載人航天生命保障技術(shù)

第1章 緒論
1.1 環(huán)控生保系統(tǒng)的功能和組成1
1.1.1 環(huán)控生保系統(tǒng)的功能1
1.1.2 環(huán)控生保系統(tǒng)的組成2
1.1.3 環(huán)控生保系統(tǒng)的分類3
1.2 ECLSS技術(shù)的發(fā)展及展望4
1.2.1 飛機環(huán)控生保系統(tǒng)5
1.2.2 潛艇環(huán)控生保系統(tǒng)5
1.2.3 阿波羅飛船的環(huán)控生保系統(tǒng)7
1.2.4 載人航天生保系統(tǒng)發(fā)展展望11
第2章 空間環(huán)境
2.1 近地空間大氣環(huán)境14
2.1.1 地球大氣的結(jié)構(gòu)14
2.1.2 地球大氣的物理特性15
2.1.3 真空環(huán)境的影響17
2.2 輻射環(huán)境18
2.2.1 基本概念19
2.2.2 空間電離輻射源19
2.2.3 空間輻射與軌道的關(guān)系23
2.2.4 空間輻射劑量23
2.2.5 空間輻射防護27
2.3 失重環(huán)境30
2.3.1 失重的物理原理30
2.3.2 失重生理效應(yīng)31
2.3.3 微重力環(huán)境對環(huán)控生保系統(tǒng)工作的影響32
2.4 其他環(huán)境因素33
2.4.1 磁場33
2.4.2 流星與微流塵33
2.4.3 原子氧33
2.5 月球與火星環(huán)境34
2.5.1 月球34
2.5.2 火星35
第3章 載人航天生命保障系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)
3.1 人同環(huán)境的物質(zhì)和能量交換37
3.1.1 人的物質(zhì)需求37
3.1.2 人體生理代謝產(chǎn)物40
3.1.3 人體與環(huán)境的物質(zhì)和能量交換41
3.2 適居的環(huán)境條件41
3.2.1 大氣條件42
3.2.2 其他物理因素46
3.3 微重力環(huán)境中的氣液分離46
3.3.1 表面張力與毛細現(xiàn)象46
3.3.2 失重狀態(tài)下的氣液分離49
3.4 載人航天環(huán)控生保系統(tǒng)設(shè)計方法51
3.4.1 應(yīng)用系統(tǒng)工程學的方法論進行環(huán)控生保系統(tǒng)設(shè)計51
3.4.2 利用最優(yōu)化設(shè)計技術(shù)進行環(huán)控生保系統(tǒng)設(shè)計53
3.4.3 環(huán)控生保系統(tǒng)的計算機仿真技術(shù)55
3.4.4 環(huán)控生保系統(tǒng)安全性和可靠性設(shè)計準則56
3.4.5 環(huán)控生保系統(tǒng)試驗技術(shù)58
第4章 供氣調(diào)壓分系統(tǒng)
4.1 座艙壓力制度61
4.1.1 總壓選擇61
4.1.2 稀釋氣體選擇62
4.1.3 氧分壓允許值62
4.1.4 艙壓變化速率要求63
4.2 氣體的儲存63
4.2.1 氧氣的儲存63
4.2.2 氮氣的儲存69
4.3 供氣調(diào)壓系統(tǒng)工作原理70
4.3.1 座艙供氣調(diào)壓系統(tǒng)的組成70
4.3.2 “神舟”號飛船供氣調(diào)壓系統(tǒng)的工作原理74
4.4 供氣調(diào)壓系統(tǒng)的設(shè)計計算78
4.4.1 系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)78
4.4.2 儲氣量計算78
4.4.3 供氣自鎖閥流通能力計算80
4.5 供氣調(diào)壓分系統(tǒng)分析建模80
4.5.1 系統(tǒng)描述與基本假設(shè)81
4.5.2 建立艙壓變化數(shù)學模型81
4.5.3 自動供氣特性分析82
第5章 座艙大氣再生與污染控制
5.1 二氧化碳凈化技術(shù)84
5.1.1 非再生式二氧化碳凈化技術(shù)85
5.1.2 再生式二氧化碳凈化技術(shù)89
5.1.3 二氧化碳還原技術(shù)100
5.2 空間制氧技術(shù)103
5.2.1 固態(tài)聚合物電解質(zhì)水電解系統(tǒng)SPWE104
5.2.2 靜態(tài)供水電解系統(tǒng)SFWE104
5.2.3 還原法制氧106
5.3 微量污染控制107
5.3.1 微量污染控制方法107
5.3.2 典型的乘員艙內(nèi)微量污染控制方案108
第6章 溫、濕度控制分系統(tǒng)
6.1 溫、濕度控制分系統(tǒng)概述115
6.1.1 設(shè)計要求115
6.1.2 被動熱控與主動熱控技術(shù)116
6.1.3 熱控系統(tǒng)的內(nèi)回路和外回路116
6.1.4 熱設(shè)計基本原則117
6.2 航天器熱載荷計算118
6.2.1 航天器在軌道空間的熱平衡118
6.2.2 空間熱流119
6.2.3 航天器內(nèi)熱流121
6.3 被動熱控技術(shù)122
6.3.1 熱控涂層122
6.3.2 多層隔熱材料124
6.3.3 熱管126
6.3.4 相變儲熱129
6.4 主動熱控技術(shù)130
6.4.1 輻射式主動熱控技術(shù)130
6.4.2 傳導式主動熱控技術(shù)131
6.4.3 對流式主動熱控技術(shù)133
6.5 熱控系統(tǒng)冷源137
6.5.1 空間輻射器137
6.5.2 消耗性冷源138
6.6 濕度控制技術(shù)142
6.6.1 冷凝熱交換器142
6.6.2 氣/液分離裝置143
6.7 典型溫、濕度控制系統(tǒng)145
6.7.1 天空實驗室熱控分系統(tǒng)145
6.7.2 美國載人飛船的溫、濕度控制分系統(tǒng)147
第7章 水管理技術(shù)
7.1 水的物質(zhì)平衡149
7.2 水儲存技術(shù)150
7.2.1 飲用水儲存150
7.2.2 廢水儲存152
7.3 供水技術(shù)153
7.3.1 供水增壓技術(shù)153
7.3.2 飲水工具155
7.4 水的微生物控制及滅菌技術(shù)157
7.4.1 巴式法滅菌技術(shù)157
7.4.2 “鹵族元素”（氯、碘等）滅菌技術(shù)157
7.4.3 銀離子消毒技術(shù)158
7.5 水回收再生技術(shù)159
7.5.1 尿液回收再生159
7.5.2 衛(wèi)生廢水的回收再生162
7.6 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)164
第8章 廢物管理系統(tǒng)
8.1 尿的收集167
8.1.1 接觸式尿收集器167
8.1.2 液/氣流式尿收集器168
8.1.3 氣流式尿收集器168
8.1.4 冷凝水和衛(wèi)生用水的收集169
8.2 固態(tài)廢物的收集和處理171
8.2.1 糞便的收集處理171
8.2.2 嘔吐物的收集處理172
8.2.3 其他固態(tài)廢物的收集處理173
8.2.4 固態(tài)廢物的處理173
第9章 火情探測和滅火系統(tǒng)
9.1 微重力下燃燒的基本特點174
9.2 火情探測175
9.2.1 火情探測器175
9.2.2 火情探測器的選用與布置176
9.3 滅火系統(tǒng)176
9.3.1 滅火劑177
9.3.2 滅火方法177
9.3.3 失火后的清掃179
第10章 航天服
10.1 艙內(nèi)航天服180
10.1.1 艙內(nèi)航天服的結(jié)構(gòu)181
10.1.2 艙內(nèi)航天服的生保系統(tǒng)184
10.2 出艙航天服186
10.2.1 出艙航天服的結(jié)構(gòu)186
10.2.2 航天服材料189
10.2.3 工效學要求189
10.3 出艙航天服生保系統(tǒng)192
10.3.1 概述192
10.3.2 供氣調(diào)壓系統(tǒng)193
10.3.3 通風與氣體成分控制196
10.3.4 航天服的溫控系統(tǒng)198
10.4 兩種典型航天服的比較201
10.4.1 兩種航天服的結(jié)構(gòu)202
10.4.2 兩種航天服的主要區(qū)別203
10.4.3 生保系統(tǒng)204
10.5 過渡艙系統(tǒng)209
10.6 航天員艙外活動的輔助裝備210
10.6.1 固定及保險裝置210
10.6.2 載人機動裝置211
第11章 生物生命保障系統(tǒng)
11.1 概述214
11.2 CELSS的基本構(gòu)成和工作原理215
11.2.1 以微生物為基礎(chǔ)的CELSS215
11.2.2 以藻類為基礎(chǔ)的CELSS216
11.2.3 以低等植物為基礎(chǔ)的CELSS217
11.2.4 以高等植物為主體的綜合CELSS217
11.3 CELSS研究的基本內(nèi)容和方法219
11.3.1 CELSS研究的基本內(nèi)容219
11.3.2 CELSS研究的基本方法220
11.4 CELSS關(guān)鍵技術(shù)研究概況220
11.4.1 空間植物品種選育研究221
11.4.2 空間植物栽培有關(guān)技術(shù)簡述222
參考文獻