°С (рис. ниже). Схема ее аналогична схеме системы с низкотемпературным катализатором, но весь поток воздуха проходит через блок высокотемпературного катализатора с регенерацией тепла.

Система удаления вредных примесей на основе высокотемпературного катализатора: АВК4, АВК5 — аварийный клапан; АВК БМП — аварийный клапан блока микропримесей; БВК1, БВК2 — блок вакуумных клапанов; ФДО — фильтр доочистки

Экономия массы и объема также должна быть проведена за счет организации сушки отходов жизнедеятельности экипажа и стирки и последующей сушки одежды — разработки средств для сушки и разработки стиральной машины.

Метод, реализуемый с помощью центробежного многоступенчатого вакуумного дистиллятора, обеспечивает экономию удельных энергозатрат в 5-6 раз по сравнению с реализованной на станции «Мир» атмосферной дистилляцией. Вода из системы СРВ-УМ будет использоваться главным образом в системе для электролизного получения кислорода (система типа «Электрон-В»). При необходимости, в системе можно осуществлять доочистку других типов водосодержащих отходов.

Очистка загрязненной санитарно-гигиенической воды осуществляется в системе регенерации типа СРВ-СГ с использованием процесса ультрафильтрации с последующей сорбционной очисткой. Очистке в СРВ-СГ будет подвергаться только вода, непосредственно использовавшаяся в средствах мытья с применением моющих средств (в рукомойнике, душевой кабине), или для стирки белья (в стиральной машине). Предполагается, что при принятии санитарно-гигиенических процедур часть воды будет испаряться, попадать в систему кондиционирования воздуха и далее в СРВ-К. Способы регенерации и степень восстановления воды будут зависеть от примененных моющих средств.

Схема размещения системы «Электрон» в структурной схеме средств кислородообеспечения: 1 — система «Электрон»; 2 — блок визуального контроля давления; 3 — гермокапсула блока жидкостного; 4 — вентилируемая капсула блока жидкостного; 5 — блок управления; 6 — теплоноситель системы терморегулирования; 7 — электролизер; 8 — теплообменник; 9 — разделители фаз; 10 — сигнализатор жидкой фазы; 11 — кислород; 12 — водород; 13 — блок датчиков давления; 14 — водород; 15 — вход воздуха; 16 — фильтр гидрофобный; 17 — буферная емкость; 18 — насосы; 19 — подача азота; 20 — блок продувки азотом; 21 — выход азота; 22 — выход воздуха; 23 — газоанализатор водорода; 24 — клапан водородный; 25 — газоанализатор кислорода в водороде; 26 — регулятор перепада давления; 27 — клапан вакуумный водородный; 28 — корпус орбитальной станции; 29 — выброс водорода в вакуум; 30 — безмоментный насадок; 31 — кислород; 32 — газоанализатор водорода в кислороде; 33 — емкость для воды; 34 — блок дожигания; 35 — выход кислорода в гермоотсеки; 36 — стабилизатор тока

Для получения кислорода из воды может быть использована после модернизации система электролиза воды «Электрон» с водным раствором щелочи КОН, эксплуатировавшаяся на орбитальных станциях «МИР» и МКС, ресурс которой может быть увеличен с 1 года до 3 лет (рис. выше). Газожидкостная смесь после электролиза охлаждается с использованием жидкостного контура системы терморегулирования и далее ее разделение производится на статических разделителях кислорода и водорода. Для обеспечения безопасности в магистралях кислорода и водорода установлены газоанализаторы, выдающие сигналы на отключение системы «Электрон» в случае превышения уровней примесей в электролизных газах. Основной недостаток эксплуатируемой конструкции щелочного электролизера — невозможность замены отказавшего агрегата, так как не исключена вероятность пролива щелочи и снижение сопротивления электроизоляции агрегата.

Система электролиза воды на основе твердого полимерного электролита «Янтарь»: БЕ2 — буферная емкость; БПА — блок продувки азотом; БПВ1, БПВ2 — блок подготовки воды; БЭЛ — блок электролизный; ГА1 ,ГА2 — газоанализатор; ДД1, ДД2 — датчик давления; ДПД1, ДПД2 — датчик перепада давления; ДР1 ,ДР2 — дроссель; ДЭП1, ДЭП2 — датчики электропроводности воды; ЕДВ — емкость для воды; К01, К02 — клапан обратный; КР — кран ручной; НП — насос подачи; НЦ — насос циркуляционный; РПД — регулятор перепада давления РПД1 — регулятор перепада давления кислорода; РПД2 — регулятор перепада давления водорода; СС — статический сепаратор; ТО — теплообменник; УС1.УС2 — устройство стерилизации; УСТ1 — устройство стерилизации; ЭК1 …ЭК9 — клапан электромагнитный; ЭН – электронагреватель

Разрабатывается также система электролиза воды на основе твердого полимерного электролита (рис. выше). Преимуществом этой системы «Янтарь» является отсутствие агрессивной среды. В циркуляционном контуре используется деионизированная вода. Разделение водородо-водяной смеси, поступающей из электролизера, обеспечивается статическим разделителем. Сухой кислород непосредственно поступает на потребление. Оперативно обеспечивается замена любого агрегата. Безопасность обеспечивается с помощью газоанализаторов аналогично щелочной системе.

Такой электролизер ремонтопригоден, так как в нем циркулирует вода. Однако, из-за высоких требований к качеству подпитывающей воды (сопротивление ~1 МОм), масса расходуемых материалов для этой системы в настоящее время составляет не менее 15 кг/чел. год.