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The Environmental Control and Life Support System (ECLSS) is necessary for development and operation of manned space systems. A study on the regenerative type ECLSS was conducted with respect to the functions for air regeneration and water recovery. The following seven subjects were investigated by fabricating the relevant apparatuses and data acquisition in the performance test. (1) The performance of the CO2 adsorber was tested in a closed environment. The operation was stable, and it was confirmed that the concentration of CO2 was kept at the required value. (2) A CO2 reducing apparatus using Sabatier reaction was constructed. The test was performed on the appropriate heating temperature, cooling properties, and the relationship between the timing of switching valve and purity of desorbed CO2. (3) An electrolysis cell for the O2 generator was constructed. The relationship between the current density and the electrolysis voltage was studied, and the purity of the generated gas was measured. Acceptable results were obtained. (4) A membrane type vacuum water distillation unit was constructed and tested. Penetration characteristics of the membranes for ammonia were evaluated to simulate the regeneration of water from urine, and the purging of waste water was tested. It was confirmed that this method is feasible for the water processing. (5) Basic examinations for removal technique of surface active agents using adsorbents were performed. Batch adsorption tests were performed using albumin adsorbent and lauric acid adsorbent. Based on the results of these tests, column adsorption for urine simulant and waste water simulant was tested. It was confirmed that the surface active agents were adsorbed satisfyingly. (6) For the recovery of water from urine or waste water, a water purifying apparatus with a two stage reverse osmosis membrane was tested. An urine sample which was diluted with water to one tenth of the concentration was subjected to the test. The recovered wate, 有人宇宙システムの開発運用に必要な、環境制御・生命維持システム(ECLSS)のうちで、特に、空気再生・水再生などの機能を有する再生型ECLSS技術の研究を、以下の7項目についての試作試験あるいは基礎データの取得により行った。(1)CO2吸着装置の閉鎖環境試験を行い、ほぼ安定した運転を得ることができ、CO2濃度が目標値に維持されることを確認した。(2)サバチエ反応を用いたCO2還元装置を試作し、適正加熱温度の検討、冷却特性の検討、および、脱離CO2純度を上げるためのCO2脱離時のバルブ開閉タイミングの検討を行った。(3)O2製造装置の電解セルを試作し、電流密度-電解電圧特性および生成ガス純度の測定を行い良好な結果を得た。また、気液分離器の試験も行った。(4)真空減圧式膜蒸留水処理装置を試作、試験した。尿処理を模擬してアンモニアについて膜透過特性を評価し、また、生活排水に対する浄化試験を行い、本方式による水処理が可能であることを確認した。(5)吸着剤を用いた界面活性物質除去技術の基礎試験を行った。アルブミン酸およびラウリン酸吸着剤を用いてバッチ吸着試験を行い、この結果に基づいて、模擬尿および模擬生活排水のカラム吸着試験を実施し、界面活性剤が充分吸着されることを確認した。(6)尿や生活排水から水を再生するための逆浸透膜2段方式を用いた水浄化装置の試験を行った。10倍の希釈尿では、浄化水は、飲むには適さなかった。模擬生活排水では、浄化水中に、エタノールが386ppmの濃度で検出されたが、他の成分は、1ppm以下あるいは検出限度以下であった。(7)女性5人の代謝ガスのデータを測定した。これまでの測定では検出されなかった成分が5つ検出され、これらは女性特有の成分である可能性がある。検出された各成分について、測定データに基づいて、宇宙ステーションが設定している許容値の1/2濃度に達する日数を計算した。

The mission equipment aboard a manned engineering test satellite is studied and the conceptual design of its system and subsystems is shown. Five cases are studied: recoverable and nonrecoverable types of pressurized modules, systems transporting the recoverable module, and the single and double launching types of H-2 rockets. Mission scenario plan is as follows. (1) Mission equipment is selected so that indispensable technologies are chosen from element technologies of ECLSS (Environmental Control and Life Support System) in order to develop and demonstrate them preferentially. (2) Mission equipment is selected so that Japanese Experiment Module (JEM) can be used at its maximum and Japanese own technologies can be developed and demonstrated. (3) The most effective mission equipment is equipped based on EVA (Extravehicular Activity) and robot technologies, recoverable aircraft technologies, and other foreign manned space technologies. The storage, weight and power consumption of various kinds of equipment including the air ventilator/conditioner and water reclamation purifier, which have first priority among all systems, are estimated. A model system configuration made up of the H-2 rocket for launching, ADEOS (Advanced Earth Observing Satellite) bus, JEM (Japanese Experiment Module) pressurized module and a recoverable capsule is studied. In addition to identifying important element technologies, a method for joining and assembling the pressurized module and the bus is described. The findings of study of the following subsystems are described: the design change of the attitude & orbit control system to solar orientation, design of mechanisms for docking system structures, design of heat radiator in the thermal control system, proposed use of a light rigid solar paddle in the electrical power system, and the communication and data handling system based on that of ADEOS. In the study of recoverable module transport, meanwhile, the weight distribution of the satellite, 有人技術試験衛星のミッション機器の検討、システムおよびサブシステムの概念設計を行った。与圧モジュールの回収型と非回収型および回収モジュールを含む型、H-2ロケットのシングルおよびダブルロンチの5ケースを検討対象とした。ミッションシナリオ案は、(1)ECLSS(環境制御生命維持装置)の要素技術のうち必須な技術を優先的に開発・実証可能なようにミッション機器を選択する。(2)日本宇宙ステーション実験モジュール(JEM)の有人宇宙技術の最大限の利用と国産独自技術の開発・実証が可能なようにミッション機器を選択する。(3)EVA(宇宙船外活動)・ロボット技術、回収型宇宙機技術、その他海外有人宇宙技術を踏まえて最も効果的ミッション機器を搭載する。第1優先の空気循環調和装置および水再生浄化装置を含む機器の収納、重量、電力を見積もった。H-2による打上げ、ADEOS(地球観測プラットフォーム技術衛星)バス、JEM(日本宇宙ステーション実験モジュール)与圧モジュールおよび回収カプセルからなるシステム構成を対象にシステム検討を行った。重要要素技術を示し、与圧モジュールとバス部の結合/組立方法の例を述べた。サブシステムでは、姿勢/軌道制御系の太陽指向への設計変更、構体系の結合機構設計、熱制御系の放熱器設計、電力系での軽量リジッドパドルの使用案およびADEOSと同様のシステムを基本とする通信・データ処理系について検討結果を述べた。回収モジュールの検討では、総重量4t、生体系回収用ペイロード700kg、突入高度4〜500km、海上着水を仮定し、衛星重量配分を示した。

(1) The identification and output determination of substances contained in human urine were carried out. Over 200 components, including inorganic substances and cell components, were found. For each component, characteristics such as molecular weight and functional property were studied. Physico-chemical properties of human urine, such as specific gravity and pH, were also studied. (2) The change of the urine components with time, i.e., decomposition and chemical change, were studied. Culture conditions for microorganisms in the urine were also studied and changes of urine components by the microorganisms were estimated. (3) For the urine components studied here, the analysis methods and sensitivities were investigated. For each method, the object, the minimum quantity of sample, sensitivity, principle of measurement, method of measurement, measurement time and cost are summarized. (4) To analyze the whole components of the urine, analytical procedures and problems are discussed. (5) To study the molecular weight distributions of proteins and peptides in the urine, SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)-polyacrylamide electrophoresis was carried out. More than ten proteins were identified in the range between 15 kDa to 150 kDa., (1)尿中に含まれる物質およびその排出量の調査を行い、無機成分から細胞成分まで200種類を優に越える非常に多くの成分が含まれていることが分かった。それぞれの成分について、分子量、機能などの特性を調査した。また尿の比重、pHなどの物理化学的性質についても調査を行った。(2)尿成分の経時変化に関して調査を行い、経時的に分解、化学変化する成分を調べた。また、尿中に成育する微生物の資化性を調べ、微生物による尿成分の変化を推定した。(3)調査した尿中成分について、その分析方法、感度の調査を行い、またそれぞれの分析方法について分析対象物質、必要試料量、感度、測定原理、測定方法、分析所要時間、料金などについてまとめた。(4)今回調査した以外の成分も含めた全成分を分析することを念頭に、分析処理の手順、そのときの問題点を検討した。(5)尿中蛋白質、ペプチド成分の分子量分布を調べるために、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)-ポリアクリルアミド電気泳動を行い、15kDa〜150kDaの間に十数種類の蛋白質が存在することを識別した。

Study of a oxygen generation system was carried out as follows: (1) study of CO2 recycle system; (2) study of O2 generation system; and (3) technical assistant for engineering test of humidity control assembly with membrane., 下記の作業を実施した。(1)CO2再生のシステム検討、(2)O2生成装置の設計検討、および(3)膜による湿度制御装置の評価試験に係わる技術支援。

NASDA Special Publication, 宇宙開発事業団特別報告