载人航天生命保障技术

本书是航空航天院校飞行器环境与生命保障工程专业载人航天生命保障技术课程选用教材，系统介绍了载人航天环境控制与生命保障技术的基本理论。内容包括：空间环境因素、环控生保系统的功能组成、载人航天生命保障系统的设计基础、供气调压分系统、座舱大气再生与污染控制、温湿度控制分系统、水管理技术、废物管理系统、火情探测与灭火系统、航天服系统以及生物生命保障系统等。为了便于对基本内容的深入理解，编入了一定数量的思考题。    本教材既可作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生的课程教材，也可供从事相关领域研究的工程技术人员参考。

第1章 绪论1.1 环控生保系统的功能和组成11.1.1 环控生保系统的功能11.1.2 环控生保系统的组成21.1.3 环控生保系统的分类31.2 ECLSS技术的发展及展望41.2.1 飞机环控生保系统51.2.2 潜艇环控生保系统51.2.3 阿波罗飞船的环控生保系统71.2.4 载人航天生保系统发展展望11第2章 空间环境2.1 近地空间大气环境142.1.1 地球大气的结构142.1.2 地球大气的物理特性152.1.3 真空环境的影响172.2 辐射环境182.2.1 基本概念192.2.2 空间电离辐射源192.2.3 空间辐射与轨道的关系232.2.4 空间辐射剂量232.2.5 空间辐射防护272.3 失重环境302.3.1 失重的物理原理302.3.2 失重生理效应312.3.3 微重力环境对环控生保系统工作的影响322.4 其他环境因素332.4.1 磁场332.4.2 流星与微流尘332.4.3 原子氧332.5 月球与火星环境342.5.1 月球342.5.2 火星35第3章 载人航天生命保障系统的设计基础3.1 人同环境的物质和能量交换373.1.1 人的物质需求373.1.2 人体生理代谢产物403.1.3 人体与环境的物质和能量交换413.2 适居的环境条件413.2.1 大气条件423.2.2 其他物理因素463.3 微重力环境中的气液分离463.3.1 表面张力与毛细现象463.3.2 失重状态下的气液分离493.4 载人航天环控生保系统设计方法513.4.1 应用系统工程学的方法论进行环控生保系统设计513.4.2 利用很优化设计技术进行环控生保系统设计533.4.3 环控生保系统的计算机仿真技术553.4.4 环控生保系统安全性和可靠性设计准则563.4.5 环控生保系统试验技术58第4章 供气调压分系统4.1 座舱压力制度614.1.1 总压选择614.1.2 稀释气体选择624.1.3 氧分压允许值624.1.4 舱压变化速率要求634.2 气体的储存634.2.1 氧气的储存634.2.2 氮气的储存694.3 供气调压系统工作原理704.3.1 座舱供气调压系统的组成704.3.2 “神舟”号飞船供气调压系统的工作原理744.4 供气调压系统的设计计算784.4.1 系统设计参数784.4.2 储气量计算784.4.3 供气自锁阀流通能力计算804.5 供气调压分系统分析建模80 4.5.1 系统描述与基本假设814.5.2 建立舱压变化数学模型814.5.3 自动供气特性分析82第5章 座舱大气再生与污染控制5.1 二氧化碳净化技术845.1.1 非再生式二氧化碳净化技术855.1.2 再生式二氧化碳净化技术895.1.3 二氧化碳还原技术1005.2 空间制氧技术1035.2.1 固态聚合物电解质水电解系统SPWE1045.2.2 静态供水电解系统SFWE1045.2.3 还原法制氧1065.3 微量污染控制1075.3.1 微量污染控制方法1075.3.2 典型的乘员舱内微量污染控制方案108第6章 温、湿度控制分系统6.1 温、湿度控制分系统概述1156.1.1 设计要求1156.1.2 被动热控与主动热控技术1166.1.3 热控系统的内回路和外回路1166.1.4 热设计基本原则1176.2 航天器热载荷计算1186.2.1 航天器在轨道空间的热平衡1186.2.2 空间热流1196.2.3 航天器内热流1216.3 被动热控技术1226.3.1 热控涂层1226.3.2 多层隔热材料1246.3.3 热管1266.3.4 相变储热1296.4 主动热控技术1306.4.1 辐射式主动热控技术1306.4.2 传导式主动热控技术1316.4.3 对流式主动热控技术1336.5 热控系统冷源1376.5.1 空间辐射器1376.5.2 消耗性冷源1386.6 湿度控制技术1426.6.1 冷凝热交换器1426.6.2 气/液分离装置1436.7 典型温、湿度控制系统1456.7.1 天空实验室热控分系统1456.7.2 美国载人飞船的温、湿度控制分系统147第7章 水管理技术7.1 水的物质平衡1497.2 水储存技术1507.2.1 饮用水储存1507.2.2 废水储存1527.3 供水技术1537.3.1 供水增压技术1537.3.2 饮水工具1557.4 水的微生物控制及灭菌技术1577.4.1 巴式法灭菌技术1577.4.2 “卤族元素”（氯、碘等）灭菌技术1577.4.3 银离子消毒技术1587.5 水回收再生技术1597.5.1 尿液回收再生1597.5.2 卫生废水的回收再生1627.6 水质监测技术164第8章 废物管理系统8.1 尿的收集1678.1.1 接触式尿收集器1678.1.2 液/气流式尿收集器1688.1.3 气流式尿收集器1688.1.4 冷凝水和卫生用水的收集1698.2 固态废物的收集和处理1718.2.1 粪便的收集处理1718.2.2 呕吐物的收集处理1728.2.3 其他固态废物的收集处理1738.2.4 固态废物的处理173第9章 火情探测和灭火系统9.1 微重力下燃烧的基本特点1749.2 火情探测1759.2.1 火情探测器1759.2.2 火情探测器的选用与布置1769.3 灭火系统1769.3.1 灭火剂1779.3.2 灭火方法1779.3.3 失火后的清扫179第10章 航天服10.1 舱内航天服18010.1.1 舱内航天服的结构18110.1.2 舱内航天服的生保系统18410.2 出舱航天服18610.2.1 出舱航天服的结构18610.2.2 航天服材料18910.2.3 工效学要求18910.3 出舱航天服生保系统19210.3.1 概述19210.3.2 供气调压系统19310.3.3 通风与气体成分控制19610.3.4 航天服的温控系统19810.4 两种典型航天服的比较20110.4.1 两种航天服的结构20210.4.2 两种航天服的主要区别20310.4.3 生保系统20410.5 过渡舱系统20910.6 航天员舱外活动的辅助装备21010.6.1 固定及保险装置21010.6.2 载人机动装置211第11章 生物生命保障系统11.1 概述21411.2 CELSS的基本构成和工作原理21511.2.1 以微生物为基础的CELSS21511.2.2 以藻类为基础的CELSS21611.2.3 以低等植物为基础的CELSS21711.2.4 以高等植物为主体的综合CELSS21711.3 CELSS研究的基本内容和方法21911.3.1 CELSS研究的基本内容21911.3.2 CELSS研究的基本方法22011.4 CELSS关键技术研究概况22011.4.1 空间植物品种选育研究22111.4.2 空间植物栽培有关技术简述222参考文献