آیا تاکنون به این فکر کرده‌اید که فضانوردان در فضا چگونه تنفس کرده و اکسیژن مورد نیازشان را از کجا تامین می‌کنند؟ شاید دانستن این موضوع برای شما جالب باشد که فناوری‌های مورد استفاده در ایستگاه فضایی بین‌المللی برای تولید اکسیژن شبیه همان فناوری‌هایی هستند که در زیردریایی‌ها از آن‌ها بهره گرفته می‌شود. در ادامه این مطلب به نحوه تولید اکسیژن در فضا و تنفس فضانوردان در مدار زمین می‌پردازیم.
فضانوردان در فضا چگونه نفس می‌کشند؟
فضانوردان در فضا اکسیژنی را تنفس می‌کنند که از آب دریافت می‌شود. همان‌طور که می‌دانید، هر مولکول آب از ۲ اتم هیدروژن و ۱ اتم اکسیژن تشکیل شده است. از طریق تجزیه آب به اتم‌های اصلی آن به وسیله فرآیندی به نام الکترولیز، اکسیژن تولید شده و فضانوردان به اکسیژن در فضا برای تنفس دسترسی پیدا می‌کنند.
در همین رابطه بخوانید: فضانوردان چگونه در فضا از تردمیل استفاده می‌کنند؟+فیلم
اکسیژن در فضا
اکسیژن ایستگاه فضایی چگونه تامین می‌شود؟
پیش از تاسیس ایستگاه فضایی بین‌المللی، روش‌های ایجاد اکسیژن در شرایط خلا برای مدت زمانی طولانی توسعه یافته بود؛ البته نه در فضا، بلکه در اعماق اقیانوس‌ها یعنی داخل زیردریایی‌ها. زیردریایی‌ها برای تامین اکسیژن خود نیازی به بالا آمدن تا سطح آب ندارند و از طرفی چون اغلب آن‌ها زیر یخ قرار دارند و به طور مخفیانه به انجام عملیات می‌پردازند، چنین امری برای آن‌ها امکان‌پذیر نیست.
برای همین منظور زیردریایی‌ها از سامانه‌هایی جهت تولید اکسیژن مورد نیاز خود از آب استفاده می‌کنند. سامانه‌های اولیه مورد استفاده در ایستگاه فضایی نیز تقریبا مشابه همین سامانه‌ها هستند. سامانه‌های اکسیژن و آب ایستگاه فضایی از دو عنصر اصلی تشکیل شده‌اند؛ سامانه احیای آب (WRS) و سامانه تولید اکسیژن (OGS) که برای عملکرد صحیح، هر کدام به دیگری وابسته است.
در همین رابطه بخوانید: درباره ساخت اولین فیلم سینمایی در ایستگاه فضایی بین‌المللی چه می‌دانید؟
WRS آب را از ادرار، رطوبت و فرآیند میعان جمع‌آوری می‌کند، سپس با استانداردهای قابل شرب تصفیه می‌شود. اما این تنها بخشی از آب موجود در ایستگاه را تشکیل می‌دهد. مقداری آب نیز به طور مداوم از زمین به ایستگاه ارسال می‌شود تا از تامین آب شیرین کافی برای خدمه اطمینان حاصل گردد. آب باقیمانده نیز برای تولید اکسیژن در ایستگاه فضایی استفاده می‌شود.
سامانه دیگر یعنی OGS را آژانس فضایی آمریکا طراحی کرده است و سامانه روسی همراه آن به نام الکترون (Elektron) از فرآیند الکترولیز برای تقسیم آب به اجزای اصلی آن یعنی هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کنند و بدین شکل اکسیژن مورد نیاز خدمه تامین می‌شود.
کپسول اکسیژن فضانوردان
حیاتی‌ترین بخش لباس فضانوردان مخزن یا کپسول اکسیژن است. این لباس دو مخزن دارد که هر کدام قادر به تامین بیش از ۸۰۰ لیتر اکسیژن هستند. فضانوردان از طریق این مخازن حدود ۵۰ لیتر در ساعت اکسیژن خالص تنفس می‌کنند، بنابراین در شرایط عادی هر مخزن بیش از ۱۶ ساعت دوام می‌آورد. با این وجود متخصصان به دنبال توسعه فناوری‌های نوین جهت تسهیل تنفس فضانوران هستند.
دستگاه‌های مخصوص برای تنفس فضانوردان
در آزمایشی توسط محققان آژانس فضایی اروپا (ESA)، فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی در دستگاه‌هایی مخصوص تنفس می‌کنند. هدف از این کار بررسی تاثیر کاهش فشار هوا بر ریه‌های فضانوردان در ماموریت‌های طولانی است.
این محققان قصد دارند با استفاده از اطلاعاتی که فضانوردان حاضر در این ایستگاه در اختیارشان قرار می‌دهند، به دانش بیشتری درباره تاثیر سفرهای فضایی بر تنفس فضانوردان دست یابند. انسان‌ها در آینده نزدیک احتمالا دوباره به ماه و شاید مریخ سفر کنند؛ بنابراین دانشمندان می‌خواهند هنگام انجام این سفرها و به خصوص ماموریت‌های طولانی، در عملکردهای طبیعی بدن انسان هیچ‌گونه اختلالی ایجاد نشود.
به همین جهت از فضانوردان مستقر در ایستگاه فضایی بین‌المللی خواسته شد داخل ماشین‌هایی کوچک تنفس کنند تا مقدار اشباع اکسید نیتریک در تنفس آن‌ها تعیین شود؛ بررسی این ماده در تنفس، التهاب ریه‌ها را نشان می‌دهد.
مشکلات ریوی در ماموریت‌های فضایی به ماه و مریخ یکی از نگرانی‌های بزرگ دانشمندان است. چنانچه فضانوردان طی این ماموریت‌ها دچار التهاب ریه شوند، محیط کم‌فشار به بدتر شدن شرایط آن‌ها می‌انجامد. بررسی این داده‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند تا درک بهتری از شرایط فضانوردان در فضا به دست آورند.
سوال‌های خود را در مورد فضانوردی و مسائل مربوط به آن در قسمت نطرات بپرسید و دیدگاه‌های خود را با ما در میان بگذارید؛ کارشناسان اسپاش پاسخ می‌دهند.