Библиографическое описание:Разработка принципов управления блоком обессоливания для замкнутых систем жизнеобеспечения космического назначения : научное издание / А. А. Тихомиров, С. В. Трифонов, Е. А. Морозов, А. В. Мурыгин. - Текст : непосредственный // Сибирский аэрокосмический журнал. - 2022. - Т. 23, № 3. - С. 551-560. - Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (проект № 0287-2021-0024). - ISSN 2712-8970, DOI 10.31772/2712-8970-2022-23-3-551-560.
Аннотация:Освоение Солнечной системы человеком подразумевает создание долгосрочных обитаемых баз на ряде космических тел: Луне, Марсе и др. Поддержание на таких базах среды благоприятной для экипажа возможно благодаря системам жизнеобеспечения (СЖО), в которых реализуется замкнутый массообмен продуктов и отходов между экипажем, звеном высших растений и другими звеньями. Замкнутость повышает надежность и автономность системы, снижает стоимость ее снабжения. Управление таким массообменом представляется трудной технической задачей, требующей затрат многих человеко-часов, что является ценным ресурсом при осуществлении пилотируемых космических миссий. В общем случае эта задача решается средствами автоматики, однако, необходимо учитывать специфику процессов, поддерживающих массообмен, так как это позволит найти пути упрощения аппаратной и логической составляющих, повысить их универсальность и надежность. В данной статье представлен анализ технологических процессов экспериментального блока выделения NaCl из растворов минерализованных метаболитов человека и предложен простой алгоритм управления, который без принципиальных изменений может быть использован для всех процессов блока. Без разработки цикла превращений NaCl становится практически невозможным создание долгосрочно функционирующей биолого-технической системы жизнеобеспечения - оптимального варианта СЖО для инопланетных баз. В таких системах происходит массообмен между экипажем и звеном высших растений и существует опасность накопления NaCl в ирригационных растворах и последующего отравления растительного звена. Поэтому проблема управления циклом превращений NaCl в массообменных процессах высокой степени замкнутости является актуальной, а универсальные принципы автоматизированного управления могут быть использованы не только в космических, но и земных приложениях: в замкнутых агротехнических циклах и научно-образовательных стендах.
The development of the Solar system by humans implies the creation of long-term habitable bases on a number of cosmic bodies: the Moon, Mars, etc. Maintaining an environment favorable for the crew on such bases is possible thanks to life support systems (LSS), in which a closed mass transfer of products and waste between the crew, the unit of higher plants and other links is implemented. Closure increases the reliability and autonomy of the system, and reduces the cost of its supply.Controlling such mass transfer appears to be a difficult technical task requiring many man-hours, which is a valuable resource in the implementation of manned space missions. In the general case, this problem is solved by means of automation, however, it is necessary to take into account the specifics of the processes that support mass transfer, since this will allow finding ways to simplify the hardware and logical components, increase their versatility and reliability. This article presents an analysis of the technological processes of the experimental unit for the separation of NaCl from solutions of mineralized human metabolites and proposes a simple control algorithm that can be used for all processes of the unit without fundamental changes. Without the development of a NaCl transformation cycle, it becomes almost impossible to create a long-term functioning biological and technical life support system - the optimal LSS option for alien bases.In such systems, mass transfer occurs between the crew and the link of higher plants and there is a danger of NaCl accumulation in irrigation solutions and subsequent poisoning of the plant link. Therefore, the problem of controlling the NaCl transformation cycle in mass transfer processes of a high degree of closure is relevant, and the universal principles of automated control can be used not only in space, but also in terrestrial applications: in closed agrotechnical cycles and scientific and educational stands.
Ключевые слова:process control, life support systems, utilization of organic waste, desalination, plant link, управление технологическим процессом, системы жизнеобеспечения, утилизация органических отходов, обессоливание, растительное звено
