«Жизнеобеспечение»

в космическом полёте, системы жизнеобеспечения (СЖО), комплекс мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности экипажа космического корабля на протяжении полёта. Верхние слои атмосферы Земли и тем более космическое пространство, условия на поверхности планет Солнечной системы непригодны для жизни высокоорганизованных существ, включая человека. Поэтому жизнь и деятельность человека в космическом пространстве может быть обеспечена созданием в космических кораблях, на искусственных спутниках Земли или планетных станциях искусственной среды обитания, близкой к оптимальной области диапазона жизни на Земле, в её биосфере (См. Биосфера). Это относится как к воздушной среде — искусственной атмосфере корабля, так и к тем элементам среды, в широком смысле слова, которые необходимы для питания и поддержания водного баланса организма человека.

Существование человека основано на непрерывном обмене вещества и энергии с окружающей средой. Создание возможностей для этого является функцией СЖО. Т. о., СЖО — комплекс устройств, агрегатов и запасов веществ, обеспечивающих необходимые условия жизнедеятельности экипажа в течение всего полёта. Частные системы (подсистемы) этого комплекса обеспечивают соответствующие им отдельные стороны жизнедеятельности (обмена веществ) организма: питание, водный обмен, газообмен, теплообмен (терморегулирование), отправление естественных надобностей и т. д. Такова типовая структура СЖО в наиболее часто употребляемом узком значении этого термина. СЖО могут быть коллективными (СЖО космических кораблей и планетных станций) и индивидуальными, например автономные СЖО, применяемые вместе со скафандрами.

В более широком смысле к сфере СЖО иногда относят все остальные устройства и предметы, служащие для обеспечения гигиенических, бытовых, культурных и эстетических потребностей экипажа. Необходимость наиболее полного удовлетворения этих потребностей существенно возрастает с увеличением продолжительности пребывания экипажа в космосе, когда эти стороны деятельности человека могут приобретать значение жизненно важных факторов. Частные СЖО делятся на нерегенеративные, предусматривающие создание бортовых запасов пищи, воды, кислорода, и регенеративные, основанные на регенерации этих веществ из продуктов жизнедеятельности человека или др. обитателей космических кораблей и спутников.

Принципиальная возможность регенерации всех необходимых для жизнедеятельности человека веществ основана на том, что организм выделяет в составе продуктов жизнедеятельности все те химические элементы, которые он получил в виде пищи и воды, а также поглощённый при дыхании кислород. Т. о., практически создаётся замкнутый круговорот необходимых веществ. Регенерация пищевых веществ (из углерода углекислого газа, воды, минеральных элементов мочи и кала) может быть, в принципе, осуществлена при использовании способных к фото- или хемосинтезу автотрофных организмов. Ведутся также поисковые исследования по искусственному синтезу пищевых углеводов из углекислого газа и воды.

При расчётах СЖО исходят из потребности человека в пище, воде и кислороде, а также из количества выводимых продуктов жизнедеятельности, что вместе составляет материальный баланс обмена веществ в организме человека (см. табл. 1). Помимо этого, в СЖО предусматривается запас воды для туалета, количество которой при нерегенеративных системах и кратковременных полётах около 100 г/чел-сут; при длительных полётах это количество увеличивается до 2—2,5 кг/чел-сут. Вода составляет (в зависимости от количества её для туалетных надобностей) 60—80% от массы запасаемых веществ. Поэтому регенеративные системы водообеспечения делают весовой баланс СЖО ниже, чем СЖО с нерегенеративными системами (пропорционально числу членов экипажа и длительности полёта). Исходя из этого, при расчётах СЖО материальный баланс измеряется в чел-сут.

Табл. 1. — Примерный материальный баланс обмена веществ человека

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Потребление,         | Выделение,       |

| г/чел-сут        | г/чел-сут           |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Пища  | 500     | Углекислый газ | 930   |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кислород    | 800     | Водяные пары  | 840   |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Воды  | 2200           | Моча        | 1500         |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|   |           | Кал          | 230   |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Итого  | 3500           | Итого       | 3500         |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Разнообразием принципиальных подходов и решений отличается система обеспечения кислородом (см. табл. 2). Приведённые в таблице методы регенерации кислорода являются лишь наиболее разработанными и не исчерпывают возможных технологических принципов регенерации. Методика и аппаратура для регенерации кислорода электролизом воды позволяет обеспечить Газообмен человека с помощью установки, которая весит около 30 кг, при электрической мощности около 10 вт на 1 л кислорода. Биологическая регенерация кислорода может быть осуществлена фотосинтезирующими одноклеточными водорослями, из которых наиболее изучена Хлорелла.В лабораторных экспериментах длительностью до 60 сут показана возможность обеспечения газообмена человека при объёме культуры водорослей порядка 20—30 л на человека и затрате минеральных солей около 50 г/чел-сут. Такая система одновременно обеспечивает и поглощение выделяемого человеком углекислого газа. В более сложных вариантах фотосинтетической регенеративной системы расход минеральных солей может быть в несколько раз уменьшен в связи с использованием минеральных элементов мочи. В этом случае одновременно обеспечивается наиболее энергоёмкий этап регенерации воды из мочи — испарение. Кроме того, часть биомассы водорослей может быть использована в пищевом рационе человека (до 20% белковой части рациона). Применение хемосинтетических газообменников на основе водородокисляющих бактерий целесообразно при наличии электролизной системы, когда получаемый в ней водород не утилизируется для гидрирования углекислого газа, окиси углерода или метана в приведённых физико-химических процессах. Помимо компенсации убыли кислорода, для поддержания состава атмосферы корабля необходимо также удалять избыток углекислого газа и водяных паров. Двуокись углерода может быть удалена физическими методами (вымораживание, конденсация) и применением щелочных химических поглотителей. Более экономично использовать регенерируемые сорбенты (цеолиты, карбонаты). Попеременная работа двух патронов с цеолитом в режиме «сорбция-десорбция» обеспечивает поглощение углекислого газа, выделяемого 2 членами экипажа при массе установки около 40 кг.

Табл. 2. — Основные технологические принципы систем регенерации кислорода,

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|      | Нерегенеративные системы        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|      | физические        | физико-химические     | химические        |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Формы   | Молекуляр-        | Химически связанный | Химически связанный в     |

| запасае-       | ный кислород:    | в форме воды      | составе: перекисей,   |

| мого      | газообразный,    |    | надперекисей и озонидов   |

| кислорода     | жидкий        |    | щелочных металлов,  |

|      |    |    | перхлоратов, перекиси       |

|      |    |    | водорода   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Способы       | Ступенчатая       | Электролиз воды        | Химическое разложение     |

| мобили-        | редукция газа     | (свободной или    | кислородных соединений   |

| зации запаса | высокого     | связанной    | металлов при поглощении ими  |

|      | давления:    | фосфорным | воды и углекислоты ,         |

|      | испарения   | ангидридом)        | каталитическое разложение      |

|      | сжиженного газа |    | перекиси водорода    |

|      | и редукция         |    |   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Источники     | Внутренняя        | Внешние источники     | Энергия экзотермических   |

| энергии  | энергия сжатого | энергии        | реакций      |

|      | или сжиженного  |    |   |

|      | газа     |    |   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|      | Регенеративные системы           |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

|      | Физико-химические  | Биологические   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Источники     | Углекислый газ и вода, выделяемые       | Углекислый газ и вода,       |

| кислорода     | человеком как продукты окисления  | выделяемые человеком как       |

|      | пищевых веществ    | продукты окисления пищевых   |

|      |        | веществ     |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Методы        | Электролиз воды: прямое        | Фотосинтез зеленых растений,  |

| регенера-      | восстановление углекислого газа     | хемосинтез автотрофных   |

| ции        | водородом до углерода и воды с     | бактерий (напр.,         |

|      | последующим электролизом воды,         | водородоокисляющих)       |

|      | восстановление углекислого газа     |   |

|      | водородом до метана (или окиси     |   |

|      | углерода) и воды с последующим    |   |

|      | электролизом воды  |   |

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Форма          | Тепловая, электрическая         | Для фотосинтеза – световая,    |

| потребляе-    |        | для хемосинтеза –     |

| мой энергии  |        | электрическая (для получения  |

|      |        | водорода)          |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Избыток водяных паров из воздуха может удаляться с помощью нерегенерируемых химических поглотителей, регенерируемых сорбентов (цеолиты), а также физическими методами — вымораживанием и конденсацией. В существующих космических кораблях часть водяных паров конденсируется на холодных поверхностях жидкостно-воздушных теплообменников, входящих в систему терморегулирования обитаемых кабин.

Частные СЖО — регенерации кислорода, удаления углекислого газа и воды — составляют единый комплекс обеспечения состава атмосферы корабля. Иногда к этой системе относят также систему терморегулирования и фильтры очистки воздуха от вредных примесей. Функции этих систем могут выполняться отдельными независимыми устройствами. Так, в частности, была решена СЖО атмосферы в американских кораблях «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон», основанная на запасах кислорода, нерегенерируемых поглотителей углекислого газа и водяных паров. Химические системы обеспечивают сопряженность рассматриваемых процессов в пределах одной системы. Именно такое решение было использовано в сов. кораблях «Восток», «Восход» и «Союз», где применялась нерегенеративная система на основе надперекиси щелочного металла. Выделение кислорода регенеративным веществом связано с вполне определёнными количествами поглощаемой воды и углекислого газа (рис.).

Система водообеспечения основывается на запасах воды. В космическом корабле «Аполлон» питьевая вода вырабатывалась также из запасов кислорода и водорода, «сжигавшегося» в электрохимических генераторах (топливных элементах) для получения электроэнергии. Разработаны различные физико-химические методы регенерации воды из конденсата мочи и атмосферной влаги. Конденсат атмосферных паров достаточно эффективно очищается от неизбежных органических примесей каталитическим окислением, а также с помощью ионообменных смол и углей. В наиболее разработанных методах регенерации воды из мочи используются режимы испарения при различных давлении и температуре, с последующим каталитическим окислением загрязняющих примесей в паровой фазе и очисткой получаемого конденсата сорбентами. Данные методы позволяют регенерировать большую часть потребляемой воды, а при дальнейшем их совершенствовании — добиться практически замкнутого цикла её регенерации.

В отличие от предыдущих систем, обеспечение пищей не имеет ближайших перспектив перехода к регенеративным системам. Запасы пищи в космическом корабле состоят из продуктов и готовых блюд, консервированных в их естественном состоянии или в обезвоженном виде (см. Лиофилизация). Регенерация пищевых веществ возможна на основе использования фотосинтезирующих зелёных растений. Поскольку при этом также решается задача поглощения углекислого газа и регенерации воды, то возможно создание СЖО по типу закрытой экологической системы (См. Экологическая система), основанной на замкнутом биологическом круговороте ограниченного количества вещества. Нужные для человека вещества непрерывно воссоздаются в такой системе благодаря жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Для этого следует расположить комплекс необходимых организмов (см. Биокомплекс) в такую функциональную замкнутую цепь, включающую и человека, где «выходные» характеристики предыдущего звена соответствуют параметрам «входа» последующего. В результате такой организации материально-энергетических отношений между элементами системы возникает новое качество — целостная система высшего порядка, обладающая свойствами закрытой термодинамической системы. Такая система в принципе способна к автономному существованию без поступления вещества извне, насколько это позволит степень согласованности входных и выходных характеристик смежных звеньев системы. При этом впервые возникает ситуация, когда существование самой системы становится в зависимость от жизнедеятельности человека как одного из её функциональных элементов. Эта зависимость настолько велика, что привычное представление о СЖО, как о чём-то внешнем по отношению к человеку, теряет своё основание, поскольку человек здесь является объектом обеспечения в той же мере, в какой он сам необходим в качестве составной части системы как целого. Это показывает всю условность термина СЖО по отношению к закрытым экологическим системам, включающим человека.

Лит.: Проблемы космической биологии, т. 5—7, Л. — М., 1967; Космическая биология и медицина, М., 1966.

О. Г. Газенко.

Принципиальная схема системы регенерации и кондиционирования воздуха корабля — спутника «Восток»: 1 — вентилятор; 2, 3, 4 — регенераторы с регулирующим устройством; 5, 6 — осушители; 7, 8 — краны с ручным управлением; 9 — автоматический кран; 10 — жидкостно-воздушный теплообменник; 11 — шторка радиатора; 12 — исполнительный механизм (привод шторки); 13 — усилитель; 14 — задатчик температуры; 15 — датчик температуры; 16 — сигнализатор и измеритель влажности; 17 — измеритель давления; 18 — измеритель температуры; 19 — приборная доска; 20, 21, 22, 23 — датчики давления, температуры, влажности; 24, 25, 26 — газоанализаторы O₂ и CO₂; 27 — фильтры вредных примесей; 28 — противопылевой фильтр; 29 — блок терморегулирования.

1. жи́знеобеспе́чение;
2. жи́знеобеспе́чения;
3. жи́знеобеспе́чения;
4. жи́знеобеспе́чений;
5. жи́знеобеспе́чению;
6. жи́знеобеспе́чениям;
7. жи́знеобеспе́чение;
8. жи́знеобеспе́чения;
9. жи́знеобеспе́чением;
10. жи́знеобеспе́чениями;
11. жи́знеобеспе́чении;
12. жи́знеобеспе́чениях.

ЖИЗНЕОБЕСПЕ́ЧЕНИЕ, -я, ср. (спец.). Обеспечение сохранения и нормального протекания жизни. Система жизнеобеспечения в космическом корабле. Ж. в условиях Севера.

-я, ср.

Обеспечение условий сохранения жизни.

Система жизнеобеспечения в космическом корабле.

ср.

Комплекс систем и мероприятий, обепечивающих жизнедеятельность человека в космическом полете или в других экстремальных условиях.

ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЕ - комплекс систем и мероприятий, обеспечивающих жизнедеятельность человека в космическом полете, при выходе в открытый космос и на поверхность небесных тел. Различают системы жизнеобеспечения открытые (содержат запасы кислорода, пищи, воды, отходы складируются), частично закрытые (регенерируются вода и кислород) и закрытые (воспроизводство пищи, регенерация воды и кислорода, утилизация отходов).

ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЕ - комплекс систем и мероприятий, обеспечивающих жизнедеятельность человека в космическом полете, при выходе в открытый космос и на поверхность небесных тел. Различают системы жизнеобеспечения открытые (содержат запасы кислорода, пищи, воды, отходы складируются), частично закрытые (регенерируются вода и кислород) и закрытые (воспроизводство пищи, регенерация воды и кислорода, утилизация отходов).

ср. life support

с.

apoyo vital; logística f; avituallamiento m(снабжение провиантом)

систе́мы жизнеобеспе́чения — sistemas de avituallamiento y suministro energético

с.

sussistenza f, sopravvivenza f

комплекс мероприятий, направленных на создание и поддержание в некотором изолированном объеме (в кабине космического корабля, в скафандре и т.п.) условий, необходимых для сохранения жизни, здоровья и работоспособности людей; включает создание и поддержание заданного уровня барометрического давления, температуры, влажности и химического состава искусственной атмосферы, а также водообеспечение, питание и пр.

ЖИЗНЕОБЕСПЕ́ЧЕНИЕ (разг.)ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕ́НИЕ, -я; ср. Обеспечение условий сохранения жизни. Система жизнеобеспечения в космическом корабле.

* * *

комплекс систем и мероприятий, обеспечивающих жизнедеятельность человека в космическом полёте, при выходе в открытый космос и на поверхность небесных тел. Различают системы жизнеобеспечения открытые (содержат запасы кислорода, пищи, воды, отходы складируются), частично закрытые (регенерируются вода и кислород) и закрытые (воспроизводство пищи, регенерация воды и кислорода, утилизация отходов).

* * *

ЖИЗНЕОБЕСПЕ́ЧЕНИЕ, комплекс систем и мероприятий, обеспечивающих жизнедеятельность человека в космическом полете, при выходе в открытый космос и на поверхность небесных тел. Различают системы жизнеобеспечения открытые (содержат запасы кислорода, пищи, воды, отходы складируются), частично закрытые (регенерируются вода и кислород) и закрытые (воспроизводство пищи, регенерация воды и кислорода, утилизация отходов).

космонавтов - система мероприятий и средств (СЖО). обеспечивающих в герметич. кабине космич. корабля поддержание искусств. газовой среды (воздуха) с оптим. физ. параметрами (давление, темп-pa, влажность, скорость движения) и хим. составом, удовлетворение потребностей экипажа в кислороде, пище, воде и удаление отходов жизнедеятельности человека и др. биол. объектов. Открытые системы Ж. содержат запасы кислорода, пищи, воды; твёрдые и жидкие отходы жизнедеятельности в этом случае складируются в спец. ёмкости, а газообразные продукты поглощаются фильтрами. В частично закрытых системах производится регенерация воды и кислорода, в остальном же подобные системы не отличаются от открытых. В закрытых системах происходит круговорот осн. элементов и в-в в малых замкнутых объёмах КК с воспроизводством пищ. продуктов на борту, регенерацией воды и кислорода и утилизацией отходов жизнедеятельности человека и биокомплекса. Конструктивное решение СЖО и рациональная степень замкнутости определяются продолжительностью космич. полёта. Расчёт СЖО производят исходя из необходимости удовлетворения потребностей космонавтов в пище, воде, кислороде и удаления отходов жизнедеятельности. При полётах по околоземной орбите задача обеспечения соответствующими в-вами может решаться с помощью трансп. кораблей.

ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЕ — комплекс систем, устройств, агрегатов, мероприятий, а также запасы продуктов питания, воды, кислорода и др. веществ, обеспечивающих безопасную жизнедеятельность (обмен веществ) и работоспособность человека в герметичных отсеках космического корабля, орбитальной станции, скафандре, подводной лодке, водолазном костюме, акваланге и т.п. в случаях выхода в космическое пространство млн. подводный мир. Система Ж. поддерживает в замкнутом объёме заданный хим. состав и физ. параметры (давление, температуру, влажность и др.) среды, удовлетворяет потребность экипажа в пище, воде, удаляет отходы Ж. человека. В структуру Ж. входят: регенерация воздуха и водообеспечения, терморегулирование, санитарно-гигиеническое обеспечение, утилизация отходов, обеспечение пищей, радиационная защита, оптимизация режимов физ. и умственного труда, отдыха и др.