El astronauta Daniel W. Bursch, Ingeniero de vuelo de la Expedición Cuatro, trabaja en el generador de oxígeno Elektron en el módulo de servicio Zvezda en la Estación Espacial Internacional (ISS). Imagen cortesía de NASA En la tierra, contamos con un suministro constante de aire fresco. Inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. Estos gases son reciclados por las plantas mediante el proceso de fotosíntesis. Las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Es un ciclo maravilloso a gran escala. Pero que pasa en lo minúsculo cabinas confinadas de naves espaciales, como el transbordador espacial o las estaciones espaciales?
La mayoría de las naves espaciales llevan consigo su propio suministro de oxígeno y pueden tener un sistema de respaldo. Sin embargo, las misiones de estas naves espaciales duran poco tiempo, en el orden de días a dos semanas. A diferencia de, la Estación Espacial Internacional (ISS) fue diseñada para vuelos espaciales a largo plazo y ha estado en órbita desde 1998. Entonces, ¿cómo se produce el oxígeno a bordo de la ISS? Se maneja de una de estas tres formas, utilizando generadores de oxígeno, Tanques de oxígeno presurizados o generadores de oxígeno de combustible sólido (también llamados velas de oxígeno).
El método principal lo llevan a cabo los generadores de oxígeno:el Elektron de fabricación rusa y el Sistema de soporte vital y control ambiental de EE. UU. (ECLSS). El Elektron está ubicado en el módulo de servicio (Zvezda) y el ECLSS está ubicado en el módulo de laboratorio Destiny. Estos dispositivos producen oxígeno a partir del agua mediante un proceso llamado electrólisis. durante el cual una corriente eléctrica pasa a través del agua desde un electrodo con carga positiva llamado ánodo a otro electrodo con carga negativa llamado cátodo. Hay una pequeña concentración de sal en el agua para conducir la electricidad porque el agua en sí es un mal conductor eléctrico. En el proceso, el agua se divide en gas hidrógeno y gas oxígeno. Así es como funciona la química del proceso:
La electricidad es generada por los paneles solares de la estación y suministrada a los generadores de oxígeno a través de la red eléctrica de la estación. El agua llega a la estación desde la Tierra mediante naves de suministro Progress y el transbordador espacial. El agua también es recuperada por condensadores que eliminan el vapor de agua del aire de la cabina (los astronautas exhalan vapor de agua). Finalmente, la unidad ECLSS puede reciclar el agua de la orina de los astronautas. El hidrógeno gaseoso producido en el proceso de electrólisis se ventila al espacio y el oxígeno gaseoso circula por el aire de la cabina.
Ahora veamos las otras formas en que la EEI produce oxígeno.
Electrólisis de agua HSW Como ahora sabes, conseguir oxígeno a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) se gestiona de una de estas tres formas, utilizando generadores de oxígeno, Tanques de oxígeno presurizados o generadores de oxígeno de combustible sólido. En la página anterior, hablamos de los generadores de oxígeno. Ahora, hablemos de los otros dos métodos.
En el segundo método, no se produce oxígeno, sino entregado a la ISS desde la Tierra. Cuando se envíe el suministro Progress, Vehículos europeos de transferencia automatizada, o el muelle del transbordador espacial de EE. UU. en la estación, bombean oxígeno a tanques presurizados en los nodos de las esclusas de aire. También bombean gas nitrógeno a otros tanques presurizados en esas esclusas de aire. Los controles atmosféricos de la estación mezclan los gases en las proporciones correctas a la atmósfera terrestre y hacen circular la mezcla a través de la cabina.
El tercer método es un sistema de respaldo que produce oxígeno a través de reacciones químicas. El sistema se llama generador de oxígeno de combustible sólido (SFOG) y está ubicado en el módulo de servicio de la estación (Zvezda). El SFOG, que también se llama velas de oxigeno o velas cloradas , tiene botes que contienen una mezcla de clorato de sodio en polvo (NaClO 3 ) y polvo de hierro (Fe). Cuando se enciende el SFOG, el hierro "quema" a 1112 grados F (600 grados C), que suministra la energía térmica necesaria para la reacción. El clorato de sodio se descompone en cloruro de sodio (sal de mesa- NaCl) y gas oxígeno (O 2 ). Parte del oxígeno se combina con el hierro para formar óxido de hierro (FeO):
600 ° C
NaClO 3 (s) + Fe (s) -> 3O 2 (g) + NaCl (s) + FeO (s)
El SFOG suministra 6,5 horas-hombre de oxígeno por kilogramo de mezcla. Los trajes espaciales rusos también producen oxígeno usando SFOG.
En futuras estaciones espaciales o colonias espaciales, Los científicos de la NASA esperan crear oxígeno y eliminar el dióxido de carbono de forma natural mediante el cultivo de plantas. Las plantas proporcionarían aire respirable y serían una fuente de alimento para los astronautas. Un problema que debe resolverse, aunque, es cómo cultivar una gran cantidad de plantas en espacios pequeños:el espacio habitable a bordo de una estación espacial es limitado.
Publicado originalmente:22 de febrero de 2011
