专利名称：载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于载人飞行器的CO2的处理技术领域，具体涉及一种载人飞船密闭舱室 内二氧化碳浓度控制系统及其控制方法。
背景技术：
实现载人航天器的长距离星际旅行，必须解决的一个问题就是宇航员新陈代谢产 生的代谢物的处理。其中最大量的是二氧化碳气体，这是人体呼吸的产物。据测定一个人 每天要排出0. 1 1. 0千克二氧化碳气体，而这些气体的累积不仅污染航天器，浓度高时会 危及宇航员的生命安全。一般情况下，密闭舱室的CO2浓度必须控制在一定的浓度范围。目 前，在近地空间中载人飞船的密闭舱室中CO2的控制允许采用短期解决方案，然后通过再发 射补给飞船，将含CO2高浓度的介质运回地面。长距离飞行中，不允许发射补给飞船来解决 这个问题，因此必须给出一个永久性的解决方案，保证在无补给飞船情况下，密闭舱室中的 CO2得到永久的控制；如对于飞往比较近的火星，至少要保证2年时间，在这样较长的时间 内控制CO2的是一个比较棘手的问题。现有技术中载人航天器中消除二氧化碳气体的办法很多，美国在水星号飞船、双 子星座号飞盼、阿波罗号飞船和航天飞机中，使用无水氢氧化锂吸收舱内二氧化碳气体苏 联各载人航天器则用超氧化物去除二氧化碳气体。一般采用活性碳法吸收舱内其它微量有 害气体，达到净化舱内大气的作用。近年来，利用固态胺、分子筛等多孔物质进行二氧化碳 气体收集和浓缩，然后用催化还原技术把二氧化碳气体变成水和甲烷，再用电解法把水分 解成为氧气和氢气，氧气用于航天员呼吸，氢气用于二氧化碳气体还原反应，这种技术已在 俄罗斯和平号空间站上应用。这些方法需要储备大量的吸附物质或者原料，在一定程度上 增加了飞行器的负重。本发明为此而来。
发明内容
本发明目的在于提供一种载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，得到一种 较为安全、便捷的二氧化碳浓度控制方法。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是一种载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，包括载人飞船密闭舱室，其特 征在于所述载人飞船密闭舱室内设置有植物容器，所述植物容器内设有进行光合作用的植 物；所述植物容器的外侧设置照射植物的发光装置，所述发光装置与储能电池电连接。优选的，所述载人飞船还包括飞行器壳体，所述飞行器壳体的外层为与外界光源 反应储能的光伏电池板；所述储能电池与飞行器壳体的光伏电池板电连接。优选的，所述外界光源为星光光源。本发明还提供了一种控制载人飞船密闭舱室中二氧化碳浓度的方法，其特征在于 所述方法包括在载人飞船密闭舱室内设置有植物容器，所述植物容器内设有进行光合作用 的植物；所述植物容器的外侧设置照射植物的发光装置，所述发光装置与储能电池电连接；
3通过植物的光合作用控制舱室内二氧化碳浓度。优选的，所述载人飞船的壳体外层为与星光电源反应储能的光伏电池板。优选的，所述储能电池选自铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池。本发明技术方案的工作原理在于在飞船外壳上的光伏电池板，将光能转换成电 能，这部分电能可以被飞船内部的储能电池储存，储能电池和光伏电池的电能传到发光装 置，发光装置发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 用的同时，吸收二氧化碳，释放出氧气，氧气被宇航员所吸收，同时宇航员新陈代谢释放了 二氧化碳，这些二氧化碳再参与植物的光合作用，如此循环，从而达到有效控制舱室内二氧 化碳浓度的目的。相对于现有技术中的方案，本发明的优点是1.本发明技术方案中CO2浓度控制系统通过CO2 O2的生物循环，通过光合作用 将宇航员代谢排出的气体CO2生物固化，将光能转换成化学能；吸收CO2并释放氧气，另外氧 气又可供给宇航员，实现了密闭舱室中二氧化碳的浓度控制和氧气再生循环。2、本发明技术方案中发光装置的光能能量来源于星光，通过飞行器壳体外侧的光 伏电池板将星光转换成电能，储存于储能电池中，当需要进行光合作用调节CO2浓度时，储 能电池提供给发光装置电能，使其发光，将CO2以化学能储存。理论上，该系统不需要更换， 也就是说，可以无限长时间的达到控制舱室中CO2浓度的作用。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明实施例载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统的结构示意图。其中1为载人飞船密闭舱室2为植物容器；3为发光装置4为储能电池5为飞行 器壳体。
具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明 本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做 进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例如图1所示，该载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，包括载人飞 船密闭舱室1，所述载人飞船密闭舱室1内设置有植物容器2，所述植物容器内设有进行光 合作用的植物；所述植物容器2的外侧设置照射植物的发光装置3，所述发光装置3与储能 电池4电连接。所述载人飞船的飞行器壳体5外侧为与外界星光光源反应储能的光伏电池板；所 述储能电池4与飞行器壳体的光伏电池板电连接。所述储能电池4为锂离子电池。当载人飞船密闭舱室内二氧化碳气体达到一定浓度时，发光装置启动，它发射容 易被植物吸收的光源，用以保证植物进行光合作用所需的能量。植物容器内植物在光的作 用下开始进行光合作用，吸收二氧化碳，并释放出氧气。当二氧化碳气体浓度不高时，发光 装置不工作，储能电池与飞行器壳体连接，接受飞行器壳体转换后的电能。飞行器壳体表面为光伏电池板，它接受外界星光光源的照射，吸收其光能，并将光能转换成电能送入储能电池储存。 上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是 能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精 神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，包括载人飞船密闭舱室(1)，其特征在于所述载人飞船密闭舱室(1)内设置有植物容器(2)，所述植物容器内设有进行光合作用的植物；所述植物容器(2)的外侧设置照射植物的发光装置(3)，所述发光装置(3)与储能电池(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，其特征在于所 述载人飞船还包括飞行器壳体(5)，所述飞行器壳体外侧为与外界光源反应储能的光伏电 池板；所述储能电池(4)与飞行器壳体的光伏电池板电连接。
3.根据权利要求2所述的载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统，其特征在于所 述外界光源为星光光源。
4.一种控制载人飞船密闭舱室中二氧化碳浓度的方法，其特征在于所述方法包括在载 人飞船密闭舱室(1)内设置有植物容器(2)，所述植物容器内设有进行光合作用的植物；所 述植物容器⑵的外侧设置照射植物的发光装置(3)，所述发光装置(3)与储能电池⑷电 连接；通过植物的光合作用控制舱室内二氧化碳浓度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述载人飞船的壳体外侧为与星光电源反 应储能的光伏电池板。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述储能电池(4)选自铅酸电池、锂离子电 池、镍镉电池。
全文摘要
本发明公开了一种载人飞船密闭舱室内二氧化碳浓度控制系统及其控制方法，该载人飞船包括载人飞船密闭舱室(1)，其特征在于所述载人飞船密闭舱室(1)内设置有植物容器(2)，所述植物容器内设有进行光合作用的植物；所述植物容器(2)的外侧设置照射植物的发光装置(3)，所述发光装置(3)与储能电池(4)电连接。该系统较为轻便快捷的实现了密闭舱室中二氧化碳的浓度控制和氧气再生循环，而且零部件不需要更换，可以长时间的控制密闭舱室中CO2浓度。
文档编号B64G1/46GK101920791SQ201010264619
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者吴军, 徐艳辉, 李德成, 郑军伟, 鞠华 申请人:苏州大学