太空飛行生命保障與生物圈科學(xué)

第1 章 基本原理 1
1.1 生物圈科學(xué)——一門(mén)新的學(xué)科 2
1.2 載人航天的未來(lái) 4
第2 章 生物圈1 號(hào)——地球生命保障系統(tǒng) 7
2.1 地球環(huán)境 7
2.1.1 地質(zhì)情況 7
2.1.2 大氣 8
2.1.3 重力 9
2.1.4 輻射 10
2.1.5 磁場(chǎng) 10
2.2 生態(tài)學(xué)原理 10
2.2.1 生態(tài)層級(jí) 12
2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)模型 14
2.2.3 能量學(xué)與光合作用 19
2.2.4 物質(zhì)循環(huán) 24
2.2.5 再利用途徑與限制因素 28
2.2.6 蓋亞假說(shuō) 29
2.3 地球的瀕危生命保障系統(tǒng) 30
第3 章 地外環(huán)境條件 32
3.1 自由空間輻射 33
3.1.1 空間電磁輻射 33
3.1.2 空間電離輻射 34
3.1.3 輻射劑量的概念 40
3.1.4 輻射監(jiān)測(cè)和劑量測(cè)定 42
3.1.5 輻射效應(yīng) 44
3.1.6 輻射防護(hù) 46
3.2 重力 48
3.2.1 在星球上和自由空間中的重力 48
3.2.2 低重力效應(yīng) 49
3.2.3 人工重力 50
3.3 真空 52
3.3.1 溫度影響 52
3.3.2 建立加壓環(huán)境的必要性 54
3.3.3 材料特性 55
3.4 磁場(chǎng) 55
3.5 星球當(dāng)?shù)丨h(huán)境 56
3.5.1 月球 56
3.5.2 火星 60
第4 章 生命保障系統(tǒng)構(gòu)建基礎(chǔ) 64
4.1 定義 64
4.2 生命保障系統(tǒng)分類(lèi) 65
4.3 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)注意事項(xiàng) 66
4.3.1 人的需求 71
4.3.2 子系統(tǒng)接口與集成 87
4.3.3 任務(wù)相關(guān)方面 91
4.3.4 發(fā)展階段 101
4.3.5 權(quán)衡研究和仿真模型 103
4.4 物理 − 化學(xué)和生物再生生命保障 108
4.5 生命保障技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 110
4.5.1 天基生命保障系統(tǒng) 110
4.5.2 地基生命保障系統(tǒng) 123
4.6 航天服和艙外活動(dòng) 139
4.6.1 在航天器或太空基地外工作 139
4.6.2 艙外活動(dòng)裝置的要求、設(shè)計(jì)和操作 141
4.6.3 艙內(nèi)壓力與航天服壓力 147
4.6.4 過(guò)去和現(xiàn)在的航天服與EVA 經(jīng)驗(yàn) 150
4.6.5 未來(lái)EMU 的發(fā)展趨勢(shì) 152
第5 章 物理 − 化學(xué)生命保障子系統(tǒng) 154
5.1 大氣管理 155
5.1.1 大氣再生技術(shù) 157
5.1.2 大氣監(jiān)測(cè)與控制技術(shù) 188
5.2 水管理 196
5.2.1 尿液回收 197
5.2.2 衛(wèi)生廢水回收和飲用水處理技術(shù) 206
5.2.3 冷凝水回收 213
5.2.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè) 214
5.3 廢物管理 214
5.3.1 糞便收集及儲(chǔ)存技術(shù) 217
5.3.2 固體廢物處理 218
第6 章 生物再生生命保障概念 223
6.1 生物再生生命保障與CELSS 223
6.1.1 基本原理 223
6.1.2 建模和設(shè)計(jì) 228
6.1.3 系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題 235
6.2 微生物系統(tǒng) 240
6.3 藻類(lèi) 243
6.3.1 藻種及屬性 244
6.3.2 藻類(lèi)食物生產(chǎn) 246
6.3.3 太空藻類(lèi)培養(yǎng) 247
6.4 高等植物 248
6.4.1 植物生理學(xué) 251
6.4.2 植物篩選方法 267
6.4.3 CELSS 中植物栽培的設(shè)計(jì)考慮 274
6.4.4 微生物 292
6.4.5 大氣再生 293
6.4.6 水回收 294
6.4.7 廢物處理 294
6.4.8 營(yíng)養(yǎng)供給 296
6.4.9 航天員時(shí)間需求 299
6.4.10 高等植物栽培裝置 300
6.5 針對(duì)食物供應(yīng)的真菌和不可食植物生物量轉(zhuǎn)化 306
6.6 產(chǎn)肉/蛋/奶動(dòng)物基本分析 308
6.7 水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng) 309
6.8 食物管理及加工 312
6.8.1 食物生產(chǎn) 313
6.8.2 食物儲(chǔ)存 315
6.8.3 食物加工 316
第7 章 生物圈2 號(hào)——為未來(lái)CELSS 研究提供經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 322
7.1 生物圈2 號(hào)基本原理 322
7.2 生物圈2 號(hào)概況 324
7.3 生物圈2 號(hào)測(cè)試艙 335
7.4 研究領(lǐng)域 341
7.5 初期研究結(jié)果 344
第8 章 未來(lái)太空生命保障 352
8.1 未來(lái)載人航天探索 352
8.2 空間站 355
8.3 月球基地 357
8.4 火星基地 363
第9 章 CELSS 在地面上的應(yīng)用潛力 365
9.1 簡(jiǎn)介 365
9.2 基本生態(tài)研究 365
9.3 大氣、水和廢物再生 369
9.4 生物量生產(chǎn)與研究 376
9.5 地面類(lèi)似物保障 377
參考文獻(xiàn) 379
索引 396