“神舟”四号内搭载的“模拟人”
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　　新浪科技讯 在载人航天飞行中，载人航天器的设计以及航天飞行任务的设计必须有航天医学的参与。为了确保宇航员在航天飞行中安全、健康和高效地工作，就必须有航天环境控制和生命保障工程，在载人飞船的设计中提出医学要求和工效学要求，人为地创造出一个尽可能接近地球表面的生活、工作环境；此外，在飞船上还应当有一整套的航天医学遥控监督设备，通过这些设备，航天医生在地面就可以监测、判断宇航员在航天飞行中的健康生理状态以及飞船内的环境变化，对宇航员进行医学监督和医学保障，并可遥控飞船的环境控制及生命保障系统的运行。

　　太空是一个高真空、超低温、强辐射的场所，这种环境对人体来说是致命的。人一旦暴露其中，将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤4大致命危险。进入太空，没有了空气，人将立即窒息而死；没有了大气压，人会因内脏、器官的胀裂而立刻丧命。在太空零下269℃的超低温环境中，有许多射线和高能粒子，它们能穿透普通的衣服，深入人体，引起内脏、器官病变，甚至致人于死地。所以，人必须乘坐专门设计的、与外界隔绝的载人航天器才能在太空中安全地生活、工作。因此宇航员居留的返回舱、轨道舱以及舱外航天服必须可靠地密封，维持规定的大气压力。必须避免意外的泄漏，以免造成灾难性事故。苏联“联盟11号”飞船返回前，返回舱在与轨道舱分离时，由于一个阀门漏气，舱内突然失压，3名宇航员窒息身亡。

　　环境控制系统除了负责维持舱内规定的大气压力外，还调节舱内环境中氧和氮的比例，排除二氧化碳和其他有害气体，保持舱内对人体最合适的温度和湿度。飞船对温度的要求较严，要求保持在18～25℃，这是人体最适宜的温度范围。在失重状态下，舱内的空气不会自然对流，需要用风机强迫空气流动。生命保障系统要为宇航员提供饮水、洗涤水、食物、睡袋、大小便收集器等最基本的生活条件。

　　载人航天飞行历来重视宇宙辐射对宇航员的伤害，航天飞行器以及宇航服的设计都要求有较强的防辐射作用，但这种对辐射的防护都不是绝对的。因此，在航天器及乘员身上都带有各种辐射剂量测定仪，以检测宇航员所受到的辐射强度以及可能对人体的伤害。

　　航天飞行中，解决应急救生措施和逃逸技术还是世界性难题。在火箭点火、起飞和上升阶段，最容易出现险情。飞船的顶端必须装上由若干支小型火箭构成的逃逸救生塔。从发射到火箭载着飞船飞离地面110公里高度为止，一旦火箭出现重大险情，可能危及宇航员的安全，逃逸救生塔可立即发挥作用。如果在轨道运行期间飞船出现重大故障，就需要提前执行返回程序，使宇航员提前安全返回着陆。前苏联“联盟号”飞船逃逸系统曾两次成功救出宇航员的宝贵生命，美国“挑战号”和“哥伦比亚号”航天飞机由于缺乏逃逸系统，宇航员都被活活烧死，酿成世界航天史上的惨剧。

　　载人飞船必须安全返回地面。飞船安全返回要克服调整姿态、制动减速、再入防热和软着陆4道难关。以着陆关为例，返回舱下降到稠密大气层后，应打开降落伞，使返回舱以很低的速度着陆。这最后一关极为重要，否则功亏一篑，前功尽弃。苏联“联盟1号”飞船就因为过最后一关时，降落伞的伞绳被缠绕住，伞打不开，返回舱以极高的速度冲向地面，致使船毁人亡。另外，在航天器返回地球阶段，高速飞行的返回舱与大气层剧烈摩擦，会产生几千摄氏度的高温，因此要求返回舱采用高效防热材料，以避免返回舱内温度的剧烈上升而造成宇航员的灼伤。由于载人飞船着陆地点较难控制，特别是应急返回时落点的散布较大，这就给宇航员的营救造成困难。这就要求在载人飞船上需要装有个人救生物品，供宇航员着陆等持营救期间的求救和生存使用。

　　航天服的设计离不开航天医学的参与。

　　航天服按功能分为舱内用应急航天服和舱外用航天服。舱内航天服用于飞船座舱发生泄漏，压力突然降低时，宇航员及时穿上它，接通舱内与之配套的供氧、供气系统，服装内就会立即充压供气，并能提供一定的温度保障和通信功能，让宇航员在飞船发生故障时能安全返回。飞船轨道飞行时，宇航员一般不穿航天服。

　　舱内航天服一般由几层组成，要求耐高温、抗磨损并能按预定形态膨胀，保证宇航员穿着舒适合体；还要保证有良好的气密性，防止服装加压后气体泄漏；在内层还有许多细小管道，采用抽风或通风，通过气流的方式平衡航天服内的温度。头盔要求能隔音、隔热和防碰撞，而且还具有减震好、重量轻的特点。为防止宇航员呼吸造成水气凝结以及低温环境下头盔面窗上结雾、结霜，航天服专家设计了特殊的气流或防雾涂层。手套与航天服相配套，充气加压后具有良好的活动功能和保暖性能。

　　舱外航天服的设计更加复杂，它是宇航员出舱进入宇宙空间活动的保障和支持系统，也可以看成是一个可以操作活动的最小载人航天器。与飞船一样，舱外航天服也必须有一套独立的环境控制与生命保障系统，为宇航员提供维持生命所必需的微气候环境，满足宇航员的生命安全及各项生理要求，要求能气体交换，保持适度的气压，必要的防辐射、保温作用，还能供地面或舱内对宇航员的生理状况进行遥测监控。舱外航天服同时还要满足航天医学的工效学要求，提供必要的装置及措施，保证宇航员正常有效的舱外工作。

　　宇航员在太空中生活安排也离不开航天医学的设计与参与。

　　航天飞行对航天食品的要求非常高，航天食品除营养丰富、适合口味外，重要的是适合航天条件下食用。为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷，宇航员携带的航天食品尽可以重量轻、体积小、营养好，而且不含残渣，如骨、刺、皮、核等。

　　航天食品必须要针对宇航员在航天飞行过程中的生理改变，对膳食的营养结构作相应调整。例如：失重可引起肌肉萎缩，要求食品提供充足的优质蛋白质；失重引起的骨质丢失要求食品提供充足的钙，以及适宜的钙磷比例和维生素D；飞行初期，食品的脂肪量不宜太高，以免加重航天运动病；为防止失重条件下心血管系统功能失调，要限制食品中钠的分量，保证钾的足量供给。

　　航天食品通常制成一口大小的块状，食品表面涂有一层可食的保护膜，进食时一口一块，既方便简洁，又可以避免食物碎屑撒落在舱内而四处飘浮。

　　罐装食品是现在使用最多最受欢迎的航天食品，内装食品有一定的粘稠性，食用时不会飘浮。早期的航天食品较简单，仅是一些牙膏软管状和压缩的块状食物，随着包装新材料和新技术的应用，宇航员的进食方法越来越接近地面，航天食品也发展到有70多个品种。

　　在太空失重状态下是没有上下之分的，所以，宇航员睡觉时想怎么睡就怎么睡，站着躺着都一样。失重时，身体完全放松会自然成弓状，专家认为，在太空中睡觉，身体稍为弯曲成弓状，比完全伸直平躺着舒服得多。在太空中飞行，睡袋一般固定在飞船内的舱壁上，这样就像睡在床上一样舒服。

　　宇航员生活在太空中，还要加强体育锻炼，这样可以提高对失重及其他航天环境的适应能力。长期航天的空间站内，都设有专门为宇航员准备的“小型健身房”，里面放着必要的健身器械。

　　长期航天的空间站内配有航天浴室。失重时水不会自动流出，水箱中有气加压，水才会源源不断流出来。洗澡前要将耳朵塞起，带上护目镜，像潜水员一样，一切准备就绪后，才可以打开水龙头。一阵阵细细的水流喷在身上，形成一层夹着无数气泡的水膜，必须用毛巾或吸水刷将水吸走。宇航员吃用的水，不是带上去的，而是通过化学反应产生出来的水，这样既卫生又能减轻负荷。

　　载人飞船设计中的航天医学工效学评价还包括对各种生活工作设施的人性化设计，如仪表盘、操作台的设置、与宇航员的距离，照明灯的配置等，这样即提高了工作生活的舒适度，又提高了宇航员的工作效率。另外，宇航员如何与地面对话，如何不带病菌进舱，在太空中怎样关舱门，进食时怎样才能没有飘浮物，以及一旦程序失灵，怎样手动操作飞船安全返回地面等课题的妥善解决，对保证宇航员的生理和心理健康、提高飞行安全都有积极意义。(张立/文)