航天生命保障系統(tǒng)

航天生命保障系統(tǒng)01031101班RQW航天生命保障系統(tǒng)概述航天器面臨的太空環(huán)境極端溫度環(huán)境：直接照射面，高達(dá)100℃以上。而背陰面，溫度則可低至-100℃~-200℃高能粒子,宇宙射線失重和微重力環(huán)境高度真空生保系統(tǒng)：航空器VS航天器短時(shí)間環(huán)控系統(tǒng)救生系統(tǒng)長時(shí)間艙內(nèi)大氣環(huán)境物質(zhì)保障，廢物處理救生系統(tǒng)航天生命保障系統(tǒng)概述mindmap一.引言生命活動(dòng)物質(zhì)保障：氧氣.水.食物.微量元素生命活動(dòng)產(chǎn)生廢物：氣體.液體.固體航天生命保障的基本任務(wù)就是：為航天員儲(chǔ)存足夠的水和食物，收集和處理廢物，使航天員的生命活動(dòng)得以正常進(jìn)行。航天員在太空好好活著，就是他們最重要的工作。應(yīng)急生保系統(tǒng)——保證在緊急情況下給及時(shí)給航天員提供應(yīng)急供養(yǎng)，確保航天員生命第一物質(zhì)的不間斷供給。煙火檢測與滅火等安全技術(shù)——確保安全，在技術(shù)上，滅火的實(shí)施及滅火后處理有賴于環(huán)控生保技術(shù)的支持。艙外活動(dòng)生命保障系統(tǒng)——為出艙執(zhí)行任務(wù)的航天員提供生命保障的個(gè)人攜帶環(huán)控生保系統(tǒng)，由艙外航天服，供養(yǎng)調(diào)壓，通風(fēng)凈化，濕溫度控制和監(jiān)控等分系統(tǒng)構(gòu)成的相對(duì)獨(dú)立的環(huán)控生保系統(tǒng)。二.生保系統(tǒng)的任務(wù)和功能1.人的生存壞境和生命保障條件2.人體與環(huán)境間的物質(zhì)和能量交換3.生保系統(tǒng)的具體任務(wù)和功能4.煙火檢驗(yàn)與滅火功能5.航天員艙外活動(dòng)生保功能1.人的生存壞境和生命保障條件無癥狀區(qū)：<3km氣壓>70kpa氧分壓>14.7kpa代償區(qū)：3~5km氣壓70~54kpa氧分壓14.7~11.3kpa

復(fù)雜精細(xì)工作能力↓繁重體力勞動(dòng)能力↓障礙區(qū)：5~7km氣壓54~40.9kpa氧分壓11.3~8.6kpa

腦力體力↓↓智力障礙表現(xiàn)明顯危險(xiǎn)區(qū)：>7km氣壓<40.9kpa氧分壓<8.6kpa

智力，運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力嚴(yán)重影響，很快喪失意識(shí)第一大要素：氧氣第二大要素：水

每人每天需要2.5kg飲水，此外還需要大量衛(wèi)生用水。無水情況下人通常只能存活3天。第三大要素：食物

主要成分：脂肪，蛋白質(zhì)，糖類2.人體與環(huán)境間的物質(zhì)和能量交換環(huán)控系統(tǒng)與航天員四大關(guān)系（1）艙內(nèi)大氣間的物質(zhì)和能量交換關(guān)系每人每天耗氧0.9kg產(chǎn)生二氧化碳1.0kg有害物質(zhì)：有機(jī)酸，醛類，酮類，醇類等人均排濕量：1.2kg（2）水交換關(guān)系人均攝水量：2kg（飲水）+0.5kg（食物含水）=2.5kg人均排水量：1.2kg(排濕量)+1.55kg（尿液含水）

+0.15kg（糞便含水）=2.9kg

排水量-攝水量=2.9kg-2.5kg=0.4kg(人機(jī)體代謝產(chǎn)水量)

（食物氧化過程）（3）總物質(zhì)平衡關(guān)系人體氧氣：0.9kg水：2.5kg食品（干狀態(tài)）：0.6kg總計(jì)：4kg二氧化碳：1.0kg廢水：2.9kg固體雜質(zhì)：0.1kg總計(jì)：4kg總量平衡（4）能量消耗與平衡關(guān)系比例：4：1：1理論值：Q=(4×17.2+1×39+1×17.2)×600/6=12500KJ=145W日均消耗能量（排熱量）3.生保系統(tǒng)的具體任務(wù)和功能基本任務(wù)：為航天員創(chuàng)造一個(gè)基本的生存環(huán)境，提供生命活動(dòng)必需的物質(zhì)保障條件，確保身體健康，工作效率和生命安全。主要功能：座艙大氣環(huán)境控制，生命活動(dòng)物質(zhì)條件保障，應(yīng)急狀態(tài)下生命保障，艙外活動(dòng)時(shí)生命保障及防火滅火等。五大功能（1）座艙大氣環(huán)境參數(shù)控制功能

作用：艙內(nèi)創(chuàng)造適宜生存大氣環(huán)境（最適環(huán)境接近海平面大氣環(huán)境）具體功能：a.儲(chǔ)氧氮?dú)?，或再生氧?/p>

b.供氧補(bǔ)氧，保持總壓，氧分壓

c.收集控制二氧化碳及有害氣體

d.強(qiáng)迫通風(fēng)，控制溫度，濕度，風(fēng)速（2）生命活動(dòng)物質(zhì)條件保障功能具體功能a.儲(chǔ)存和供給足夠的水b.收集處理廢水c.食品的儲(chǔ)存供給配置d.廢物處理和衛(wèi)生保障e.人員休息，睡眠，文娛，健身等活動(dòng)空間站內(nèi)凈水裝置（3）應(yīng)急狀態(tài)下的生命保障功能主要三大應(yīng)急情況：a.電源應(yīng)急：當(dāng)電源故障造成供電不足，會(huì)關(guān)掉一些與飛行無關(guān)的設(shè)備（如科學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目等），甚至降低環(huán)控系統(tǒng)的舒適程度，來確保環(huán)控生保系統(tǒng)用電。b.溫度應(yīng)急：當(dāng)主冷源系統(tǒng)或溫濕度系統(tǒng)故障，會(huì)造成艙內(nèi)氣溫，濕度增高，降低了舒適度，影響航天員身體健康，工作效率，所以應(yīng)配置備份溫濕度控制設(shè)備。c.壓力應(yīng)急：當(dāng)供氣調(diào)節(jié)設(shè)備發(fā)生無法排除故障或座艙密封破壞，座艙壓力會(huì)迅速下降，這是應(yīng)利用壓力應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)急供養(yǎng)。如果航天器規(guī)模較大，必須采用多艙制設(shè)計(jì)。（4）煙火檢測與滅火功能：載人航器設(shè)計(jì)和安全的首要任務(wù)，尤其是長期載人航天任務(wù)。（5）航天員艙外活動(dòng)生命保障功能：為航天員出艙進(jìn)行艙外設(shè)備維護(hù)，安裝和取回艙外設(shè)備儀器，進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)組裝，以及進(jìn)行運(yùn)輸飛船裝卸貨物和液體加注等空間作業(yè)提供的背包式環(huán)控生保系統(tǒng)。三.生保系統(tǒng)的種類根據(jù)物質(zhì)的循環(huán)方式，物質(zhì)能否再利用為依據(jù)：1.非再生式生保系統(tǒng)2.物理/化學(xué)再生式生保系統(tǒng)3.生物再生式生保系統(tǒng)（1）非再生式生保系統(tǒng)（儲(chǔ)存或消耗式生保系統(tǒng)）利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面乘員呼吸和體表蒸發(fā)需收集，作蒸發(fā)制冷水源或排外或帶回地面地面攜帶（衣物，臥具，個(gè)人衛(wèi)生用品）利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源乘員呼吸和體表蒸發(fā)需收集，作蒸發(fā)制冷水源或排外或帶回地面人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源地面攜帶（衣物，臥具，個(gè)人衛(wèi)生用品）乘員呼吸和體表蒸發(fā)需收集，作蒸發(fā)制冷水源或排外或帶回地面人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧乘員呼吸和體表蒸發(fā)需收集，作蒸發(fā)制冷水源或排外或帶回地面人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧地面攜帶（衣物，臥具，個(gè)人衛(wèi)生用品）乘員呼吸和體表蒸發(fā)需收集，作蒸發(fā)制冷水源或排外或帶回地面人均每天產(chǎn)生3kg廢物，長期飛行則收集定期運(yùn)回地面用消耗性氫氧化鋰，超氧化物活性炭和常溫催化劑吸收或吸附地面攜帶，耗量大于氣源利用高壓氣瓶或低溫超臨界液態(tài)儲(chǔ)存氧源，氮源或利用化學(xué)產(chǎn)氧（2）物理/化學(xué)再生式生保系統(tǒng)把乘員生命活動(dòng)中產(chǎn)生的廢物，廢水，廢氣，利用物理化學(xué)反應(yīng)再生，制造出氧氣，純凈水和食物，這是一項(xiàng)復(fù)雜困難的工程技術(shù)任務(wù)。二氧化碳高溫催化與氫氣還原反應(yīng)生成水和甲烷，水電解放出氧氣水蒸氣，尿液，洗滌水經(jīng)水凈化器作為純凈