受控生态生保系统多尺度建模与优化研究

基本信息
批准号:31300408
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:赵丽丽
学科分类:
依托单位:沈阳大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:叶旭明,刘军,谢元华,张志国,苏天一,金一凡,周连杰
关键词:
生态系统载人空间站环境控制生物再生生命保障
结项摘要

Life support system is the crucial and comlpex system for manned spacecraft system. It is directly related to the astronauts' health, safety of life and space tasks successness. Controlled ecological life support system (CELSS) is the fundamental way to solve life support technology for the long-term future manned spaceflight.At present, The study on modeling and optimization of CELSS is at the initial stage in our country. It is less research on the mechanism of systematic.This project is based on the CELSS. The mathematical model and computer simulation is used.The composition of CELSS is analysised. Multi-scale modeling based on mass, energy conversion and transfer process is carried out.The optimal scheme of different flight mission is determined.In the system, grain,vegetables and other higher plants, algae and microorganisms biological components is as the core. It is in accordance with the natural ecological system operation principl.The regeneration of food, oxygen and water is within the system. So as to provide the most basic life support material for future long-term space flight astronaut.The project would contributes to the theoretical research to promote CELSS. The methods and ways to solve the complex system problem would be gotten. The research cycle would be shorten.The cost, weight, volume and power consumption of the CELSS would be reduced. The reliability and comfort would be increaesed.

生保系统是载人飞船最关键、最复杂的系统之一,直接关系到航天员身体健康、生命安全和航天任务能否圆满完成。受控生态生保系统是解决未来长期载人航天生命保障技术的根本途径,目前我国对该系统的建模与优化控制研究处于起步阶段,缺少系统性的机理研究。本项目以受控生态生保系统为研究对象,运用数学模型和计算机模拟方法,在系统层级上,研究受控的生态生保系统的组成,对系统的物质、能量转化和传递过程进行多(时间)尺度建模,确定不同飞行任务所需要的优化方案。该系统以粮食蔬菜等高等植物、微藻和微生物等生物部件为核心,按照自然生态系统运行原理,进行系统内食物、氧气和水的再生,从而为未来进行长期空间飞行的航天员提供最基本的生保物资。该研究有助于推动受控生保系统的理论研究,提供这一复杂系统问题的解决方法和途径,达到缩短研究周期,降低成本投入,减少生保系统的重量、体积和能耗,提高可靠性、舒适性的目的。

项目摘要

生保系统是载人飞船最关键、最复杂的系统之一,直接关系到航天员身体健康、生命安全和航天任务能否圆满完成。受控生态生保系统是解决未来长期载人航天生命保障技术的根本途径,目前我国对该系统的建模与优化控制研究处于起步阶段,缺少系统性的机理研究。本项目以受控生态生保系统为研究对象,运用数学模型和计算机模拟方法,在系统层级上,研究受控的生态生保系统的组成,对系统的物质、能量转化和传递过程进行多(时间)尺度建模,确定不同飞行任务所需要的优化方案。该系统微藻和微生物等生物部件为核心,按照自然生态系统运行原理,进行系统内食物、氧气和水的再生,从而为未来进行长期空间飞行的航天员提供最基本的生保物资。该研究有助于推动受控生保系统的理论研究,提供这一复杂系统问题的解决方法和途径,达到缩短研究周期,降低成本投入,减少生保系统的重量、体积和能耗,提高可靠性、舒适性的目的。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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