[科普中国]-航天器安全工作压力

航天器安全工作压力是指保证乘员舱安全的正、负压力差。载人航天器从起飞到返回地面的整个过程中，乘员舱的外部压力从地面大气压力降至真空，再由真空升高到地面大气压力。乘员舱要经受变化着的内、外压力差。乘员舱壳体既会受到正压力差(舱内压力高于外部压力)的作用，也会受到负压力差(舱内压力低于外部压力)的作用。

简介载人航天器从起飞到返回地面的整个过程中，乘员舱的外部压力从地面大气压力降至真空，再由真空升高到地面大气压力。乘员舱要经受变化着的内、外压力差。乘员舱壳体既会受到正压力差(舱内压力高于外部压力)的作用，也会受到负压力差(舱内压力低于外部压力)的作用。在舱压为地面大气压力标准时，正压力差会达到1个大气压。在舱压为低压标淮时，例如美国载人飞船的乘员舱的大气压力仅为地面大气压力标准的1/3，,负压力差可达到地面大气压力标谁的2/3。因此，任何载人航天器的乘员舱必须设计安全工作压力，并保证舱压控制在安全范围内。在舱内供气系统发生故障而造成向舱内泄压时，必须保证舱压低于109.9 kPa〔最大正压差)的安全工作压力1。

异常减压异常减压(或称压力应急)是指载人航天器乘员舱或压力服内的压力发生异常下降，并以航天员无法耐受的速率下降，不能维持航天员生存所必须的环境压力条件，从而对航天员的生命构成威胁2。

异常减压的危害性当乘员舱或压力服发生异常减压时，航天员被暴露到低压和缺氧的环境中，其危害程度主要

取决于减压速度和减压后的压力。减压速度越快，减压后的压力越低，危害越严重。主要危害如下：

（1）气胀性损伤在迅速减压时，人体空腔器官内的气体突然过度膨胀造成机械性损伤，严重时可能危及生命安全。

（2）减压病它是当环境压力以一定的速率降低到与初始压力相比低于某一数值时，人体内溶解的气体(主要是氮气)因低压过饱和游离出来形成气泡而引起的综合症状。有人将减压病分为三类：1类表现为头痛或轻微疲劳；2类表现为肌肉、关节、筋键和皮肤疼痛以及淋巴症状等；3类表现为心一肺症状和中枢神经系统障碍，严重时会引起意识丧失或机体主要部分瘫痪等后果，危及生命安全。

（3）缺氧异常减压引起的缺氧为急性缺氧和暴发性缺氧，此时人的呼吸循环代偿功能和意

识丧失，直至死亡。

（4）体液沸腾当人体暴露在6. 27千帕的低压环境时，体内的液体开始沸腾，组织气肿，循环障碍，危及生命安全2。

异常减压的原因载人航天中引起异常减压的因素很多，主要有：

（1）流星体和空间碎片与航天器碰撞击穿舱壁；

（2）航天器乘员舱本身的破裂和泄漏；

（3）环境控制与生命保障系统故障；

（4）出舱活动过程中造成的异常减压；

（5）灭火、消除舱内严重污染时造成的异常减压1。

防止异常减压事故发生的措施（1）建立流星体和空间碎片的探测、监视和预报系统，建立流星体和空间碎片的通量模型，以此为依据选择航天器的发射时间和飞行轨道参数，使其与流星体和空间碎片碰撞的可能性

最小。

（2）应用故障模式及影响分析，找出造成舱压泄漏的各种可能的原因及部位，在设计上有针对性地采取防范措施。

（3）乘员舱舱体各部位的强度设计和密封结构设计，应充分考虑各种载荷及环境因素的影

响，并严格地进行试验考核。

（4）环境控制与生命保障系统和航天服应具有很高的可靠性，并有针对异常减压的冗余系

统，具有一定的应付异常减压的能力，保证航天员的转移或应急返回地面。

（5）在减压灭火或消除舱室污染时，应有相应的安全控制和防护措施。

（6）加强航天员的训练，防止发生操作失误。

乘员舱一旦发生减压后，保证人员安全的防护措施主要有:

（1）乘员舱发生减压后具有一定程度的故障查寻和修复能力。

（2）乘员舱发生减压后应有另外舱室，暂时保证航天员的生命，以便有时间采取措施修复泄漏的舱或等待救援。

（3）乘员舱应设置压力监测和报警装置。

（4）乘员舱减压应是转入应急救生的依据之一，应有相应的应急救生措施3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所