Управляемая экологическая система жизнеобеспечения

Управляемые (или закрытые) экологические системы жизнеобеспечения (аббревиатура CELSS)-это самоподдерживающиеся системы жизнеобеспечения космических станций и колоний , как правило , через управляемые закрытые экологические системы, такие как Биогом, БИОС-3, Биосфера-2, марсианская пустынная исследовательская станцияи Юэгун-1.

Оригинальная концепция

Цельс был впервые изобретен Советским Союзом во время знаменитой "космической гонки" в 1950–х-60-х годах. Зародившись Константином Циолковским и продолженный В. И. Вернадским, первые набеги в эту науку были связаны с использованием закрытых, беспилотных экосистем, расширяющихся в исследовательскую установку, известную как БИОС-3.

Затем в 1965 году начались пилотируемые эксперименты в БИОС-3.

Обоснование

До сих пор присутствие человека в космосеограничивалось нашей собственной системой Земля–Луна. Кроме того , с собой было привезено все необходимое астронавтам для жизнеобеспечения (воздух, водаи пища). Это может быть экономичным для коротких миссий космических аппаратов, но это не самое жизнеспособное решение, когда речь идет о системах жизнеобеспечения долгосрочного корабля (например, корабля поколения) или поселения.

Цель CELSS-создать регенеративную среду, которая может поддерживать и поддерживать человеческую жизнь с помощью сельскохозяйственных средств.

Компоненты CELSS

Ревитализация воздуха

В средах, отличных от CELSS, пополнение воздуха и обработка CO2 обычно состоят из резервуаров для хранения воздуха и скрубберов CO2. Недостаток этого метода заключается в том, что по мере истощения резервуары должны будут пополняться; скрубберы также потребуют замены после того, как они станут неэффективными.

Существует также проблема переработки токсичных паров, которые поступают из синтетических материалов, используемых при строительстве местообитаний. Поэтому вопрос о том, как поддерживается качество воздуха, требует внимания; в ходе экспериментов было установлено, что растения также удаляют летучие органические соединения , выделяемые синтетическими материалами, используемыми до сих пор для строительства и поддержания всех искусственных местообитаний.

В CELSS воздух первоначально подается внешним источником, но поддерживается за счет использования лиственных растений, которые создают кислород в процессе фотосинтеза (чему способствуют отходы-побочный продукт человеческого дыхания,CO2). В конечном счете , главная цель среды CELSS состоит в том , чтобы лиственные растения взяли на себя полное и полное производство потребностей в кислороде; это сделало бы систему замкнутой, а не управляемойсистемой.

Производство продуктов питания / расходных материалов

Как и во всех нынешних набегах в космос, экипажи должны были хранить все необходимые им расходные материалы перед запуском. Как правило, твердые пищевые продукты подвергались сублимационной сушке, чтобы уменьшить вес судна.

Конечно, в самоподдерживающейся экосистеме место для выращивания сельскохозяйственных культур будет отведено, что позволит выращивать и культивировать продукты питания. Чем больше группа людей, тем больше урожая придется выращивать.

Что касается воды, то эксперименты показали, что она будет получена из конденсата в воздухе (побочный продукт кондиционирования воздуха и паров), а также из избыточной влаги растений. Тогда его придется фильтровать каким-то способом, либо с помощью природы, либо с помощью машины.[цитата необходима]

Очистка сточных вод

В ранних космических полетах путешественники либо выбрасывали свои отходы в космос, либо хранили их для обратного полета.

CELSS изучала способы расщепления отходов жизнедеятельности человека и, по возможности, интеграции переработанных продуктов обратно в экологию. Например, моча перерабатывалась в воду, которая была безопасна для использования в туалетах и поливке растений.

Очистка сточных вод использует растения, особенно водные, для обработки сточных вод. Было показано, что чем больше отходов обрабатывается водными растениями (или, точнее, их корневыми системами), тем крупнее растут водные растения.

В тестах, подобных тем , что проводились в Биогоме, растения также делали жизнеспособный компост в качестве питательной среды для сельскохозяйственных культур.

Закрыто по сравнению с контролируемым

Замкнутые системы полностью полагаются на себя, перерабатывая все до бесконечности без какого-либо внешнего взаимодействия. Жизнь такой системы ограничена, так как энтропия замкнутой системы может только увеличиваться со временем. Но если в противном случае замкнутой системе позволено принимать высокотемпературную лучистую энергию от внешнего источника (например, солнечного света) и отбрасывать низкотемпературное отходящее тепло в глубокий космос, она может продолжаться бесконечно. Примером такой системы может служить сама Земля.

Управляемые системы, напротив, зависят от определенных внешних взаимодействий, таких как периодическое техническое обслуживание. Примером такой системы является МКС.

Известные проекты CELSS

Смотрите также: категория: Управляемые экологические системы жизнеобеспечения.

• Биохом
• Биосфера 2
• БИОС-3
• Биосфера J
• Исследовательский Центр Систем Управляемой ОкружающейСреды
• Биотрон
• Экспериментальный Исследовательский Центр По Изменению Климата Biotron

Другие типы регенеративных экологических систем

• [[Биорегенеративная система жизнеобеспечения (аббревиатура: BLSS)
• [[Система экологического контроля и жизнеобеспечения (аббревиатура ECLSS)
• [[Инженерная закрытая / контролируемая экосистема (аббревиатура ECCES)
• [[Spome

См. также

• Система жизнеобеспечения
• Замкнутая экологическая система
• Аркология