Контроль параметров атмосферы в пилотируемых космических аппаратов

Для того чтобы контролировать работу средств обеспечения заданного газового состава, управлять этими средствами и оценивать пригодность атмосферы для пребывания космонавтов, нужно иметь информацию о текущем количестве каждого из тех компонентов, которые влияют на жизнедеятельность человека. Это значит, что нужно регулярно проводить анализ химического состава атмосферы. Периодичность и методы контроля для разных компонентов могут быть разными, в зависимости от степени их воздействия на организм человека и максимально возможной скорости количественных изменений. Особое внимание при анализе всегда уделяется измерению парциальных давлений кислорода, углекислого газа и водяных паров. Связано это с тем, что названные параметры наиболее динамичны, и поэтому требуют практически непрерывного контроля. Для его осуществления на борту устанавливаются автоматические газоанализаторы.

Измерение парциального давления кислорода обычно производится с помощью электрохимических датчиков. Принцип действия этих датчиков основан на использовании зависимости электрохимических процессов, происходящих в гальванических ячейках датчиков, от количества поступающего в ячейки кислорода.

Через газовую полость микровентилятором прокачивается воздух. Жидкостная полость заполнена раствором гидроокиси калия и в нее помещены два электрода: серебряный катод и свинцовый анод. Полости разделены между собой мембраной, проницаемой для газа и непроницаемой для раствора. Работает ячейка следующим образом.

Влажность атмосферы определяют электролитическими датчиками, в составе каждого из которых имеется емкость, где воздух жилого отсека контактирует с насыщенным водным раствором гигроскопической соли. Принцип действия датчика основан на том, что между парциальными давлениями водяных паров анализируемого воздуха и паров раствора устанавливается гигро-термическое равновесие. В результате концентрация раствора (за счет испарения либо поглощения дополнительной влаги) изменяется. В раствор соли помещены два электрода, к которым подведено переменное напряжение. С изменением концентрации раствора меняется его электрическое сопротивление, а значит, и величина тока, проходящего через раствор, и температура раствора. Измеряя эту температуру, получают информацию о парциальном давлении водяных паров.

в атмосфере таких вредных примесей, как окись углерода, метан, аммиак, ацетон, сероводород, при нормальном ходе полета меняется очень медленно, поэтому контроль за ними может осуществляться не непрерывно, а дискретно, причем с большими временными интервалами (несколько недель или даже месяцев). В тех случаях, когда между Землей и пилотируемым аппаратом имеется регулярная транспортная связь, контроль осуществляется на Земле в лабораторных условиях путем проведения химического анализа проб воздуха, доставляемых с борта аппарата в специальных ампулах. Если транспортной связи нет, то определить количество примесей можно и в условиях полета.

Для этого обычно в распоряжении космонавтов имеется набор таких химических реактивов, каждый из которых, взаимодействуя с одним из контролируемых компонентов, меняет свой цвет. Концентрация компонента определяется по характеру окраски продукта реакции. Вообще говоря, возможность контроля вредных примесей бортовыми средствами целесообразно предусматривать для любого пилотируемого полета. Следует иметь в виду, что необходимость такого контроля может появиться внезапно, например после ликвидации очага пожара, когда возникает вероятность недопустимого загрязнения атмосферы продуктами сгорания.