สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)-ดาวเทียมเทียมที่สามารถอาศัยอยู่ได้ซึ่งโคจรรอบโลกที่ระดับความสูงประมาณ 400 กิโลเมตร-อาศัยระบบออกซิเจนแบบวงปิดที่ซับซ้อน- เพื่อรองรับลูกเรือที่มีนักบินอวกาศ 7 คน (ความจุสูงสุด) เป็นเวลาหลายเดือนในแต่ละครั้ง อวกาศเป็นสุญญากาศที่ไม่มีแหล่งออกซิเจนตามธรรมชาติต่างจากโลกซึ่งมีออกซิเจนอยู่ในชั้นบรรยากาศมากมาย ซึ่งหมายความว่า ISS จะต้องผลิต จัดเก็บ แจกจ่าย และรีไซเคิลออกซิเจนทั้งหมดบน-สถานีอวกาศนานาชาติ ขณะเดียวกันก็ต้องจัดการก๊าซเสีย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) การออกแบบของระบบจัดลำดับความสำคัญของความน่าเชื่อถือ (เพื่อหลีกเลี่ยง-ความล้มเหลวที่คุกคามต่อชีวิต) ประสิทธิภาพ (เพื่อลดภารกิจการเติมเสบียง) และความสามารถในการปรับตัว (เพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงขนาดลูกเรือและอุปกรณ์ทำงานผิดปกติ) ด้านล่างนี้คือรายละเอียดที่ครอบคลุมของระบบออกซิเจนของสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบหลัก หลักการทำงาน ความท้าทาย และโปรโตคอลสำรอง
1. การรักษาบรรยากาศที่น่าอยู่
ก่อนที่จะเจาะลึกรายละเอียดทางเทคนิค สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจวัตถุประสงค์หลักของระบบออกซิเจนของ ISS นั่นคือการรักษาบรรยากาศที่เลียนแบบโลกให้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อความอยู่รอดของมนุษย์ ISS ต้องการ:
ความเข้มข้นของออกซิเจน: 21% (เช่นเดียวกับบรรยากาศของโลก) ซึ่งเป็นระดับที่เหมาะสมสำหรับการหายใจและหลีกเลี่ยงภาวะขาดออกซิเจน (ออกซิเจนต่ำ) หรือความเป็นพิษของออกซิเจน (ออกซิเจนสูง)
ความดัน: 101.3 กิโลปาสคาล (kPa) หรือ 1 บรรยากาศ (atm)-เทียบเท่ากับระดับน้ำทะเล-ความกดอากาศบนโลก ซึ่งช่วยป้องกันการบีบอัดความเจ็บป่วย (ความเสี่ยงเมื่อความดันลดลงต่ำเกินไป) และช่วยให้นักบินอวกาศหายใจได้ตามปกติโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ (ยกเว้นในระหว่างการเดินในอวกาศ)
ขัดแก๊ส: กำจัดก๊าซเสีย เช่น CO₂ (ผลิตโดยการหายใจ) และติดตามสารปนเปื้อน (เช่น สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายจากอุปกรณ์หรืออาหาร)
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ระบบออกซิเจนของ ISS จึงทำงานเป็นกึ่ง-วงปิด-ผลิตออกซิเจนใหม่ รีไซเคิลออกซิเจนจากกระแสของเสีย เก็บออกซิเจนส่วนเกินไว้ใช้ในกรณีฉุกเฉิน และกระจายออกซิเจนอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งโมดูลของสถานี
2. ระบบสร้างออกซิเจน (OGS)
แหล่งออกซิเจนหลักของ ISS คือระบบสร้างออกซิเจน (OGS)การตั้งค่าแบบโมดูลาร์ที่พัฒนาโดย NASA และ Roscosmos ของรัสเซีย (โดยได้รับการสนับสนุนจาก European Space Agency, ESA และ Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) OGS ใช้กระแสไฟฟ้า-กระบวนการทางเคมีแบบเดียวกับที่ใช้ใน-เครื่องกำเนิดออกซิเจนบนโลก-เพื่อแยกน้ำ (H₂O) ออกเป็นออกซิเจน (O₂) และไฮโดรเจน (H₂) ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดส่วนประกอบและการทำงานโดยละเอียด:
2.1 องค์ประกอบของ OGS
OGS ประกอบด้วยระบบย่อยหลักสามระบบ โดยแต่ละระบบมีฮาร์ดแวร์เฉพาะทาง:
สภาแปรรูปน้ำ (WPA): ก่อนที่จะอิเล็กโทรลิซิส น้ำจะต้องบริสุทธิ์เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน (เช่น เกลือ สารอินทรีย์) ที่อาจสร้างความเสียหายให้กับอิเล็กโทรดของ OGS WPA รวบรวมน้ำจากแหล่งน้ำสามแห่ง:
น้ำรีไซเคิล: ควบแน่นจากอากาศของสถานี (ไอน้ำจากการหายใจและเหงื่อออก) น้ำเสียที่ผ่านการบำบัด (เช่น จากอ่างล้างหน้า ฝักบัว) และปัสสาวะ (ประมวลผลโดย Urine Processing Assembly, UPA)
เติมน้ำ: น้ำที่ส่งผ่านยานอวกาศขนส่งสินค้า (เช่น Dragon ของ SpaceX, Cygnus ของ Northrop Grumman) เพื่อสำรองเมื่อระบบรีไซเคิลล้มเหลว
น้ำเซลล์เชื้อเพลิง: ผลพลอยได้จากเซลล์เชื้อเพลิงเดิมของสถานี (ใช้ในการผลิตไฟฟ้าก่อนการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์) แม้ว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะไม่ใช่แหล่งพลังงานหลักอีกต่อไป แต่น้ำที่เหลือจะยังคงใช้อยู่หากมี
โมดูลอิเล็กโทรไลซิส (EM): หัวใจของ OGS, EM ประกอบด้วยสองเซลล์อิเล็กโทรไลซิสโซลิดออกไซด์ (SOEC)-อุปกรณ์ขั้นสูงที่ใช้อุณหภูมิสูง (600–800 องศา ) เพื่อแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน ต่างจากระบบอิเล็กโทรไลซิสแบบดั้งเดิม (ซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์เหลว) SOEC ใช้อิเล็กโทรไลต์เซรามิกแข็งที่มีประสิทธิภาพ กะทัดรัด และทนทานมากกว่าในพื้นที่ ต่อไปนี้เป็นวิธีการทำงานของกระบวนการ:
น้ำบริสุทธิ์จะถูกป้อนเข้าสู่ SOEC ในรูปแบบไอน้ำ (ระเหยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ)
กระแสไฟฟ้า (จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ของ ISS) จ่ายให้กับขั้วไฟฟ้าของ SOEC (แอโนดและแคโทด)
ที่ขั้วบวก ไอน้ำจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์เซรามิกเพื่อผลิตก๊าซออกซิเจน (O₂) อิเล็กตรอน และไฮโดรเจนไอออน (H⁺)
อิเล็กตรอนไหลผ่านวงจรภายนอก (สร้างกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมจำนวนเล็กน้อย) ในขณะที่ไอออนไฮโดรเจนเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังแคโทด
ที่แคโทด ไอออนไฮโดรเจนจะรวมตัวกับอิเล็กตรอนทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจน (H₂)
ระบบย่อยการจัดการออกซิเจน (OHS): หลังการผลิต ออกซิเจนจาก EM จะถูกประมวลผลและกระจาย:
ระบายความร้อน: ก๊าซออกซิเจนร้อน (จาก SOEC) จะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (เชื่อมต่อกับระบบควบคุมความร้อนของ ISS)
การอบแห้ง: ไอน้ำที่เหลืออยู่จะถูกกำจัดออกโดยใช้ตะแกรงโมเลกุล (คล้ายกับไอน้ำในเครื่องผลิตออกซิเจนบนโลก-) เพื่อป้องกันการควบแน่นในท่อของสถานี
การกระจาย: ออกซิเจนแห้งบริสุทธิ์ (ความบริสุทธิ์ 99.999%) ถูกส่งไปยังบรรยากาศของ ISS ผ่านเครือข่ายวาล์วและท่อ ผสมกับอากาศที่มีอยู่เพื่อรักษาความเข้มข้น 21%
การระบายไฮโดรเจน: ผลพลอยได้จากไฮโดรเจนไม่ได้ถูกใช้โดย ISS (เนื่องจากสถานีทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ไม่ใช่เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน) และถูกระบายออกสู่อวกาศ นี่เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญจากสถานีอวกาศในยุคแรกๆ เช่น Mir ซึ่งใช้ไฮโดรเจนเพื่อผลิตไฟฟ้า
2.2 ประสิทธิภาพและความจุของ OGS
OGS ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการออกซิเจนรายวันของ ISS ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 0.84 กิโลกรัม (กก.) ต่อนักบินอวกาศหนึ่งคน (เทียบเท่ากับออกซิเจนในก๊าซ ~ 588 ลิตรที่ 1 Atm) สำหรับลูกเรือ 7 คน ปริมาณออกซิเจนประมาณ 5.88 กิโลกรัมต่อวัน ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญของ OGS ได้แก่:
อัตราการผลิต: แต่ละ SOEC สามารถผลิตออกซิเจนได้ประมาณ 0.5 กิโลกรัมต่อวัน ดังนั้น SOEC ทั้งสองแห่งจะผลิตออกซิเจนรวมกันได้ประมาณ 1 กิโลกรัมต่อวัน อย่างไรก็ตาม ระบบทำงานในโหมดเซ (ใช้งาน SOEC หนึ่งตัว และอีกหนึ่งตัวอยู่ในโหมดสแตนด์บาย) เพื่อลดการสึกหรอ ส่งผลให้มีการผลิตสุทธิ ~0.5 กก. ต่อวัน ซึ่งหมายความว่า OGS เพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการของลูกเรือได้ทั้งหมด- ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีแหล่งออกซิเจนเพิ่มเติม (ดูส่วนที่ 3)
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: SOEC มีประสิทธิภาพสูง โดยแปลง ~80% ของพลังงานไฟฟ้าเป็นออกซิเจน (เทียบกับ ~60% สำหรับระบบอิเล็กโทรไลซิสแบบเดิม) นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์ของ ISS มีกำลังการผลิตที่จำกัด (~120 กิโลวัตต์ (กิโลวัตต์) ของพลังงานสำหรับทุกระบบ)
ความน่าเชื่อถือ: OGS มีอายุการใช้งานการออกแบบ 15 ปี (ขยายจากเดิม 10 ปี) และรวมถึงส่วนประกอบที่ซ้ำซ้อน (เช่น SOEC สำรอง วาล์ว) เพื่อป้องกันความล้มเหลว นับตั้งแต่ติดตั้งในปี 2551 (Tranquility ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมดูล Node 3 ของ ISS) OGS ประสบปัญหาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (เช่น ตัวกรองน้ำอุดตัน) ซึ่งได้รับการแก้ไขด้วยการแก้ไขปัญหาระยะไกล
3. ระบบสำรองและเสริม
แม้ว่า OGS จะเป็นแหล่งออกซิเจนหลัก แต่ ISS อาศัยระบบรอง 3 ระบบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง-ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่ OGS ทำงานผิดปกติหรือในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด (เช่น เมื่อขนาดลูกเรือเพิ่มขึ้นชั่วคราว)
3.1 ถังออกซิเจนแรงดัน (ส่วนรัสเซีย)
Russian Segment (RS) ของ ISS-ซึ่งรวมถึงโมดูลอย่าง Zvezda (Service Module) และ Nauka (MultiPurpose Laboratory Module)- ใช้ถังออกซิเจนแรงดันเป็นตัวสำรอง รถถังเหล่านี้คือ:
ออกแบบ: ถังทรงกระบอกทำจากโลหะผสมไททาเนียม (ทนทานต่อแรงดันสูงและการแผ่รังสีในอวกาศ) โดยมีความจุถังละ ~40 ลิตร โดยกักเก็บออกซิเจนเป็น-ก๊าซแรงดันสูง (3,000 psi หรือ 20.7 MPa)-ชนิดเดียวกับที่ใช้ในถังดำน้ำบนโลก-แต่ได้รับการดัดแปลงเพื่อใช้ในอวกาศ
จัดหา: รถถังถูกส่งไปยัง ISS ผ่านยานอวกาศขนส่งสินค้าของรัสเซีย (เช่น Progress) และติดกับพอร์ตภายนอกของ RS ภารกิจความคืบหน้าแต่ละภารกิจจะบรรทุกรถถัง 2–3 คัน ซึ่งให้ออกซิเจนประมาณ 100–150 กิโลกรัมต่อภารกิจ (เพียงพอที่จะรองรับลูกเรือ 7 คนเป็นเวลาประมาณ 20–25 วัน)
การปรับใช้: เมื่อ OGS ล้มเหลว ระบบช่วยชีวิตของ RS จะเปิดวาล์วเพื่อปล่อยออกซิเจนจากถังสู่ชั้นบรรยากาศของสถานี รถถังยังใช้ในระหว่างการเดินในอวกาศ (EVA, กิจกรรมนอกยานพาหนะ) เพื่อจ่ายออกซิเจนให้กับชุดอวกาศของนักบินอวกาศ
3.2 เทียนออกซิเจน (เครื่องกำเนิดออกซิเจนเคมี)
สำหรับสถานการณ์ฉุกเฉิน (เช่น ความล้มเหลว OGS ที่สำคัญรวมกับความล่าช้าในการเติมสินค้า) ISS จะใช้เทียนออกซิเจนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้สารเคมี-ขนาดกะทัดรัด-ซึ่งผลิตออกซิเจนผ่านปฏิกิริยาความร้อน เทียนเหล่านี้คือ:
องค์ประกอบ: เทียนแต่ละเล่มเป็นบล็อกแข็งของโซเดียมคลอเรต (NaClO₃) ผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น ผงเหล็ก) และเชื้อเพลิง (เช่น อะลูมิเนียม) เมื่อจุดไฟ โซเดียมคลอเรตจะสลายตัวที่อุณหภูมิสูง (500–600 องศา) เพื่อผลิตก๊าซออกซิเจนและโซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง)
ความจุ: เทียนเล่มเดียว (หนัก ~1 กก.) ผลิตออกซิเจน ~60 ลิตร (เพียงพอสำหรับนักบินอวกาศ 1 คนประมาณ ~10 ชั่วโมง) สถานีอวกาศนานาชาติบรรทุกเทียนประมาณ 100 เล่ม โดยเก็บไว้ในภาชนะกันไฟในแต่ละโมดูล (เช่น ซาร์ยา ยูนิตี้) เพื่อให้เข้าถึงได้ง่าย
ความปลอดภัย: เทียนออกซิเจนได้รับการออกแบบมาให้ปลอดภัยในอวกาศ-เทียนไม่ก่อให้เกิดเปลวไฟ (เฉพาะความร้อน) และผลพลอยได้ของโซเดียมคลอไรด์ไม่-เป็นพิษ (ถูกรวบรวมในตัวกรองและนำออกในภายหลังในระหว่างภารกิจขนส่งสินค้า) อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้จะถูกใช้เป็นทางเลือกสุดท้ายเท่านั้น เนื่องจากความจุที่จำกัดและจำเป็นต้องเปิดใช้งานด้วยตนเอง
3.3 การช่วยชีวิตแบบสร้างใหม่: การรีไซเคิลออกซิเจนจากCO₂
ของไอเอสเอสระบบควบคุมสิ่งแวดล้อมและช่วยชีวิต (ECLSS)รวมถึงส่วนประกอบที่สร้างใหม่ซึ่งจะรีไซเคิลออกซิเจนจากCO₂- ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการผลิตออกซิเจนใหม่ ซึ่งทำได้ผ่านทางชุดกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ (CDRA)(ส่วนสหรัฐอเมริกา) และระบบวอซดุคห์(กลุ่มรัสเซีย):
CDRA (ส่วนสหรัฐอเมริกา): ใช้กระบวนการสอง-ที่เรียกว่าการดูดซับน้ำเอมีนที่เป็นของแข็งเพื่อกำจัดCO₂และผลิตออกซิเจน:
การดูดซับCO₂: อากาศจากสถานีอวกาศนานาชาติถูกสูบผ่านเบดของเอมีนที่เป็นของแข็ง (สารประกอบทางเคมีที่จับกับCO₂) เอมีนดักจับCO₂ ในขณะที่อากาศบริสุทธิ์ (ที่ไม่มีCO₂) จะถูกส่งกลับไปยังสถานี
การดูดซับและการผลิตออกซิเจน: เมื่อเอมีนเบดอิ่มตัว จะถูกให้ความร้อนเพื่อปล่อยCO₂ที่ติดอยู่ จากนั้นCO₂จะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน (จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของ OGS) ในเครื่องปฏิกรณ์ซาบาเทียร์(ส่วนประกอบ ECLSS อื่น) เพื่อผลิตน้ำ (H₂O) และมีเทน (CH₄) จากนั้นน้ำจะถูกส่งไปยัง OGS เพื่อแยกออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน ทำให้เกิดวงปิด
ระบบ Vozdukh (กลุ่มรัสเซีย): ใช้กระบวนการที่คล้ายกันแต่ใช้สารเคมีอื่น (ลิเธียมไฮดรอกไซด์, LiOH) ในการดูดซับCO₂ ต่างจาก CDRA ตรงที่ระบบ Vozdukh จะไม่รีไซเคิล CO₂ ไปเป็นออกซิเจน-แทน LiOH จะถูกทิ้งไปหลังจากที่อิ่มตัวแล้ว (ถูกแทนที่ด้วยภารกิจขนส่งสินค้า) อย่างไรก็ตาม มันง่ายกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า CDRA ทำให้เป็นการสำรองข้อมูลที่มีคุณค่า
ระบบสร้างใหม่ช่วยลดความต้องการออกซิเจนของ ISS ลงประมาณ 40%- ซึ่งเป็นประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในภารกิจการเติมเสบียง ตัวอย่างเช่น หากไม่มีการรีไซเคิล สถานีจะต้องใช้ออกซิเจนประมาณ 9.8 กิโลกรัมต่อวันสำหรับนักบินอวกาศ 7 คน ด้วยการรีไซเคิล น้ำหนักจะลดลงเหลือ ~5.88 กก.
4. สร้างความมั่นใจในการฟื้นตัวสำหรับเหตุฉุกเฉิน
นอกเหนือจากแหล่งสำรองแล้ว สถานีอวกาศนานาชาติยังมีระบบกักเก็บออกซิเจนโดยเฉพาะเพื่อรองรับความต้องการสูงสุดและเหตุฉุกเฉิน ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อกักเก็บออกซิเจนในสองรูปแบบ: ก๊าซแรงดันสูง-และของเหลว
4.1 ที่เก็บก๊าซความดันสูง- (ส่วนสหรัฐอเมริกา)
ส่วนสหรัฐถังแก๊สแรงดันสูง-ตั้งอยู่ในโมดูล Node 1 (Unity) และ Node 3 (Tranquility) รถถังเหล่านี้:
ออกแบบ: ถังทรงกลมทำจากอินโคเนล (โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมที่ทนทานต่อการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูง) โดยมีความจุประมาณ ~150 ลิตรต่อถัง พวกเขากักเก็บออกซิเจนไว้ที่ 6,000 psi (41.4 MPa)-เป็นสองเท่าของความดันของถังของกลุ่มรัสเซีย- ทำให้สามารถเก็บออกซิเจนได้มากขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็ก
ความจุ: แต่ละถังบรรจุออกซิเจนได้ประมาณ 100 กิโลกรัม (เพียงพอสำหรับนักบินอวกาศ 7 คนเป็นเวลาประมาณ 17 วัน) ส่วนสหรัฐอเมริกามีรถถังดังกล่าว 4 ถัง ซึ่งมีน้ำหนักสำรองรวม ~400 กก. (เพียงพอสำหรับ ~68 วัน)
ใช้กรณี: ถังเหล่านี้ใช้เพื่อเสริม OGS ในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด (เช่น เมื่อนักบินอวกาศสองคนอยู่บนทางเดินอวกาศ ส่งผลให้มีการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้น ~50%) และใช้เป็นถังสำรองหาก OGS ล้มเหลว นอกจากนี้ยังใช้เพื่อเพิ่มแรงดันสถานีหลังการเดินในอวกาศ (เนื่องจากอากาศบางส่วนสูญเสียไประหว่าง EVA)
4.2 การจัดเก็บออกซิเจนเหลว (LOX) (ฉุกเฉินเท่านั้น)
สำหรับเหตุฉุกเฉินระยะยาว- (เช่น ความล้มเหลว OGS เป็นเวลาหนึ่งเดือน-) สถานีอวกาศนานาชาติสามารถจัดเก็บออกซิเจนเหลว (LOX)-รูปแบบเดียวกับที่ใช้ในเชื้อเพลิงจรวด LOX ถูกเก็บไว้ใน:
ออกแบบ: ถังมีผนังสองชั้น-พร้อมชั้นฉนวนสุญญากาศเพื่อคง LOX ไว้ที่ -183 องศา (จุดเดือดที่ 1 atm) ถังมีขนาดเล็ก (ประมาณถังละ 50 ลิตร) เนื่องจากพื้นที่บนสถานีมีจำกัด
ความจุ: ถัง LOX ขนาด 50 ลิตรบรรจุออกซิเจนได้ประมาณ 60 กิโลกรัม (เนื่องจาก LOX มีความหนาแน่น 1.141 กิโลกรัม/ลิตร) เพียงพอสำหรับนักบินอวกาศ 7 คนเป็นเวลาประมาณ 10 วัน สถานีอวกาศนานาชาติมีรถถังดังกล่าว 2 ถัง ซึ่งมีน้ำหนักรวม ~120 กิโลกรัม (เพียงพอสำหรับ ~20 วัน)
ความท้าทาย: การจัดเก็บ LOX ในอวกาศทำได้ยากเนื่องจากอุณหภูมิของสถานีผันผวน (จาก -120 องศาในเงาถึง 120 องศาในแสงแดด) ทำให้ LOX บางส่วนเดือด (กลายเป็นไอ) เพื่อลดปัญหาเดือด ถังจึงติดตั้งเครื่องทำความร้อนเพื่อควบคุมอุณหภูมิและวาล์วระบายแรงดันที่ระบายก๊าซส่วนเกิน (ซึ่งจะถูกดักจับและใช้ในบรรยากาศของสถานี)
5. รับประกันการจัดหาที่สม่ำเสมอทั่วทั้งโมดูล
สถานีอวกาศนานาชาติเป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนประกอบด้วย 16 โมดูล (ข้อมูล ณ ปี 2024) รวมถึงที่อยู่อาศัย (เช่น ห้องพักลูกเรือ) ห้องปฏิบัติการ (เช่น โคลัมบัส คิโบ) และโมดูลบริการ (เช่น ซเวซดา, เนากา) เพื่อให้แน่ใจว่าทุกโมดูลมีความเข้มข้นของออกซิเจน 21% สม่ำเสมอ สถานีจึงใช้ระบบจำหน่ายแบบรวมศูนย์โดยมีส่วนประกอบดังนี้
5.1 พัดลมหมุนเวียนอากาศ
แต่ละโมดูลมี 4–6พัดลมหมุนเวียนอากาศที่เคลื่อนย้ายอากาศในอัตราประมาณ 1 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที แฟน ๆ เหล่านี้:
ป้องกันช่องอากาศนิ่ง (ซึ่งอาจส่งผลให้ระดับออกซิเจนต่ำที่มุมโมดูล)
ผสมออกซิเจนที่ผลิตใหม่กับอากาศที่มีอยู่เพื่อรักษาความเข้มข้นไว้ที่ 21%
ดันอากาศผ่านระบบ CDRA/Vozdukh เพื่อกำจัดCO₂และสิ่งปนเปื้อน
พัดลมมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากในสภาวะไร้น้ำหนัก (ไร้น้ำหนัก) อากาศจะไม่ไหลเวียนตามธรรมชาติ (เช่นเดียวกับบนโลกเนื่องจากการพาความร้อน) หากไม่มีพัดลม นักบินอวกาศอาจประสบภาวะขาดออกซิเจนในพื้นที่ห่างไกลจากแหล่งออกซิเจน
5.2 วาล์วและท่อ
เครือข่ายของท่อสแตนเลส(เส้นผ่านศูนย์กลาง 2–4 นิ้ว) เชื่อมต่อ OGS ถังเก็บ และโมดูล แต่ละท่อประกอบด้วย:
โซลินอยด์วาล์ว: วาล์วควบคุมด้วยไฟฟ้าที่เปิดและปิดเพื่อควบคุมการไหลของออกซิเจน วาล์วเหล่านี้ซ้ำซ้อน (แต่ละท่อมีสองวาล์ว) เพื่อป้องกันการรั่วไหล
เซ็นเซอร์ความดัน: ตรวจสอบความดันในท่อเพื่อให้แน่ใจว่าตรงกับความดันบรรยากาศของสถานี (101.3 kPa) หากแรงดันลดลง (เช่น เนื่องจากมีการรั่วไหล) เซ็นเซอร์จะส่งสัญญาณเตือนและปิดวาล์วที่ได้รับผลกระทบ
ตัวกรอง: ขจัดฝุ่นและเศษซากออกจากออกซิเจนเพื่อป้องกันความเสียหายต่อพัดลมและระบบช่วยชีวิต
5.3 โมดูล-หน่วยงานกำกับดูแลเฉพาะ
แต่ละโมดูลมีเครื่องปรับความดันที่ปรับการไหลของออกซิเจนเข้าสู่โมดูลตามขนาดและการเข้าใช้งาน ตัวอย่างเช่น:
โมดูลขนาดเล็ก (เช่น ห้องลูกเรือซึ่งมีขนาดประมาณ 10 ลูกบาศก์เมตร) ต้องการอัตราการไหลที่ต่ำกว่า (~0.1 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อวัน) มากกว่าโมดูลขนาดใหญ่ (เช่น ห้องปฏิบัติการโคลัมบัสซึ่งมีขนาด ~75 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งต้องการ ~0.5 กิโลกรัมต่อวัน)
หน่วยงานกำกับดูแลยังตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันของโมดูลยังคงอยู่ที่ 101.3 kPa แม้ว่าโมดูลอื่นๆ จะถูกปรับความดันใหม่ (เช่น หลังจากการเดินในอวกาศ)
