Vista interior del Módulo Lunar del Apolo 13 durante el viaje plagado de problemas de regreso a la Tierra:el "buzón de correo" que se muestra aquí se usó para purgar el dióxido de carbono. Vea más imágenes de exploración espacial. Imagen cortesía de] Producimos dióxido de carbono en nuestros cuerpos cuando nuestras células descomponen los alimentos y lo liberamos cuando exhalamos. En la atmósfera, las concentraciones de dióxido de carbono son aproximadamente del 0,04 por ciento. Sin embargo, en las cabinas confinadas de las naves espaciales, como el transbordador espacial o las estaciones espaciales, la concentración de dióxido de carbono puede ser mucho mayor, lo que plantea un problema porque el dióxido de carbono es tóxico. A medida que aumenta la concentración de dióxido de carbono en el aire que lo rodea, sufrirás ciertos síntomas:
En la tierra, las plantas eliminan el dióxido de carbono mediante el proceso de fotosíntesis. Las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Sin embargo, en una nave espacial, El dióxido de carbono debe eliminarse del aire de la cabina mediante procesos químicos. La mayoría de las naves espaciales dependen únicamente de la eliminación del dióxido de carbono con recipientes que contienen hidróxido de litio en polvo. Cuando el aire que contiene dióxido de carbono (CO 2 ) pasa a través del recipiente, se combina con el hidróxido de litio (LiOH) para formar carbonato de litio (Li 2 CO 3 ) y agua (H 2 O).
CO 2 (g) + 2LiOH (s) -> Li 2 CO 3 (s) + 3 H 2 O (l)
Una vez que se haya agotado todo el hidróxido de litio, el recipiente debe reemplazarse y desecharse. Quizás, el ejemplo más famoso del uso de botes de hidróxido de litio ocurrió en la misión Apolo 13.
Después de que una explosión paralizó el módulo de comando, los astronautas vivieron en el módulo lunar mientras la nave espacial regresaba a la Tierra. El módulo lunar usó botes redondos de hidróxido de litio, mientras que el módulo de comando usó cuadrados. Con tres astronautas respirando el aire en un espacio diseñado solo para dos, los botes del módulo lunar se agotaron rápidamente, pero los astronautas no pudieron intercambiarlos fácilmente debido a las diferentes formas. Entonces, Los ingenieros de Mission Control tuvieron que idear una forma de adaptar el flujo de aire del módulo lunar a través de los recipientes cuadrados de hidróxido de litio. Pudieron montar un sistema utilizando mangueras, calcetines, bolsas de plástico y cinta adhesiva, salvando a los astronautas de la muerte inducida por dióxido de carbono.
Los botes de hidróxido de litio no son la única solución; siga leyendo para descubrir cómo funciona el equipo SCUBA en el espacio.
Los botes de hidróxido de litio no son el único CO 2 solucionador de problemas en el espacio. La Estación Espacial Internacional (ISS) utiliza botes de hidróxido de litio, pero también tiene una tecnología más nueva que utiliza tamices moleculares para absorber dióxido de carbono. Los respiradores SCUBA y las unidades de oxígeno personales que utilizan los bomberos y los mineros también deben eliminar el dióxido de carbono. Algunos rebreathers usan botes de hidróxido de litio. Pero otros usan una reacción que involucra superóxido de potasio (KO 2 ). Cuando el superóxido de potasio se combina con el vapor de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ) del aliento de una persona, Absorbe dióxido de carbono y produce oxígeno gaseoso y bicarbonato de potasio (KHCO 3 ):
4KO 2 (s) + 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g) -> 4KHCO 3 (s) + 3O 2 (gramo)
La reacción genera calor. Entonces, puedes saber cuándo está listo porque deja de calentarse. Este sistema tiene la ventaja adicional de suministrar oxígeno y eliminar dióxido de carbono.
La parte del laboratorio de U.S. Destiny y la parte del nodo 3 de la ISS contienen un conjunto de eliminación de dióxido de carbono (CDRA). El CDRA utiliza tecnología de tamices moleculares para eliminar el dióxido de carbono. Los tamices moleculares son zeolitas, cristales de dióxido de silicio y dióxido de aluminio. Los cristales se organizan para formar pequeñas pantallas. Las aberturas de los tamices o poros son de tamaños consistentes que permiten que algunas moléculas entren y queden atrapadas en los tamices. En el CDRA, hay cuatro lechos de dos zeolitas diferentes. Zeolita 13x absorbe agua, mientras que la zeolita 5A absorbe dióxido de carbono. Cada lado del CDRA contiene una zeolita 13X conectada a un lecho de zeolita 5A. A medida que el aire pasa a través del lecho de zeolita 13X, el agua queda atrapada y se elimina del aire. El aire seco entra en el lecho de zeolita 5A donde el dióxido de carbono queda atrapado y se elimina. A continuación, el aire saliente está seco y libre de dióxido de carbono.
A diferencia de los botes de hidróxido de litio, que se consumen y se descartan, las zeolitas en el CDRA se pueden regenerar. Los elementos calefactores eléctricos dentro de los lechos calientan las zeolitas y liberan el vapor de agua y el dióxido de carbono atrapados. El dióxido de carbono se ventila al espacio exterior, mientras que el vapor de agua se condensa y recicla. El CDRA está diseñado con controles independientes para que la mitad elimine activamente el dióxido de carbono y el agua del aire. mientras que la otra mitad se está regenerando. Las dos mitades se alternan. El CDRA es el método principal por el cual se elimina el dióxido de carbono del aire de la cabina de la ISS, mientras que los botes de hidróxido de litio se utilizan como respaldo.
En octubre de 2010, un nuevo sistema, llamó al Sabatier, se instaló en la ISS. Se necesita dióxido de carbono (CO 2 ) que es eliminado por la CDRA, lo combina con el gas hidrógeno (H 2 ) generada por los sistemas de electrólisis de agua del sistema de soporte vital y control ambiental (ECLSS) ruso Elektron y de EE. UU., y forma agua líquida (H 2 O) y gas metano (CH 4 ). El metano se ventila al espacio exterior.
En el futuro, Los científicos de la NASA esperan crear oxígeno y eliminar el dióxido de carbono a bordo de las naves espaciales y las colonias espaciales de forma natural mediante el cultivo de plantas. Las plantas no solo proporcionarían aire respirable, pero también comida para los astronautas. Para obtener más información relacionada con el espacio, consulte los enlaces en la página siguiente.
