航天员长期驻留面临的问题与对策

以保障航天员长期在轨健康生活和有效工作为目标,从环境安全、身心健康、正常生活、工作绩效四个维度,识别人在空间长期驻留保障面临的风险、问题和挑战,提出应对策略和解决措施,并提出航天员长期驻留保障的技术体系,可用于指导空间站航天员驻留保障技术研究。     

空间微生物控制技术综述

空间微生物是长期载人航天面临的一个重大安全性问题,严重威胁航天员的生命健康和航天器的长期安全运行。载人航天器内微生物滋生会污染环境,导致航天员感染或生病,腐蚀材料,导致设备故障,在空间发生变异的微生物如被带回地球,还会威胁地球生态安全。空间微生物来源途径多样,种类复杂,且种群在航天环境下不断演变,控制难度大。空间微生物控制是在航天器的设计建造、在轨运行各阶段采取适当的监测、控制和防护措施,控制航天器的微生物水平,防范其风险。介绍了国际空间站飞行前和飞行阶段的微生物控制标准与监测要求,以及国外在载人航天器设计、消毒灭菌、洁净组装、发射及在轨飞行等阶段的微生物控制技术发展现状,并对我国空间微生物控制技术的发展提出建议。     

立体信息不同缺失水平下基本认知能力在遥操作任务中的作用研究

针对具体的遥操作任务中与遥操作相关的认知功能在不同立体信息缺失水平下对操作绩效、情境意识水平的影响,对24名受试者开展机械臂遥操作模拟任务实验和6项基本认知能力测试,采用相关性分析方法分析了各项认知能力在遥操作任务中的作用。试验结果表明,空间能力、运动控制能力和持续注意水平与任务的完成率以及操作的安全性、高效性紧密相关;注意分配能力、心理旋转能力在局部立体信息缺失的情境下,对保持机械臂遥对接任务的各项绩效指标的稳定、保障任务的顺利完成作用显著。因此,根据任务要求以及航天员自身特点有针对性地开展认知能力训练,合理分配在轨任务,有利于提高训练效果、保障在轨任务的顺利完成。     

对长期飞行任务中航天员医学防护问题的思考

通过对国外航天医学发展的分析,结合我国载人航天发展实际,综述长期飞行任务中失重、辐射等因素对人体的影响,从医学监测和失重生理效应防护技术角度对行星际航天飞行任务中保障航天员的健康安全提出建议,为我国航天事业未来发展提供参考.     

一种大型载人航天器的情景照明系统设计

现阶段航天器照明系统主要以满足工作照明需求为目的,并未充分考虑航天员长期在轨的生理和心理因素。针对这一问题,提出了一种可以应用于空间站舱内LED情景照明系统方案。从总体方案、场景模式、光源和控制、通信及软件框架进行了方案设计及阐述,并对方案进行了试验验证。初步结果表明,该情景照明系统更加符合人体生理和心理需求,能够实现远程控制,有望提高航天员在轨舒适度,提高空间站任务效能。     

机器人航天员精细操作方法及在轨验证

针对航天员舱外活动风险与空间探索的效率问题,建立了具有双臂手的机器人航天员系统。该机器人航天员由多自由度机械臂、仿人灵巧手及具有双目视觉系统的头部等构成,具有位置、力矩、视觉等多种感知功能。为了验证机器人航天员及在轨人机协同关键技术,在空间微重力环境下与航天员配合完成多种演示验证试验,为空间机器人辅助或配合航天员开展在轨维修积累了经验和数据。     

多关节脚限位装置机构设计与仿真分析

对在空间微重力环境下,通过连接空间机械臂来固定和支撑航天员在轨维修操作的多关节脚限位器装置进行研究。多关节脚限位器装置限制航天服的靴子防止航天员脱离脚限位器,同时为航天员在轨维修操作提供多个自由度的调节范围。对多关节脚限位器装置的多关节结构进行设计与分析,针对某些特定动作进行运动学仿真,并进行试验验证。此外,还对关节运动范围进行了分析,使用Adams软件对载荷限制单元防冲击载荷与缓慢变化载荷的能力进行了仿真分析。     

差压式空间站在轨泄漏监测技术研究

研究空间站在轨泄漏监测技术是载人航天器在轨检测和安全防护技术的重要组成部分,对保证航天员的生命安全具有十分重要的意义。以差压传感器为核心,建立舱体内置式非对称基准物的原理样机,经过压力变化检漏及不确定度评定分析和模拟泄漏检测实验得出该方法的检漏灵敏度及其泄漏监测的可行性和有效性。研究结果表明,差压式空间站在轨泄漏监测技术精度高,其4 h检漏灵敏度约为2.5×10~(-3)Pa·m~3/s,可检约10~(-2)Pa·m~3/s以上的泄漏,方法可行,检测有效,可为后续工程研制提供参考。     

空间站航天员信息管理技术初步研究

在空间站任务中,由于工程实施的复杂性及其在轨运行的长期性,航天员参与活动是整个任务的关键所在,而围绕航天员的信息管理必将成为其运营的核心技术之一。首先,详细分析了空间站航天员信息来源,进而研究其信息管理模式与软硬件配置需求,最后提出空间站航天员信息管理框架初步设想,可供工程实践参考。     

对航天员出舱活动问题的几点初步认识

航天员出舱活动是载人航天持续发展与开展空间科学研究不可缺少的基础技术之一。航天员出舱活动首先必须保证人在宇宙空间生存和工作的能力,能够完成空间设施组装、在轨维修、有效载荷布设等任务。在脐带式出舱活动、机械臂辅助式出舱活动,以及采用载人机动装置出舱活动等三种方式之中,采用载人机动装置的出舱活动显现了许多优点,已成为当今世界载人航天技术研究与发展的一个重方面。     

前言

正2021年在中国历史上和中国航天史上都是极其不平凡的一年。这一年,我国取得了脱贫攻坚战的全面胜利;这一年,伟大的中国共产党迎来了百年华诞;这一年,我国的"天问"一号探测器实现了对火星"绕"、"落"、"巡";这一年,我国空间站建设取得了突破性的进展,实现了"天和"核心舱的成功发射和航天员的长期在轨驻留。标志着我国社会主义现代化建设进入了新的发展阶段,我国的行星探测跨入世界先进行列,我国的载人探测能力实现了新的跨越。     

航天器密封舱加筋壁板碎片撞击监测技术研究

航天器密封结构在轨长期运行期间会受到空间碎片撞击,使密封结构出现不同程度的损伤。如果这些损伤不能被及时检测出来并采取相应措施,可能会带来灾难性的后果。对碎片撞击进行监测可以为航天员采用正确修复方案提供依据。本文利用基于超声导波的结构健康监测技术感知空间碎片对航天器密封结构的撞击。首先,在 Abaqus 有限元仿真软件中,用不同速度的钢球冲击模拟真实的冲击形式。具体分析了超声导波在该壁板结构中的传播特性。用小波变换的方法进行信号处理,据此提取了合适的冲击监测所需的信号频率。其次,设计了一种基于信号互相关分析的冲击成像算法确定撞击位置。比较了不同压电传感器网络定位准确度以及监测效率,选择了一种可靠的组网形式进行监测。最后针对航天器壁板,在实验室环境中验证了该算法的有效性。实验结果表明,该监测系统具有良好的准确性与可靠性。     

神舟七号载人航天飞行任务航天员选拔与训练

航天员选拔训练是载人航天工程中至关重要的环节,选拔训练合格的飞行乘组将直接影响到工程计划的顺利实施和飞行任务的成败。简要分析和阐述神舟七号载人航天飞行出舱活动任务对飞行乘组及航天员选拔训练的要求与挑战、选拔的策略和原则,概述选拔训练的项目、内容、方法、实施安排与结果,以及出舱活动训练简况。     

面向航天器在轨装配的数字孪生技术

构建航天器在轨维修维护能力是确保空间系统长期稳定工作的有效途径,而对于空间环境中的在轨装配过程的模拟、监控、诊断和预测,目前的研究尚处于探索阶段,研究成果相对较少且缺乏整体解决方案。提出采用构建航天器数字孪生体的方式,来抽象表达航天器完成在轨装配的过程、状态和行为。首先分析了在轨装配航天器的结构组成及功能需求,然后系统阐述了航天器数字孪生体的数据组成、实现方式和作用,最后给出了航天器数字孪生体在设计、制造和在轨服务阶段的实施途径,并对航天器数字孪生体的作用进行了总结和展望。     

一种基于物联网技术的宇航智能家居系统设计

为满足未来载人航天器可能的在轨工作生活需求,提出了一种基于物联网技术的面向载人航天器的智能化、网络化、商业化的宇航智能家居系统设计方案。该方案研究了宇航智能家居系统的总体方案及协议架构,详细规划设计了宇航智能家居系统功能,并分析了系统设计方案可行性,有助于提升载人航天器人机交互的高效性、便捷性、舒适性及智能性,为在轨航天员提供更加宜居的在轨工作生活环境支持。     

在轨洗浴效果评价指标体系建立及方法研究

清洁产品和洗浴装置关系航天员健康及安全,国际上没有评价的标准方法。通过分析目前国际空间站洗浴装置和清洁产品使用效果反馈以及在轨时的皮肤特点,提出洗浴装置及清洁产品应具备的条件,建立初步的在轨洗浴效果评价指标体系,并通过专家问卷调查确定各指标权重,形成洗浴装置及产品的满意度调查表,为选择合适的清洁产品及洗浴装置提供参考。     

航天器动作状态的可视化遥测方法研究

遥测是航天器在轨状态监控的重要手段,随着任务形式逐渐复杂,航天器在轨动作也越来越多,常规的信息遥测手段难以满足要求。针对该问题,本文提出一种可视化遥测方法,使用相机在轨拍摄图像对航天器动作过程进行直观监测,并通过分析计算,获得航天器动作的速度、位移等关键信息,通过月地高速再入返回飞行器在轨验证,证明了该方法的有效性。     

睡眠限制下人的警觉性和瞳孔直径的昼夜节律特征

受多种应激源的影响,航天员在轨执行任务时会出现睡眠不足进而影响其警觉性的情况。为了掌握睡眠限制后人的警觉度在一天中的变化特征,对睡眠不足条件下基于视觉刺激的警觉性和瞳孔直径变化进行研究。8名志愿者参与实验,使用心理运动警觉性测试(PVT测试)和眼动仪分别测量其警觉性和瞳孔直径。实验前3天每天限制睡眠5 h,在上午、中午、下午、晚上和深夜5个时间点测试;实验后2天恢复每天8 h睡眠,在上午、下午和晚上3个时间点测试。结果表明:相对于正常睡眠条件,睡眠限制条件下警觉反应时显著上升(P=0.001),瞳孔直径显著变小(P=0.003);在睡眠限制条件下,警觉反应时和瞳孔直径的节律波动特征更明显,从上午到晚上,警觉反应时呈降低趋势、瞳孔直径呈增大趋势;5天实验数据显示,警觉反应时和瞳孔直径的波动趋势有一定的关联性(r=-0.408,P=0.066)。研究结果可为航天员的警觉性监测和在轨飞行作业任务安排提供参考。     

太空行走四步曲

2008年9月27日,神舟七号航天员翟志刚首次出舱活动,成为中国太空行走第一人。那么,他是如何进行太空行走的呢?神舟七号航天员的具体出舱过程非常复杂,它分为4个阶段,时间跨度很长:在轨组装、检查与训练段约为14.5小时;出舱准备与过闸段约为5.25小时,舱外活动段约为30分钟;返回过闸段约为50分钟,其中最危险和最难的是舱外活动段。由这4个阶段衔接起来,才能完成出舱活动任务。在这4个阶段里,有很多的操作是很     

航天人因工程研究进展

航天人因工程是人因工程学在载人航天领域中的应用,秉承"为航天员使用而设计"的理念,系统研究解决航天员、航天器、航天环境之间的关系问题,确保航天员在轨安全、舒适、高效工作。从航天人因工程概念和作用出发,通过系统梳理国际国内航天人因工程研究的发展现状,重点分析了其研究特点及未来发展趋势。结合我国载人航天后续发展对航天人因工程的迫切实际需求,系统梳理了航天人因工程研究技术体系,并从管理与技术研究两个方面,系统论述了我国航天人因工程的研究应迫切开展的工作及后续发展的思路。