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【国际太空】“国际空间站”航天员出舱活动医学保障主要结果(节选)

时间:2018年03月23日 信息来源:国际太空 点击: 【字体:

空间站航天员出舱活动医学保障工作,是载人航天长期飞行医学保障的重点,也是空间站运营和发展的重要保障。本文主要以“国际空间站”俄罗斯舱段为背景,介绍“国际空间站”航天员舱外活动的概况、舱外活动的工作组织原则与医学保障系统,阐述舱外活动的减压安全保障措施、舱外活动期间航天员作息制度的特点,最后分析“国际空间站”航天员舱外活动的主要结果。


 


1 “国际空间站”航天员舱外活动概况


“国际空间站”在2001年6月—2010年6月运行期间,利用俄罗斯“海鹰”舱外服进行了30次出舱活动。航天员们完成了相当大的工作量,这些工作包括进行独特的科学试验、在“国际空间站”外表面进行搬运和组装大型结构件、进行维修和调整操作、更换出故障的部件及机组、接收货运飞船准备等等。


根据出舱活动的目的和任务,每年“国际空间站”安排出舱活动的频率是1~5次。大部分舱外活动(62%)是在飞行的第60~120昼夜期间完成的。最早一次出舱活动是在飞行的第25昼夜进行的。在超过4个月的飞行中有7次舱外活动,而且其中2次舱外活动是乘员组在轨飞行的第158~168昼夜完成的。


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2 舱外活动的工作组织原则与医学保障系统


飞行规则、MOR D 和A M E R D 是“国际空间站”上进行舱外活动所要遵守的文件。众所周知,为了在开放空间完成工作,在“国际空间站”上使用2种航天服:美国的EMU和俄罗斯的“海鹰”。虽然它们有相同的功用而且外表相似,但EMU和“海鹰”在技术结构、使用方法和出舱活动准备程序方面有本质上的区别。


乘员组在穿着“海鹰”服工作期间,飞行医学保障的控制权转给各专业小组,即“出舱”活动医学保障小组。出舱活动医学保障小组由各单位的专家们组成。


在“国际空间站”俄罗斯舱段上,舱外活动医学保障按照俄罗斯的备忘录进行,这个备忘录以前在完成“和平”号轨道组合体飞行任务时使用过。在“国际空间站”俄罗斯舱段航天员穿着“海鹰”舱外服进行舱外活动时,舱外活动的准备和进行时的医学监测阶段和方法见表“舱外活动各阶段的医学监测方法”。


在“和平”号空间站上进行舱外活动时,一个医学监测周期的时间长短取决于与地面站点通讯持续时间的长短,但在利用通信卫星时这一时间可以增加。最新情况是每个监测周期达到过60min。除了把医学遥测信息,诸如心脏收缩频率、体温和舱外服生保系统主要参数传递给飞控中心外,这些信息也能反映在舱载计算综合体的监测器上,而且必要时可被其他乘组人员分析处理,这些人员中包括医生航天员。常规医学监督的计算机综合系统“科马斯特拉”(комастра)对舱外活动期间医学生物学参数进行接收、处理、表现和记录,它可以实时地获得一系列快速医监指标,以反映舱外活动人员能耗紧迫程度、散热量和产热量,并对传送的所有信息以及记录在纸上和磁记录载体上的信息进行追溯分析。


“出舱”活动完成后,对舱外活动人员的监测内容包括他们的自我感觉报告、无线通话数据、视频图像和尿的生化分析。对舱外活动人员这一阶段的监测与“和平”号空间站飞行计划有所不同的是,对体重的测量只是在“国际空间站”考察最初阶段进行,并且是针对完成前7次出舱活动的航天员来进行的。有些舱外活动的操作作业是在“国际空间站”的设备舱上进行的,设备舱离定向发动机不远。这时舱外活动人员随身带着毛巾,在发动机附近的工作结束后用毛巾擦拭舱外服(特别是擦拭手套)。用过的毛巾包在软包装箱里并扔在太空中。


 


3 舱外活动的减压安全保障


……


4 舱外活动准备和实施阶段航天员作息制度的特点


……


 


5 舱外活动医学监督的主要结果


舱外活动期间,(等待“阴影”结束、听无线电通话)航天员能耗值约是1.8~2.0kCal/min。这时心率不超过51~70次/分。能耗峰值就像心率一样取决于工作特性、舱外服内微气候参数和航天员心理负荷水平。最大负荷时能耗达到7.9~9.8kCal/min,这时心脏收缩频率峰值为150~168次/分。


心脏收缩频率的平均水平是100次/分,这就是舱外活动的最佳生理负荷水平。只在4种情况下观察到了心收缩频率超过150次/分。第一种情况是发生了计划外情况;其余3种情况是在“国际空间站”外表面进行复杂操作时航天员表现出了身体紧张。参加舱外活动的女航天员的心脏收缩频率没超出78~120次/分这一范围,体温在36.3~37.0℃之间,表明其有好的身体训练和对开放空间工作条件稳定的适应性。


舱外活动人员身体热感受总的来说是舒适的。只在一种情况下热感受由舒适偏向“热”,就是在航天员以前没有舱外活动经验时。很常见的是热状态由舒适状态偏向“凉爽”,这些情况在航天员承受高强度生理负荷之后,并在轨道阴影区域休息时发生。值得注意的是手指出现极冷而不舒服的征兆,这是由于手指与冷金属物体及“国际空间站”外表面设备长时间接触所致。


对14人次出舱活动的研究表明,舱外活动人员体重的变化情况为:在11种情况下发现体重减轻,有5名航天员体重降低1.3~2.5kg,有6名航天员体重减少0.1~0.6kg。其余3种情况下舱外活动后体重测量结果和原始体重值没区别。根据舱外活动人员的报告,在开放空间进行操作期间对液体的需求量是300~400ml。


在完成特别紧张且长时间的工作后,舱外活动人员感觉除了普遍疲劳外,不少人都指出手臂肌肉疲劳,并出现手指和脚趾处的皮肤疼痛和被磨破。个别还出现了暂时性蛋白尿症和糖尿病。蛋白尿症和糖尿病通常在舱外活动期间心收缩频率升高和体重减轻超过2kg的航天员身上检查到。


根据现有文献资料,出现蛋白尿和糖尿病被认为是舱外活动期间身体承受繁重负荷的结果,可以根据所得数据资料来制定乘组完成出舱活动后恢复阶段的作息制度。


 


6 小结


在“国际空间站”俄罗斯舱段上,各不同阶段进行的30次出舱活动都成功完成了。舱外活动人员的生理反应是与工作性质和心理生理紧张程度相一致的。所用的舱外活动医学跟踪系统能够快速评价航天员的身体状况、预报和警告不良状态的发展。所取得数据可用于载人登月或火星飞行舱外活动医学保障的论证中。




作者:孙海鹏 王永生 赵东明(中国航天员科研训练中心)



(全文见《国际太空》2018年第1期)


(作者:佚名)
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