Sistema de soporte vital primario

Un sistema (o subsistema ) de soporte vital primario (o portátil o personal ) ( PLSS , por sus siglas en inglés) es un dispositivo conectado al traje espacial de un astronauta o cosmonauta , que permite la actividad extravehicular con máxima libertad, independientemente del sistema de soporte vital de una nave espacial . Un PLSS generalmente se usa como una mochila. Las funciones que realiza el PLSS incluyen:

• Regulación de la presión del traje
• Proporcionar oxígeno respirable
• Eliminación de dióxido de carbono , humedad , olores y contaminantes del oxígeno respirable.
• Enfriamiento y recirculación de oxígeno a través de la prenda de presión, y agua a través de una prenda de ventilación y enfriamiento líquido o prenda de enfriamiento líquido.
• Comunicación de voz bidireccional
• Visualización o telemetría de parámetros de salud del traje
• Telemetría de un indicador de la salud inmediata del usuario (por ejemplo, frecuencia cardíaca)

La función de manejo del aire de un PLSS es similar a la de un rebreather de buceo , en el que los gases exhalados se reciclan en el gas respirable en un circuito cerrado.

Cuando se utiliza en un entorno de microgravedad , generalmente se necesita un sistema de propulsión separado por razones de seguridad y control, ya que no hay conexión física con una nave espacial.

El sistema de soporte vital portátil utilizado en las misiones de aterrizaje lunar Apolo utilizaba hidróxido de litio para eliminar el dióxido de carbono del aire respirable y hacía circular agua en un circuito abierto a través de una prenda refrigerada por líquido , expulsando el agua al espacio, donde se convertía en cristales de hielo. Parte del agua también se utilizaba para eliminar el exceso de calor del aire respirable del astronauta y se recogía para verterla en el tanque de aguas residuales de la nave espacial después de una EVA. El PLSS también contenía un transceptor de radio y una antena para las comunicaciones, que se retransmitían a través del sistema de comunicación de la nave espacial a la Tierra. Los controles del PLSS se proporcionaban en la unidad de control remoto (RCU) montada en el pecho del astronauta. El oxígeno y el agua se recargaban para múltiples EVA desde el sistema de control ambiental de la nave espacial.

Los tiempos de EVA en la superficie lunar para las primeras cuatro misiones (Apolo 11 a 14) se limitaron a 4 horas, con oxígeno almacenado a 1.020 libras por pulgada cuadrada (7,0 MPa), 3,0 libras (1,4 kg) de hidróxido de litio, 8,5 libras (3,9 litros) de agua de refrigeración y una batería de 279 vatios-hora. Para las misiones extendidas de Apolo 15 a 17, el tiempo de permanencia en EVA se duplicó a 8 horas aumentando el oxígeno a 1.430 libras por pulgada cuadrada (9,9 MPa), el hidróxido de litio a 3,12 libras (1,42 kg), el agua de refrigeración a 11,5 libras (5,2 litros) y la capacidad de la batería a 390 vatios-hora. ^[1]

En caso de que el sistema principal fallara, se proporcionó un respaldo de emergencia mediante una unidad separada llamada Sistema de Purga de Oxígeno (OPS), montada sobre el PLSS, inmediatamente detrás del casco del astronauta. El OPS mantenía la presión del traje y eliminaba el dióxido de carbono, el calor y el vapor de agua a través de un flujo de aire continuo y unidireccional que se ventilaba al espacio. Cuando se activaba, el OPS proporcionaba oxígeno a una entrada separada en el traje presurizado, una vez que se abría manualmente una válvula de ventilación en una salida separada del traje. El OPS proporcionaba un máximo de unos 30 minutos de oxígeno de emergencia para respirar y refrescarse. ^[2] Esto podía extenderse a 75 a 90 minutos con una manguera de "sistema de compañeros" que usaba el PLSS funcional del otro astronauta para enfriarse (solamente). Esto permitía que la válvula de ventilación se cerrara parcialmente para disminuir el caudal de oxígeno. ^[1]

El PLSS medía 66 cm (26 pulgadas) de alto, 46 ​​cm (18 pulgadas) de ancho y 25 cm (10 pulgadas) de profundidad. Fue probado en el Centro de Vuelo de Houston por James P. Lucas, que trabajaba para Hamilton Standard , y por varios astronautas en tanques de flotabilidad neutra en Dallas. Fue probado en el espacio por primera vez por Rusty Schweickart en una EVA de pie en órbita terrestre en el Apolo 9. Su PLSS pesaba 38 kg (84 libras) en la Tierra, pero solo 6,3 kg (equivalente al peso de la Tierra de 6,4 kg) en la Luna. El OPS pesaba 19 kg (41 libras) en la Tierra (3,1 kg (equivalente al peso de la Tierra de 3,1 kg) en la Luna). ^[3]

Los astronautas del transbordador espacial han utilizado sistemas similares y actualmente los utilizan las tripulaciones de la Estación Espacial Internacional .

El sistema de soporte vital principal del traje EMU utilizado en el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional es fabricado por Hamilton Sundstrand . Está montado en la parte posterior del conjunto del torso superior duro (HUT).

El oxígeno (O2 ₎ , el dióxido de carbono (CO2 ₎ y el vapor de agua son extraídos de las extremidades del traje por la prenda de ventilación y refrigeración líquida o LCVG , que envía el gas al PLSS. Cuando el gas entra en el PLSS, el carbón activado elimina los olores y el hidróxido de litio (LiOH) elimina el dióxido de carbono. A continuación, el gas pasa a través de un ventilador que mantiene un caudal de unos seis pies cúbicos por minuto. A continuación, un sublimador condensa el vapor de agua, que se elimina mediante un "sorbedor" y un separador rotatorio. El agua extraída se almacena y se utiliza para complementar el suministro de agua utilizado en el LCVG. El sublimador también enfría el oxígeno restante a unos 55 °F (13 °C). Un sensor de flujo controla el caudal.

Según sea necesario, se añade oxígeno adicional al flujo desde un tanque de almacenamiento, aguas abajo del sensor de flujo. Luego, el oxígeno regresa al traje por la parte posterior de la cabeza, donde fluye hacia abajo sobre la cara del astronauta. Al suministrar oxígeno al casco y extraerlo de las extremidades, el traje está diseñado para garantizar que el ocupante del traje respire el oxígeno más puro posible.

La presión operativa del traje espacial se mantiene en 4,3  psi (30  kPa ) (0,3 atm ~ un tercio de la presión atmosférica de la Tierra ) durante las operaciones extravehiculares , y 0,7 psi (4,8 kPa) en relación con la presión externa mientras está en modo intravehicular ( es decir , dentro de la nave espacial presurizada).

Las tecnologías que se están considerando para su aplicación en futuros sistemas de almacenamiento de gas licuado de petróleo (PLSS) incluyen la adsorción por oscilación de presión (PSA), un proceso mediante el cual el CO2 _se puede separar del gas de manera más eficiente y a través de un proceso repetible, a diferencia de los actuales recipientes de LiOH, que se saturan con cada uso y están limitados a unas ocho horas. ^[4] Al regenerar el sorbente durante la EVA, el tamaño y el peso del recipiente de sorbente se pueden reducir en gran medida. La PSA logra esto ventilando el CO2 _y el vapor de agua al espacio. ^[5]

• Sistema de soporte vital bioregenerativo  – Ecosistema artificial
• Depurador de dióxido de carbono  : dispositivo que absorbe el dióxido de carbono del gas circulante.
• Cis-Lunar  – Fabricante de rebreathers de circuito cerrado controlados electrónicamente para buceo
• Separación de gases  : técnicas para proporcionar múltiples productos o purificar un producto
• Rebreather  – Aparato portátil para reciclar el gas respirable
• Spome  – Sistema hipotético de soporte vital cerrado en materia y abierto en energía