空间站降噪：让航天员舒适地生活工作

神舟十四号航天员乘组已经进入天宫空间站5个多月，他们在空间站上的工作和生活情况是大家关心的话题。近日，关于中国空间站睡眠区如何控制噪声，为航天员提供安静舒适的工作生活环境，成了很多人讨论的话题。那么，大家熟知的那几个空间站的噪声水平如何？为保障航天员健康又采取了哪些降噪措施？

神舟十四号航天员乘组

难以安睡的早期空间站

休息和睡眠是人消除疲劳和恢复体力、精力的必要条件，但过大的噪声会让人难以休息甚至无法入睡。研究发现，人在入睡后即使40-50分贝的低噪声也会影响到睡眠状态，使人无法得到充分休息。

噪声如果超过80分贝，喧哗吵闹的环境会严重干扰人的精神状态，无法集中精力工作，长时间的强烈噪声还会造成听力下降甚至失聪。同时，噪声还会损害心脑血管，引发神经系统和内分泌系统功能紊乱。

由于噪声污染的危害，各行各业都制定了环境噪声排放标准。例如，我国生态环境部2012年公布的建筑施工场界环境噪声排放标准，要求白天限值不得超过70分贝，夜间不能超过55分贝。船舶行业的国际标准ResA.468(XII)要求，居住舱室的噪声上限是60分贝。

虽然科研人员对载人飞船和空间站的噪声做了处理，但早期空间站的噪声仍然很大。苏联科研人员为降低空间站噪声，将第二代礼炮号空间站内部隔音层的厚度增加了5%。第三代和平号空间站的降噪措施又有了一定提高，但整体仍然过大。

俄罗斯对空间站工作区和睡眠区的噪声指标要求是不高于60和50分贝，但当欧美航天员进入俄罗斯空间站时仍抱怨说，“和平号空间站的环境噪声太大，无法好好地睡觉。”

国际空间站上俄罗斯舱段沿袭了“和平号”时代的技术，欧美国家航天员表示，俄罗斯舱段的噪声达到72~78分贝，睡眠区也有65分贝。要知道，这还是噪声有所改善的俄制第三代空间站，早期“礼炮号”的环境噪声更惨不忍睹，航天员在空间站上工作时间久了之后，其听力出现问题的屡见不鲜。

多管齐下效果显著

空间站内部较大的环境噪声严重危害航天员的身心健康，因此科研人员绞尽脑汁多管齐下降低空间站的环境噪声，并取得了较大成就。

“航天调音师”进行降噪前声音测试

空间站上的噪声来源主要是风机、泵和控制力矩陀螺等设备，无论是天上还是地下，控制噪声不外都是吸声、隔声和减振等手段。

针对国际空间站俄罗斯舱段的高噪声，美俄联合开展降噪工作，更换了通风设备、空调设备和二氧化碳去除装置等声源，还更改了声源设备的位置，专门设计了静音风扇取代常用风扇。通过采取一系列措施后，俄罗斯服务舱的环境噪声降低到63分贝。

针对俄罗斯舱段的睡眠区降噪问题，科研人员对主声源回风管道的风扇进行改进，将它从刚性连接改为安装在隔振器上，还在进风口和出风口增加了吸声内衬。通过种种措施将睡眠区的噪声降低了14分贝，但仍高于50分贝的要求。

2021年，欧空局航天员发布了一段带领大家参观国际空间站的视频，从实际表现看俄罗斯舱段的噪声很大，日本希望号实验舱较好，欧空局哥伦布实验舱的噪声最大，而美国的团结号节点舱和命运号实验舱的环境噪声最低。

美国舱段结合噪声仿真、地面试验和使用经验，在设计阶段将睡眠区单独隔离降低噪声，并辨识主要声源及其位置，在设计和使用中优化改进通风风道和风机，还研制了新的静音风扇，以及改进关键泵机的设计，以此降低单机产生的噪声。

当然，也少不了减振和吸声等设计，有效降低了噪声水平。美国舱段综合采用多种降噪隔声设计后，其环境噪声低于60分贝，是国际空间站主要舱段中噪声最低的。

噪声源模拟相关设备

中国空间站也大力开展降噪工作，经过相关设计团队一年半的技术攻关，通过加装隔振器和睡眠区隔离降噪等方式，使工作区噪声从71分贝降低到58分贝，睡眠区从58分贝降低到49分贝，整体噪声水平低于国际空间站，为我国航天员的工作、休息和睡眠提供了很舒适的环境。

未来降噪仍需努力

中国空间站凭借后发优势，以及科研人员的不懈攻关，其工作区环境噪声保持在60分贝以下，睡眠区降低到49分贝，比国际空间站的美国舱段还要低。

正常情况下，人睡眠环境的噪声在30~50分贝之间，30~40分贝相当于正常环境噪声，能比较安静舒适地睡眠，而40~50分贝属于人正常谈话的声音环境，大部分人的睡眠会受到一定影响。

随着航天员飞向月球甚至火星等深空目的地，漫长的飞行时间或是月面/火星基地的长时间驻留，对空间站等航天器的降噪技术提出了更高要求。为在长时间的深空任务中保证航天员的身心健康，未来空间站还需要进一步降低噪声。

空间站等航天器要降低噪声水平，需要在设计阶段充分重视噪声环境，从制定合理的系统噪声标准开始，进行系统噪声环境仿真分析，辨识主要噪声源并分解到各个分系统和单机。

针对重点声源进行重点降噪设计，并进行地面噪声检测和测试，在设计阶段就实现高效降噪。空间站入轨后，对环境噪声进行定时定点监测，利用实际监测数据为地面进一步的降噪设计提供依据。

总的说来，空间站的降噪工作是长期性的，反复迭代推进的过程。

单从技术上讲，由于空间站长时间处在密闭的独特环境里，地面汽车、船舶甚至飞机使用的很多降噪材料不能直接用于空间站，必须经过抗菌抗霉试验合格才能选用，但地面降噪技术和材料的进步，为空间站降噪提供了借鉴方向。

未来，空间站可以选用新型低噪声风机和泵，从源头降低噪声排放；还可以借鉴飞机和潜艇上的新型减振和隔振装置，降低噪声的产生和对外传播。

远离噪声源也是降噪的重要手段，空间站从多舱式发展到桁架式结构，把控制力矩陀螺以及泵等主要声源放置到远离睡眠区的地方，也能显著降低环境噪声。对于航天员睡眠区来说，独立分割并优化布局设计，也能有效降低噪声。

总之，随着系统级降噪设计的进步，空间站噪声环境检测和反馈改进，以及新一代降噪技术的应用，空间站的噪声环境可能降到更低的水平，满足航天员长时间在太空飞行的工作生活需求。（作者：张雪松）