宇航员在太空中的生活安全

SINA Technology Sina Technology Channel官方帐户2005.09.2616：25

载人航天器中机组人员机舱的压力由氧气和氮气主导的气体组成，氧气供应和压力调节是一致的。 “机舱压力系统”或“机舱压力系统”是机舱中采用总压力和氧气压力的一般术语。我们知道人们生活在地球表面，大气压力是一种大气压力，即​​101.3 kPa（760 mmHg），但是人体可以在山高或小于一个大气的环境中生存压力。在大气压下，氧气含量约为21％，在小于大气压环境中，天然氧气也相对降低。尽管人体仍然可以生存，但容易患缺氧。在载人航天器中设计机舱压力系统时，航空工程师，科学家和医学专家提出了几个想法。其中之一是将地面上的大气压力环境移动到载人的航天器机舱中，该航天器是全压内压力内压力系统。苏联和俄罗斯使用的当前机舱系统都是大气压力系统。美国推出的几种航天器模型具有1/3的大气压力系统，其驾驶室压力为33.7 kPa，但使用100％纯氧，即纯氧气低压。由于纯氧气在阿波罗航天器的地面试验中引起了火灾，烧毁了三名宇航员，因此它们变为60％的氧和40％的氮，并且腔室压力仍然是大气压力的1/3。当航天飞机在美国推出时，它也被更改为一个完整的系统，其氧气含量与地球表面一致。

如何在机舱中引起大气压力？由于接地气压是一种大气压力，因此，如果机舱中的压力系统采用全压力，则该航天器将通过在起飞前将机舱按在地面上而形成。但是，机舱中的气体必须制备，以使机舱中的气体组成在设计中所需的氧气和氮比。如果采用了1/2或1/3的大气压系统，则必须除去隔室中的气体以使气压达到要设计的水平，并且必须调整氧气与氮的比率。从这个角度来看，在机舱中造成压力并不难，并且很难将机舱压力保持在设计的水平，即气体供应和压力调节是关键点。

短期载人航天器的气源（氧气和氮）是从地面到太空的。有三种存储方法：一种是存储高压气（压缩气体）；另一种是使用低温超临界液体存储；第三种方法是固体储存或化学储存，它使用含氧化合物的化学反应来散发氧气。第三个存储方法对所使用的容器具有某些技术要求，并且每个存储方法都有其优点和缺点。高压气体氧气存储非常简单。可以通过简单地使用由高强度合金或复合材料以及必要的阀，开关和其他结构制成的圆柱体将其带入太空。它的存储时间很长，可以在使用过程中提供大量的氧气，但是存储容量很小，不足以在长期飞行中使用。在相同的体积和质量下，液体氧的储存量可能比高压气氧大几百倍。但是，它的使用和存储方法存在缺点。例如，容器气体供应的初始和最后阶段很小，这不适用于大型流量供应的要求。因此，美国和俄罗斯仍然使用几种在载人航天器中存储氧气和氮的方法。

在机舱的空气供应和压力调节系统中，由氧气和氮源组成，作为主体，有减压组件，空气供应开关组件和排气压力调节，并且每个组件中都有相应的开关，阀门和匹配组件。传感器。驾驶舱大气控制和测量的主要信息来源是氧气压力和机舱压力传感器。氧的部分压代表机舱中气体中氧气的部分压力，其需求取决于机舱中的宇航员数量和机舱的泄漏速率。由于氧气是宇航员生存的第一个材料元素，因此测量和控制机舱中氧气的含量或含量是提供气压调节的关键技术之一。多个乘员的压力室的氧气消耗非常快，当氧气不足时，它会通过传感器传输到氧气供应组件，从而获得及时的氧气供应。当储罐体长期泄漏并从油箱中排出的废气导致储罐的压力下降时，传感器被传输到主气源以供应气体以升压，以增强压力，以便稳定储罐的压力。及时的空气供应和压力法规是环境控制和载人航天器的主要保险系统的主要联系之一。可以从中可以看出，除了机舱中的主要气体来源以确保足够的气体（包括氧气）之外，气体供应和气体供应和压力调节系统中气体供应的安全性和可靠性也非常重要。在所有载人的航天器中，空气供应和压力调节的组件都配备了手动压力调节组件，以确保当自动控制失败时，宇航员开始手动控制机制，以确保安全，以确保安全。

客舱机舱中的微小空间很容易被人体和机舱中其他物体排出的废气，化学物质和灰尘污染。根据载人航天器在国外推出的探测结果，机舱中有300多个污染物，其中涉及各种化合物，但大多数污染物的浓度非常低，并且不足以对人体造成损害。最多的是二氧化碳气体，这是人类呼吸的产物。确定一个人每天必须排放0.1至1.0公斤二氧化碳气体。如果没有及时将其删除，它也会危害人体的健康。有很多方法可以消除二氧化碳气体。美国使用无水氢氧化锂在汞航天器，双子座航天器，阿波罗航天器和太空班车的机舱中吸收二氧化碳气体；苏联载人的航天器使用超氧化物去除二氧化碳气体。两国使用活化的碳吸收储罐中的其他有害气体，以净化水箱中的大气。近年来，他们使用了诸如固体胺和分子筛子等多孔物质来收集和浓缩二氧化碳气体，然后使用催化还原技术将二氧化碳气体转变为水，然后通过电解将甲烷分解为氧气和氢。氧气用于宇航员的呼吸，氢用于二氧化碳气体还原反应。该技术已应用于俄罗斯mir空间站。

太空服，也称为太空服和太空服，是宇航员在载人太空飞行中穿着的服装系统。它由衣服，头盔，手套和太空靴组成。实际上，这是宇航员必要的个人保护救生设备。从功能的角度来看，空间套件包括木板内的空间西装和外盘空间西装；从内部压力的角度来看，有低压空间西服和高压空间西服。从结构的角度来看，它们可以分为柔软的样式，硬且柔软且艰难的舞台。目前，美国和俄罗斯使用柔软的硬空套。无论哪个太空西服由多层组成，它们都相互连接以形成整个衣服，但是每层的质量都必须高，轻，且不太厚，以免影响宇航员的作用。以机舱中使用的低压空间西装为例，其基本结构和功能如下：从最接近的内层计数，第一层是内衣（有些人认为此层不属于空间西装）和纯棉。布或棉布亚麻制服。第二层是温暖的层，该层与内衣结合使用，由羊毛产品或合成纤维床单（有些人称为太空棉）制成，以保持温暖和隔热。第三层是通风和散热层，具有相对独特的结构。它是由连接到衣服的长而细管制成的。当人体与外界隔离时，它可以带来人体产生的热，水和气味。出去。第四层是气密加压限制层。它不仅需要膨胀和加压，以使身体感觉足够的压力，不泄漏空气，不要使衣服过于膨胀，防止外部磨损，并允许所有关节自由移动。因此，这种结构层的材料选择和设计相对困难，这是航空航天服装的关键层。第五层是热绝缘层，也称为真空绝缘层。可以将此层添加到机舱中的太空服中。例如，在美国阿波罗航天器上使用的空间西服和太空班车没有此层，而苏联升天航天器中使用的空间套件和俄罗斯Soyuz Spacecraft则具有此层。它由5至7层铝制的聚酯薄膜组成，每膜都由网络分离，并附着以形成盾牌。它具有良好的热绝缘和辐射保护，舷外空间西装必须具有此层。最外层是外盖层。这件夹克需要强烈的耐磨性和高温性。除了保护内部层免受损坏外，您还应注意颜色。通常，白色或金黄色更好。

除了机舱中的所有透气套件的所有层外，还有三层：一个是真空绝缘层，用于保护宇航员在机舱外部操作或在表面上移动时，以保护宇航员不受机舱的影响月亮和其他星体。外部环境过热和冷却，并可以防止服装内部的热量损失。第二个是液体冷却衣柜，是通过更改机舱中空间西装的通风和散热层管道中的气体来制成的。宇航员有时在机舱外部运行几个小时，他们的身体会产生很多热量，并依靠气体散发热量，液体冷却液体可以轻松散发热量。第三是最外层的。除了防止高效率，反衣和保护内部层的功能外，它还具有防止太阳辐射和连接其他设备的接口的功能。例如，当宇航员活跃在机舱外，便携式环境设备，可操纵的飞行机构等时，它连接到脐带。

空间西服的头盔由组件，例如头盔外壳，面部窗户结构和脖子环。当前，载人太空飞行中使用的头盔柔软而坚硬，其中硬头盔分为固定和旋转。大多数软头盔都用作机舱中的可容纳套件的组件。旋转的头盔在其脖子环上具有气密可移动轴承，但是密封链接的增加将降低气密性和结构可靠性，并增加设计难度。

现在，我们将采用固定的完全透明的铃铛覆盖的头盔作为介绍其结构组成的一个例子。头盔壳是头盔的主体，其材料应具有高强度，冲击力和足够耐热性的优势。它的面部和窗户上具有良好的光学性能。头盔的内腔壁具有硬垫和软垫，垫子镶嵌在薄管道上。它结合了减震器，热绝缘，声音静音，通风和氧气供应功能。内部空腔应适合戴着通信头盔，使头部左右旋转，尺寸应与佩戴者的头部形状一致。还应该有空间安装生理测试组件，以促进人体呼出的二氧化碳和水蒸气的排放。

除上述要求外，面部窗口还应具有良好的光学性能和广泛的视野。除了具有良好的光线传输外，头部外壳的表面窗户部分还应采用抗雾和过度的措施，因为宇航员离开机舱时会遇到-150℃的低温，并且温度在表面窗口也将掉落。当它掉落在空气的露点以下时，窗户上将形成雾气，以防止宇航员看到。当前使用的方法包括通风和湿法拆卸方法，双层窗户方法，电加热窗户方法和化学抗雾剂等，以确保窗户的透明度。否则，它将影响太空任务的执行。例如，在1966年，双子座9号航天器的宇航员由于窗户在太空飞行时的雾气而无法在外面看到场景，并且在太空行走期间未能完成特定的太空任务。

脖子环是连接衣服和头盔的关键组件，分为两个圆圈。佩戴衣服和头盔时，首先将上和下圆连接起来，然后连接头盔和衣服。它需要易于穿上并起飞，良好的气密性和连接强度。在紧急情况下，必须有一种机制，使佩戴者能够快速断开，连接和锁定操作，以便及时地脱离连接或连接。

太空服的其他两个部分是可以随时连接的手套和靴子。手套和衣服由腕环连接，这是衣服压力层的延续。它必须符合佩戴者的手形状，能够固定并快速起飞，并在每个手指关节中具有波纹结构，易于操作。航空航天靴由压力靴和外舱热保护靴组成，其中压力靴是衣服的密封加压限制层的延续。踝关节通常在压力靴上设计并连接到压力西服。该太空套装还设有一个废物收集设备，用于在紧急情况下收集，存储和交付排尿和排便。

我们之所以称其为太空航空食品中的宇航员，是因为它是根据宇航员生活的特殊环境开发的，并结合了宇航员在太空中的口味，消化和吸收能力以及特殊的饮食方法。可以说，航空食品是为特定环境和特定人群开发的一种特殊食品。这种食物是由符合饮食标准的航空航天食谱制成的。它必须包含足够而完整的科学营养，例如人体所需的蛋白质，脂肪和糖，并确保其含有钙，磷，镁，钾和其他主要产品。无机元素还包含诸如铁，锌，硒和碘的痕量元素，以及两个脂溶性维生素（维生素A和E）以及各种水溶性维生素（维生素B和C等）。

人们之间存在个体差异。特定的航空航天环境（微重力下的微小居住空间和完成各种复杂的航空航天任务的需求）使宇航员的口味要求非常特别，并且它们的吸收和消化能力在一定程度上也受到影响。为了适应他们在这种环境中的饮食习惯，每天和每顿饭做成食谱很重要，而不是单调的。有时，必须限制或添加某些食物才能飞行，例如限制食物中的钠，水和纤维成分，以减少飞行早期宇航员的排尿和排尿的数量；飞行后必须添加某些营养素。加快健康的恢复。航空航天食品还必须满足卫生的要求，以防止出现食物传播疾病。还必须以包装形式和存储稳定性来考虑航空食品，以便很容易将其存储很长时间并可以承受航天器。振动，冲击和加速度载荷在上升阶段而不会破裂。

航空航天食品大约有两种类型：一种是宇航员在太空中的正常飞行中想要吃的食物，另一种是他们在特殊情况下想要使用的食物。

在正常飞行条件下食用的航空航天食品包括：（1）即食食品。这是您可以在服用后可以吃的东西，而无需重新处理，例如含有中等水分，咬合大小的压缩成型或用涂料膜处理的干食品。 （2）补充食物。这种食物是冷冻食品，因为将其送入太空时轻而小，并且占航空食品的很大比例，但必须在食用前将其补充水分。包装袋上有一个单向水入口阀。 ，以便在补液后可以食用。 （3）热稳定的食物。这种类型的食物是已加热和消毒的自我护理柔软和硬包装的罐头食品。事实证明，在失重条件下，使用普通的餐具将其从开放容器中喂食是完全可行的。这种类型的食物还占航空食品的很大比例。例如，这种食品约占苏联6号空间站的80％。 （4）冷冻和冷藏食品。这种类型的食物被冻结在地面上并带入太空。融化后可以吃掉。 （5）辐射食品。这是一种已通过辐射灭菌的食物，在美国航天飞机航天飞机期间已被少量使用。 （6）天然食品。地面上未经处理的食物，例如新鲜水果，蔬菜，面包，果酱和调味料。 （7）饮料（纸浆或软固体饮料）。这是用水在太空中溶解后制作的冷或热饮。在包装中，美国在早期就使用了补充水的饮料袋，然后使用折叠的塑料瓶和方形再生袋子用稻草吸。

特殊的航空航天食品包括：（1）备用食物。它指的是必须将特殊情况扩展到飞行时所使用的食物，并且与以前相同。 （2）紧急食品。这种食物是指飞机失败时宇航员使用的食物，例如半固体果酱，蔬菜糊，肉汤等。包装在铝管中。紧急食品还包括宇航员在陆上降落时救出期间食用的食物。 （3）在木制外活动中需要食用的食物。这是指存储在头贼内领的固体或半固体液体喂食器中的食物，以便食物在长期的长期外活动中被宇航员暂时食用。

如何匹配饮食和建立饮食系统也是一个非常重要的问题。饮食系统是一项法规，可以合理地安排每日饭菜的数量，每顿饭的量和卡路里的数量和卡路里以及按照太空乘员的生活，工作和锻炼的间隔。它也是制定日常食谱的基础，例如苏联的6号空间站。上述规定：每天4顿饭，每餐的食物和卡路里的量几乎相等；每顿饭之间的间隔为3-5小时；锻炼后需要15-20分钟的进食；锻炼或压力心理工作必须是饭后1-1.5小时，然后您才能开始。美国采用了三明的每日系统。

航空食谱必须符合台湾的营养标准以及宇航员的口味和饮食习惯。通常有两种类型的航空食谱，一种是一般类型，另一种是个人爱好类型。为了避免单调，美国和俄罗斯在太空中使用的食谱通常是一个周期的4到6天，除了一个周期内的饮料外，每天食物都是不同的。例如，美国航天飞机的常见食谱分为A，B和C：餐A包括桃子，烤牛肉，炒鸡蛋，煎饼，可可，可可，橙色饮料，维生素球和咖啡； B餐包括猪肉混合菜肴，土耳其香肠，面包，香蕉，杏仁脆饼和苹果饮料；餐食包括虾，牛排，炖菜，花椰菜，鸡尾酒水果，布丁，葡萄汁饮料和冰淇淋。从这些食物类型来看，它们的营养成分相对完整，并符合宇航员的营养标准。从飞行后生活在天空中的宇航员的健康状况来看，没有发现过多的营养不良。尽管宇航员通常在长期空间中经历钙缺乏症和肌肉萎缩，但这仅与长期体重减轻有关。