Sistema de soporte vital primario

Un sistema de soporte vital primario (o portátil o personal ) (o subsistema de soporte vital ) ( PLSS , por sus siglas en inglés) es un dispositivo conectado al traje espacial de un astronauta o cosmonauta que permite la actividad extravehicular (EVA, por sus siglas en inglés) con la máxima libertad, independientemente del sistema de soporte vital de la nave espacial . Generalmente, un PLSS se lleva como una mochila. Las funciones que realiza el PLSS incluyen:

• Regulación de la presión del traje
• Proporcionar oxígeno respirable
• Eliminar el dióxido de carbono , la humedad , los olores y los contaminantes del oxígeno que se respira.
• Enfriar y recircular el oxígeno a través de la prenda de presión, y el agua a través de una prenda de refrigeración y ventilación líquida o una prenda de refrigeración líquida.
• Comunicación de voz bidireccional
• Visualización o telemetría de los parámetros de salud del traje
• Telemetría de un indicador del estado de salud inmediato del usuario (por ejemplo, frecuencia cardíaca).

La función de manejo de aire de un PLSS es similar a la de un rebreather de buceo , ya que los gases exhalados se reciclan en el gas respiratorio en un circuito cerrado.

Cuando se utiliza en un entorno de microgravedad , generalmente se necesita un sistema de propulsión independiente por motivos de seguridad y control, ya que no existe conexión física con una nave espacial.

El sistema portátil de soporte vital (PLSS) utilizado en las misiones de alunizaje del programa Apolo empleaba hidróxido de litio para eliminar el dióxido de carbono del aire respirable y hacía circular agua en un circuito abierto a través de una prenda refrigerada por líquido , expulsándola al espacio, donde se convertía en cristales de hielo. Parte del agua también se utilizaba para eliminar el exceso de calor del aire respirable del astronauta y se recogía para su posterior descarga en el tanque de aguas residuales de la nave espacial tras una actividad extravehicular (EVA). El PLSS también incluía un transceptor de radio y una antena para comunicaciones, que se transmitían a la Tierra a través del sistema de comunicaciones de la nave espacial. Los controles del PLSS se encontraban en la Unidad de Control Remoto (RCU) montada en el pecho del astronauta. El oxígeno y el agua se recargaban para múltiples EVA desde el sistema de control ambiental de la nave espacial.

Los tiempos de actividad extravehicular (EVA) en la superficie lunar para las primeras cuatro misiones (Apolo 11 a 14) se limitaron a 4 horas, con oxígeno almacenado a 1020 libras por pulgada cuadrada (7,0 MPa) , 3,0 libras (1,4 kg) de hidróxido de litio, 8,5 libras (3,9 litros) de agua de refrigeración y una batería de 279 vatios-hora. Para las misiones extendidas del Apolo 15 al 17, el tiempo de permanencia en la EVA se duplicó a 8 horas al aumentar el oxígeno a 1430 libras por pulgada cuadrada (9,9 MPa) , el hidróxido de litio a 3,12 libras (1,42 kg) , el agua de refrigeración a 11,5 libras (5,2 litros) y la capacidad de la batería a 390 vatios-hora. ^{[ 1 ]}    

Se proporcionó un sistema de respaldo de emergencia en caso de que fallara el sistema principal, mediante una unidad separada llamada Sistema de Purga de Oxígeno (OPS), montada sobre el PLSS, inmediatamente detrás del casco del astronauta. El OPS mantenía la presión del traje y eliminaba el dióxido de carbono, el calor y el vapor de agua a través de un flujo de aire continuo y unidireccional ventilado al espacio. Al activarse, el OPS suministraba oxígeno a una entrada separada en el traje de presión, una vez que se abría manualmente una válvula de ventilación en una salida separada del traje. El OPS proporcionaba un máximo de aproximadamente 30 minutos de oxígeno de emergencia para respirar y enfriar. ^{[ 2 ]} Este tiempo podía extenderse a 75 a 90 minutos con una manguera de "sistema de compañero" que utilizaba el PLSS funcional del otro astronauta solo para enfriar. Esto permitía cerrar parcialmente la válvula de ventilación para disminuir el caudal de oxígeno. ^{[ 1 ]}

El PLSS medía 66 cm de alto, 46 ​​cm de ancho y 25 cm de profundidad. Fue probado en el Centro de Vuelo de Houston por James P. Lucas, quien trabajaba para Hamilton Standard , y por varios astronautas en tanques de flotabilidad neutra en Dallas. Fue probado en el espacio por primera vez por Rusty Schweickart en una actividad extravehicular (EVA) de pie en órbita terrestre durante el Apolo 9. Su PLSS pesaba 38 kg en la Tierra, pero solo 6,4 kg en la Luna. El OPS pesaba 19 kg en la Tierra ( 3,1 kg en la Luna). ^{[ 3 ]}         

Sistemas similares han sido utilizados por los astronautas del transbordador espacial y actualmente son utilizados por las tripulaciones de la Estación Espacial Internacional .

El sistema principal de soporte vital del traje EMU utilizado en el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional es fabricado por Hamilton Sundstrand . Está montado en la parte posterior del conjunto del torso superior rígido (HUT).

El oxígeno (O₂ ₎ , el dióxido de carbono (CO₂ ₎ y el vapor de agua se extraen de las extremidades del traje mediante la prenda de refrigeración y ventilación líquida ( LCVG) , que envía el gas al PLSS. Al entrar en el PLSS, el carbón activado elimina los olores y el hidróxido de litio (LiOH) elimina el dióxido de carbono. A continuación, el gas pasa por un ventilador que mantiene un caudal de aproximadamente seis pies cúbicos por minuto. Un sublimador condensa el vapor de agua, que se elimina mediante un separador rotatorio. El agua extraída se almacena y se utiliza para complementar el suministro de agua de la LCVG. El sublimador también enfría el oxígeno restante a unos 55 °F (13 °C) . Un sensor de flujo monitoriza el caudal.  

Se añade oxígeno adicional al flujo desde un tanque de almacenamiento, después del sensor de flujo, según sea necesario. El oxígeno regresa al traje por la parte posterior de la cabeza, desde donde fluye hacia el rostro del astronauta. Al suministrar oxígeno al casco y extraerlo de las extremidades, el traje está diseñado para garantizar que quien lo usa respire el oxígeno más puro posible.

La presión de funcionamiento del traje espacial se mantiene a 4,3 psi (30 kPa ) (0,3 atm, aproximadamente un tercio de la presión atmosférica terrestre ) durante las operaciones extravehiculares , y a 0,7 psi (4,8 kPa) con respecto a la presión externa mientras se está en modo intravehicular ( es decir , dentro de la nave espacial presurizada).    

Entre las tecnologías que se están considerando para su aplicación en futuros PLSS se incluye la adsorción por cambio de presión (PSA), un proceso mediante el cual el CO₂ _se puede separar del gas de forma más eficiente y repetible, a diferencia de los actuales cartuchos de LiOH, que se saturan con cada uso y tienen una vida útil limitada a unas ocho horas. ^{[ 4 ]} Al regenerar el adsorbente durante la EVA, se puede reducir considerablemente el tamaño y el peso del cartucho adsorbente. La PSA logra esto liberando CO₂ _y vapor de agua al espacio. ^{[ 5 ]}

• Sistema de soporte vital biorregenerativo : ecosistema artificial 
• Depurador de dióxido de carbono : dispositivo que absorbe el dióxido de carbono del gas circulante. 
• Cis-Lunar – Fabricante de rebreathers de circuito cerrado controlados electrónicamente para buceo. 
• Separación de gases : técnicas para obtener múltiples productos o purificar un producto. 
• Rebreather : aparato portátil para reciclar el gas respiratorio. 
• Spome : sistema hipotético de soporte vital, materia cerrada y energía abierta.