Non esistono altri liquidi di raffreddamento con efficienza paragonabile all’ammoniaca ma meno pericolosi?
Non è una gufata, è realismo. E chiunque altro dei miei colleghi la pensa allo stesso modo… è un po’ il mostro che dorme e che nessuno deve svegliare, sperando che gli ingegneri che hanno progettato i moduli lo abbiano fatto in maniera appropriata 
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E’ giusto prevederlo, basti pensare ad un micrometeorite che per la legge di Murphy vada a sbattere proprio sulle tubature. Ma la protezione contro i vapori di ammoniaca è relativamente semplice, mi è capitato di certificare respiratori di emergenza, tipo quelli usati dai Vigili del Fuoco, che possono essere utilizzati in atmosfere velenose: in effetti l’ammoniaca liquida è trasportata normalmente via ferrovia o autobotte, e quindi incidenti sono possibili. Esistono maschere sia passive (si respira l’atmosfera con l’ausilio di un filtro opportuno) oppure attive (sono dotate di una piccola bombola d’aria compressa) che hanno parecchi minuti di autonomia. Sulla ISS non sono previste? 
Bella domanda 
I Russi usano acqua anche all’esterno, però effettivamente hanno anche da rigettare molto meno calore, e ogni modulo ha i suoi radiatori. È un sistema completamente diverso.
Gli americana all’epoca hanno scelto l’ammoniaca, direi per le sue capacità termiche e per la bassissima temperatura a cui ghiaccia… tieni presente che tutti i tubi ETCS sono all’esterno dei moduli pressurizzati. Gli unici punti di contatto sono effettivamente gli scambiatori di calore, dove non ci sono parti in movimento ed è quindi estremamente difficile avere un guasto meccanico. Ed evidentemente nel trade off ha vinto l’efficienza dell’ammoniaca anche se altamente tossica… e direi che finora hanno avuto ragione, vediamo se gli scambiatori tengono bene da qui al 2025 
Il problema credo che sia sempre la concentrazione. Non dimenticare che la ISS è un ambiente interamente chiuso, è molto diverso dal caso in cui un autobotte si rovesci in mezzo alla città, con l’ammoniaca che evapora e si disperde in milioni di metri cubi d’aria… non questi filtri di cui parli che concentrazioni di ammoniaca reggono, e per quanto tempo. Magari alle concentrazioni che reggono durerebbero 10 secondi in un modulo chiuso come può essere Columbus… fatto sta che le PBA non sono certificate per l’ammoniaca
PBA? Scusa l’ignoranza … 
Le maschere attive cui accennavo prima consistono di un flusso continuo di aria che mantiene una pressione positiva all’interno della maschera (che può essere sia oronasale che facciale) impedendo l’ingresso dell’atmosfera esterna. In questo caso non si utilizzano filtri. L’autonomia dipende dalla grandezza della bombola: considera che con una piccola bomboletta da un litro a 200 bar si può respirare per almeno 5 / 6 minuti.
Protective Breathing Apparatus
…credo che tutto il resto del mondo le chiami PBE (Protective Breathing Equipment)… 
Portable Breathing Apparatus
Le PBA funzionano proprio così. Il problema è se la guarnizione (tra la maschera e la faccia) tiene o se viene corrosa dall’ammoniaca. E in aggiunta mi viene in mente anche il resto del corpo: l’ammoniaca attacca anche la pelle, non è solo una questione di inalazione. Ci vorrebbe una tuta completa…
Si vero, per PBE onestamente esiste con entrambe le interpretazioni…
Se la maschera è, per esempio, in silicone regge bene all’ammoniaca, ma effettivamente è irritante per la pelle. I Vigili del Fuoco possono usare delle tute praticamente stagne. Sicuramente proteggere i polmoni è fondamentale, per la pelle c’è più tempo. Ma quanto tempo? C’è qualcuno che può rispondere? Un medico?
Un quasi-medico non sa risponderti, sinceramente l’ammoniaca è una causa frequente di irritazioni cutanee/oculari e problemi respiratori legati all’inalazione, ma sono sempre prodotti domestici…non si arriva neanche al 30% di diluizione, mentre per la ISS stiamo parlando di ammoniaca pura
non saprei veramente quantificare il tempo necessario a creare ustioni chimiche gravi: sicuramente il problema più impellente per gli astronauti sarebbe, come dicevi tu, la protezione di occhi e polmoni. nel caso di una significativa liberazione di ammoniaca nell’ambiente, tuttavia, temo di dover condividere il pessimismo di Buzz: chi dovesse trovarsi a contatto con l’atmosfera contaminata senza indossare protezioni difficilmente potrebbe avere il tempo di allontanarsi o procucarsi una maschera protettiva.
domani se ho un po’ di tempo faccio due ricerche!
Non me ne intendo di impianti frigoriferi industriali, ma se capisco bene l’ammoniaca negli scambiatori interni (evaporatori) passa da liquida a gassosa, per poi tornare liquida nei condensatori posti all’esterno. Perchè questo avvenga a temperatura utile (diciamo 15°, Buzz probabilmente lo sai) il circuito dell’NH3 deve essere pressurizzato a 20 atmosfere, e (Buzz?) forse di più. Il problema nasce da li’: un incidente provoca la fuoriuscita di ammoniaca gassosa in pressione, per cui rapidissimamente satura l’ambiente. A questo punto le reazioni negative per l’organismo umano sono immediate, non bisogna pensare a una esposizione limitata, ma totale; cosa che in qualunque ambiente terrestre, aperto, è difficile che avvenga.
Bisogna anche pensare che in caso di fuga d’ammoniaca, fuggendo verso le soyuz gli astronauti verrebbero seguiti dai letali vapori corrosivi anche all’interno della capsula, sia a causa della turbolenza creata dai loro stessi corpi, che per il fatto che parte dei vapori rimarrebbero impregnati nei vestiti e sulla pelle stessa;
Vista l’estrema corrosività dell’ammoniaca pura, vedo almeno parzialmente inutile proteggere occhi/polmoni quando il resto del corpo rimane esposto: l’unico modo sarebbe una sorta di tuta stagna resistente all’ammoniaca pura, da indossare istantaneamente all’allarme, e da tenere indosso fino all’uscita dalla capsula, già a terra… 
Le misure d’emergenza sarebbero troppo complicate per essere attuabili, e si ripiega su un design “a prova di errore”…
No, sulla ISS non abbiamo un ciclo frigorifero. L’ammoniaca rimane sempre liquida, e serve solo come mezzo di trasporto del calore dallo scambiatore al radiatore. Non si usa acqua perchè i radiatori sono a temperature molto inferiori a zero gradi, e l’acqua ghiaccerebbe. Ma non c’è cambiamento di fase dell’ammoniaca.
In sostanza il sistema TCS funziona così:
- l’equipaggiamento, che consumando potenza scalda, è dotato di una cold plate, che in sostanza è il primo scambiatore di calore. La cold plate trasferisce il calore dall’equipaggiamento al circuito interno (ITCS), che è ad acqua.
- i tubi dell’acqua scorrono all’interno del modulo, e a un certo punto escono all’esterno, dove c’é uno scambiatore di calore (che si chiama Interface Heat Exchanger). Qui abbiamo da un lato l’acqua e dall’altro l’ammoniaca, entrambe in forma liquida.
- a questo punto l’ammoniaca scorre nei tubi del circuito esterno (ETCS) fino ai radiatori, che in sostanza sono il terzo e ultimo scambiatore di calore, e che trasferiscono il calore verso lo spazio per irraggiamento.
Questo è parzialmente vero. Il circuito dell’ammoniaca è pressurizzato, ma non arriva a 20 atmosfere. Se non sbaglio è intorno a 7-8 atm. Ma l’ammoniaca è sempre liquida.
Il circuito dell’acqua è invece a meno di 2 atm. Una perdita di ammoniaca nel circuito dell’acqua in sostanza farebe esplodere l’accumulatore della pompa dell’acqua (che è all’interno del modulo), e da lì l’ammoniaca liquida si spargerebbe in cabina.
Su questo concordo pienamente
Questo non è completamente vero, perchè appena scatta l’allarme si stacca automaticamente la ventilazione nei moduli, compresa l’Inter-Module Ventilation. Quindi l’ammoniaca si sposterebbe da un modulo all’altro per diffusione, ma senza qualcosa che la forza. Per questo motivo si assume che l’equipaggio abbia il tempo di spostarsi verso il lato russo e chiudere il portello di Zarya.
Oggi cercando meglio ho trovato che hanno un “Ammonia Respirator”, che è una maschera che copre interamente la testa e si chiude sul collo, e che ha filtri che dovrebbero durare qualche ora e che si possono sostituire.
NB: io ho scritto che dubito che riusciremmo a salvare TUTTO l’equipaggio. Non vuol dire che perdiamo l’intera stazione e tutti gli astronauti. Probabilmente quelli che non sono nel modulo dove avviene la perdita riescono ad avere il tempo per mettersi in salvo. E se la procedura viene eseguita tempestivamente si salvano anche gli astronauti che sono stati direttamente esposti all’ammoniaca. Tutto sta al tempo che ci mette il loro cervello per rendersi conto del perchè suona l’allarme… quei 2-3 secondi di differenza che ti possono salvare la vita.
La procedura in caso di NH3 leakage ha una bella nota che dice:
Out of the 500 pounds currently on-board, less than 0.2 pounds of ammonia in the ISS atmosphere is immediately threatening to health and life
Ciononostante, la procedura non è una emergency, ma una warning (che in sostanza è un livello più in basso nell’urgenza per l’equipoaggio). Che si riallaccia a quello che ho scritto ieri: questa failure è talmente poco probabile che, nonostante in caso si verifichi sia la cosa peggiore possibile, non viene considerata nelle emergency procedures (che in sostanza sono solo Fire, Depress e Toxic Spill).
cosa dire?
ho letto tutto con interesse e imparato ancora nuove cose.
Come si fa a non amare questo Forum?
Thanks for info, Buzz
Probabilmente inizierebbe a disciogliersi in acqua, e poi salirebbe la pressione. Tutto dipende dalla dimensione della perdita.
Cioè una concentrazione in aria superiore a 1 parte in 10.000 . Porca miseria, davvero poco.
Thread interessante, ma i rischi veri mi sa che derivano da micrometeoriti e detriti spaziali.
Che in sostanza corrisponde a circa 100 ppm. Cercando su wiki ho trovato questo:
The permissible exposure limit (PEL) in the United States is 50 ppm (35 mg/m3), while the IDLH (Immediately Dangerous to Life or Health) concentration is estimated at 300 ppm.
Probabilmente la procedura è stata scritta quando la ISS era ancora più piccola di come è ora… Cmq 0.2 pounds di ammoniaca liquida corrispondono a 150 ml, che è davvero poco. Considerando l’alta pressione del circuito ETCS bastano pochi secondi.
Sai non è detto. Il circuito dell’ammoniaca è debitamente protetto, e in ogni caso se la sfiga vuole che il detrito colpisca il tubo, l’ammoniaca sarebbe comunque fuori dall’ambiente pressurizzato. E se anche ci fosse un detrito abbastanza cazzuto da bucare in un colpo solo il tubo ETCS più le pareti del modulo, l’aria che uscirebbe dal modulo per via del buco farebbe sì che l’ammoniaca sia soffiata fuori… l’unico caso veramente credibile è una perdita nell’IFHX (Interface Heat Exchanger), con l’ammoniaca che si scioglie in acqua.
Dal punto di vista della depressurizzazione invece, non è detto che un detrito faccia perdere l’intera ISS. Dipende sempre da dove colpisce (un conto è perdere Columbus o JEM, un altro conto è perdere USLAB o Zvezda), e da quanto è grande il foro. Non dimenticare che la Mir ebbe una depressurizzazione per un impatto con la Progress, e gli astronauti ebbero tutto il tempo di chiudere il modulo interessato (nonostante all’epoca i cavi passassero tutti dentro l’hatch). La procedura di emergency di reazione a una depress è di andare nella Soyuz, chiudere l’hatch (senza fissarlo) e poi fare un leak check. Una volta visto che la perdita non è in una delle due Soyuz, gli astronauti escono e procedono facendo un leak check di un modulo alla volta, finchè non trovano la perdita. Tutto questo ovviamente dipende dal rateo di depressurizzazione, ovvero da quanto tempo rimane a disposizione prima di arrivare a pressioni pericolose per l’equipaggio. Ma la ISS ha più di 800 m3 di volume pressurizzato, a meno che non abbia sbattuto contro una lavatrice ci vuole un po’ di tempo perchè si svuoti tutta…
…e questo mi porta un’altra domanda, già che ci siamo
Spektr se non sbaglio fu “visitato” varie volte dopo l’incidente per ripristinare almeno in parte i collegamenti elettrici, ma la falla creatasi non fu mai riparata
Si è mai discussa la possibilità di riparare lo scafo di moduli depressurizzati?
L’IVA fu una sola (sono andato a rispolverare Dragonfly nella scaffaliera ). E lo scopo dell’IVA inizialmente era proprio quello di identificare la falla e di ripararla, oltre a ricollegare i cavi. Però non riuscirono a trovare il buco…
In teoria hanno un kit per riparare i buchi, ma uno deve anche pensare che la struttura primaria del modulo non è tanto facilmente accessibile. Tra l’altro non credo che i moduli russi abbiano qualcosa come gli ISPR, che si possono ribaltare o addirittura togliere del tutto. E in ogni caso non so quanto facile sarebbe ribaltare un rack durante un’IVA, con gli astronauti che indossano la EMU. E per trovare il buco uno dovrebbe andare per ordine, e ribaltare tutti i rack uno ad uno, alla ricerca di un buchetto di uno o due millimetri di diametro…
In effetti con addosso l’EMU gli spazi nella ISS sono ristretti…non sembra una cosa semplice, però non sapevo che esistesse realmente un kit di riparazione…!! Sei un pozzo di notizie!
Non pensavo che esistesse proprio perchè non sapevo quanto fosse effettivamente accessibile lo scafo esterno…per trovare la falla in “Mission to Mars” liberavano un succo di frutta (o qualche altra bevanda) nel modulo e vedevano dove andava a finire
Domanda che mi è venuta in mente, da bravo inesperto in chimica.
Una molecola di ammoniaca pura è formata da un atomo di azoto e tre atomi di idrogeno. Gli esseri umani ingeriscono quotidianamente azoto tramite l’aria e anche l’idrogeno tramite l’acqua. Dunque perchè una molecola formata da questi elementi è letale all’essere umano?