Was ist ein Lebenserhaltungssystem?
Ein Lebenserhaltungssystem auf einem Raumfahrzeug umfasst Technologien, die zur Simulation der Lebensbedingungen auf der Erde entwickelt wurden. Dazu gehören Systeme, die für das grundlegende Überleben des Menschen erforderlich sind, wie ein angemessener Luftdruck, eine Strahlenabschirmung, die für die Gesundheitsbedrohung durch kosmische Strahlung erforderlich ist, und künstliche Schwerkraft, um den Verlust der Knochendichte und die Atrophie der Muskeln bei Langzeiteinsätzen im All zu minimieren. Weitere wesentliche Elemente eines Lebenserhaltungssystems sind die Fähigkeit, Luft und Wasser zu recyceln, optimale Wärme und Feuchtigkeit für den menschlichen Komfort aufrechtzuerhalten sowie Systeme zur Lagerung und Entsorgung von Lebensmitteln.
Das Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystem (ECLSS) auf der Internationalen Raumstation (ISS) ist ein gutes Modell eines Lebenserhaltungssystems, das für lange bemannte Raumfahrzeugreisen der nahen Zukunft, wie zum Beispiel eine Reise zum Menschen, angepasst werden muss Mars. Das ECLSS dient in erster Linie dazu, die Luft an Bord des ISS von Partikeln, Mikroorganismen und unerwünschten Gasen wie ausgeatmetem CO 2 und flüchtigen organischen Verbindungen zu reinigen, die von Ausrüstung oder Fracht ausgestoßen werden. Das System hält auch den richtigen Luftdruck und Wasserdampfpegel aufrecht, was eine gleichmäßige Temperatur und einen gleichmäßigen Druck in der gesamten Station ermöglicht. Wasser wird auch durch das ECLSS gereinigt, zusammen mit seiner Fähigkeit, frischen Sauerstoff zum Atmen bereitzustellen.
Das von ECLSS verwendete Lebenserhaltungssystem ist zwar zuverlässig und langlebig, jedoch nicht vollständig eigenständig. Das meiste Wasser in der Station wird mehrfach recycelt und wiederverwendet, auch als Quelle für die Sauerstofferzeugung. Die Station muss jedoch regelmäßig mit Wasser versorgt werden. Dies liegt zum Teil daran, dass Wasser zu Sauerstoff abgebaut wird und der bei der Elektrolyse entstehende Wasserstoff in den Weltraum abgelassen wird. Derzeit wird an der Entwicklung einer Baugruppe zur Reduzierung von Kohlendioxid (CReA) gearbeitet, die Wasserstoffabfälle mit dem von der Besatzung ausgeatmeten CO 2 reagieren und so Frischwasser und Methan erzeugen soll.
Reisen von langer Dauer in den Weltraum, die Monate bis Jahre dauern können, erfordern ein geschlossenes, völlig autarkes Ökosystem. Eine der Hauptkomponenten hierfür wird eine Form der Energiequelle sein, die langlebiger ist als die PSM-Einheiten (Power Supply Module), mit denen die ISS Wasser aufschlüsselt und reinigt sowie Wärme, Licht und Elektrizität bereitstellt der Bahnhof. Es wird auch nicht möglich sein, das gesamte Wasser und die Luft, die für solche Reisen erforderlich sind, von Anfang an mitzuführen, und für die Herstellung von sauberem Wasser und Luft auf dem Weg werden regenerative Geräte erforderlich sein.
Ein Ansatz für die Einrichtung eines funktionsfähigen primären Lebenserhaltungssystems für die Versorgung mit Nahrungsmitteln, Luft und Wasser war das Projekt Biosphere and Mars on Earth (MoE), das von der US-amerikanischen National Aeronautics and Space Administration (NASA) gefördert wurde. Sie versuchen, die Lebensbedingungen in einer von der Außenversorgung völlig isolierten Umgebung zu simulieren. Ein effizientes pflanzliches Lebenserhaltungssystem, das aus dieser Forschung hervorgegangen ist, könnte Luft und Wasser reinigen und eine Nahrungsquelle darstellen. Die NASA sieht in ihrem Advanced Life Support Project (ALS) sechs entscheidende lebenserhaltende Elemente, die angegangen werden müssen. Dazu gehören die Vermittlung der Grundlagen für sauberes Essen, sauberes Wasser und saubere Luft sowie die Logistik von Biomasse-, Wärme- und Abfallproblemen.
Die langfristigen Auswirkungen der bemannten Raumfahrt können auch durch Strahlung, Schwerelosigkeit und psychische Isolation der Besatzung beeinträchtigt werden. Durch die Abschirmung an Bord des Schiffes kann die Besatzung vor einigen Strahlungen im Weltraum geschützt werden. Das Drehen eines Raumfahrzeugs um seine Mittelachse in Richtung seines Ziels kann aufgrund der Auswirkungen der zentripetalen Beschleunigung auch einen simulierten Schweregrad entlang seiner Außenhülle erzeugen.
Russische Kosmonauten haben die umfangreichste Erfahrung mit der Isolation an Bord von Raumstationen, die die Erde umkreisen. Im Jahr 2002 führten sie ein Experiment namens "Simulation des Fluges der internationalen Besatzung auf der Raumstation" (SFINCSS) durch, bei dem die Freiwilligen abwechselnd acht Monate lang auf engstem Raum lebten. Eine Geschichte von Langzeitmissionen auf der russischen Raumstation Mir wird auch als sehr wertvolle medizinische und psychologische Daten angesehen. Es könnte sich als entscheidend erweisen, sich auf die Auswirkungen vorzubereiten, die eine Besatzung auf eine eineinhalbjährige Mission zum Planeten Mars haben könnte.