乘員艙大氣環境

乘員艙大氣環境的選擇涉及系統的安全可靠性，文獻上已有許多論述。它受缺氧、高氧、減壓病、火災的危險性，航天服的活動性等因素所制約。

現行的美、俄載人太空飛行器均採用1atm、21%O₂，微小氣候控制在人的舒適範圍，空間站和太空梭乘員艙設計考慮了適居性問題。但是美、俄載人太空飛行器的艙壓和航天服壓力匹配尚有缺陷，未從艙壓的設計上來考慮有利於對抗失重和空間輻射影響問題。

基本介紹

• 中文名：乘員艙大氣環境
• 外文名：Atmosphere environment of passenger cabin

基本要求

乘員艙大氣環境基本要求：

(1)確保乘員的安全與健康，既無缺氧也無高濃度氧的不良影響，減少火災的危險性；

(2)艙壓和航天服壓力合理匹配，既能減小乘員艙意外減壓對人體的影響，又便於出艙活動。減壓病的機率應降至最小；

(3)乘員艙環境控制系統和航天服系統有工程實現的可能性和高度可靠性；

(4)環境控制系統各參數匹配合理，達到“安全、高效、經濟”的總體目標。

此外，還要有利於對抗航天不利因素(如失重、空間輻射等)對機體的影響。最後一點作為長期載人航天是應該考慮的。

淨化方法

比較成熟和已經在航天買踐得到套用的大氣淨化措施有物理吸附、化學吸收和催化淨化三種方法。

物理吸附對消除臭昧和有害蒸汽最有效。活性碳吸附劑對中、高沸點碳氫化合物和氣味物質是有效的。但對低沸點的一氧化碳、氫、甲烷等成分幾乎是無效。對這些污染物必須採用催化法將其轉變成無毒或易控制的成分再加以消除。

二氧化碳是艙內空氣主要的污染成分，通常採用氫氧化鋰(LiOH)作為化學吸收劑，它吸收二氧化碳(CO₂)的重量比為1．35：1，即每千克LiOH吸收0．75kg的CO₂。LiOH還能部分地清除諸如SO₂、H₂SHF等酸性氣體，它作為CO₂的吸收劑。其優點是效率高，吸收量大，吸收性能不受溫度及二氧化碳濃度的影響。但缺點是其粉塵對人體黏膜、皮膚有刺激性，且不能再生和重複利用。

超氧化鉀吸收二氧化碳的能力不如氫氧化鋰，但它在吸收二氧化碳的同時能釋放氧氣，並能吸收其他污染成分。分子篩可吸附二氧化碳部分化學污染物。太空飛行器上裝置兩套分子篩吸附系統，一套在吸附污染物的同時另一套正在真空條件下脫附，可交替重複使用。

衛生標準及指定方法

載人太空飛行器艙室大氣化學污染物的水平不可能亦不必要為零，制定一個合適的污染水平作為航天員安全和健康的保障標準才是可行且必要的，這個污染水平的上限值稱為最高容許濃度。飛船艙內空氣污染物的最高容許濃度(spacecraft maximum all c，wable concentration，SMAC)，即在規定的暴露時間內不危害乘員生命安全、身心健康和工作效能的艙內污染物的最高濃度。不同的環境有不同的保障水平，相應就有不同的最高容許濃度，如車間大氣有害物質最高容許濃度、居室大氣有害物質最高容許濃度、潛艇艙室大氣有害物質最高容許濃度等。航天最高容許濃度(SMACS)的概念是，在正常航天情況下，不引起任何病理變化，不產生明顯不適的氣味，不引起刺激性反應，不降低航天員完成必需任務的丁作效率的濃度。在航天應急情況下，保障水平相應降低．航天應急容許濃度的概念是，在直到24小時的應急暴露狀態下，對航天員完成特定的任務沒有影響，不引起嚴重的或永久性的損害，但可引起可逆性的影響，這種影響將不能損害或妨害航天員對諸如火災事故等應急情況的判斷和正常反應。

制定污染物SMACS的第一步是收集和審核陔污染物所有的有意義的資料，包括下列內容：①化學一物理特性；②結構一活性關係；③活體外毒性研究；④動物毒性研究；⑤人體臨床研究；⑥流行病學研究。人體暴露的劑量一反應資料最有意義，與來自動物暴露和體外實驗資料相比，應優先採用人體吸入暴露的有效資料。當缺乏人體暴露毒性資料時，往往根據動物毒性資料的外推來評估其對人的影響，這要求採用在藥效學和藥代動力學方面與人最相似的動物種屬的毒性資料。從動物資料外推到人的安全水平時，通常採用“安全性”或“不確定性”係數，該係數的大小取決於用來確定“未觀察到有害影響水平”(NOAEL)的動物資料的質量，通常在0．01～0．1的範圍。在毒性資料審核和採用合適的安全係數的基礎上，制定不同暴露期限的SMACS，即提出每個推薦值的制定依據。

通常從急性暴露毒性資料來推導l小時應急的SMACS，然後根據Haber定律(即濃度與暴露¨寸問的積為常數)，從I小時應急的SMACs來推導出24小時應急的SMACS。

從慢性暴露研究資料來推導7天、30天或180天暴露的SMACS。對於影響幾個器官系統或多效應的污染物，所有的毒性終點都應被評價，包括生殖的、發育的、致癌的、神經毒的、呼吸毒的和其他有關器官影響，且注重最重要的和最敏感的影響。對於致癌污染物，它們的SMACS是建立在終生致癌風險度不大於暴露人群0．01%的評估基礎上的、如果已知某污染物的毒性效應能被微重力因素增強時，還應考慮附加的安全係數。

醫學評價試驗

乘員艙大氣環境的醫學評價試驗可分兩部走：

1．在密閉艙內進行環境控制和生命保障系統的性能評價試驗。

2．將載人太空飛行器置於熱真空艙內，用熱真空艙模擬航天環境(高真空和熱模擬)，進行模飛試驗，評價乘員艙大氣環境性能。

乘員艙大氣環境不僅與環境控制與生命保障系統的性能有重要關係，而且同載人太空飛行器熱控系統性能有重要關係，同飛船的結構及其飛行外環境有重要關係，還同人的因素有重要關係。

乘員艙大氣環境的醫學評價試驗內容如下：

1．艙壓、壓力波動及壓力報警性能；

2．艙內氧分壓及其報警性能；

3．艙內二氧化碳分壓及其報警性能；

4．艙溫、艙濕、艙內風速及其報警性能；

5．艙壁溫；

6．人體表面接觸溫度；

7．受試者生理指標(例如心電、血壓、體溫等)的變化。

受試者生理指標的變化是一種綜合評價指標，藉以了解乘員艙大氣環境對人的影響。