Hvordan dannes ilt ombord på et rumfartøj?

På jorden, vi har en konstant tilførsel af frisk luft. Vi indånder ilt og puster kuldioxid ud. Disse gasser genanvendes af planter gennem fotosynteseprocessen. Planterne optager kuldioxid og frigiver ilt. Det er en vidunderlig cyklus i stor skala. Men hvad sker der i det lille, lukkede kabiner til rumfartøjer, som rumfærgen eller rumstationer?

De fleste rumfartøjer bærer deres egen iltforsyning med sig og kan have et backup -system. Imidlertid, missionerne i disse rumfartøjer varer kort tid, i størrelsesordenen dage til to uger. I modsætning, den internationale rumstation (ISS) var designet til langvarig rumfart og har været i kredsløb siden 1998. Så hvordan fremstilles ilt ombord på ISS? Det håndteres på en af ​​tre måder, ved hjælp af iltgeneratorer, iltbeholdere under tryk eller iltgeneratorer til fast brændstof (også kaldet iltlys).

Den primære metode opnås af iltgeneratorerne:den russisk fremstillede Elektron og U.S. Environmental Control and Life Support System (ECLSS). Elektronen er placeret i servicemodulet (Zvezda), og ECLSS er placeret i Destiny -laboratoriemodulet. Disse enheder producerer ilt fra vand ved en proces kaldet elektrolyse, under hvilken en elektrisk strøm passerer gennem vand fra en positivt ladet elektrode kaldet en anode til en anden negativt ladet elektrode kaldet en katode. Der er en lille koncentration af salt i vandet for at lede elektricitet, fordi vandet i sig selv er en dårlig elektrisk leder. I processen, vand bliver delt i hydrogengas og iltgas. Sådan fungerer processens kemi:

• Ved katoden, en type reaktion kaldet reduktion opstår. Elektroner (f ^- ) fra katoden kombineres med vandet (H ₂ O) for at fremstille hydrogengas (H ₂ ) og hydroxidioner (OH ^- ):2H ₂ O (l) + 2e ^- -> H. ₂ (g) + 2 OH ^- (aq).
• Ved anoden, en type reaktion kaldet oxidation opstår. Elektroner fjernes fra vand og strømmer ind i anoden. Fjernelse af elektroner fra vand giver iltgas (O ₂ ) og hydrogenioner (H ⁺ ):2H ₂ O (l) -> O ₂ (g) + 4 e ^- + 4 H ⁺

Elektriciteten genereres af stationens solpaneler og leveres til iltgeneratorerne via stationens elnet. Vandet bliver leveret til stationen fra Jorden af ​​Progress -forsyningsskibe og rumfærgen. Vand bliver også genvundet af kondensatorer, der fjerner vanddamp fra kabineluften (astronauter udånder vanddamp). Endelig, vand kan genbruges fra astronauternes urin af ECLSS -enheden. Den hydrogengas, der fremstilles i elektrolyseprocessen, bliver udluftet i rummet, og iltgassen cirkuleres i kabineluften.

Lad os nu se på de andre måder, hvorpå ISS producerer ilt.

Oprettelse af ilt ombord på ISS

Som du nu ved, at få ilt ombord på den internationale rumstation (ISS) håndteres på en af ​​tre måder, ved hjælp af iltgeneratorer, iltbeholdere under tryk eller iltgeneratorer med fast brændsel. På den forrige side, vi talte om iltgeneratorer. Nu, lad os tale om de to andre metoder.

I den anden metode, ilt dannes ikke, men snarere leveret til ISS fra Jorden. Når Progress leverer skibe, Europæiske automatiserede transportkøretøjer, eller den amerikanske rumfærgs dock ved stationen, de pumper ilt ind i trykbeholdere ved luftsluseknuderne. De pumper også nitrogengas i andre tanke under tryk ved disse luftlåse. Stationens atmosfæriske kontroller blander gasserne i de korrekte proportioner til Jordens atmosfære og cirkulerer blandingen gennem kabinen.

Den tredje metode er et backup -system, der laver ilt gennem kemiske reaktioner. Systemet kaldes solid fuel oxygen generator (SFOG) og er placeret i stationens servicemodul (Zvezda). SFOG, som også kaldes iltlys eller chloratlys , har beholdere, der indeholder en blanding af pulveriseret natriumchlorat (NaClO ₃ ) og jern (Fe) pulver. Når SFOG tændes, jernet "brænder" ved 1112 grader F (600 grader C), som leverer den varmeenergi, der kræves til reaktionen. Natriumchloratet nedbrydes til natriumchlorid (bordsalt-NaCl) og iltgas (O ₂ ). Nogle af iltene kombineres med jern til dannelse af jernoxid (FeO):

600 ° C

NaClO ₃ (s) + Fe (s) -> 3O ₂ (g) + NaCl (r) + FeO (s)

SFOG leverer 6,5 mandstimer ilt pr. Kg af blandingen. Russiske rumdragter laver også ilt ved hjælp af SFOG'er.

I fremtidige rumstationer eller rumkolonier, NASA -forskere håber at skabe ilt og eliminere kuldioxid naturligt ved at dyrke planter. Planterne ville levere åndbar luft og være en fødekilde for astronauterne. Et problem, der skal løses, selvom, er, hvordan man dyrker et stort antal planter i små rum - boligarealet ombord på en rumstation er begrænset.

Oprindeligt udgivet:22. feb. 2011

Ofte stillede spørgsmål om ilt i rummet

Hvordan trækker astronauter vejret i rummet?

Kan ilt dannes i rummet?

Hvordan genererer ISS ilt?

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer rumstationer
• Sådan fungerer ubåde
• Sådan fungerer rumdragter
• Sådan fungerer rumfærger
• Hvordan Project Mercury fungerede
• Sådan fungerede Gemini -rumfartøjet
• Sådan fungerede rumfartøjet Apollo
• Sådan fungerer Scuba

Kilder

• American Chemistry Council, "Natriumchlorat:Tilvejebringelse af nødoxygen" januar 2007. http://www.americanchemistry.com/s_chlorine/science_sec.asp?CID=1708&DID=6370&CTYPEID=113
• Bovard, RM, "Oxygenkilder til rumflyvninger" Aerospace Medicine 31:407-412, 1960 http://www.asma.org/Organization/smb/timeline/1960/1960%20July-Dec/31050407-1.pdf
• Launius, RD, "Rumstationer:Base Camps to the Stars" Smithsonian Books, Washington, DC, 2003
• Referencevejledning til ISS http://www.nasa.gov/mission_pages/station/news/ISS_Reference_Guide.html