Использование метана в замкнутых комплексах жизнеобеспечения космических экспедиций

Автор: Железняков Александр Григорьевич, Глухих Сергей Александрович, Гузенберг Аркадий Самуилович, Романов Сергей Юрьевич, Юргин Алексей Викторович, Рябкин Александр Моисеевич

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Статья в выпуске: 4 (35), 2021 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрено использование метана (образующегося в процессе регенерации кислорода из выделяемого космонавтами углекислого газа при его гидрировании в реакции Сабатье с последующим извлечением 61% кислорода путём электролиза образующейся воды) в регенерационном комплексе жизнеобеспечения экипажей космических экспедиций. Показано, что образовавшийся при реакции Сабатье метан можно использовать как для пиролиза с целью возврата образовавшегося водорода в эту реакцию для извлечения 100% кислорода из углекислого газа, так и для образования пищевого белка для космического жизнеобеспечения. Использование пиролиза метана стало возможным в связи с новыми технологиями, позволившими снизить температуру процесса до 500 - 700 °С и получить легко-удаляемый углерод. Приведены рекомендации по проектированию космических систем пиролиза метана. Обосновано предположение о том, что существующие процессы производства белка из метана с использованием метанотрофных бактерий для народного хозяйства могут быть применены для производства пищевого белка космического рациона пищи, определён баланс замкнутой метанотрофной реакции, приведены основы расчёта и рекомендации по проектированию космических систем метанотрофного производства пищевого белка. Создание системы производства пищевого белка из метана позволит использовать её как одну из систем обеспечения пищей на Луне и Марсе, а также в качестве резервной системы в транспортных космических экспедициях.

Еще

Космические экспедиции, жизнеобеспечение космонавтов, гидрирование со2, пиролиз метана, метанотрофные бактерии, пищевой белок

Короткий адрес: https://readera.org/143178168

IDR: 143178168   |   DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2021-4-78-92

Список литературы Использование метана в замкнутых комплексах жизнеобеспечения космических экспедиций

  • Гузенберг А.С., Железняков А.Г., Романов С.Ю., Телегин А.А., Юргин А.В. Выбор комплекса жизнеобеспечения для экипажей долговременных космических станций // Космическая техника и технологии. 2015. № 1(8). С. 67-80.
  • Романов С.Ю., Гузенберг А.С., Рябкин А.М. Концепция комплекса систем жизнеобеспечения экипажей межпланетных экспедиций // Космическая техника и технологии. 2017. № 3(18). C. 80-97.
  • Гилл В. НАСА обнаружило воду на Луне. BBC News. Русская служба. Режим доступа: https://www.bbc.com/ russian/news-54697197 (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Умнов И. Марсоход Кьюриосити нашёл воду на Марсе // Астрономия и космонавтика сегодня. Режим доступа: https://starmission.ru/mars/marsoxod-kyuriositi-nashel-vodu-na-marse.html (дата обращения 30.09.2013 г.).
  • Заболоцкий М. Общие сведения об атмосфере Марса. Режим доступа: https://spacegid.com/obshhie-svedeniya-ob-atmosfere-marsa.html (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • ГОСТ Р 50804-95. Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования. М.: Госстандарт России, 1995. 118 с.
  • Патент RU 2064889 С1. Способ получения водорода и углеродного материала. Авдеева Л.Б., Гончарова О.В., Кувшинов Г.Г., Лихолобов В.А., Пар-мон В.Н.; патентообладатель — Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; заявка и приоритет от 11.02.1993 г., опубликовано 10.08.1996 г.
  • Патент RU 2312059 C1. Способ получения водорода и нановолокни-стого углерода. Соловьев Е.А., Кувшинов Д.Г., Ермаков Д.Ю., Кувшинов Г.Г.; патентообладатели — Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский государственный технический университет; заявка и приоритет от 03.04.2006 г.; опубликовано 10.12.2007 г.
  • Патент RU 2096083 C1. Металл-углеродный катализатор. Молчанов В.В., Чесноков В.В., Буянов Р.А., Зайцева Н.А.; патентообладатель — Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; заявка и приоритет от 10.05.1994 г.; опубликовано 20.11.1997 г.
  • Патент RU 2116829 C1. Катализатор и способ получения углерода и водорода из метана. Чесноков В.В., Буянов Р.А., Молчанов В.В. патентообладатель — Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН; заявка и приоритет от 12.03.1997 г., опубликовано 08.10.1998 г.
  • Глухих С.А. Коммерциализация научных разработок в биотехнологии. Режим доступа: https://sergeyglukhikh. jimdofree.com/ (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Производство белка из мета-нотрофных бактерий // Электронный журнал IDK. Эксперт. Режим доступа: https://exp.idk.ru/news/russia/proizvodstvo-belka-iz-metanotrofnykh-bakterij/488258/ (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Компания «Метаприн». Режим доступа: http://www.metaprin.ru/ (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Форум Протеин Тек. Режим доступа: http://proteintek.org/ (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Мосичев М.С., Складнее А.А., Котов В.Б. Производство белковых продуктов из природного газа. Кормовые белковые продукты. / В кн.: Общая технология микробиологических производств. М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982. Режим доступа: https://www.spec-kniga.ru/tehnohimicheski-kontrol/obshchaya-tekhnologiya-mikrobiologicheskih-proizvodstv/ (дата обращения 10.09.2021 г.).
  • Компания Unibio. Режим доступа: https://www.unibio.dk/ (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Ann Koh. Новости Блумберг. Режим доступа: https://www.bloomberg.com/news/ articles/2017-09-26/landfill-gas-for-dinner-scientists-are-cooking-food-from-waste?mc_ cid=96e4904291&mc_eid=8dab52a6b3 (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Российская технология производства биопротеина из природного газа. ООО «ГИПРОБИОСИНТЕЗ». Режим доступа: https://www.gibios.ru (дата обращения 30.08.2021 г.).
  • Патент RU 2613365 C1. Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 для получения микробной белковой массы. Бабурченко-ва О.А., Бабусенко Е.С., Градова Н.Б., Лалова М.В., Сафонов А.И., Тухватул-лин И.А.; патентообладатель — ООО «Гипробиосинтез»; заявка от 07.04.2016 г., опубликовано 16.03.2017 г.
  • Мшенский Ю.Н. 0сновные закономерности роста метанотрофных бактерий. Автореферат диссертации к. б. н. Институт биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР. Пущино-на-0ке. 1979. 30 с.
  • Глухих С.А. Интенсификация биотехнологических производств. СПб: Супер Издательство, 2020. 284 с. Статья поступила в редакцию 30.03.2021 г. Окончательный вариант — 03.06.2021 г.
Еще
Статья научная