Luft- und Raumfahrt (Subject) / Bemannte Raumfahrt (Lesson)

Master Vertiefungsfach Bemannte Raumfahrt des Lehrstuhls fürRaumfahrt der TU München

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• Beschreiben Sie die Motivation für den Einsatz von Life Support Systems (LSS) in der Bemannten Raumfahrt. Missionsumgebung außerhalb der Erde ist lebensfeindlich. Die LSSLSS sind somit der Puffer zwischen Mensch und Missionsumgebung
• Welche drei Versorgungen durch LSS sind must-have in der Bemannten Raumfahrt? Ordnen Sie jeweils zu, wie zeitkritisch das jeweilige System sich auf den Menschen auswirkt. 1.) Sauerstoffversorgung |  Mensch überlebt maximal 3 min ohne O2 2.) Wasserversorgung | 3 Tage 3.) Nahrungsversorgung | 3 Wochen
• Zusätzlich zu den drei must-haves der LSS interagiert der Mensch auf vielfache Weise mit seiner Umgebung. Nennen Sie die Bezeichnung der NASA dieser Interaktionen mit 3 Beispielen. Nominal Human Metabolic Interfaces Bsp.: Urine Water, Total Metabolic Heat Load, Fecal Solid Waste Alles Systemabflüsse. Auch Nahrung enthält Wasser, welches erst im Körper freigesetzt wird und damit weder In- noch Output ist.
• Fassen Sie die wichtigsten In/Outputs des Systems "Mensch" hinsichtlich LSS zusammen. In: Sauerstoff, Wasser, Nahrung Out: CO2, Urin, Fäkalien, Feuchtigkeit, Wärme
• Was bedeutet ECLSS? Environmental Control and Life Support System
• Erklären Sie weshalb LSS generell auch für die Environmental Conditions zuständig sind. Eine reine Versorgung reicht nicht aus. Der Mensch bedarf kontrollierter Umgebungsbedingungen. So wird eine spezifische Konzentration von Sauerstoff abhängig vom Umgebungsdruck benötigt. Zu hohe Konzentrationen führen zur Sauerstoffvergiftung. Auch Luftfeuchtigkeit und Temperatur sind für Menschen nur in einem schmalen Fenster konfortabel.
• Nennen sie die Bereiche in denen die 3 wichtigsten Umgebungsbedingungen für den Menschen gehalten werden müssen. Umgebungsdruck: Sodass O2-Konzentration im Normalbereich liegt Temperatur: 18-26 Grad C Feuchtigkeit: 25-70% RH
• Basierend auf den Hauptsächlichen Zu- und Abflüssen des Systems "Mensch", beschreiben sie die grundsätzlichen Komponenten eines Life Support System. Habitat-Modul, mit Umgebungsdruck-Kontrolleinheit. In: Sauerstoff- und Wassertanks, Nahrungsvorräte Out: Lithium-Hydroxide, Waste Storage, Condensing Heat Exchanger
• Nennen Sie zwei Möglichkeiten der Lagerung von Gasen und den gemeinsamen Nachteil. Erklären sie die unterschiedlichen Ursachen dieses Nachteils. High Pressure Storage                                        Potenziell Gefährlich --> Schutzvorrichtungen                                    -->  Zusätzliche Masse Cryogenic Storage                                              Boil-Off Verluste
• Welche Problematik ergibt sich für das LSS aufgrund der Atmung des Menschen? Beschreiben Sie eine chemische Lösungsmöglichkeit. Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Konzentration durch Atmung. Lösung: Lithiumhydroxid 2 LiOH + CO2  -->  Li2CO3 + H2O
• Beschreiben sie die passive Feuchtigkeitsregelung. Feuchtigkeit steigt --> Condensing Heat Exchanger (CHX) kondensiert mehr Wasser --> weniger Wärmetransport --> Temperatur steigt
• Nennen sie vier mögliche Technologien zur Nahrungsversorgung. - Rehydrierbares Essen - Frisches Essen (kurzfristig) - Thermal stabalized - Gefroren (- Weltraum - ALDI)
• Geben sie die Formel für die Equivalent System Mass an und beschreiben sie seine Bestandteile. mES = m + V . cv + P . cp + Q . cQ + fCT,maintenance .  tD . tCT m: Actual mass of the system VcV: Volume of the LSS times mass cost of the shielding PcP: Power times mass cost of the power generation system QcQ: Heat removal need times mass cost of the cooling system maintenance: cost of maintenance time expressed as an equivalent mass --> ESM = Volumen, Energie Zu- und Abflüsse, Masse, Crewtime
• Wofür steht die Abkürzung SMAC (mit Einheit)? Spacecraft Maximum Allowable Concentration [mg/m3]
• Nennen Sie Möglichkeiten die Versorgungsmasse zu senken. - Wasseraufbereitung - Sauerstoffgewinnung aus CO2 - Abfälle zu Nahrung aufbereiten Höchste Stufe ist ein geschlossenes Ökosystem, welches keinen Nachschub benötigt.
• Beschreiben sie den Prozess der Static Feed Electrolysis. 2 H2O + Energy --> 2 H2 + O2 Hoher Leistungsbedarf Elektrolyt wird benötigt

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