Due to progression in human spaceflight over the last 60 years and changing mission requirements, a variety of life support technologies is nowadays available. Selecting the optimal life support architecture is supported by trade-off tools which determine the superior eligibility of a technology over an alternative for a given mission scenario. However, access to such tools is constrained by their lack or the restricted access to them. In a previous work, the Life Support Trade-off Tool (LiSTOT) was created which is meant to assist the user in selecting the optimal technologies for predefined life support functions. It combines a Multi-Criteria Analysis (MCA) with the Equivalent System Mass (ESM) metric and a preliminary dynamic simulation to compensate for the shortcomings of the static ESM approach. LiSTOT was previously constrained to the Mars Transit use case, which is why the program was set up anew within this thesis. LiSTOT was rendered more customizable and user-friendly by implementing a User Interface and a User’s Guide. Further features such as a Crew Schedule Creation and Environmental Control and Life Support System (ECLSS) Composition tool were implemented enabling more detailed trade-offs. Biological systems were added to the database of life support technologies allowing for the consideration of hybrid ECLSS and Biological Life Support Systems. The sensitivity analysis now allows the user to evaluate the attribute criticalities of the MCA as well as assessing the robustness of the MCA output. A Resupply Modelling tool was added which offers the capability of modelling the logistical demands of the ECLSS that has been designed with LiSTOT. LiSTOT was used at the example of composing an ECLSS for the Gateway, a planned space station in cislunar vicinity. 27 life support technologies were examined in identifying an ultra-reliable, low ESM cost life support architecture which was then optimized and refined in a second design cycle saving almost 10 % of the initial system ESM. The results of the Gateway analysis show that a partially closed loop ECLSS represents the optimal life support architecture for the Gateway since its total ESM cost of 10,630 kg was lower than both the ESM of an open loop system with 20,450 kg and the ESM of a closed loop ECLSS with 10,800 kg. The proposed ECLSS incorporates established technologies such as Multi Filtration Beds and the Bosch reactor as well as Advanced Life Support assemblies such as the Solid Amine Water Desorption technology. The utility of the Resupply Modelling tool was shown in analysing the logistical demands of a consumable driven ECLSS, whereby the cargo distribution was held similar to that of the International Space Station. Based on the results of this analysis, it was proposed to limit the number of missions served by a single resupply flight to reduce the overall flight criticalities. It is planned to verify the suggested Gateway ECLSS in a life support simulation tool.     «

Due to progression in human spaceflight over the last 60 years and changing mission requirements, a variety of life support technologies is nowadays available. Selecting the optimal life support architecture is supported by trade-off tools which determine the superior eligibility of a technology over an alternative for a given mission scenario. However, access to such tools is constrained by their lack or the restricted access to them. In a previous work, the Life Support Trade-off Tool (LiSTO...     »

Aufgrund des Fortschritts in bemannter Raumfahrt in den letzten 60 Jahren und sich ändernden Missionsanforderungen gibt es heutzutage eine Vielzahl von Lebenserhaltungstechnologien. Die Auswahl der optimalen Lebenserhaltungsarchitek-tur wird von Trade-Off Programmen unterstützt, mit welchen man die überlegene Eignung einer Technologie über eine Alternative bestimmen kann. Der Zugang zu solchen Programmen ist jedoch durch ihren Mangel oder den limitierten Zugang zu ihnen eingeschränkt. In einer vorherigen Arbeit wurde das Life Support Trade-off Tool (LiSTOT) erstellt, welches dazu gedacht ist, den Benutzer beim Selektieren von optimalen Technologien für vordefinierte Lebenserhaltungsunktionen zu unterstützen. Es kombiniert eine Multi-Criteria Analysis (MCA) mit der Equivalent System Mass (ESM) Metrik und einer vorläufigen dynamischen Simulation, um die Nachteile der statischen ESM Herangehensweise zu kompensieren. LiSTOT war bisher auf den Mars Transit Nutzungsfall eingeschränkt, weswegen das Programm innerhalb dieser Arbeit von neuem aufgesetzt wurde. LiSTOT wurde durch das Hinzufügen eines Benutzerinterfaces und einer Benutzeranleitung anpassbarer und benutzerfreundlicher gestaltet. Zusätzliche Features wie das Crew Schedule Creation und Environmental Control and Life Support System (ECLSS) Composition Tool wurden implementiert, um detailliertere Trade-Offs zu ermöglichen. Biologische Systeme wurden der Datenbank an Lebenserhaltungs-technologien hinzugefügt, was die Betrachtung von hybriden ECLSS und Biological Life Support Systems erlaubt. Die Sensitivitätsanalyse ermöglicht es dem Benutzer nun, die Attributkritikalitäten der MCA als auch die Robustheit der MCA Resultate zu evaluieren. Ein Resupply Modelling Tool wurde implementiert, das die Möglichkeit eröffnet, die logistischen Anforderungen des ECLSS, welches mit LiSTOT designt worden war, zu modellieren. LiSTOT wurde am Beispiel der Erstellung eines ECLSS für das Gateway, einer geplanten Raumstation in cislunarer Nähe, genutzt. 27 Lebenserhaltungstechnologien wurden untersucht um eine ultra-verlässliche Lebenserhaltungsarchitektur mit geringen ESM Kosten zu identifizieren, welche anschließend in einem zweiten Designzyklus optimiert wurde. Dadurch konnten fast 10 % der initialen System ESM gespart werden. Die Ergebnisse der Gateway Analyse zeigen, dass ein partiell geschlossenes ECLSS die optimale Lebenserhaltungsarchitektur für das Gateway darstellt, da seine ESM Kosten von 10,630 kg geringer waren, als die ESM eines offenen Systems mit 20,450 kg und die eines geschlossenen ECLSS mit 10,800 kg. Das vorgeschlagene ECLSS enthält sowohl gängige Technologien wie Multi Filtrationsbetten und einen Bosch Reaktor als auch Advanced Life Support Baugruppen wie die Solid Amine Water Desorption Technologie. Die Nützlichkeit des Resupply Modelling Tools wurde in der Analyse der logistischen Anforderungen eines Verbrauchsgüter getriebenen ECLSS gezeigt, wobei die Frachtverteilung ähnlich zu der von Versorgungsflügen zur International Space Station gehalten wurde. Basierend auf den Resultaten dieser Analyse wurde vorgeschlagen, die Anzahl an Missionen, die von einem einzelnen Versorgungsflug bedient werden, zu reduzieren, um die insgesamte Flugkritikalität zu senken. Es ist geplant, das vorgeschlagene Gateway ECLSS in einem Lebenserhaltungssimulationsprogramm zu verifizieren.      «

Aufgrund des Fortschritts in bemannter Raumfahrt in den letzten 60 Jahren und sich ändernden Missionsanforderungen gibt es heutzutage eine Vielzahl von Lebenserhaltungstechnologien. Die Auswahl der optimalen Lebenserhaltungsarchitek-tur wird von Trade-Off Programmen unterstützt, mit welchen man die überlegene Eignung einer Technologie über eine Alternative bestimmen kann. Der Zugang zu solchen Programmen ist jedoch durch ihren Mangel oder den limitierten Zugang zu ihnen eingeschränkt. In einer...     »