宇航員應急救生手段
無論技術進步有多大,保證宇航員安全問題也不會失去其現實意義。隻要宇航員置身於航天飛行器內就隨時有發生事故的可能:火箭主動飛行階段內動力裝置或其他係統發生故障;軌道飛行階段座艙失去氣密、起火、氣體組成破壞;降落(再入)階段未按設計角度進入大氣層或因提前或錯後發出製動脈衝信號而未能在預定地點著陸。
若在主動飛行階段發生緊急情況,則可操縱的航天飛行器上裝有特定的設備,可保證乘員艙分離並實現安全著陸或濺落。
如緊急情況發生在軌道飛行或下降(再入)階段,則航天飛船可能在地球上任一地點迫降,結果是宇航員可能暴露在不同的自然條件下。單槍匹馬地與大自然抗爭中要想取得勝利,毫無疑問需要意誌、勇敢和知識。但僅僅這一切還是不夠的,因此必須給宇航員配備起碼的救生生存手段。
個人救生生存手段包括食品、飲水和應急救生裝備。救生生存手段均應氣密包裝並存放在夠得著的地方,平時不動,僅在應急時取出使用。
影響個人救生生存手段內容的因素有:可能的飛行緯度範圍,此值取決於軌道麵與赤道的夾角;被搜索營救人員發現和救回前很可能有的漫長的獨立生存待援時間。
前蘇聯航天飛行器預計在陸地上降落。盡管如此,宇航員飛行訓練中仍然很重視乘員應急濺落時的行動準則。
應急救生食品
盡管食品很少成為生存下去之最重要的因素,它在保證人體能量需求方麵仍然起著重要的作用——保持工作效率。
在良好的條件下,人不進食而生存下去的時間可達30晝夜。在規定宇航員應急膳食時,一般取一晝夜的消耗量(10000~12500千焦)。內容有精煉食品、肉罐頭、壓縮餅幹、食糖、巧克力及食鹽,全係氣密包裝,可供一日三餐食用。
應急救生飲水儲備
業經測定,即使在靜息狀態,每人每晝夜仍須飲水2~3升。航天飛行器落在沙漠或大海時,飲水問題顯得尤其重要。
為了長期儲存,將特殊加工的飲水氣密封裝在容量為03~05升的水罐內。這種“飲水罐頭”可存放好幾個月。
應急救生裝備
應急救生裝備包括漂浮裝置、海上救生服(抗浸服)、配套服裝、通訊及信號裝置、備用藥品及營具。
應急救生漂浮裝置
漂浮裝置的用途是在水上支撐人體,使之能按要求的方式遊去。
拯救濺落時脫離飛船而被迫在水上漂浮的宇航員有相當的難度。統計數據表明,對落水者來說,最致命之處莫過於冷卻。水之導熱率為空氣導熱率的25倍。直接接觸水時,人體散發的熱量迅速地傳給環境介質。在10℃的水中穿著濕工作服的人,其保持工作能力的時間為1小時。若水溫為4℃,則安全時間為10~20分鍾;而水溫在0℃上下時,則幾分鍾後就可能喪失意識。各國的研究人員依據實驗數據認為,主動運動可在一定時間內補償機體熱耗損。但應想到,這會把人弄得精疲力盡。
人在水中的姿態(人體於垂直、水平或傾斜狀態漂浮)也很重要。體位垂直時,身體下部比上部承受更大水壓,致血液循環惡化,導致機體更快地過冷。令人體處於水平狀態則會使裝置結構更為複雜。現有漂浮裝置均係使人體保持傾斜姿態——傾角約45°。
充氣式浮漂(腋下救生器):整套裝置由二個浮漂,固定帶及吊救繩索組成。
浮漂不工作時置封包內,占體積較小。應急使用時牽拉封包繩,封包一打開,浮漂即可充氣。可用二氧化碳氣瓶自動充氣;也可用嘴吹氣,帶單向活門(吹氣嘴)的橡膠吹氣管即為此而設。
氣瓶牽拉起動(充氣)拉繩時,頂杆壓在撞針杆上,撞針刺穿封口薄膜,為氣體打開通向浮漂內部的通路。瓶內裝二氧化碳約28克,浮漂充滿時間為20~30秒。
浮漂用桔紅色雙麵塗膠布製造。兩個浮漂提供的正浮力約34千克。其工作壓力為10千帕(01千克力/厘米2)。係統總重量為15千克。
充氣式救生船:用於濺落時拯救宇航員,以塗膠綢料製成,充以二氧化碳氣或空氣。氣瓶放在船體上的專用袋子裏,其容積為04升。
為了便於容納落水者及增加穩定性,船尾直徑較船頭大,同時也寬敞一些。
左舷備有手風箱,必要時可用它補氣。風箱借橡膠管裝在船體上,不能取下來。
為了使救生船穩定,船尾下麵粘有壓艙水袋。船體外廓為1890毫米×960毫米×255毫米,質量35千克,載重100千克。船體充滿時間為3分鍾;工作壓力不大於155千帕(015千克力/厘米2)。
海上救生服
海上救生服用於拯救遭遇事故而被迫離機漂浮的乘員。
海上救生服應保證在海浪(4~6級)中能保持方便而穩定的仰臥體姿,同時頭部略微露出海麵。其正浮力不低於25~35千克。
救生服衣料在海水及±50℃範圍內變溫的作用下應保持穩定性。救生服通常在腕部及頸部密封。由於密封不嚴而進入衣內的水量不得超過08~12升。
衣內隻要存在不大的餘壓即可提高其熱防護性能。用吹氣嘴周期性地補氣可使餘壓值達1~15千帕(100~150毫米水柱)。
漂浮者身上衣服的表麵溫度很快就與環境溫度拉平。故水溫為O℃,皮溫為32℃的情況下,溫差將為32℃。
前蘇聯宇航員采用的海上救生服,其基本組成部分為:防水衣體(連身式工作服)、軟帽、密封手套、漂浮氣領、毛皮襪。
防水衣體由雙層塗膠綢料製成。褲管上連有橡膠鞋,頸部密封借助橡膠簾實現。衣上有穿脫衣襟,借掩襟密封。軟帽用3毫米厚的海綿橡膠製造。可脫式三指密封手套係塗膠針織品製成。
漂浮氣領(枕頭及浮漂兩個),粘在衣體上。充滿時約可提供浮力300牛;衣體損壞時浮力不少於100牛。衣體入水後,水壓將其中空氣擠入氣領,使之充滿空氣。必要時可用吹氣嘴補氣。
海上救生服質量約為3千克(防水衣體及信號設備25千克,三指密封手套04千克;鞋墊01千克);腕套及橡膠簾12小時允許進水總量不得超過1升。
蘇製海上救生服穿在現有成套裝備(襯衣、飛行服、保溫服)的外麵。裝備的熱阻約為04米2開/瓦(26克裸)。
全壓服可當海上救生服使用。全壓服衣體是氣密而不透水的,全壓服上的附件均有防水措施。
服裝配套
製造出在-50~+50℃溫度範圍內能保證人類最起碼生存條件的萬能服裝實際上是不可能的。所以,宇航員是用配套服裝裝備起來的,其中包括:襯衣、飛行服、保溫服和帽子、海上救生服、毛皮襪、絲襪和針織手套。
襯衣和飛行服供座艙內溫度在20℃下的正常飛行條件下使用。溫度降低時可穿上保溫服,保溫服平時存放在便攜式用品箱裏。應急條件下,為防備寒風雨雪的侵襲可將海上救生服罩在飛行服和保溫服外邊。
極端的低溫下必須利用手邊的一切手段禦寒(降落傘傘衣、用雪做的掩蔽部、篝火等等)。
通訊及信號設備
通訊設備為無線電台和伸縮天線,用來與營救飛機聯係和發出遇難信號。電台由兩部分組成——收發報機和電源,二者以電纜相連。電台以單一的固定頻率與飛機上電台聯係。飛機在1千米高度飛行時,覆蓋範圍不少於15千米。整套設備總質量在35~4千克。
信號設備包括:光信號鏡、哨子、熒光染色劑(用於海水和積雪染色)。
宿營裝具
宿營裝具含固體燃料、防風火柴、罐頭起子、防蚊頭網、海水淡化劑、太陽能蒸餾器、帶套水瓶、漁具、手槍和子彈、燈具、備用藥品和鋼鋸。
時下已知,海水淡化劑的作用原理是某些物質(沸石、離子型樹脂)具有吸附海水中鹽類(3~4克/升至35克/升)的能力,因為海水中的鹽類對人的機體有破壞作用,所以要淡化它。1片海水淡化劑可淡化4升海水。在訓練中預防航天運動病
由於航天運動病是在飛行任務的初期和關鍵性階段出現,它對飛行任務的順利進行影響很大,人們對此特別關注。已采用過各種方法來預防和控製,但是,至今成效不大。
采用訓練程序控製航天運動病是以一般生理原則為基礎的,即增加應激作用強度可以導致適應能力的提高。當然,這個問題是在飛行任務前而不是在Og環境下進行預防航天運動病的訓練。因此,要考慮到在地麵1g情況下進行的訓練效果轉移到空間環境可能是有限的或者甚至不起作用的。
適應性訓練由飛機在飛拋物線軌道時所產生的短期失重組成。這種短期Og得到的訓練效果大於實際訓練的效果。
也可采用高性能飛機的特技飛行來產生人們熟知的引起敏感個體運動病的刺激,宇航員往往在飛行任務前已參與這類飛行。根據非正式報道,人們設想這類飛行可以獲得某些防護作用,但是,經過特技飛行的宇航員,在航天時同樣出現了航天運動病,顯然這種訓練沒有起到應有的防護作用。
適應性訓練的第三種程序是把受試者放在旋轉環境中,如轉椅或慢轉室裏,與實驗同時的研究證明通過將受試者暴露於逐漸增加應激強度下,可以降低他們對特殊環境的運動病敏感性。在一個研究中,發現在一種運動環境下超適應是可以提供在其他運動環境下的防護作用。使用慢旋轉室時,受試者進行標準的頭部和身體向左或向右運動,直至達到運動病終點或進行1200次差別部運動時為止。然後,受試者在三個不熟悉的象限進行頭部運動,在這些情況下測量到明顯的適應效果。現在必須評定這種訓練效果的轉移是否在失重環境下也可以得到效益。
對地麵環境的再適應
對返回地麵的宇航員所收集的生物醫學數據表明,在每一次航天之後需要有一個對18再適應的生理代償期,對於再適應所需要的時間及其過程的特有特征存在著很大的個體差異。某些差異可歸因於飛行任務的複雜程度和持續時間,樣本大小,或使用的對抗措施的不同等。此外,不同的生理係。統似乎以不同的速度達到再適應。盡管如此,還是可以得到一個有關再適應過程的推測性結論,特別是對那些受飛行持續時間影響最少的係統。
返回到地麵環境後某些生理學係統的變化會重複出現,有時發生明顯的症狀。例如,宇航員已一致地闡明飛行後立位耐力降低,這顯然是與體液移位引起的重新調整和與心肺神經感受器的反射性反應有關。飛行後前庭神經係統的再適應過程常常由於姿態平衡困難而得到預示。一係列從輕微到明顯疾病的症狀,曾經在某些人身上觀察到。但是,大多數所測量的參數,在飛行後1~3個月內已經恢複到飛行前的基線水平。較長時間航天的再適應常常需要更長的時間,但對某些參數來說(例如紅細胞容量)卻觀察到相反的情況。再就是,關於骨礦物質和輻射損傷組織的恢複仍然是人們所關心的問題。另一個未知問題是失重對脂肪或體重的影響,即使采用諸如劇烈的運動等對抗措施,也可能出現抗重力肌的病灶性萎縮。
飛行對視覺能力的影響
視覺係統是定向和適應於空間生活和工作的所有感覺係統中最關鍵性的一個係統。
對空間視覺能力的興趣是由於知道空間的視覺環境可能不同而引起的。首先,在太陽直接光照下物體的亮度較高,因為地球大氣至少吸收15%的可見光,而水蒸氣、煙霧和雲能使這種吸收大大提高。總的來說,這意味著白天宇航員工作的照明水平比在地麵約高1/4第二,如在月球那樣的表麵上,那裏沒有大氣,也沒有光的散射,這就導致了在不受太陽光直接光照的區域顯得很暗,以致要重新安排正常的視、覺關係。在早期的航禾任務期間,對這些環境差別可能與感覺感受器係統的微細生理變化相互作用的程度尚不了解。