[科普中国]-乘员舱大气环境

基本要求

乘员舱大气环境基本要求：

(1)确保乘员的安全与健康，既无缺氧也无高浓度氧的不良影响，减少火灾的危险性；

(2)舱压和航天服压力合理匹配，既能减小乘员舱意外减压对人体的影响，又便于出舱活动。减压病的概率应降至最小；

(3)乘员舱环境控制系统和航天服系统有工程实现的可能性和高度可靠性；

(4)环境控制系统各参数匹配合理，达到“安全、高效、经济”的总体目标。

此外，还要有利于对抗航天不利因素(如失重、空间辐射等)对机体的影响。最后一点作为长期载人航天是应该考虑的。

净化方法比较成熟和已经在航天买践得到应用的大气净化措施有物理吸附、化学吸收和催化净化三种方法。

物理吸附对消除臭昧和有害蒸汽最有效。活性碳吸附剂对中、高沸点碳氢化合物和气味物质是有效的。但对低沸点的一氧化碳、氢、甲烷等成分几乎是无效。对这些污染物必须采用催化法将其转变成无毒或易控制的成分再加以消除。

二氧化碳是舱内空气主要的污染成分，通常采用氢氧化锂(LiOH)作为化学吸收剂，它吸收二氧化碳(CO2)的重量比为1．35：1，即每千克LiOH吸收0．75kg的CO2。LiOH还能部分地清除诸如SO2、H2SHF等酸性气体，它作为CO2的吸收剂。其优点是效率高，吸收量大，吸收性能不受温度及二氧化碳浓度的影响。但缺点是其粉尘对人体粘膜、皮肤有刺激性，且不能再生和重复利用。

超氧化钾吸收二氧化碳的能力不如氢氧化锂，但它在吸收二氧化碳的同时能释放氧气，并能吸收其他污染成分。分子筛可吸附二氧化碳部分化学污染物。航天器上装置两套分子筛吸附系统，一套在吸附污染物的同时另一套正在真空条件下脱附，可交替重复使用。2

卫生标准及指定方法载人航天器舱室大气化学污染物的水平不可能亦不必要为零，制定一个合适的污染水平作为航天员安全和健康的保障标准才是可行且必要的，这个污染水平的上限值称为最高容许浓度。飞船舱内空气污染物的最高容许浓度(spacecraft maximum all c，wable concentration，SMAC)，即在规定的暴露时间内不危害乘员生命安全、身心健康和工作效能的舱内污染物的最高浓度。不同的环境有不同的保障水平，相应就有不同的最高容许浓度，如车间大气有害物质最高容许浓度、居室大气有害物质最高容许浓度、潜艇舱室大气有害物质最高容许浓度等。航天最高容许浓度(SMACS)的概念是，在正常航天情况下，不引起任何病理变化，不产生明显不适的气味，不引起刺激性反应，不降低航天员完成必需任务的丁作效率的浓度。在航天应急情况下，保障水平相应降低．航天应急容许浓度的概念是，在直到24小时的应急暴露状态下，对航天员完成特定的任务没有影响，不引起严重的或永久性的损害，但可引起可逆性的影响，这种影响将不能损害或妨害航天员对诸如火灾事故等应急情况的判断和正常反应。

制定污染物SMACS的第一步是收集和审核陔污染物所有的有意义的资料，包括下列内容：①化学一物理特性；②结构一活性关系；③活体外毒性研究；④动物毒性研究；⑤人体临床研究；⑥流行病学研究。人体暴露的剂量一反应资料最有意义，与来自动物暴露和体外实验资料相比，应优先采用人体吸入暴露的有效资料。当缺乏人体暴露毒性资料时，往往根据动物毒性资料的外推来评估其对人的影响，这要求采用在药效学和药代动力学方面与人最相似的动物种属的毒性资料。从动物资料外推到人的安全水平时，通常采用“安全性”或“不确定性”系数，该系数的大小取决于用来确定“未观察到有害影响水平”(NOAEL)的动物资料的质量，通常在0．01～0．1的范围。在毒性资料审核和采用合适的安全系数的基础上，制定不同暴露期限的SMACS，即提出每个推荐值的制定依据。

通常从急性暴露毒性资料来推导l小时应急的SMACS，然后根据Haber定律(即浓度与暴露¨寸问的积为常数)，从I小时应急的SMACs来推导出24小时应急的SMACS。

从慢性暴露研究资料来推导7天、30天或180天暴露的SMACS。对于影响几个器官系统或多效应的污染物，所有的毒性终点都应被评价，包括生殖的、发育的、致癌的、神经毒的、呼吸毒的和其他有关器官影响，且注重最重要的和最敏感的影响。对于致癌污染物，它们的SMACS是建立在终生致癌风险度不大于暴露人群0．01%的评估基础上的、如果已知某污染物的毒性效应能被微重力因素增强时，还应考虑附加的安全系数。3

医学评价试验乘员舱大气环境的医学评价试验可分两部走：

1．在密闭舱内进行环境控制和生命保障系统的性能评价试验。

2．将载人航天器置于热真空舱内，用热真空舱模拟航天环境(高真空和热模拟)，进行模飞试验，评价乘员舱大气环境性能。

乘员舱大气环境不仅与环境控制与生命保障系统的性能有重要关系，而且同载人航天器热控系统性能有重要关系，同飞船的结构及其飞行外环境有重要关系，还同人的因素有重要关系。

乘员舱大气环境的医学评价试验内容如下：

1．舱压、压力波动及压力报警性能；

2．舱内氧分压及其报警性能；

3．舱内二氧化碳分压及其报警性能；

4．舱温、舱湿、舱内风速及其报警性能；

5．舱壁温；

6．人体表面接触温度；

7．受试者生理指标(例如心电、血压、体温等)的变化。

受试者生理指标的变化是一种综合评价指标，借以了解乘员舱大气环境对人的影响。1