Un sistema di supporto vitale su un veicolo spaziale coinvolge tecnologie progettate per simulare le condizioni di vita sulla Terra. Ciò include i sistemi necessari per la sopravvivenza umana di base, come un’adeguata pressione atmosferica, la schermatura contro le radiazioni necessaria per la minaccia alla salute dei raggi cosmici e la gravità artificiale per ridurre al minimo la perdita di densità ossea e l’atrofia dei muscoli nelle lunghe missioni spaziali. Altri elementi essenziali di un sistema di supporto vitale includono la capacità di riciclare aria e acqua, mantenere il calore e l’umidità ottimali per il comfort umano e i sistemi di conservazione degli alimenti e smaltimento dei rifiuti.
L’Environmental Control and Life Support System (ECLSS) sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) fornisce un buon modello di un sistema di supporto vitale che dovrà essere adattato per tutti i lunghi viaggi con equipaggio spaziale del prossimo futuro, come un Marte. L’ECLSS svolge principalmente la funzione di purificare l’aria a bordo della ISS da particolati, microrganismi e gas indesiderati come CO2 esalata e composti organici volatili emessi da apparecchiature o merci. Il sistema mantiene anche una pressione atmosferica e un livello di vapore acqueo adeguati, che facilitano una temperatura e una pressione uniformi in tutta la stazione. Anche l’acqua viene purificata dall’ECLSS, insieme alla sua capacità di fornire ossigeno fresco per la respirazione.
Sebbene il sistema di supporto vitale utilizzato dall’ECLSS sia affidabile e durevole, non è del tutto autonomo. La maggior parte dell’acqua della stazione viene riciclata e riutilizzata numerose volte, anche come fonte per la generazione di ossigeno, ma la stazione deve comunque essere periodicamente rifornita di acqua. Ciò è in parte dovuto al fatto che l’acqua viene scomposta per creare ossigeno e l’idrogeno creato nel processo di elettrolisi per farlo viene scaricato nello spazio. Sono in corso ricerche per sviluppare un gruppo di riduzione dell’anidride carbonica (CReA) che reagirà l’idrogeno di scarto con la CO2 espirata dall’equipaggio per generare acqua dolce e carburante metano.
I viaggi di lunga durata nello spazio profondo che potrebbero richiedere mesi o anni richiederanno un sistema ecologico chiuso e completamente autosufficiente. Uno dei componenti principali per questo sarà una forma di fonte di energia che è più durevole delle unità Power Supply Module (PSM) che l’ISS utilizza per abbattere l’acqua e purificarla, oltre a fornire calore, luce ed elettricità per la stazione. Inoltre, non sarà possibile trasportare tutta l’acqua e l’aria necessarie per tali viaggi dall’inizio e saranno necessarie attrezzature rigenerative per produrre acqua e aria pulite lungo il percorso.
Uno degli approcci per stabilire un sistema di supporto vitale primario funzionante per fornire cibo, aria e acqua è stato attraverso i progetti Biosphere e Mars on Earth (MoE) sponsorizzati dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA) degli Stati Uniti. Tentano di simulare le condizioni di vita in un ambiente totalmente isolato dal rifornimento esterno. Un efficiente sistema di supporto vitale a base vegetale creato da questa ricerca potrebbe purificare l’aria e l’acqua, oltre ad essere una fonte di cibo. La NASA ritiene che sei elementi cruciali del supporto vitale debbano essere affrontati nel suo Advanced Life Support Project (ALS). Questi includono la gestione delle basi di cibo, acqua e aria puliti e la logistica delle questioni relative alla biomassa, termica e dei rifiuti.
Gli effetti a lungo termine del volo spaziale umano possono anche essere dannosi a causa delle radiazioni, dell’assenza di gravità e dell’isolamento psicologico dell’equipaggio. La schermatura a bordo della nave può proteggere l’equipaggio da parte delle radiazioni nello spazio. La rotazione di un veicolo spaziale sul suo asse centrale mentre si sposta verso la sua destinazione può anche generare un livello di gravità simulato lungo il suo scafo esterno, a causa degli effetti dell’accelerazione centripeta.
I cosmonauti russi hanno la più vasta esperienza con l’isolamento a bordo di stazioni spaziali in orbita attorno alla Terra. Nel 2002, hanno condotto un esperimento chiamato Simulazione del volo dell’equipaggio internazionale sulla stazione spaziale (SFINCSS) in cui i volontari si alternavano vivendo per otto mesi in uno spazio ristretto. Anche una storia di missioni di lunga durata sulla stazione spaziale russa Mir è vista come dati medici e psicologici molto preziosi. Potrebbe rivelarsi cruciale per prepararsi agli effetti che qualsiasi equipaggio potrebbe incontrare in una missione di un anno e mezzo sul pianeta Marte.