出舱活动技术基础PDF电子书下载

第1章　出舱活动技术概况 1

1.1　概述 1

1.1.1 出舱活动的定义 1

1.1.2　出舱活动的分类 3

1.1.3 出舱活动的作用与意义 4

1.1.4 出舱活动基本技术 5

1.2　出舱活动简史 7

1.2.1　第一阶段：起步探索阶段（1965—1968） 7

1.2.2　第二阶段：改进强化阶段（1969—1972） 8

1.2.3 第三阶段：发展完善阶段（1973—） 8

1.3　出舱活动技术的发展概况 9

1.3.1　俄、美两国的出舱活动技术 9

1.3.2 出舱活动技术的发展趋势 12

参考文献 14

第2章　出舱活动空间环境及防护技术 15

2.1　概述 15

2.2　出舱活动面临的空间环境 15

2.2.1　地球大气与真空环境 15

2.2.2　热环境 18

2.2.3 空间电离辐射环境 19

2.2.4 非电离辐射环境 22

2.2.5　微流星体与空间碎片 23

2.2.6　微重力环境 24

2.3　空间环境对人体的影响 24

2.3.1 真空环境对人体的影响 24

2.3.2　热环境对人体的影响 26

2.3.3 电离辐射环境对人体的影响 27

2.3.4　非电离辐射对人体的影响 33

2.3.5　微流星与空间碎片对人体的影响 34

2.3.6　微重力环境对人体的影响 35

2.4　出舱活动的防护技术 36

2.4.1　舱外航天服 36

2.4.2 出舱程序的设计 39

2.4.3 出舱时机的选择 39

2.4.4　空间碎片预报与轨道清扫 40

参考文献 41

第3章　微重力环境下的人体运动与控制技术 42

3.1　概述 42

3.1.1 重力 42

3.1.2　微重力 43

3.1.3　失重和平衡 43

3.1.4　太空微重力的来由 43

3.1.5　太空微重力水平 44

3.1.6　得到微重力环境的方法和手段 45

3.2　微重力环境下人体运动特性 47

3.2.1　微重力环境下人体动力学模型 47

3.2.2　微重力环境下人体运动特性 61

3.3　舱外航天服对航天员运动的约束 63

3.3.1　舱外航天服的约束 63

3.3.2　航天服反作用力矩与关节转角的关系 64

3.4　出舱活动过程中航天员的运动控制 68

3.4.1　采取自身动作进行运动控制 68

3.4.2　采取机动装置进行运动控制 70

参考文献 79

第4章　舱外航天服装备技术 80

4.1　概述 80

4.1.1 基本概念 80

4.1.2　舱外航天服装备在载人航天中的地位和作用 81

4.1.3　舱外航天服装备的特点 82

4.2　航天服医学与工效学设计基础 82

4.2.1　航天服压力和气体环境医学工程学要求 82

4.2.2　航天服温度生理学与医学工程设计要求 84

4.2.3　航天服工效与人体工效学要求 86

4.2.4　航天头盔生理卫生学与视觉工效学要求 88

4.2.5 出舱航天员的辐射防护医学工程对策 90

4.3　舱外航天服装备总体设计概要 91

4.3.1　舱外航天服装备总体设计要求 91

4.3.2　舱外航天服装备的总体方案设计与选择 93

4.3.3　舱外航天服装备最佳系统方案的选择 100

4.4　典型舱外航天服装备 101

4.4.1　概述 101

4.4.2　舱外航天服 102

4.4.3　舱外航天服自主生命保障系统 108

4.5　航天服安全性设计 124

4.5.1　概念 124

4.5.2　舱外航天服装备的安全性设计要求 125

4.5.3　航天服安全性设计措施及对策 125

4.5.4　通过设计和使用减小风险 127

4.5.5　附加预防措施 130

4.6　舱外航天服装备的使用 131

4.6.1 舱外航天服装备的使用寿命 131

4.6.2　舱外航天服装备的保存 131

4.6.3　舱外航天服装备的使用气、液介质要求 132

4.6.4　舱外航天服装备的使用 132

4.6.5 舱外航天服装备允许外环境压力变化限制 133

4.6.6　航天服在试验及训练使用中防止高氧反应要求 133

参考文献 133

第5章　气闸舱技术 136

5.1　概述 136

5.1.1　气闸舱的定义 136

5.1.2 气闸舱的作用 136

5.2　气闸舱的基本原理 139

5.2.1 节省气体的基本原理 139

5.2.2 吸氧排氮和阶段减压预防减压病的基本原理 139

5.2.3　泄压复压的基本原理 142

5.3　气闸舱的组成 147

5.3.1 内外舱门 147

5.3.2　生命保障系统 147

5.3.3　舱门密封性检查和测试设备 147

5.3.4　通信设备 148

5.3.5　扶手和脚限制装置 148

5.3.6　航天服控制台 149

5.4　俄、美和国际空间站气闸舱简介 149

5.4.1 上升2号飞船气闸舱 149

5.4.2　苏联礼炮号气闸舱 150

5.4.3　和平号气闸舱 150

5.4.4　美国天空实验室气闸舱 150

5.4.5　美国航天飞机气闸舱 151

5.4.6 国际空间站气闸舱 153

参考文献 154

第6章　出舱活动窗口与出舱活动程序设计 155

6.1 出舱活动窗口与出舱活动程序 155

6.1.1　概述 155

6.1.2 出舱活动窗口 155

6.1.3 出舱活动程序 155

6.2　出舱活动窗口设计 156

6.3　出舱活动程序设计 158

6.4　国外出舱程序介绍 159

6.4.1　俄罗斯的出舱活动程序（国际空间站） 159

6.4.2 美国的出舱活动程序（航天飞机或国际空间站） 160

6.4.3　俄、美两国出舱活动程序比较 161

参考文献 161

第7章　航天员出舱活动训练技术 162

7.1　航天员出舱活动训练技术的目的与意义 162

7.2　出舱活动训练技术的内容和模式 164

7.2.1　理论训练 165

7.2.2　专业技能训练 165

7.2.3 出舱程序训练 166

7.2.4 出舱活动任务训练 166

7.2.5 国外出舱活动训练的组织模式 167

7.3　国外航天员出舱活动训练技术介绍 167

7.3.1 俄罗斯出舱活动训练技术介绍 167

7.3.2　美国出舱活动训练技术介绍 175

7.3.3　进行出舱活动训练的几点注意 179

7.3.4　我国航天员出舱活动训练技术展望 181

7.4　虚拟现实技术在出舱活动训练中的应用 181

7.4.1　虚拟现实技术概述 181

7.4.2　虚拟现实系统的分类 182

7.4.3 虚拟现实技术在出舱活动训练中的应用实例 185

7.4.4　虚拟现实在出舱活动训练中的优越性 187

参考文献 188

第8章　出舱活动训练、试验设备 189

8.1　概述 189

8.1.1 引言 189

8.1.2　常用的出舱活动训练、试验设备 189

8.2　出舱活动程序训练模拟器 190

8.2.1 出舱活动程序训练模拟器的基本概念 191

8.2.2　俄罗斯程序训练模拟器 192

8.3　中性浮力水槽设备 202

8.3.1 中性浮力水槽的用途 203

8.3.2 中性浮力模拟技术的发展和应用概况 204

8.3.3 中性浮力模拟失重的优缺点 205

8.3.4 中性浮力水槽的系统组成 206

8.3.5　国外典型中性浮力水槽 207

8.3.6 训练流程 214

8.4　舱外航天服试验舱 215

8.4.1 功能 216

8.4.2 组成 216

8.4.3　一般技术要求 216

8.4.4　主要用途 217

8.4.5　美国、俄罗斯舱外航天服试验舱简介 217

8.5　失重飞机 228

8.5.1 目前能提供失重环境的设备 228

8.5.2　失重飞机的作用 230

8.5.3　失重飞行基本原理 232

8.5.4　失重飞机的飞行过程 232

8.5.5　失重飞机性能参数 234

8.5.6　失重飞机改装 234

8.5.7 国外失重飞机简介 235

参考文献 236