载人探月航天器大气压力制度选择

刘伟波，刘朝霞，陈金盾，彭远开

（中国航天员科研训练中心，北京100094）

载人探月航天器大气压力制度选择

刘伟波，刘朝霞，陈金盾，彭远开

（中国航天员科研训练中心，北京100094）

大气压力制度是载人探月工程的顶层指标之一，需要从系统工程的角度出发，深入分析和研究，既要保证航天员安全、全力提高航天员月面出舱活动效能，还要具有工程实施的可行性和经济性。运用航天医学工程理论，从人体生理学、工程学角度，分析压力制度影响因素，提出发射和返回、地－月飞行、月面驻留和出舱活动等阶段的压力制度设计方案：航天器发射段和返回段采用（90～101.3）kPa氧、氮混合气，地月空间转移段总压逐步降低到（58±4）kPa，月球着陆停留阶段总压保持（58±4）kPa，月地飞行期间总压过渡到接近101.3 kPa，全程氧分压保持（21±2）kPa；登月服优先选用40 kPa纯氧压力，可向下兼容30 kPa纯氧。这种压力制度的既能满足人体生理学要求，也能满足工程可行性和经济性要求，还可避免月面出舱活动中的减压病风险。

载人探月；登月服；大气压力制度

1 引言

载人航天器密封舱大气通常采用氧、氮混合气，大气压力制度是指密封舱内的大气总压、氧分压以及稀释气体的种类及其分压［1］。大气压力制度是载人探月的顶层指标之一，涉及到航天员的安全和工作能力保证，也涉及到载人飞船、登月舱、月球基地、载人月球车和登月服的工程设计。应秉承“安全、经济、效能”的原则，选择合适的大气压力制度，需适应发射和返回、地－月空间转移、月面驻留和出舱活动等各阶段任务剖面要求，并达到降低物资消耗、提高航天员出舱活动效能的目的。

针对上述要求，本文从人体生理学和工程技术要求两个方面，分析影响大气压力制度选择的因素，比较各种已有压力制度的优劣，提出新的阶梯压力制度方案，能够与航天器发射和再入地球的大气环境相匹配，能够与舱外航天服大气压力匹配，保证航天员压力环境安全，提高出舱活动效率，降低月面驻留期间的大气消耗等。

2 影响大气压力制度选择的因素

为防止低压和缺氧的影响，载人探月航天器以选择地面大气压力制度最为安全，但该压力制度不是最优选择。大气压力制度的选择既要满足人体生理要求，还要考虑工程可实现性。

2.1 人体生理学要求

选择大气压力制度需考虑的生理效应包括低氧、高氧、减压病和惰性气体生理效能等。

2.1.1 低氧

人类在大气环境氧分压降低、组织得不到足够的氧气时，会产生缺氧症，不同高度人体急性缺氧生理效应见表1［2］。可见，为保证航天员安全和正常工作，航天器应不低于1500 m人体生理等效高度的氧分压（18 kPa）。

表1 不同程度低压缺氧对人的影响［2］Table 1 Effects of hypobaric hypoxia［2］

2.1.2 高氧

高氧对人体最主要的影响为氧中毒，包括出现呼吸、循环、血液系统及中枢神经系统症状等，其症状的严重程度主要与暴露的氧分压高低和时间长短相关。一般认为可长期耐受的氧分压容许限值为56.7 kPa，但也有相应氧分压环境引起人体显著不适的地面试验报道［3］：有研究显示，暴露55.7 kPa纯氧环境36 h会引起胸骨下闷，即使暴露23.2 kPa纯氧环境216 h，也同样可引起高氧效应；人体暴露氧分压不高于50 kPa时，也可能导致血细胞数量减少从而限制长期生活。美国早期的载人飞行实践表明，34.5 kPa的纯氧环境，多数航天员出现非常口渴、眼睛轻度充血及部分航天员发生鼻出血等问题［4］。

综上，高氧的容许限值是极为相对的概念，为确保航天员长期飞行的健康和工作效能，同时考虑到工程安全性需求，建议大气压力制度采取与地面大气环境生理等效的氧分压，避免高氧带来的不良反应。

2.1.3 减压病

为保证航天员出舱活动的灵活性，舱外航天服一般采用低压力制度。出舱活动时，航天员从高气压的航天器过渡到低气压的舱外航天服进行出舱活动有可能发生减压病。减压病是当环境气压降低过快或幅度过大时，溶于体内的惰性气体超过过饱和安全限值，气体逸出形成气泡所导致的病症，主要症状为关节疼痛，有时出现皮肤刺痛、瘙痒，咳嗽胸痛等，严重时可有中枢神经系统症状和循环衰竭，危及生命安全［5］。

导致减压病的根本原因是人体N2过饱和形成不溶性气泡，因此有利于气泡形成的各种环境及个人因素将促使减压病发生，而阻碍气泡形成、加速机体排氮的措施将对减压病有防护作用。这些影响因素包括：减压前后的压差、低压暴露时间、减压速率、重复暴露、环境温度、年龄、体力负荷、胖瘦和性别等［5］。

减压前后的压差是发生减压病的关键性因素，压差越大，发病率越高。寻求相对安全的减压后压力，确定减压病阈高度是制定压力制度的重要依据。研究表明，绝大多数减压病在高度8000 m（35.6 kPa）以上高空停留时发生。根据Haldane的减压理论，不发生减压病的安全高度为5500 m（50.5 kPa）［9］。发生减压病的危险性取决于R值的大小，R值为减压前人体组织内的氮分压PAN2与减压后总压Pt的比值，表达式为：R＝PAN2/Pt。其中，PAN2＝（减压前总压 －肺泡水蒸汽分压6.27 kPa）×氮气百分比［8］。

美国航天标准规定，不产生减压病的R值为1.22，R值1.40及1.65可分别作为空间站及航天飞机的可接受安全R值［10⁃11］。降低R值就要降低PAN2，有两种途径：

1）提前降低舱外活动前的航天器大气环境总压，进而逐步降低组织内氮分压；

2）出舱活动前通过预吸纯氧快速置换人体组织内氮气，即执行吸氧排氮程序。

另外，减压病发生还与人体在低压环境暴露的频度相关，连续的低压暴露会使机体内聚集的微型氮气核融合长大，增加减压病发生概率［5］。

2.1.4 惰性气体生理效能

由于高氧效应和火灾风险，需要在大气中包含惰性稀释气体成份，除与地面环境相同的氮气外，其他惰性气体（氖、氩、氦、氪、氚）能否部分取代氮气，主要涉及以下方面［3］：氩、氪、氚在脂肪组织中的溶解系数远大于氮气，不利于减压病防护，而氖的溶解系数最低（氮的0.17倍），氦为氮的0.24倍，从减压病防护角度看，氖－氧混合气效果最佳，氦－氧与氮－氧次之；但氦和氖作为惰性稀释气体时，会影响航天员的温度舒适带和语音传导，此外，使用成本也比氮气更高。考虑到满足人体生理要求和工程代价等因素，建议仍使用氮气作为惰性稀释气体成份。

2.2 工程技术因素

压力制度选择需考虑的航天器工程设计影响因素有多种［1，6］，主要包括：

1）应与发射场和着陆场大气环境相匹配。一是航天器上升段总压要与发射场一致，出现异常时航天员可快速逃生；二是要能够顺利过渡到在轨工作状态，实现交会对接，防止快速压力波动影响航天员耳气压平衡；三是返回再入段舱内压力要与着陆场一致，着陆后航天员可顺利开舱。

2）影响航天器防火安全设计和材料选择。航天员在舱内长期居留，控制氧氮比例，氧浓度应不超过防火安全阈值，航天器按预定防火指标设计，并筛选合格的非金属材料。

4）影响航天器大气携带量。航天器在轨飞行和航天员在月面驻留，乘员舱大气泄漏速率与大气总压成正比，出舱过闸的气源消耗量也与大气总压成正比。需要根据全任务周期的舱体泄漏率、飞行时间、应急复压能力、气闸舱泄复压次数，综合计算气体工质的发射运输量。在满足人体生理学要求的前提下，适当降低大气总压，能够按比例减少气体消耗量和运输补给量。

5）影响航天器乘员舱大气对流换热效率。大气对流换热效率取决于质量流量和流速，总压高，气体密度大，热容量大，则换热效率高。因此，从航天员和舱内设备与舱内气体热交换角度考虑，舱压不宜过低。

6）影响航天服灵活性。航天服工作压力对各关节和手套的活动能力有直接的影响，关节活动力矩随着航天服工作压力增加而增加，同时还需考虑强度设计和安全裕度。综合安全性和工效性能，航天服压力不宜过高，实际使用时工作压力也可设计为可调。根据目前工程技术水平，航天服压力一般选择在（27～40）kPa范围内，为确保在正常和压力应急工况下足够的氧分压，通常采用纯氧。

3 已有航天器大气压力制度分析

3.1 美国

3.1.1 载人航天器

乘员舱早期采用1/3 atm纯氧压力制度，如“水星”、“双子座”和“阿波罗”飞船，采用33.4 kPa纯氧压力制度。这种压力制度优点是压力控制系统简单，气体泄漏量少，缺点是氧浓度高，易引发火灾，阿波罗4A号飞船在发射台模拟试验中曾因纯氧起火，3名航天员遇难［12］。

1970年代改用氧、氮混合气，空间实验室总压34.5 kPa，氧浓度70%［13］。国际空间站乘员舱采用1 atm氧、氮混合气，美国舱段的氧浓度最高不超过30%［14］。航天飞机采用阶梯压力制度，入轨和返回阶段采用1 atm氧、氮混合气；入轨后，出舱活动前一天，总压降为70 kPa，氧分压18.5 kPa，所有出舱活动完成后恢复常压环境［10］。

例5：在后期剪辑时，有时候需要复制延长视频，或者制作循环画面视频。比如在制作历史剧时，发现母子遥望片段时长不够，又不便重拍。直接复制粘贴延长后发现，观看时在连接处有跳跃感。这时候可以勾选第二段视频的“反转视频”选项，播放时画面平滑过渡，没有停顿感，不会让观众产生不连续的感觉。

3.1.2 舱外航天服

为保证航天服的活动效率和操作灵活性，通常采用比乘员舱低的压力制度。70年代之前的AL⁃7舱外航天服使用27 kPa纯氧，用于近地轨道出舱活动；AL⁃7B登月服也使用27 kPa纯氧，在“阿波罗”计划中用于月面出舱活动和轨道出舱活动，后来改进后用于“Skylab”空间实验室轨道出舱。航天飞机EMU舱外航天服使用30 kPa纯氧［6］。目前，国际空间站美国舱段配置改进型EMU⁃M舱外航天服，仍使用30 kPa纯氧［6］。

3.1.3吸氧排氮方案

航天员出舱活动前需吸氧排氮，以降低减压病风险。美国航天飞机乘员舱为降低减压病发生概率，所采用的阶梯减压吸氧排氮方案如图1［7］。

图1 美国航天飞机的阶梯减压法吸氧排氮方案［7］Fig.1 Staged decompression protocol of space shuttle［7］

1）航天飞机［10］：（1）入轨初期，航天员在1 atm下用面罩吸纯氧60 min；（2）总压减压至70.3 kPa并至少保持12 h；（3）在舱外航天服内吸氧排氮时间40 min，之后出舱活动；（4）完成最后一次出舱活动后，乘员舱恢复1 atm总压，为防止多次出舱导致氮气泡累积出现减压病，航天员出舱间隔不少于1 d；需要快速出舱时，乘员舱不减压，航天员在舱外服内直接吸氧排氮4 h，之后出舱。

2）国际空间站美国舱段［14］：（1）空间站始终保持1 atm总压；（2）气闸舱后减压至55.2 kPa，航天员在气闸舱停留24 h；（3）航天员在舱外服内吸氧排氮120～140 min后出舱，为防止多次出舱导致氮气泡累积出现减压病，航天员出舱间隔一般为3 d；应急情况下，无需在55.2 kPa环境中停留，在舱外服内连续吸氧排氮150 min后出舱，此情况下发生减压病的概率小于50%，一旦出现减压病，需要进行加压治疗。

3.2 苏联/俄罗斯

3.2.1 载人航天器

苏联/俄罗斯载人航天器乘员舱均采用1 atm氧、氮混合气压力制度，包括联盟飞船、礼炮系列空间实验室、和平号空间站、国际空间站俄罗斯舱段，其大气压力和成份接近海平面，氧、氮分别占21%和79%。这一压力制度符合人类生活习惯，而且发射和返回时不需要采取适应地面环境压力的变压措施。该压力制度简单、可靠，能够适用于气态贮氧、化学产氧、电解制氧等多种供氧方案［6，11］。

3.2.2 舱外航天服

舱外航天服始终采用40 kPa纯氧压力制度。Krechet（“隼”）登月服采用 39 kPa纯氧。在Krechet登月服基础上发展出来的Orlan系列（Or⁃lan⁃D/DM/DMA）舱外航天服，采用两级压力控制制度，一级39 kPa纯氧、二级28 kPa纯氧，用于“礼炮”号、“和平”号出舱活动。改进的Orlan⁃M/MK舱外航天服只保留了39 kPa纯氧一级压力制度，用于国际空间站俄罗斯舱段出舱活动［6，11］。

3.2.3 吸氧排氮方案

图2 俄罗斯出舱活动吸氧排氮方案［6］Fig.2 The prebrea the protocol of Russia［6］

无论正常出舱活动还是应急出舱，为预防减压病，均采用舱外航天服内吸氧排氮方案（图2）：1）气闸舱泄压至70 kPa；2）在舱外服内吸氧排氮30 min后出舱。为防多次出舱导致氮气泡累积出现减压病，航天员出舱间隔一般不少于3 d。

俄罗斯专家认为，按照这种方式吸氧排氮，就能够完全防止肺和血液中发生氮气过饱和的情况。只是对于去饱和很慢的组织（t1/2＝3～8.5 h），如骨、结缔组织和脂肪，减压前后氮分压的比值将达到1.6～1.8，减压病风险较高。但30 min吸氧排氮，再加上舱外航天服在40 kPa工作压力下比较硬，限制了航天员上肢活动的幅度和频度，减了软组织内的气化作用，能够防止减压病的发生，根据2000多例试验和飞行数据，在0.95置信度下，不出现减压病的可靠性达0.95［7］。

3.3 我国载人航天大气压力制度方案

我国载人航天器乘员舱采用1 atm氧氮混合气压力制度，如“神舟”飞船、“天宫”空间实验室，乘员舱采用总压（91±10）kPa氧氮混合气体，其中氧分压（22±2）kPa。

我国“飞天”舱外航天服压力制度与俄罗斯相似，使用40 kPa纯氧，在神舟七号出舱活动任务中得到了试验验证，并将用于我国未来空间站出舱活动任务。

我国吸氧排氮方案与俄罗斯也基本相同，但吸氧排氮时间延长到35 min，减压病风险进一步降低［7］。

3.4 对载人月球探测大气压力制度选择的启示

各国航天器已有压力制度情况见表2，有以下启示：

表2 各国载人航天已有压力制度［8］Table 2 Historical spacecraft cabin and space suit atmospheres［8］

1）近地轨道航天器已经逐步统一到1 atm氧、氮混合气压力制度，与人类日常生活环境相同，可以把潜在的医学生理学问题最少化，便于航天员选拔和国际合作；

2）航天服（含登月服）分为两个流派，美国始终坚持30 kPa压力制度，俄罗斯按40 kPa压力制度发展，各有优势，都能够满足舱外活动需要，这是各国继承既往技术、保持技术体系统一的需要；

3）航天飞机所采用的阶梯压力制度，能够兼顾发射和返回，也能提高出舱活动频度，对载人月球探测航天器有较好的借鉴意义；

4）未来载人探月工程，登月飞船、月球居住舱的压力制度，需要综合考虑人体生理学要求、工程实现性和经济性，以及对以往技术的继承性；

5）登月舱、月球居住系统的总压可降至54 kPa（对应R值小于1.4，为空间站可接受的减压病风险），并保持氧分压不低于18 kPa，可满足航天员舱内正常生活、工作需求，同时可降低大气消耗，达到优化工程设计的目的。该种压力制度需要考虑两个问题，一是为防止乘员舱总压由常压降至54 kPa仍存在较低减压病发生风险的问题，需要阶梯减压；二是存在乘员舱氧浓度高于30%的情况，需要加强舱内非金属材料阻燃性相关设计。

4 载人探月大气压力制度建议

4.1 大气压力制度的原则和目标

选择载人航天器和航天服压力制度，必须遵循相应的医学工程原则：

1）医学生理学原则。必须保证航天员健康安全和工作效率，一要防止航天员因氧分压过低出现缺氧；二要防止氧分压过高发生氧中毒症；三要考虑乘员舱与航天服之间的压力制度协调匹配，降低和消除减压病风险。

2）工程实现的经济性原则。应综合考虑航天器气体泄漏量、补给量、乘员舱和航天服壳体结构强度与重量等因素。

3）医学工程相结合原则。既要考虑乘员舱与航天服压力制度匹配性问题，又要兼顾航天员工作能力与效率问题，还要考虑乘员舱氧浓度与发生火灾的关系问题，综合权衡。

载人登月的运输代价巨大，就要在保证航天员安全的情况下，尽可能提高航天员月面活动的效率，即：增加舱外活动频度、提高登月服工作效能、减少登月舱的资源消耗。因此，载人探月压力制度选择应达到以下目标：

1）航天员每天都能执行舱外活动，减少或无需吸氧排氮，不出现减压病；

2）保证登月服的机动性能；

3）降低月面停留和出舱活动期间的资源消耗；

4）登月舱和登月服的压力控制策略，须保证正常和应急情况下航天员的安全；

5）与探月航天器多次发射、在近地轨道组装、绕飞登月的大方案相匹配。

4.2 载人探月大气压力制度方案

由以上分析，从我国当前工程实际和技术继承性出发，与当前航天器1 atm氧、氮混合气压力制度相比，我国载人登月工程航天器压力制度方案见表3，要点和优势为：

1）登月飞船

（1）发射段和返回着陆段：氧、氮混合气，总压（90～101.3）kPa，与发射场、着陆场环境匹配，方便和空间站对接，可与空间站交换乘组；

（2）地－月空间转移段：地－月飞行期间，阶梯减压，入轨后总压先降低到70 kPa，停留12 h以上，进一步降压至（58±4）kPa；月－地飞行期间，阶梯增压，总压过渡到接近（90～101.3）kPa；氧分压保持（21±2）kPa，满足人体生理学要求；

（3）月球着陆停留阶段：总压（58±4）kPa，氧分压（21±2）kPa，与常压相比，乘员舱泄漏量减半，气闸舱泄复压的气体资源消耗量减半。

2）月球居住舱和承压式月球车

未来长期探月建立的月球居住舱以及植物舱均采用氧氮混合气，总压（58±4）kPa，氧分压（21 ±2）kPa。该种压力制度下，受控生态生保系统的植物和微生物可正常生长，乘员舱和植物舱之间可方便进行气体交换。针对航天员驾驶承压式月球车作业任务，为防止火灾风险，承压式月球车仍采用相同压力制度，航天员从居住舱出舱和从承压式月球车出舱均执行相同的出舱活动程序。该压力制度能够实现三种乘员舱产品设计的标准化，同时，舱体泄漏量小，壳体重量小。

3）登月服

（1）方案I：40 kPa纯氧压力，与我国舱内航天服、“飞天”舱外航天服的压力体系相同，具有良好的技术继承性，出舱活动时不需要吸氧排氮；

（2）方案II：30 kPa纯氧压力，与唯一实践过的“阿波罗”登月服相同，下肢活动性更好，在月球变面的机动性能经过飞行验证；

综合考虑，倾向于采用40 kPa纯氧压力作为首选方案，可临时向下调节到30 kPa压力，适应特殊工作的需要。

4.3 出舱活动减压病风险分析

登月活动中，资源运输保障比空间站更困难，要求将减压病风险降到最低。按照总压控制范围（58±4）kPa、氧分压控制范围（21±2）kPa、供氧优先的控制策略，各种可能的压力组合情况下的R值见表4。可见：

1）登月服采用40 kPa纯氧压力制度，各种情况下R值均小于1，不存在减压病风险，出舱前不需要吸氧排氮，可实施连续舱外活动，出舱活动效能高；

2）若登月服采用30 kPa纯氧压力制度，R值在1.0～1.29之间，存在较低的减压病风险，出舱前仍需要吸氧排氮约35 min，出舱活动间隔不小于1 d。

从提高月面出舱活动效能、降低减压病风险角度，登月服选择40 kPa压力制度更适宜。

表3 载人探月压力制度方案建议Table 3 Atmosphere design proposal for manned lunar exploration mission

表4 月面出舱活动减压病风险分析Table 4 Risk Analysis of developing altitude decompression sickness in lunar EVA

5 结论

1）提出的登月飞船（101.3～58）kPa变压力氧氮混合气，登月舱58 kPa氧氮混合气，登月服40 kPa纯氧的压力制度，可满足人体生理学要求。

2）与阿波罗登月飞船30 kPa纯氧压力制度相比，本方案安全性更高，这两种方案的出舱活动都不需要吸氧排氮，出舱活动间隔也不受限制，均不出现减压病风险。

3）与当前载人航天器压力制度相比，登月舱发射重量小，气体携带量小；航天员出舱活动间隔不受限制，出舱效能更高，可消除减压病风险；工程可实现性和经济性更优。

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［1］王普秀.航天环境控制与生命保障工程基础［M］.北京：国防工业出版社，2003：100⁃104.Wang Puxiu.Engineering Fundation for Space Environmental and Life Support System［M］.Beijing：National Defence In⁃dustry Press，2003：100⁃104.（in Chinese）

［2］祁章年.航天环境医学基础［M］.北京：国防工业出版社，2001：18，41.Qi Zhangnian.Medical Fundation for Space Environment［M］.Beijing：National Defence Industry Press，2001：18，41.（in Chinese）

［3］陈信，袁修干.人⁃机⁃环境系统工程生理学基础［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2000：73⁃74.Chen Xin，Yuan Xiugan.Physiological Fundation for Human⁃Equipment⁃Environmental System［M］.Beijing：Beijing Uni⁃versity of Aeronautics and Astronautics Press，2000：73⁃74.（in Chinese）

［4］Waligora J M，Horrigan D J，Nicogossian A.The physiology of spacecraft and space suit atmosphere selection［J］.Acta Astronautica，1991（23）：171⁃177.

［5］孙喜庆，姜世忠.空间医学与生物学研究［M］.陕西：第四军医大学出版社，2010：162⁃178.Sun Xiqing，Jiang Shizhong.Space Medical and Biological Research［M］.Shannxi：The Fourth Military Medical Univer⁃sity Press，2010：162⁃178.（in Chinese）

［6］陈景山.航天服工程［M］.北京：国防工业出版社，2004：40⁃43.Chen Jingshan.Space Suit Engineering［M］.Beijing：Na⁃tional Defence Industry Press，2004：40⁃43.（in Chinese）

［7］陈金盾，刘伟波.神舟七号出舱活动航天员系统总体方案［R］.中国航天员中心，2006.Chen Jindun，Liu Weibo.Shenzhou⁃7th EVA overall design of astronaut system［R］.China Astronaut Training and Re⁃search Center of China，2006.（in Chinese）

［8］Lange K E，Perka A T，Duffield B E，et al.Bounding the spacecraft atmosphere design space for future exploration mis⁃sions［R］.NASA/CR—2005⁃213689，2005.

［9］Foster PP，Bruce D.Butler2 Decompression to altitude：as⁃sumptions，experimental evidence，and future directions［J］.J Appl Physiol 2009（106）：678⁃690.

［10］Diana Risin，Stepaniak PC.Biomedical Results of the Space Shuttle Program［M］.NASA/SP⁃2013⁃607：315⁃325.

［11］贾思光，陈景山.太空减压病的发病率与预防［J］.航天医学与医学工程，2000，13（5）：378⁃381.Jia Siguang，Chen Jingshan.Incidence and prevention of space decompression sickness［J］.Space Medicine＆Medical Engineering，2000，13（5）：378⁃381.（in Chinese）

［12］Johnston Berry C A，Dietlein LF.SP⁃368 Biomedical Results of Apollo［M］.National Aeronautics and Space Administra⁃tion；1St Edition，1975：2⁃18.

［13］Johnston RS，Dietlein LF.Biomedical Results of Skylab［M］.NASA，Washington D.C，1977：10⁃12.

［14］Liskowsky D，Boyer J.NASA⁃STD⁃3000 NASA Space Flight Human System Standard［S］.NASA，2011.

［15］Conkin J，Norcross J R.，Abercrom F.J，et al.Evidence Report：Risk of Decompression Sickness（DCS）［M］.NASA，Johnson Space Center Houston，Texas，2016：16⁃21.

Selection of Spacecraft Atmospheric Pressure Regime for Manned Lunar Exploration Mission

LIU Weibo，LIU Zhaoxia，CHEN Jindun，PENG Yuankai
（China Astronauts Research and Training Center，Beijing 100094，China）

Atmospheric pressure regime is one of the top design parameters for manned lunar exploration mission.It should be thoroughly researched to ensure the safety and high efficiency of astronauts，and to meet the engineering requirements of feasibility and economy at the same time.In this paper，the inter⁃actions between gaseous environment，human physiology，and technology were analyzed，and proposals of atmospheric pressure and composition for each stage of the mission were suggested including the launch，return，earth⁃moon transfer flight，lunar habitation and lunar surface EVA，et al.During the launch and return stage，（90～101.3）kPa total pressure of oxygen and nitrogen mixture was selected.The total pressure gradually reduced to（58±4）kPa during the earth⁃moon transfer period，and maintained at this level in the phase of lunar landing and lunar habitation.When flew back to the earth orbit，the total pressure was gradually elevated back to nearly 101.3 kPa.The oxygen partial pressure maintained at（21 ±2）kPa during all the phases.As to the lunar suit，40 kPa pure oxygen was preferred，and 30 kPa pure oxygen was backwards compatible.The main advantage of this pressure regime proposal is that it could meet the human physiology requirements with lower engineering cost.Most of all，the decompres⁃sion sickness during lunar surface activity could be totally avoided.

manned lunar exploration；lunar suit；atmospheric pressure regime

V19

A

1674⁃5825（2016）06⁃0687⁃07

2016⁃05⁃30；

2016⁃10⁃15

中国航天医学工程预先研究项目（2012SY54B0101）

刘伟波（1972－），男，硕士，研究员，研究方向为航天医学工程总体技术。E⁃mail：weiboliu＠sina.com