專利名稱：載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于載人飛行器的CO2的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種載人飛船密閉艙室 內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
實(shí)現(xiàn)載人航天器的長距離星際旅行，必須解決的一個(gè)問題就是宇航員新陳代謝產(chǎn) 生的代謝物的處理。其中最大量的是二氧化碳?xì)怏w，這是人體呼吸的產(chǎn)物。據(jù)測定一個(gè)人 每天要排出0. 1 1. 0千克二氧化碳?xì)怏w，而這些氣體的累積不僅污染航天器，濃度高時(shí)會(huì) 危及宇航員的生命安全。一般情況下，密閉艙室的CO2濃度必須控制在一定的濃度范圍。目 前，在近地空間中載人飛船的密閉艙室中CO2的控制允許采用短期解決方案，然后通過再發(fā) 射補(bǔ)給飛船，將含CO2高濃度的介質(zhì)運(yùn)回地面。長距離飛行中，不允許發(fā)射補(bǔ)給飛船來解決 這個(gè)問題，因此必須給出一個(gè)永久性的解決方案，保證在無補(bǔ)給飛船情況下，密閉艙室中的 CO2得到永久的控制；如對(duì)于飛往比較近的火星，至少要保證2年時(shí)間，在這樣較長的時(shí)間 內(nèi)控制CO2的是一個(gè)比較棘手的問題。現(xiàn)有技術(shù)中載人航天器中消除二氧化碳?xì)怏w的辦法很多，美國在水星號(hào)飛船、雙 子星座號(hào)飛盼、阿波羅號(hào)飛船和航天飛機(jī)中，使用無水氫氧化鋰吸收艙內(nèi)二氧化碳?xì)怏w蘇 聯(lián)各載人航天器則用超氧化物去除二氧化碳?xì)怏w。一般采用活性碳法吸收艙內(nèi)其它微量有 害氣體，達(dá)到凈化艙內(nèi)大氣的作用。近年來，利用固態(tài)胺、分子篩等多孔物質(zhì)進(jìn)行二氧化碳 氣體收集和濃縮，然后用催化還原技術(shù)把二氧化碳?xì)怏w變成水和甲烷，再用電解法把水分 解成為氧氣和氫氣，氧氣用于航天員呼吸，氫氣用于二氧化碳?xì)怏w還原反應(yīng)，這種技術(shù)已在 俄羅斯和平號(hào)空間站上應(yīng)用。這些方法需要儲(chǔ)備大量的吸附物質(zhì)或者原料，在一定程度上 增加了飛行器的負(fù)重。本發(fā)明為此而來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，得到一種 較為安全、便捷的二氧化碳濃度控制方法。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，包括載人飛船密閉艙室，其特 征在于所述載人飛船密閉艙室內(nèi)設(shè)置有植物容器，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光合作用的植 物；所述植物容器的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置與儲(chǔ)能電池電連接。優(yōu)選的，所述載人飛船還包括飛行器殼體，所述飛行器殼體的外層為與外界光源 反應(yīng)儲(chǔ)能的光伏電池板；所述儲(chǔ)能電池與飛行器殼體的光伏電池板電連接。優(yōu)選的，所述外界光源為星光光源。本發(fā)明還提供了一種控制載人飛船密閉艙室中二氧化碳濃度的方法，其特征在于 所述方法包括在載人飛船密閉艙室內(nèi)設(shè)置有植物容器，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光合作用 的植物；所述植物容器的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置與儲(chǔ)能電池電連接；
3通過植物的光合作用控制艙室內(nèi)二氧化碳濃度。優(yōu)選的，所述載人飛船的殼體外層為與星光電源反應(yīng)儲(chǔ)能的光伏電池板。優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能電池選自鉛酸電池、鋰離子電池、鎳鎘電池。本發(fā)明技術(shù)方案的工作原理在于在飛船外殼上的光伏電池板，將光能轉(zhuǎn)換成電 能，這部分電能可以被飛船內(nèi)部的儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存，儲(chǔ)能電池和光伏電池的電能傳到發(fā)光裝 置，發(fā)光裝置發(fā)射出易被植物所吸收的光，被植物容器中的植物所吸收，植物在完成光合作 用的同時(shí)，吸收二氧化碳，釋放出氧氣，氧氣被宇航員所吸收，同時(shí)宇航員新陳代謝釋放了 二氧化碳，這些二氧化碳再參與植物的光合作用，如此循環(huán)，從而達(dá)到有效控制艙室內(nèi)二氧 化碳濃度的目的。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.本發(fā)明技術(shù)方案中CO2濃度控制系統(tǒng)通過CO2 O2的生物循環(huán)，通過光合作用 將宇航員代謝排出的氣體CO2生物固化，將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能；吸收CO2并釋放氧氣，另外氧 氣又可供給宇航員，實(shí)現(xiàn)了密閉艙室中二氧化碳的濃度控制和氧氣再生循環(huán)。2、本發(fā)明技術(shù)方案中發(fā)光裝置的光能能量來源于星光，通過飛行器殼體外側(cè)的光 伏電池板將星光轉(zhuǎn)換成電能，儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電池中，當(dāng)需要進(jìn)行光合作用調(diào)節(jié)CO2濃度時(shí)，儲(chǔ) 能電池提供給發(fā)光裝置電能，使其發(fā)光，將CO2以化學(xué)能儲(chǔ)存。理論上，該系統(tǒng)不需要更換， 也就是說，可以無限長時(shí)間的達(dá)到控制艙室中CO2濃度的作用。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1為本發(fā)明實(shí)施例載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為載人飛船密閉艙室2為植物容器；3為發(fā)光裝置4為儲(chǔ)能電池5為飛行 器殼體。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明 本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做 進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例如圖1所示，該載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，包括載人飛 船密閉艙室1，所述載人飛船密閉艙室1內(nèi)設(shè)置有植物容器2，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光 合作用的植物；所述植物容器2的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置3，所述發(fā)光裝置3與儲(chǔ)能 電池4電連接。所述載人飛船的飛行器殼體5外側(cè)為與外界星光光源反應(yīng)儲(chǔ)能的光伏電池板；所 述儲(chǔ)能電池4與飛行器殼體的光伏電池板電連接。所述儲(chǔ)能電池4為鋰離子電池。當(dāng)載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳?xì)怏w達(dá)到一定濃度時(shí)，發(fā)光裝置啟動(dòng)，它發(fā)射容 易被植物吸收的光源，用以保證植物進(jìn)行光合作用所需的能量。植物容器內(nèi)植物在光的作 用下開始進(jìn)行光合作用，吸收二氧化碳，并釋放出氧氣。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w濃度不高時(shí)，發(fā)光 裝置不工作，儲(chǔ)能電池與飛行器殼體連接，接受飛行器殼體轉(zhuǎn)換后的電能。飛行器殼體表面為光伏電池板，它接受外界星光光源的照射，吸收其光能，并將光能轉(zhuǎn)換成電能送入儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存。 上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是 能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精 神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，包括載人飛船密閉艙室(1)，其特征在于所述載人飛船密閉艙室(1)內(nèi)設(shè)置有植物容器(2)，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光合作用的植物；所述植物容器(2)的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置(3)，所述發(fā)光裝置(3)與儲(chǔ)能電池(4)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，其特征在于所 述載人飛船還包括飛行器殼體(5)，所述飛行器殼體外側(cè)為與外界光源反應(yīng)儲(chǔ)能的光伏電 池板；所述儲(chǔ)能電池(4)與飛行器殼體的光伏電池板電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)，其特征在于所 述外界光源為星光光源。
4.一種控制載人飛船密閉艙室中二氧化碳濃度的方法，其特征在于所述方法包括在載 人飛船密閉艙室(1)內(nèi)設(shè)置有植物容器(2)，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光合作用的植物；所 述植物容器⑵的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置(3)，所述發(fā)光裝置(3)與儲(chǔ)能電池⑷電 連接；通過植物的光合作用控制艙室內(nèi)二氧化碳濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述載人飛船的殼體外側(cè)為與星光電源反 應(yīng)儲(chǔ)能的光伏電池板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述儲(chǔ)能電池(4)選自鉛酸電池、鋰離子電 池、鎳鎘電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種載人飛船密閉艙室內(nèi)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)及其控制方法，該載人飛船包括載人飛船密閉艙室(1)，其特征在于所述載人飛船密閉艙室(1)內(nèi)設(shè)置有植物容器(2)，所述植物容器內(nèi)設(shè)有進(jìn)行光合作用的植物；所述植物容器(2)的外側(cè)設(shè)置照射植物的發(fā)光裝置(3)，所述發(fā)光裝置(3)與儲(chǔ)能電池(4)電連接。該系統(tǒng)較為輕便快捷的實(shí)現(xiàn)了密閉艙室中二氧化碳的濃度控制和氧氣再生循環(huán)，而且零部件不需要更換，可以長時(shí)間的控制密閉艙室中CO2濃度。
文檔編號(hào)B64G1/46GK101920791SQ201010264619
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者吳軍, 徐艷輝, 李德成, 鄭軍偉, 鞠華 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)