美俄新型登月航天服技术研究进展

载人登月,对航天员穿着的航天服提出了多样化的使用环境要求,特别是出舱活动(EVA)期间的需求。通过航天服的研发,美国对登月航天服压力服、液冷服、生命保障系统和通信电子系统等进行了重点研究,制定了相关指标体系,并进行了权重因数评估,建立了地面模拟试验设备,并通过激光扫描和计算机建模等手段,有力地促进了新型登月航天服的研制。俄罗斯也基于"海鹰"-M航天服,提出了行星压力服设计概念,还特别研究了提供下躯干活动性的相关部件技术。最后,提出了对我国自主研制新型登月航天服的有关建议。     

航空与航天大气环境医学工程及其进展

[目的]阐明突破空间大气环境障碍的人机工程内容之一航空航天大气环境医学工程的作用,地位与相互关系及主要进展。 [方法]在运用苏俄和美国等有关资料以及我国预研资料的基础上,对航空航天大气环境医学工程进行较系统的阐述。 [内容]航空航天大气环境因素的危害、航空大气环境医学工程的作用、航天大气环境医学工程的作用、航空航天大气环境医学工程的相互关系。[结论]航空航天大气环境医学工程的基本作用是防护低压、缺氧、高低温和舱内污染等4大有害因素,它保证了飞行员和航天员的安全性并兼顾了航天员的适居性和工效学要求。航空航天大气环境医学工程的相互关系是 3个结合:航空医学与航天医学 (医医结合),航空工程与航天工程 (工工结合),航空航天医学与航空航天工程 (医工结合),而且尚待进一步加强。资料表明,航空航天大气环境医学工程展示了高新的发展前景。     

载人登月航天员辐射剂量分析与防护建议

针对载人登月航天员任务全周期中可能遭受空间粒子辐射损伤的问题,从航天器辐射防护设计流程出发,梳理了国际现行航天员辐射防护要求。通过蒙特卡罗模拟程序Geant4构建皮肤、眼晶体、造血器官等效人体组织模型,并对典型载人登月任务航天员受到的辐射剂量开展量化分析。从任务设计和辐射防护设计2个层面,对我国载人登月航天员辐射防护提出建议:在不超过20天的载人登月任务期内,5 g/cm~2铝材料屏蔽下的剂量即可比NASA剂量限值小一个数量级;而如果遭遇极端太阳粒子事件,航天员防护材料可选用聚乙烯等富氢材料作为保护层,屏蔽厚度需要约30 g/cm~2。     

载人登月任务人-机系统安全性分析及对策研究

载人登月任务中,航天员、航天器以及内外部环境构成了典型的人-机系统。运用安全性分析方法,以载人登月任务为对象,基于"事件树+故障树"方法构建安全性分析模型,对导致载人登月任务失败的潜在原因进行分析,并从载人登月任务的人、机、环境等方面提出相应的安全性控制对策措施,提出的安全性建模和影响因素分析方法,可为我国载人登月任务安全性建模和分析提供借鉴。     

基于地月L1点的载人登月飞行方案分析

为解决传统载人登月方案中重型运载火箭难以研制、交会对接窗口选择困难等问题,提出了符合我国现有技术条件的基于地月L1点的载人登月方案设想。基于对圆形限制性三体模型和地月三,点特性的分析,将载人登月任务划分为不同的飞行阶段,研究了载人登月任务的规模、系统组成以及各舱段的质量分配等。通过与基于环月轨道方案各参数的分析和对比,提出通过付出较小代价将基于环月轨道的载人登月方案转化为基于地月,L1点的载人登月方案的方法。结果分析表明,经方案转化,不但能充分发挥地月L1点的优势,而且在一定条件下可以使节省燃料成为可能。     

航天器软件人机界面工效评价指标与评价方法研究

针对航天器软件人机界面工效学评价工程化的问题,开展了航天器软件人机界面工效评价指标与评价方法研究,以有效提升航天员工作效率,提高系统绩效并保障航天员安全。根据软件人机界面工效学评价中分级评价、明确评价结论和建议等要求,提出涵盖要素属性、整合属性和交互属性3类工效学指标体系,建立了覆盖界面层、操作层和需求层的工效学评价方法,并对多个航天器软件进行工效评价实践,验证了工效评价指标与评价方法的有效性。通过对航天器软件人机界面普遍存在的工效问题分析,提出改进建议,为航天器软件的研制提供界面设计指导。     

略谈航天员出舱活动技术

出舱活动(EVA)是指航天员脱离母航天器的保护环境,依靠自身的生命保障系统在太空中进行包括科学观察及研究、修理飞船或空间站表面、太空行走等在内的各种活动.出航活动关键技术的研究涉及环控生保技术、航天服技术、医学、工效学以及地面模拟技术等,它们不仅为出舱活动提供了充分的技术保障,还为航天员提供了维持生命必须的微气候环境和进行出舱活动的装置及措施.     

月尘对登月服的影响及研究进展

概述了月尘对登月服带来的影响与危害,以及国外有关月尘对登月服影响研究的重点及最新进展,包括研究方向、研究内容、试验方法、环境模拟设备情况、试验评价体系、防尘与除尘技术等;特别针对月尘对登月服外层材料的影响,介绍了国外的研究发展情况及最新成果,提炼出了国外研究的总体思路逻辑框图,并对我国开展该领域技术研究提出了合理化建议。     

2022年国外载人航天发展初步分析

2022年美国阿尔忒弥斯载人登月计划取得里程碑式的进展,成功发射阿尔忒弥斯-1,完成载人登月系统的首次全流程、全系统演示验证;俄罗斯载人航天遭遇进一步挤压,联盟5火箭与雄鹰飞船的首飞任务进一步延迟,规划的新空间站建设任务仍未得到政府批准;欧洲发展独立的载人航天能力的意愿不断加强,顺利完成新一轮航天员招募活动,以满足未来载人航天任务发展需求;越来越多的国家加入载人航天发展行列,以发展经济和提高国际地位。俄乌冲突爆发后,国际空间站成为俄罗斯与西方仍能保持合作的唯一项目,目前延寿至2028年已成定局。私人航天员任务成为2022年的新亮点,不仅成功完成首次私人航天员任务,且成为多个国家开展载人航天的主渠道;以SpaceX公司为代表的商业载人航天力量发展迅速,将承担更多的深空任务,成为未来载人航天发展及深空探测的重要角色。     

安全、健康、高效的重要措施航天员的医学保障

航天员医学保障包括飞行医学控制在内的一整套医学生物学方法和技术的综合保障措施,以保持和加强航天员在训练、飞行阶段和飞行后一段时期内的身心健康和工作能力。航天员的医学保障贯穿航天员职业生涯的始终,更是保障载人航天事业顺利实施的关键     

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。     

月面人机联合采样探测发展趋势与任务设想

针对月球资源的探测与原位利用需求,概述了月球资源遥感探测、采样返回分析及原位采样探测技术现状和发展趋势。面向载人登月采样探测工程需求,围绕月面人机联合采样探测,提出了不同阶段表层样品采样探测、广域分布式原位探测、大尺度月壤剖面科学钻探等任务设想,为我国未来载人月球探测总体方案制定和航天员用智能设备的研制提供参考。     

我国首次载人月球车任务需求分析

载人探月任务中,载人月球车在确保航天员安全的同时,需要有效拓展航天员月面活动范围、提高航天员月面工作效率。针对此问题,分析国内外载人月球车研究现状和技术特点,结合我国首次载人月面探测任务,从工作模式、安全、人因工程、高速移动、平台保障、工程实现、后续扩展等方面分别开展论述,分析了我国首次载人月球车的任务需求,可作为首次载人月球车的设计参考。     

载人探月航天器大气压力制度选择

大气压力制度是载人探月工程的顶层指标之一,需要从系统工程的角度出发,深入分析和研究,既要保证航天员安全、全力提高航天员月面出舱活动效能,还要具有工程实施的可行性和经济性。运用航天医学工程理论,从人体生理学、工程学角度,分析压力制度影响因素,提出发射和返回、地-月飞行、月面驻留和出舱活动等阶段的压力制度设计方案:航天器发射段和返回段采用(90~101.3)k Pa氧、氮混合气,地月空间转移段总压逐步降低到(58±4)k Pa,月球着陆停留阶段总压保持(58±4)k Pa,月地飞行期间总压过渡到接近101.3 k Pa,全程氧分压保持(21±2)k Pa;登月服优先选用40 k Pa纯氧压力,可向下兼容30 k Pa纯氧。这种压力制度的既能满足人体生理学要求,也能满足工程可行性和经济性要求,还可避免月面出舱活动中的减压病风险。     

载人登月人货分运与人货合运模式对比分析

由于载人航天任务所具有的确保航天员安全的特殊属性,载人登月任务模式往往因此必须考虑救生等多种环节和因素,变得十分复杂。针对目前载人登月人货分运及人货合运两种任务模式,通过比较分析表明,从安全性、任务风险、飞船设计约束、发射窗口、测控支持复杂度方面来看,人货合运模式要优于人货分运模式,但是人货合运模式中的重型火箭如果被要求按照载人火箭标准进行设计和考核,其研制周期、经费方面的投入将会增加。     

航天器人控交会对接系统工效学要求与评价技术研究及实践

从人-系统整合的角度分析提出了工效学要求指标体系,通过试验研究确定了工效学要求,基于小样本理论和可靠性试验方法建立了复杂人控回路工效学评价方法。对人控交会对接系统工程设计开展了系统级评价试验,重点评估了航天器显控系统与人的能力匹配性;结合神舟八号与天空一号自动对接过程中下传的电视图像分析确定了人控交会对接适宜的光照环境;通过神舟九号和神舟十号载人航天飞行任务中人控交会对接试验,验证了工效学要求的合理性和工效学评价结果的正确性。最后提出了我国空间站任务阶段航天器人控交会对接系统工效学研究的重点。     

新一代载人月面着陆器发展趋势研究

月面着陆器是实现载人探月任务的重要组成部分,从任务规划和着陆器参数两个方面对早期美国阿波罗计划中的月面着陆器（ LM）、苏联N1-L3登月计划中的月面着陆器（ L3登月系统）以及最近美国星座计划中的月面着陆器（ Altair）的相关情况进行了分析,并从任务需求、月面环境和研究经费及基础设施方面对LM与Altair月面着陆器进行详细比较,通过比较分析总结出新一代载人月面着陆器将沿着提高乘员运送能力、扩大到达范围、延长航天员生活时间及功能模块化的方向发展,并提出研制新一代月面着陆器应着重解决着陆器推进、结构、着陆障碍检测及缓冲以及月尘防护等关键技术。     

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.     

载人登月返回轨道发射窗口分析与设计

将航天员安全送回地球是载人登月无论成功与否都必须执行的任务。本文建立了从环月轨道出发,以月地转移轨道为设计目标,满足轨道、光照、测控和地球再入等约束的发射窗口的计算模型;提出了从着月点窗口起算、逐步反推的发射窗口选择算法。最后,给出包括低纬/高纬、陆地/海洋四个回收场的月地转移轨道仿真算例。研究结果表明,在我国境内(包括近海)可以实现载人登月的陆地或海洋、低纬或高纬的回收。     

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。