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¿Cómo se produce el oxígeno a bordo de una nave espacial?

¿Cómo se produce el oxígeno a bordo de una nave espacial?

Crea oxígeno a bordo de la ISS

electrólisis de agua

HSW

Como ya sabes, el suministro de oxígeno a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) se produce de tres formas, utilizando generadores de oxígeno, cilindros de oxígeno presurizados o generadores de gas oxígeno de combustible sólido. En la página anterior hablamos de generadores de oxígeno. Ahora hablemos de los otros dos métodos.

En el segundo método, el oxígeno no se produce, sino que se envía a la ISS de la Tierra. Cuando Progress suministra barcos, vehículos europeos de transferencia automatizada o el muelle del transbordador espacial estadounidense en la estación, bombean oxígeno desde tanques presurizados a los nodos de la esclusa de aire. También bombean gas nitrógeno a otros recipientes a presión en estas cámaras de descompresión. Los controles atmosféricos de la estación mezclan los gases en las proporciones adecuadas con la atmósfera terrestre y hacen circular la mezcla por toda la cabina.

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El tercer método es un sistema de respaldo que produce oxígeno a través de reacciones químicas. El sistema se llama generador de oxígeno de combustible sólido (SFOG) y está ubicado en el módulo de servicio de la estación (Zvezda). SFOG, también llamado velas de oxigeno o velas cloradas, tiene latas que contienen una mezcla de clorato de sodio en polvo (NaClO3) y polvo de hierro (Fe). Cuando se enciende el SFOG, el hierro se “quema” a 1112 grados F (600 grados C), lo que proporciona energía térmica para la reacción. El clorato de sodio se descompone en cloruro de sodio (sal de cocina-NaCl) y oxígeno gaseoso (Odos) Parte del oxígeno se combina con el hierro para formar óxido de hierro (FeO):

600 ° C

naClO3 (s) + Fe (s) -> 3Odos (g) + NaCl (s) + FeO (s)

SFOG proporciona 6.5 horas-hombre de oxígeno por kilogramo de mezcla. Los trajes espaciales rusos también producen oxígeno usando SFOG.

En futuras estaciones espaciales o colonias espaciales, los científicos de la NASA esperan crear oxígeno y eliminar naturalmente el dióxido de carbono a través del cultivo de plantas. Las plantas proporcionarían aire respirable y serían una fuente de alimento para los astronautas. Sin embargo, un problema que debe resolverse es cómo cultivar una gran cantidad de plantas en espacios pequeños: el espacio habitable a bordo de una estación espacial es limitado.

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Publicado originalmente: 22 de febrero de 2011

Preguntas frecuentes sobre el oxígeno en el espacio

¿Cómo respiran los astronautas en el espacio?
A bordo de la ISS, el oxígeno se produce por uno de los siguientes medios: generadores de oxígeno, tanques de oxígeno presurizados o generadores de oxígeno de combustible sólido (también llamados velas de oxígeno).
¿Se puede crear oxígeno en el espacio?
Sí, el oxígeno se puede crear a bordo de la ISS utilizando generadores de oxígeno, cilindros de oxígeno presurizados o generadores de oxígeno de combustible sólido (velas de oxígeno). El primer método crea oxígeno por electrólisis, como resultado de lo cual el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno gaseoso. El primero se libera al espacio, mientras que el segundo circula por el interior de la cabina. El segundo método consiste en suministrar oxígeno desde la Tierra. Al repostar barcos, vehículos de transferencia automática o transbordadores espaciales que atracan en la ISS, el oxígeno se bombea a tanques presurizados, que circulan dentro de la cabina. El tercer método se basa en reacciones químicas que descomponen el clorato de sodio en cloruro de sodio y gas oxígeno.
¿Cómo genera oxígeno la ISS?
La mayor parte del oxígeno a bordo de la ISS se genera por electrólisis. Este proceso utiliza electricidad de los paneles solares de la ISS para producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua.

El astronauta Daniel W. Bursch, ingeniero de vuelo de la Expedición 4, trabaja en el generador de oxígeno Elektron en el módulo de servicio Zvezda de la Estación Espacial Internacional (ISS).

El astronauta Daniel W. Bursch, ingeniero de vuelo de la Expedición 4, trabaja en el generador de oxígeno Elektron en el módulo de servicio Zvezda de la Estación Espacial Internacional (ISS).

Imagen cortesía de NASA

En la Tierra, tenemos un suministro constante de aire fresco. Inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. Estos gases son reciclados por las plantas a través del proceso de fotosíntesis. Las plantas absorben dióxido de carbono y liberan oxígeno. Es un ciclo maravilloso a gran escala. Pero, ¿qué sucede en las pequeñas cabinas de las naves espaciales, como el transbordador espacial o las estaciones espaciales?

La mayoría de las naves espaciales llevan su propio suministro de oxígeno y pueden tener un sistema de respaldo. Sin embargo, las misiones de estas naves espaciales son de corta duración, desde unos pocos días hasta dos semanas. En contraste, la Estación Espacial Internacional (ISS) fue diseñada para vuelos espaciales a largo plazo y ha estado en órbita desde 1998. Entonces, ¿cómo se produce el oxígeno a bordo de la ISS? Se maneja de tres maneras, utilizando generadores de oxígeno, tanques de oxígeno presurizados o generadores de oxígeno de combustible sólido (también llamados velas de oxígeno).

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El método principal es realizado por generadores de oxígeno: el Elektron de fabricación rusa y el Sistema de soporte vital y control ambiental estadounidense (ECLSS). El Elektron está ubicado en el módulo de servicio (Zvezda) y el ECLSS está ubicado en el módulo Destiny Lab. Estos dispositivos producen oxígeno del agua a través de un proceso llamado electrólisis, en el que una corriente eléctrica pasa a través del agua desde un electrodo cargado. ánodo a otro electrodo cargado negativamente llamado cátodo. Hay una pequeña concentración de sal en el agua para conducir la electricidad porque el agua en sí misma es un mal conductor de la electricidad. Durante el proceso, el agua se divide en gas hidrógeno y gas oxígeno. Vea cómo funciona la química del proceso:

  • En el cátodo, un tipo de reacción llamada reducción ocurre. Electrones (y) del cátodo se combinan con agua (H.dosO) para producir gas hidrógeno (H.dos) e iones hidróxido (OH): 2hdosO (1) + 2e -> Hdos (g) + 2 OH (aq).
  • En el ánodo, un tipo de reacción llamada oxidación ocurre. Los electrones se eliminan del agua y fluyen a través del ánodo. La eliminación de electrones del agua proporciona oxígeno gaseoso (Odos) e iones de hidrógeno (H+): 2hdosO (l) -> Odos (g) + cuarto + 4H+

La electricidad es producida por los paneles solares de la estación y suministrada a los generadores de oxígeno a través de la red eléctrica de la estación. El agua es entregada a la estación terrestre por los barcos de suministro Progress y el transbordador espacial. El agua también es recolectada por condensadores que eliminan el vapor de agua del aire de la cabina (los astronautas exhalan vapor de agua). Por último, la unidad ECLSS puede reciclar el agua de la orina de los astronautas. El gas hidrógeno producido durante el proceso de electrólisis se descarga al espacio y el oxígeno gaseoso circula en el aire de la cabina.

Ahora echemos un vistazo a las otras formas en que la ISS produce oxígeno.

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