¿La ISS obtiene un excedente de oxígeno o agua?

[revisando la pregunta para deshacerse de conceptos erróneos, que de todos modos eran irrelevantes]

En el balance de entrada/salida del sistema ISS, vi algo que parece una acumulación de reservas de oxígeno.

La ISS recibe grandes cargamentos de agua con cada misión de reabastecimiento: pedidos de 420 kg .

El agua circula en la ISS con muy pocas pérdidas: se recicla para beber o para usar en experimentos, se captura la humedad del aire y se purifica la orina. El agua también se descompone en oxígeno e hidrógeno a través de la electrolisis, luego el hidrógeno, a través del proceso de Sabatier, se usa para reemplazar el oxígeno en el dióxido de carbono producido por la respiración, el metano resultante se expulsa al espacio. Además, los alimentos secos se metabolizan en dióxido de carbono y agua, agregando aún más agua al sistema.

Supuestamente hay escasez de hidrógeno para el proceso de Sabatier, hidrógeno adicional entregado por los envíos de carga.

Generalmente, en la entrada tenemos grandes envíos de H 2 O , alguno H 2 y una gran cantidad de compuestos orgánicos de los alimentos, construidos principalmente a partir de carbono, hidrógeno y oxígeno.

En salida tenemos el ventilado C H 4 , y pequeñas cantidades de H 2 O en salmuera que queda después de purificar la orina de los astronautas.

Y entonces, parece que tenemos un exceso de acumulación de oxígeno.

Intentemos contar las rutas de pérdida conocidas:

  • Salmuera que queda después de reprocesar la orina. No sé cuánto se produce, pero supuestamente son "pequeñas cantidades".
  • Se pierde algo de oxígeno con la ventilación de la esclusa de aire durante la salida de EVA, pero junto con el oxígeno se pierde aproximadamente 4 veces más nitrógeno, ¡y no sabemos de envíos masivos de nitrógeno, 4 veces más que agua!
  • Fuga de la estación - como arriba, 4 veces más fugas de nitrógeno.

Ninguno de estos es lo suficientemente significativo como para dar cuenta de los grandes envíos.

Entonces, ¿a dónde va todo el oxígeno extra?

...o están acumulando incesantemente el excedente de agua?ingrese la descripción de la imagen aquí


Algunos de mis cálculos:

(En el lado de las pérdidas, me aproximo a la masa de oxígeno como masa de agua donde se pierde agua; de hecho, es 16/18 o 88%, pero como todavía no llego al estadio de béisbol, el error del 12% es insignificante, especialmente que contando el agua perdida como oxígeno, estoy sobreestimando las pérdidas).

Uso humano: 550 litros de oxígeno puro (19 pies cúbicos) por día. src A 1,326 gramos por litro src eso es 730 gramos por día. Veces tripulación de 6, 4380 gramos por día. Hay 5-6 misiones de reabastecimiento por año src . , así que digamos 60 días entre reabastecimientos. 262 kg se convierte en dióxido de carbono.

La mitad de eso se recupera a través del proceso Sabatier. src . 131 kg de oxígeno venteado unido a CO2.

Alrededor de 2 kg de orina por persona por día. src . 93 % recuperado, 7 % perdido, por lo que 140 g. Seis personas, 60 días - 50 kg perdidos con salmuera de orina. También 200g de pérdidas fecales, no recuperadas AFAIK, x6 x60 - 72kg.

Volumen de la esclusa de aire Quest: 34 metros cúbicos src . 34.000 litros de 20% de oxígeno (80% de nitrógeno) venteados por EVA. Entonces, 6800l, o a 1,326 g/l, 9 kg por EVA. Alrededor de 10 EVA por año; esto es muy variable, redondeemos a 2 por fuente de reabastecimiento . , por lo que 18 kg .

131+50+72+18= 271kg .

Si, como afirma David Hammen, el proceso Sabatier ya no se realiza y la esclusa de aire desperdicia una cantidad insignificante de aire, son otros 131 kg menos 18. Estamos en una pérdida máxima de 384 kg frente a 373 kg de oxígeno ingresado como 420 kg de agua traída con reabastecimiento , y parece que todo funciona dentro del margen de error. Pero eso se basa en varias suposiciones sin fuente: pérdidas fecales no recuperadas, Sabatier inactivo, esclusa de aire bombeada. ¿Alguien podría confirmar? ¡Principalmente, el proceso Sabatier, ya que representaría el 70% de las pérdidas!

bueno, si eso es cierto, entonces es decepcionante que estén desperdiciando agua de esa manera. Por otra parte, supongo que sería difícil hacer potable el agua residual en el espacio.
Cierto para el reciclador original (segmento ruso). No es cierto para el reciclador de agua del segmento estadounidense más nuevo. blogs.esa.int/VITAmission/2017/09/01/…
Muy relacionado (no un duplicado): space.stackexchange.com/questions/26617/… El hidrógeno ya no se ventila, entra en un sistema Sabatier para producir más agua. Las respuestas a esta pregunta abordan el cierre del ciclo.
@OrganicMarble: ... y al observar todo este ciclo, todavía estamos perdiendo hidrógeno del agua (en metano), pero recuperando todo el oxígeno. Parte del hidrógeno llega a los alimentos (por ejemplo, carbohidratos), se quema en agua y CO2 y luego se reúne con su carbono a través del proceso Sabatier y se libera al espacio. ¡Pero todo el oxígeno que llegó por los barcos de suministro en agua y carbohidratos permanece en el sistema! ¡Nada desahogado, nada perdido! Si se perdiera por fugas, también estarían perdiendo nitrógeno a una velocidad 4 veces mayor, pero no escuché que se haya entregado 4 veces más nitrógeno. Eva? enfriamiento del sublimador? eliminación de salmuera?
Una pequeña cantidad de O2/N2 se pierde en el ciclo de la esclusa de aire.
@OrganicMarble: AFAIK, la unidad Sabatier fue uno de los muchos experimentos fallidos de la NASA que se declaró un "éxito" (piense en las ataduras) y luego se desmanteló en silencio. Sufrió repetidamente fallas de múltiples tipos.
@DavidHammen bien podría serlo. He estado fuera de esto desde 2014.
Este informe dice que el agua reciclada se usa como agua potable: ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160009723.pdf
@Hobbes: ... que se recircula. Si falta el proceso Sabatier y el CO2 se ventila o se elimina de la circulación, de hecho explicaría el destino del oxígeno.
@OrganicMarble: Eso puede explicar una pérdida significativa de oxígeno: el procedimiento de reinhalación que purga el nitrógeno disuelto en la sangre requiere llenar la esclusa de aire con oxígeno puro; Creo que el aire ambiental se desplazaría hacia la estación, no se ventilaría. Despresurizar la esclusa de aire ventilaría principalmente oxígeno. Aún así, eso es solo alrededor de 44 kg de oxígeno por salida, y los EVA no son tan frecuentes . ~10-12/año, con ~5-6 misiones de reabastecimiento al año, eso es menos de 100 kg por misión de reabastecimiento.
Yo esperaría que los astronautas respiraran oxígeno puro de un cilindro usando una máscara y luego de su traje EVA, no del aire ambiente.
Creo que @Hobbes tiene razón en que los astronautas ingresan a la esclusa de aire que se llena con la mezcla estándar de O2/N2 y realizan el protocolo de respiración previa con máscaras. Después de ponerse el traje, una bomba de barrido baja la presión de la esclusa de aire a un valor bajo y se descarga en el volumen general de la ISS. Los últimos 5 psi más o menos (mezcla de O2/N2) se desperdician por la borda.
También creo que es más como 1 o 2 EVA al año en estos días.
No se puede convertir toda el agua en oxígeno. Debes dejar un poco y purificarlo para que la persona lo beba.
@user3528438: Los astronautas obtienen un par de cientos de litros de agua dulce con cada entrega.
¡Buena reescritura! +1
Los 550 l de oxígeno al día son para un adulto medio en reposo. Pero un astronauta en la ISS está en reposo cuando duerme, también hay fases de trabajo medio y alto. Saqué unos valores de un libro de fisiología del deporte: en reposo 0,25 l/min, en medio trabajo 1,8 l/min y en máximo trabajo 3,0 l/min. El consumo de oxígeno real por día depende del perfil de trabajo y las actividades de entrenamiento. Por supuesto, existe una dependencia del tamaño y el peso del astronauta.
@Uwe: fuera del trabajo y el entrenamiento de EVA, un astronauta descansa más que usted cuando hace un trabajo sentado.

Respuestas (1)

Tu premisa es incorrecta. Según este informe , el agua recuperada de los inodoros y del sistema de ventilación, etc. se utiliza como agua potable y no solo se electroliza en oxígeno.

Si, sirve para los dos. La respuesta a esta pregunta muestra el diagrama de flujo. espacio.stackexchange.com/questions/26617/…
Aun así, el oxígeno (ligado a esa agua) no sale del sistema y se trae agua nueva con cada envío. Progress entrega 420 kg de agua , tan aproximadamente que se debe perder mucho entre las entregas, ya sea como agua o como oxígeno o CO2, para que el sistema permanezca en estado estable.
En cuanto a la cantidad de oxígeno que se genera a partir del agua, ISS Live muestra los niveles actuales de producción de oxígeno a partir del agua recuperada en aproximadamente 3 kg por día.