NASA先进探索系统:2017年生命保障系统进展

NASA先进探索系统生命保障系统项目致力于开发可靠、节能和轻量化的航天器系统,并提供近地轨道以远长期载人任务所需的至关重要的环境控制和生命保障系统。高可靠性、闭环式生保系统是规划在本世纪20年代中期乃至以后实施更长期载人航天探索任务所必需的能力之一。生命保障系统项目主要关注四个领域:生命保障系统的架构与系统工程、环境监测、大气再生、废水处理和水管理。以国际空间站生命保障系统作为应用起点,生命保障系统项目的三重任务是:解决生命保障系统各不相关联的技术差距;提高生命保障系统的可靠性;推进生命保障系统系统在国际空间站在轨集成试验。本文是对2016年先进探索系统生命保障系统发展状态报告的后续报道,并详细介绍了自该论文发表以来的进展,特别关注了气溶胶采样器空间站飞行实验、航天器大气监测器飞行试验、卤水处理器组件飞行试验、CO2去除技术研发等工作的现状,以及休眠对生命保障系统系统影响的工作研究情况。

NASA探索任务环境控制与生命保障技术发展与成熟化概述:2017~2018年

在过去一年里,NASA在定义一条扩展人类到近地轨道之外的路径方面取得了一些进展。一年间,环境控制与生命保障技术不足识别结果与优先排序结果保持了很好的一致性,而且为了推进能够实现未来探索任务的关键技术和能力,环境控制与生命保障团体继续执行并完善着计划。研发团队已经完成了关键的里程碑工作,将原型样机的研制工作向着地面验证和在轨验证的方向推进,在国际空间站上实施系统集成验证的详细计划在继续制定中。实施了关于完善深空探索需求、设计和综合考虑因素的研究。深空探索新兴架构特别关注事宜中,考虑了长期驻留中的间断性休眠。本文概述了完善后的环境控制与生命保障战略规划和更新的总路线图,该路线图也可作为在2017年和2018年初为保障战略需求而实施的关键技术和成熟化项目任务的大纲。本文对2018年其余时间以及后续年份的计划也进行了叙述。

空间生命保障系统的可靠性增长

随着使用时间的增加，硬件系统故障率通常会因硬件的磨损和老化而升高，但也并非总是如此。由于进行了有效的故障分析，并对硬件进行了补救性升级，有些系统的可靠性会增长，故障率会随使用时间的增加而降低。通过数学可靠性增长模型，可以利用故障数据来计算可靠性增长情况。每次飞行后都会对航天飞机进行密集的维护、翻新和改进；在运行寿命期内，航天飞机的可靠性增长十分显著；相比之下，在国际空间站的维护和升级方面，则困难重重。航天飞机的故障率并未随时间的增长而降低，而是保持恒定。ISS“二氧化碳去除组件”（CDRA）的可靠性已经有了些许提高，但其故障消除一直具有挑战性。

环境控制与生命保障系统——国际空间站保障人的要素

自2000年11月2日起，国际空间站开始常年有人在轨驻留，迄今已历近18年。在这期间的每小时，国际空间站的乘组和系统都会受到一个地面团队的密切关注，他们就是来自位于休斯顿NASA约翰逊航天中心的任务控制中心团队。本文从环境与热操作系统团队的工作视角介绍了国际空间站环境控制与生命保障系统的运行，包括大气控制与供给／大气再生、温度与湿度控制、水回收与管理、应急状况及应急响应。