航天高過載防護設備

航天高過載防護設備

航天高過載防護設備是通過對下肢及腹部體表施加機械壓力等措施,以限制和減輕上半身血液向下肢和腹部轉移及在這些部位淤積,從而使頭部血壓在+Gz作用時保持在較高水平的裝備。

航天高過載的來源

地心引力將人類和地球上的一切物體牢牢束縛在地球上。人類要想飛離地球就必須克服這種束縛。為了克服地球引力,太空飛行器在發射升空過程中,利用火箭的動力,逐步加速至入軌速度。在加速過程中飛船發射時的過載可達5~8G,太空梭可控制在3G的水平。在飛船發射段的應急逃逸過程中,航天員可能會遇到8~15G甚至更高的過載作用。太空飛行器完成軌道飛行返回地面的過程中,離軌段制動火箭的動力減速和再入大氣層的氣動減速,也會使航天員承受很大的過載,其持續時間和峰值與太空飛行器返回時的再入角和太空飛行器本身的動力狀態有關。目前,飛船正常返回時,一般最大過載值為4~5G,太空梭則不大於3G。減速與加速的方向不同,但性質相同。而一個50千克的人在2G的環境中就成為100千克,如果在6G環境中就相當於有300千克的力作用在人身上,肯定對人體有不利影響。

高過載的危害

在載人飛行中,過高的過載值對人體有害,甚至是致命的。超重對人體影響的大小與超重力的作用方向、數值大小、持續時間以及變化速率有關。與航天員有關的主要是兩個方向的超重:一是作用方向從人的前胸到背部的橫向超重,也稱胸-背向超重;另一個是對人體影響較大的,作用方向從頭到骨盆的縱向超重,也稱頭-盆向超重。無論什麼方向的超重都是超重值越大、持續時間越長、變化速率越快對人體的影響就越更大。較大的過載會使航天員呼吸功能、心血管功能異常,對識別、判斷及操作等能力也會帶來一定影響。而過高的超重還會造成航天員頭部和心臟供血不足,輕則引起視覺障礙和心律紊亂,重則導致意識喪失。

高過載防護

過載是航天員在太空飛行任務中需面臨的一大難關。為了使航天員能夠順利闖過兩個“過載關”,航天工程人員和航天醫學家聯合起來,採取各種措施,為航天員保駕護航。

首先,工程人員發現,在滿足一定加速過程的前提下,較低的超重值和較長的作用時間,比較高的超重值和較短作用時間對人體更有利。經過工程人員的不斷努力與改進,現在發射時的超重值已由早期的7~9G降低到不超過5G,再入時由於利用了升力,減速超重值也由早期簡單彈道式再入的9~10G降到4G。儘管作用時間要相應延長,但人體的負荷卻可以大大減低。

航天員的貼身躺椅 航天員的貼身躺椅

其次,航天醫學專家發現,選擇合理的體位,將降低超重對人體的影響。因為人體對胸-背向超重的承受能力遠大於頭-盆向超重,於是,他們想了一個辦法,做了一個與重力方向成75度的貼身躺椅,發射時,讓航天員採取橫臥的姿勢,再配備減震坐墊和防噪耳塞等,會減輕超重對航天員身體的損傷。

此外,人和人之間,對超重作用的耐受力有很大差別:有的人在3G時就會昏迷,有的人卻可以耐受5~6G,仍保持視覺明亮、頭腦清醒。因此,選拔超重耐力高的人當航天員,也是一種十分有效的預防措施。同時,航天醫學專家們也發現一個人的超重耐力是可以改變的,經過一段時間的的體能訓練及與對抗重力直接有關的特殊訓練,可以提高航天員的超重耐力,如航天員轉椅訓練和離心機訓練等。

另一方面,在飛船返回過程中,由於超重作用的影響,航天員很容易出現暈厥。對此,航天醫學專家們也提出了一個好辦法,讓他們在返回時穿上一種特別的抗荷服——這種服裝的腿部和腹部有氣囊,這些氣囊在加壓時,可以防止血液在下身的滯留,增加回心血量,腦部就不缺血了,也就不會出現暈厥了。採取了上述種種保駕護航的措施,現在,航天員基本可以順利地闖“過載關”了。

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