Wat is een levensondersteunend systeem?
Een levensondersteunend systeem op een ruimtevaartuig omvat technologieën die zijn ontworpen om de leefomstandigheden op aarde te simuleren. Dit omvat systemen die nodig zijn voor elementaire menselijke overleving, zoals een adequate atmosferische druk, stralingsbescherming nodig voor de gezondheidsbedreiging door kosmische stralen en kunstmatige zwaartekracht om het verlies van botdichtheid en atrofie van spieren bij lange ruimtemissies te minimaliseren. Andere essentiële elementen van een levensondersteunend systeem zijn de mogelijkheid om lucht en water te recyclen, optimale warmte en vochtigheid voor menselijk comfort te behouden, en voedselopslag- en afvalverwijderingssystemen.
Het milieubeheersings- en levensondersteuningssysteem (ECLSS) op het internationale ruimtestation ISS biedt een goed model van een levensondersteunend systeem dat moet worden aangepast voor eventuele lange bemande ruimtevaartuigen van de nabije toekomst, zoals een reis naar de mens om Mars. De ECLSS dient in de eerste plaats de functie van het zuiveren van de lucht aan boord van het ISS van deeltjes, micro-organismen en ongewenste gassen zoals uitgeademde CO 2 en vluchtige organische stoffen die worden uitgestoten door apparatuur of vracht. Het systeem handhaaft ook een juiste atmosferische druk en waterdampniveau, wat een uniforme temperatuur en druk door het station mogelijk maakt. Water wordt ook gezuiverd door de ECLSS, samen met zijn vermogen om verse zuurstof te leveren voor ademhaling.
Hoewel het levensondersteunende systeem dat ECLSS gebruikt betrouwbaar en duurzaam is, staat het niet volledig op zichzelf. Het meeste water op het station wordt meerdere keren gerecycled en hergebruikt, ook als bron voor zuurstofgeneratie, maar het station moet niettemin periodiek van water worden voorzien. Dit is gedeeltelijk te wijten aan het feit dat water wordt afgebroken om zuurstof te creëren, en de waterstof die in het elektrolyseproces wordt gecreëerd, wordt in de ruimte afgeblazen. Er is onderzoek gaande om een kooldioxide-reductie-assemblage (CReA) te ontwikkelen die afvalwaterstof met CO 2 uitgeademd door de bemanning zal laten reageren om zoet water en methaanbrandstof te genereren.
Reizen van lange duur naar diepe ruimte die maanden tot jaren kunnen duren, vereisen een gesloten ecologisch systeem dat volledig zelfvoorzienend is. Een van de belangrijkste componenten hiervoor zal een vorm van energiebron zijn die duurzamer is dan de PSM-eenheden (Power Supply Module) die het ISS gebruikt om water af te breken en te zuiveren, en om warmte, licht en elektriciteit te leveren aan het station. Het zal ook niet mogelijk zijn om al het water en de lucht mee te nemen die nodig is voor dergelijke reizen vanaf het begin, en regeneratieve apparatuur zal nodig zijn om onderweg schoon water en lucht te produceren.
Een van de benaderingen voor het opzetten van een werkbaar primair levensondersteunend systeem om voedsel, lucht en water te leveren, is geweest via de projecten Biosphere and Mars on Earth (MoE), gesponsord door de Amerikaanse National Aeronautics and Space Administration (NASA). Ze proberen de leefomstandigheden te simuleren in een omgeving die volledig geïsoleerd is van de bevoorrading van buitenaf. Een efficiënt, op planten gebaseerd, levensondersteunend systeem dat op basis van dit onderzoek is gecreëerd, kan de lucht en het water zuiveren en een bron van voedsel zijn. NASA ziet zes cruciale levensondersteunende elementen die moeten worden aangepakt in zijn Advanced Life Support Project (ALS). Deze omvatten het omgaan met de basisprincipes van schoon voedsel, water en lucht, en met de logistiek van problemen met biomassa, warmte en afval.
De langetermijneffecten van menselijke ruimtevluchten kunnen ook schadelijk zijn als gevolg van straling, gewichtloosheid en psychologische isolatie van de bemanning. Afscherming aan boord van het schip kan de bemanning beschermen tegen een deel van de straling in de ruimte. Het roteren van een ruimtevaartuig op zijn centrale as terwijl het naar zijn bestemming beweegt, kan ook een gesimuleerd zwaartekrachtniveau langs zijn buitenromp genereren, vanwege de effecten van centripetale versnelling.
Russische kosmonauten hebben de meest uitgebreide ervaring met isolatie aan boord van ruimtestations rond de aarde. In 2002 voerden ze een experiment uit met de naam Simulation of the Flight of International Crew on the Space Station (SFINCSS), waarbij vrijwilligers om de beurt acht maanden in een besloten ruimte woonden. Een geschiedenis van langdurige missies op het Russische ruimtestation Mir wordt ook gezien als zeer waardevolle medische en psychologische gegevens. Het kan van cruciaal belang zijn om de effecten voor te bereiden die elke bemanning kan tegenkomen tijdens een missie van anderhalf jaar naar de planeet Mars.