Che cos'è un sistema di supporto vitale?
Un sistema di supporto vitale su un veicolo spaziale coinvolge tecnologie progettate per simulare le condizioni di vita sulla Terra. Ciò include i sistemi necessari per la sopravvivenza umana di base, come un'adeguata pressione atmosferica, la protezione dalle radiazioni necessaria per la minaccia alla salute dai raggi cosmici e la gravità artificiale per ridurre al minimo la perdita di densità ossea e l'atrofia dei muscoli nelle lunghe missioni spaziali. Altri elementi essenziali di un sistema di supporto vitale includono la capacità di riciclare aria e acqua, mantenendo il calore e l'umidità ottimali per il comfort umano e sistemi di conservazione e smaltimento dei rifiuti.
Il sistema di controllo ambientale e di supporto vitale (ECLSS) sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) fornisce un buon modello di un sistema di supporto vitale che dovrà essere adattato per eventuali viaggi a lungo raggio di veicoli spaziali nel prossimo futuro, come un viaggio umano verso Marte. L'ECLSS ha principalmente la funzione di purificare l'aria a bordo della ISS di particolato, microrganismi e gas indesiderati come CO 2 espirata e composti organici volatili emessi da apparecchiature o merci. Il sistema mantiene inoltre una pressione atmosferica e un livello di vapore acqueo adeguati, il che facilita una temperatura e una pressione uniformi in tutta la stazione. Anche l'acqua viene purificata dall'ECLSS, insieme alla sua capacità di fornire ossigeno fresco per la respirazione.
Sebbene il sistema di supporto vitale utilizzato dall'ECLSS sia affidabile e durevole, non è del tutto autonomo. La maggior parte dell'acqua sulla stazione viene riciclata e riutilizzata numerose volte, anche come fonte per la generazione di ossigeno, ma la stazione deve comunque essere periodicamente alimentata con acqua. Ciò è in parte dovuto al fatto che l'acqua viene scomposta per creare ossigeno e l'idrogeno creato nel processo di elettrolisi per farlo viene scaricato nello spazio. Sono in corso ricerche per sviluppare un gruppo di riduzione del biossido di carbonio (CReA) che reagirà con l'idrogeno di scarto con CO 2 espirato dall'equipaggio per generare acqua dolce e combustibile a metano.
Viaggi di lunga durata nello spazio profondo che potrebbero richiedere mesi o anni richiedono un sistema ecologico chiuso completamente autosufficiente. Uno dei componenti principali per questo sarà una forma di fonte di energia che è più duratura delle unità del modulo di alimentazione (PSM) che l'ISS utilizza per abbattere l'acqua e purificarla, oltre a fornire calore, luce ed elettricità a la stazione. Inoltre, non sarà possibile trasportare fin dall'inizio tutta l'acqua e l'aria necessarie per tali viaggi e saranno necessarie attrezzature rigenerative per la produzione di acqua pulita e aria lungo il percorso.
Uno degli approcci per stabilire un sistema di supporto vitale primario praticabile per fornire cibo, aria e acqua è stato attraverso i progetti della Biosfera e Marte sulla Terra (MoE) sponsorizzati dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA). Tentano di simulare le condizioni di vita in un ambiente totalmente isolato dall'approvvigionamento esterno. Un efficiente sistema di supporto vitale a base vegetale creato da questa ricerca potrebbe purificare l'aria e l'acqua, oltre a essere una fonte di cibo. La NASA considera sei elementi cruciali di supporto vitale che devono essere affrontati nel suo Progetto di supporto vitale avanzato (SLA). Questi includono la gestione della fornitura di alimenti puliti, acqua e aria e la logistica di biomassa, problemi termici e rifiuti.
Gli effetti a lungo termine del volo spaziale umano possono anche essere dannosi a causa delle radiazioni, dell'assenza di gravità e dell'isolamento psicologico dell'equipaggio. La schermatura a bordo della nave può proteggere l'equipaggio da parte delle radiazioni nello spazio. La rotazione di un veicolo spaziale sul suo asse centrale mentre si sposta verso la sua destinazione può anche generare un livello di gravità simulato lungo lo scafo esterno, a causa degli effetti dell'accelerazione centripeta.
I cosmonauti russi hanno la più vasta esperienza con l'isolamento a bordo delle stazioni spaziali in orbita attorno alla Terra. Nel 2002, hanno condotto un esperimento chiamato Simulazione del volo dell'equipaggio internazionale sulla stazione spaziale (SFINCSS) in cui i volontari si sono alternati vivendo per otto mesi in uno spazio limitato. Una storia di missioni di lunga durata sulla stazione spaziale russa Mir è anche vista come dati medici e psicologici di grande valore. Può rivelarsi fondamentale per prepararsi agli effetti che qualsiasi equipaggio può incontrare in una missione lunga un anno e mezzo sul pianeta Marte.