Mantendo um ambiente permanente no espaço

Para manter um ambiente permanente no espaço, onde as pessoas possam viver e trabalhar, a ISS deve estar preparada para oferecer as seguintes condições:
  • suporte à vida
    • controle de atmosfera, abastecimento e reciclagem
    • reciclagem da água
    • controle de temperatura
    • estoque de comida
    • remoção do lixo
    • proteção contra incêndios
  • propulsão - para mover a estação em sua órbita
  • comunicação e rastreamento - para estabelecer comunicação com a base de controladores de vôo na Terra
  • navegação - para a condução
  • energia elétrica
  • computadores - para coordenar e cuidar das informações
  • reabastecimento - para trazer mantimentos e remover a sujeira
  • rota de escape em emergências

Suporte à vida
Admitimos como certo tudo de que a Terra e a sociedade dispõem para nossa sobrevivência. Temos um constante abastecimento de ar fresco, o dióxido de carbono que exalamos na respiração é reciclado pelas plantas. Temos uma grande reserva de água nos rios, lagos e riachos para beber, tomar banho, cozinhar e lavar. Mantemo-nos aquecidos pelo sol ou por aquecedores artificiais, assim como nos refrescamos com ar condicionados. Os bombeiros nos protegem contra incêndios. Todas estas coisas devem existir dentro da ISS.

Controle da atmosfera, abastecimento e reciclagem
Os astronautas a bordo da ISS precisam ter:

  • atmosfera similar à da Terra
  • sistema para a remoção do dióxido de carbono que exalam na respiração
  • sistema para detectar e remover gases contaminados
  • ambiente naturalmente umedecido
Nossa atmosfera é uma mistura de gases, 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de outros gases, tudo isso sob uma pressão de 6,35 psi2 (uma atmosfera). Os astronautas da ISS precisarão de uma atmosfera similar à da Terra. Para isso, o oxigênio e o nitrogênio terão que ser fornecidos:
  1. o gerador de elétrons russo fará oxigênio separando o nitrogênio e o oxigênio da água (eletrólise);
  2. o gerador de combustível de oxigênio sólido ou velas de oxigênio serão queimados para produzir mais oxigênio, se preciso;
  3. os ônibus espaciais ou as naves de abastecimento Progress levam nitrogênio da Terra, que será armazenado em tanques na parte externa da estação;
  4. nas últimas fases da construção, os tanques externos fornecerão oxigênio, e poderão ser reabastecidos pelo ônibus espacial. No estágio final, um gerador adicional de oxigênio por eletrólise será conectado à estação;
  5. o controlador de pressão (sistema de bombas e válvulas) irá misturar o nitrogênio e o oxigênio em altas percentagens, monitorar a pressão atmosférica e despressurizar a estação quando necessário, para prevenir o aumento excessivo da pressão ou apagar um incêndio durante uma emergência.
Um sistema de remoção do dióxido de carbono (seqüência de revestimentos de material especial) irá absorver o dióxido de carbono e mandá-lo para fora da estação. Além disso, bombas químicas de dióxido de carbono reserva podem remover o dióxido de carbono por reação com o hidróxido de lítio.

O sistema de detecção de contaminantes irá filtrar o ar da cabine para remover odores e químicos voláteis que vazarem, derramarem ou escaparem. Como reserva, o filtro de impurezas nocivas também será usado.

O sistema de aquecimento da estação controlará a umidade e circulará a atmosfera dentro da estação.

Finalmente, o analisador principal irá monitorar constantemente a quantidade e o tipo de gases no ar da cabine e controlar o abastecimento da atmosfera e o sistema de reciclagem.

Reciclagem de água
Além do ar, a água é o elemento mais importante a bordo da ISS. Inicialmente, os ônibus espaciais e as naves de abastecimento Progress trarão água da Terra. Na ISS, a água será conservada rigorosamente. Não haverá longos e luxuosos banhos. Na verdade, a maioria dos astronautas toma banho de esponja. O subsistema de recuperação e administração da água irá coletar, reciclar e distribuir a água de diversos recursos incluindo:

  • pia
  • banho
  • urina dos astronautas e dos animais de laboratório a bordo
  • água eliminada pelos trajes espaciais
  • sistema de aquecimento e resfriamento
  • ar da cabine - umidade exalada pelos astronautas e animais de laboratório
  • sistema de abastecimento por células de combustível dos ônibus espaciais
O subsistema de recuperação e administração de água consiste em vários condensadores, filtros e purificadores de água. A água será usada para beber e para resfriar os equipamentos elétricos. Este sistema não é 100% eficaz e um pouco de água pode se perder durante o processo de oxigenação, através das cabines de ar e pelo sistema de remoção do dióxido de carbono. A água terá de ser trazida periodicamente da Terra. Este sistema, no entanto, reduz drasticamente a quantidade necessária.

Controle de temperatura
O espaço é um lugar extremamente frio e as temperaturas irão variar drasticamente em diferentes partes da ISS. Você pode imaginar que aquecer a estação constitui um grande problema. Os equipamentos eletrônicos, porém, geram calor mais do que suficiente para aquecer a ISS. O problema é se livrar do excesso. O sistema de controle de temperatura deve realizar duas funções principais: distribuir calor onde é necessário e descartar o excesso. Para fazer isso, a ISS tem dois métodos de controle de temperatura:

  • passivos - geralmente simples, tratando pequenas cargas de calor e exigindo pouca manutenção
    • materiais isolantes, cobertores e pinturas - para reduzir a perda de calor através das paredes dos módulos, da mesma forma que o isolamento em residências
    • aquecedores elétricos - uso de ferros aquecidos eletricamente, como uma torradeira, para aquecer diversas áreas
    • canos aquecidos - uso de amônia líquida nos canos para transferir o calor de uma área quente para uma fria em distâncias curtas. A amônia evapora ao passar do cano aquecido para o cano frio e depois se condensa, liberando calor; o líquido então viaja pelos canos e aquece as paredes (capilaridade)
  • ativos - mais complexos, usam fluido para lidar com grandes cargas de calor; exigem manutenção constante
    • pratos frios - pratos de metal que coletam o calor pelo contato direto com o equipamento ou por condução
    • conversores de calor - coletam o calor do equipamento usando fluidos. O equipamento irradia calor para o fluido (amônia), que transfere o calor para a água. Os fluidos são bombeados e circulam removendo o calor.
    • bombas, linhas e válvulas - transportam o calor coletado de uma área para outra
    • unidades de eliminação de calor - grandes estruturas com asas, parecidas com painéis solares, que irradiam e coletam calor do espaço
Para o ar da cabine, o sistema de controle de temperatura e umidade circula e filtra o ar, removendo a água (umidade) e mantendo a temperatura constante. A água coletada vai para o sistema de recuperação e administração da água.

Estoque de comida
Os ônibus espaciais e as naves de abastecimento Progress levarão comida para a ISS. Ela é fornecida em diferentes formas (desidratada, com baixa umidade, com temperatura controlada, irradiada, natural ou fresca). A ISS tem uma cozinha equipada com:

  • compartimentos de estocagem de alimentos
  • aquecedores de alimentos
  • área de preparação de alimentos
  • mesa com contenções (faixas e apoio para os pés) para que os astronautas não flutuem enquanto comem
  • bandejas de metal que evitam que os pacotes de alimentos e utensílios não saiam voando
Os Estados Unidos e a Rússia concordaram em fornecer, cada um, metade da alimentação da tripulação.

Remoção do lixo
Como qualquer casa, a ISS deve estar sempre limpa. Isso é muito importante, principalmente no espaço, onde a sujeira flutua e pode se tornar um perigo. A sujeira é produzida durante a limpeza, na alimentação, no trabalho e na higiene pessoal. Para limpar a casa, os astronautas usarão produtos detergentes e aspiradores de líquidos e pó para limpar superfícies, filtros e até a si mesmos. O lixo será colocado em sacolas, que serão armazenadas em uma nave Progress e levadas de volta à Terra para descarte. Os dejetos sólidos do banheiro serão compactados, secos e armazenados em sacolas, que retornarão à Terra para serem incineradas. A água extraída do material sólido será processada e purificada para ser reutilizada.

Proteção contra incêndios
Os incêndios são um dos maiores perigos no espaço. Houve um incêndio durante a estada do astronauta Jerry Linenger na estação Mir. A tripulação da Mir apagou o fogo, mas a estação ficou seriamente danificada. A ISS tem um subsistema de detecção e supressão de incêndio que consiste em:

  • detectores de fumaça em cada módulo
  • detectores de fumaça em cada console de equipamento elétrico
  • alarmes e luzes de alerta em cada módulo
  • extintores portáteis não-tóxicos, com espuma ou líquidos de dióxido de carbono (EUA) ou base composta de nitrogênio (Rússia)
  • aparato pessoal de respiração, máscaras e tubos de oxigênio para cada membro da tripulação
Assim que o fogo estiver extinto, o sistema de controle de atmosfera filtrará o ar e removerá as partículas de substâncias tóxicas.