GSS创新的传感器技术为NASA提供了可穿戴式二氧化碳监测

企业荣誉 / 2021-08-15 02:03

本文摘要:在一个只有人类排便的、自给自足的封闭系统中,随着时间的流逝,二氧化碳浓度不会渐渐累积到一个对人体危害的水平。因此,在人类不存在的任何形式的航天器中,必须继续执行除去二氧化碳和再造氧气的有效地机制。由于不不受重力影响,空气在这些方位的移动方式有所不同。 气体热量会下降,这反过来造成空气混合贞着增加。因此,国际空间站(ISS)上的乘客在飞船上的时间比我们其他人经历着更加多的二氧化碳水平。在地球上,它仅有占到空气含量的0.03%(相等于0.23mmHg的分压)。

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在一个只有人类排便的、自给自足的封闭系统中,随着时间的流逝,二氧化碳浓度不会渐渐累积到一个对人体危害的水平。因此,在人类不存在的任何形式的航天器中,必须继续执行除去二氧化碳和再造氧气的有效地机制。由于不不受重力影响,空气在这些方位的移动方式有所不同。

气体热量会下降,这反过来造成空气混合贞着增加。因此,国际空间站(ISS)上的乘客在飞船上的时间比我们其他人经历着更加多的二氧化碳水平。在地球上,它仅有占到空气含量的0.03%(相等于0.23mmHg的分压)。美国国家航空航天局原作的长航时航天器仅次于容许二氧化碳浓度是该数值的两倍多,为0.07%(压强为0.53毫米汞柱)。

虽然普遍的陆地研究指出,这种减少的CO2的浓度对认识者的长年身体健康没影响,但必需否认国际空间站上的船员依然经常出现急性二氧化碳毒性症状——如头痛或失眠。人们普遍认为,人类对微重力条件的适应环境将造成太空中的宇航员对二氧化碳浓度增高显得更为脆弱。这不仅不会造成身体呼吸困难,还不会影响他们的理解能力和反应时间——从而有可能造成安全性风险。平均值而言,机组人员在国际空间站上逗留大约6个月,因此很好地掌控CO2浓度对人体的持续影响似乎具备最重要价值。

考虑到实际操作的可行性,这就意味著我们无法(在技术上或经济上说道)杀掉充足多的二氧化碳来拷贝一个和地球完全相同的环境条件,但国际空间站必需在空气中不存在的比较较高的环境二氧化碳浓度下长时间运营。然而,它的居住者必需在可拒绝接受的环境中生活和工作。多年来,美国宇航局的科学家们仍然想要完全调查二氧化碳浓度增高如何影响国际空间站机组人员继续执行任务的能力,但是他们花上了很长时间才寻找一种方法来提供充足高精度的数据。

鉴于这一点,如前所述,在没重力影响的情况下,空气混合过于充份,通过壁挂式传感器来精确体现机组人员认识二氧化碳的情况,已被证明是一种不合适的方法。忽略,确实必须的是可穿着式二氧化碳传感器。

可穿着式二氧化碳传感器必需符合几个关键标准。这些如下:1.它必需是低功耗从而确保电池长时间用于——这样可以在很长一段时间内持续运营而需要再行电池。

2.为了配戴者舒适度和便利,传感器必需灵活并且轻巧。3.非常简单的数据模块也很最重要,这样可以使提供的信息更容易采访,同时使系统研发过程尽量较短且非常简单。

在对市场上的CO2传感器展开全面调查后,在美国宇航局技术转让计划中工作的科学家们做到出来最后自由选择:登录了苏格兰传感器制造商SST和气体传感解决方案GSS共同开发的解决方案。这两家公司在原型设计阶段与NASA保持联系,获取行业领先的COZIRCO2传感器的详尽性能信息,以便该设备可以在空间站的个人CO2监测器上最大限度地利用一起。

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负责管理继续执行该项目的NASA团队随后环绕COZIR传感器建构了一个自定义设计的基板。该硬件获取了所有适当的功率调节,处置,数据存储和无线连接。该团队还设计了一个可以3D打印机的外壳,并且可以精彩地垫在机组人员的衣服上(传感器穿着在他们的衣领背面)。

由于COZIR气体传感器使用了十分先进设备的光电子器件,这些较低功率,高速非色散红外(NDIR)器件可以覆盖面积较低至ppmCO2水平的测量范围(0至5000ppm量程和±3%的精度)。它们可以反对10年以上的使用寿命。

该传感器限于于此应用于的关键是它们的省电功能——设备仅有3.5mW的功耗在每秒2次取样的频率下。这意味著它们比目前市场上的标准NDIR传感器功耗较低50倍。另一个优点是更容易相连-便利的串行相连便于数据传输。

通过这些个人二氧化碳监测器,可以在很长一段时间内对宇航员的个人二氧化碳认识展开非常简单而不醒目的追踪。宇航员将需要通过自定义iPad应用程序必要查阅自己的数据。此外,从机组成员取得的所有数据集随后将汇总并由研究人员用于,以更佳地理解太空旅行期间二氧化碳认识量减少的长年影响。

这不仅可以证明对国际空间站的工作人员十分有益,而且可以用作未来对火星的观测任务。


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