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¿Cómo se repone el aire respirable en la ISS?

¿Cómo se repone el aire respirable en la ISS?



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Desde 2000, ha habido al menos un ser humano que vive y respira fuera de la atmósfera inferior de la tierra orbitando a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS).

La estación espacial está equipada con todo lo que los astronautas y cosmonautas necesitan para la vida: comida, agua y aire. La comida se entrega regularmente en misiones de reabastecimiento. Sin embargo, cuando se trata de agua y aire, la estación espacial es completamente autosuficiente.

Si bien tenemos el lujo de fotosintetizar plantas que nos suministran oxígeno, los que están a bordo de la EEI deben depender de otros medios para mantenerse con vida y respirar.

Entonces, ¿de dónde viene todo el oxígeno?

¿Cómo produce oxígeno la estación espacial?

Antes del lanzamiento de la Estación Espacial Internacional, ya habíamos perfeccionado los métodos para crear oxígeno en el vacío durante períodos prolongados. Bueno, no a cientos de millas sobre la tierra para ser exactos, en cambio estaba muy por debajo de la superficie del océano, dentro de los submarinos.

Los submarinos no tienen que subir a la superficie para reponer sus suministros de oxígeno. A menudo no pueden porque están bajo hielo, porque salir a la superficie comprometería su operación encubierta. Esto ha significado que los submarinos han tenido que crear durante mucho tiempo sus propios suministros de oxígeno interno. Bueno, no exactamente "crear" sino "reciclar".

Los sistemas primarios utilizados a bordo de la ISS son casi idénticos a los que se encuentran en los submarinos.

El sistema de agua y oxígeno de la estación espacial consta de dos elementos principales: el sistema de recuperación de agua, o WRS, y el sistema de generación de oxígeno, o OGS. Cada uno de los cuales depende del otro para funcionar correctamente.

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El WRS recolecta agua de la orina, la humedad y la condensación, que luego se purifica a estándares de agua potable. Pero esto constituye solo una parte del agua a bordo de la ISS. También se envía continuamente agua desde la tierra a la estación para garantizar que haya suficiente agua "fresca" para la tripulación.

El agua restante se utiliza para generar oxígeno a bordo de la estación espacial. El OGS, un sistema diseñado por la NASA, y el sistema ruso Elektron que lo acompaña utilizan el proceso de electrólisis para dividir el agua en sus componentes elementales: hidrógeno y oxígeno.

La electrólisis consiste en pasar una corriente eléctrica a través del agua desde un ánodo a un cátodo, lo que genera suficiente energía para separar los átomos. El resultado es la formación de gas hidrógeno, H2y oxígeno gaseoso, O2.

La electricidad para esta reacción química y la mayor parte de la electricidad utilizada a bordo de la ISS proviene de paneles solares en el exterior de la estación.

Químicamente, la electrólisis es similar a la reacción de fotosíntesis en las plantas.

Ahora, tal vez se pregunte, ¿qué sucede con todo ese gas hidrógeno creado por la reacción de división del agua? Bueno, se retroalimenta en algo llamado Sistema Sabatier a bordo de la ISS. Este sistema combina hidrógeno residual con dióxido de carbono residual derivado de la respiración de la tripulación para crear agua y metano mediante una reacción exotérmica. La fórmula se parece a esto:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O + calor

La siguiente pregunta que quizás se esté haciendo es ¿qué sucede con el metano y el calor ahora que hemos generado agua? Bueno, el metano se expulsa al espacio y el calor se gestiona mediante intercambiadores de calor.

Así que recapitulemos. Los pasos necesarios para generar y mantener oxígeno en el espacio son los siguientes:

  1. El agua se recupera de la estación espacial mediante el sistema de recuperación de agua.
  2. Parte de esa agua se utiliza para crear gas hidrógeno y gas oxígeno a través del proceso de electrólisis.
  3. Luego, el gas hidrógeno se alimenta al sistema Sabatier, que lo convierte nuevamente en agua utilizando el exceso de CO2 generado en la estación.
  4. Los subproductos del sistema Sabatier se ventilan al espacio.

Si bien la generación de oxígeno puede parecer simple en el papel, requiere una tecnología bastante sofisticada para despegar a cientos de millas sobre la tierra.

La ISS y sus sistemas de generación de oxígeno fueron diseñados para poder manejar una tripulación de 7 como máximo. Aunque, la estación rara vez cuenta con personal de ese nivel.

Los métodos de respaldo para generar oxígeno

Los sistemas espaciales de alta tecnología no son más que redundantes. Entonces, en caso de que fallen los procesos principales que utiliza la ISS para generar oxígeno, hay muchos sistemas de respaldo. Por si acaso.

La ISS recibe envíos regulares de oxígeno de la tierra en tanques presurizados montados fuera de la esclusa de aire de la estación. Estos no son suficientes para abastecer la estación durante un período prolongado, pero son suficientes para llenar continuamente el tanque, ya que hay fugas ocasionales.

El otro respaldo es un generador de oxígeno de combustible sólido (SFOG) desarrollado por la Agencia Espacial Rusa, inicialmente para la estación espacial Mir, que ya no está operativa. (Nota al margen histórica: el desmantelamiento de Mir fue un asunto bastante teatral. La estación espacial se estrelló intencionalmente en un lugar muy remoto en el Pacífico.

Pero volvamos a la Estación Espacial Internacional.

Este sistema ruso se conoce como el sistema Vika o SFOG, y la tripulación generalmente trata de evitar su uso.

El sistema Vika funciona aprovechando botes de clorato de sodio en polvo y hierro en polvo. Los recipientes se encienden y alcanzan temperaturas de hasta 600 grados Celsius (1,112 grados Fahrenheit), que es lo suficientemente caliente como para que el clorato de sodio se descomponga en cloruro de sodio y gas oxígeno.

¡Guau, oxígeno gaseoso, misión cumplida! Sin embargo, tener altas temperaturas, fuego y un gran suministro de oxígeno gaseoso en el espacio, uno al lado del otro, no es ideal en el espacio, ni en ningún otro lugar.

En 1997, uno de los botes se incendió a bordo de la estación Mir y extendió el fuego sobre el mamparo. No es ideal. La otra desventaja del sistema Vika es que en realidad no produce tanto oxígeno.

Un kilogramo de material produce 6,5 horas-tripulación de oxígeno. Eso no es mucho, y principalmente significa que el sistema Vika está reservado para emergencias absolutas y como respaldo en caso de alguna otra falla catastrófica a bordo de la ISS.

La estación espacial tiene una fuga

Ahora que hemos cubierto cómo la estación espacial produce y mantiene un suministro constante de oxígeno, hablemos de que la ISS tiene realmente una fuga.

Las fugas a bordo de la ISS no son infrecuentes. En general, siempre hay alguna pequeña fuga a bordo, considerando que es un recipiente a presión gigante en el vacío del espacio. Recientemente, sin embargo, las filtraciones se han vuelto un poco más serias. En agosto de 2020, el momento de escribir este artículo, las fugas se han agravado tanto que la tripulación de tres personas de la ISS ha tenido que acordonarse en una cápsula de escape para que los equipos de tierra puedan intentar investigar de dónde proviene la fuga.

En particular, los equipos de la NASA han enfatizado que la filtración no representa una amenaza seria para los astronautas, pero la situación, independientemente, es un poco aterradora.

Los equipos de tierra están monitoreando de cerca todos los compartimentos de la estación espacial para determinar de dónde proviene exactamente la fuga.

Encontrar fugas en un recipiente a presión gigante con una gran cantidad de conexiones externas y escotillas no es fácil. Las pequeñas fugas se conocen desde hace algún tiempo, pero sus ubicaciones exactas aún no se han determinado. La fuente podría ser una pequeña conexión de manguera escondida en un compartimento pequeño, o podría ser una junta tórica en una escotilla. Las posibilidades son alucinantes.

Por ahora, la situación parece esperanzadora mientras la NASA y las tripulaciones trabajan para recopilar más datos sobre el tema. Sin embargo, eso no quiere decir que no surgirán más fugas en el futuro. Mantener la ISS en aire limpio es un trabajo difícil. Pero juntas, la NASA y la Agencia Espacial Rusa están haciendo todo lo posible para garantizar que sus tripulaciones se mantengan seguras y respiren tranquilos mientras orbitan la Tierra durante meses y meses.


Ver el vídeo: International Space Station: what its like to live in space (Agosto 2022).