宇宙工学における生命維持システムは、宇宙飛行士の安全と健康を守るために不可欠な要素です。本記事では、初心者向けにその基本用語や機能について詳しく解説します。
生命維持システムは、宇宙環境において人間が生き延びるために必要な条件を提供する技術や設備のことを指します。具体的には、酸素供給、二酸化炭素除去、温度管理、水の供給、栄養の管理などが含まれます。これらのシステムは、無重力や放射線、真空といった過酷な条件下でも機能しなければなりません。
宇宙空間では、地球のように自然に酸素を得ることはできません。そのため、宇宙船や宇宙ステーションには酸素供給システムが搭載されています。このシステムは、主に以下の方法で酸素を生成または供給します。
1. **酸素ボンベ**：高圧の酸素をボンベに保存し、必要に応じて供給します。
2. **電気分解**：水（H2O）を電気分解して酸素（O2）と水素（H2）を生成します。この方法は、国際宇宙ステーション（ISS）などで使われています。
酸素供給は、宇宙飛行士が活動するための基本的な要素です。酸素が不足すると、窒息や健康障害を引き起こす可能性があります。
宇宙飛行士が呼吸をすることで生成される二酸化炭素（CO2）は、体に有害です。そのため、二酸化炭素除去システムが必要です。このシステムは、主に以下の方法で二酸化炭素を除去します。
1. **化学吸収**：特定の化学物質を使って二酸化炭素を吸収する方法です。たとえば、リチウムハイドロキシド（LiOH）を使用することが一般的です。
2. **物理吸収**：特定のフィルターを使って二酸化炭素を捕集する方法です。
二酸化炭素の濃度が高くなると、宇宙飛行士は頭痛やめまい、さらには意識喪失を引き起こす可能性があります。そのため、常に二酸化炭素濃度を監視し、必要に応じて除去することが重要です。
宇宙空間は極端な温度変化があり、宇宙船内の温度を適切に管理することが求められます。温度管理システムは、以下の機能を持っています。
1. **冷却システム**：宇宙船内の温度が上昇した場合、冷却装置を使って温度を下げます。これには、冷却液を循環させる方法や、放熱器を使用する方法があります。
2. **加熱システム**：逆に、温度が下がりすぎる場合には、加熱装置を使って温度を上げます。
適切な温度を維持することで、宇宙飛行士の健康を守り、機器の正常な動作を確保します。
水は生命に不可欠な要素であり、宇宙でも適切に供給される必要があります。水の供給システムは、以下の方法で水を提供します。
1. **水のリサイクル**：宇
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