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空间植物栽培装置方案与验证

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 158-164页

作者：唐永康蔡旭哲吴浩吴志强艾为党沈韫赜毛瑞鑫胡清华王隆基人因工程全国重点实验室(中国航天员科研训练中心) 北京100094 中国航天员科研训练中心北京100094

为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘... 详细信息

为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘等6个功能模块的空间植物栽培装置。开展了装置的集成与调试,对装置各功能模块设计合理性进行验证。最后利用组合体试验平台,进行装置各功能模块集成性能验证、植物功能评价验证(生物学特性、物质和能量交换、营养品质和生物安全性等)及植物栽培流程验证(流程合理性、资源需求及保障、与环境之间的相互影响)。验证结果表明:水分供应、养分供应、大气环境控制、植物光照控制和参数测量控制等性能良好,能够满足植物培养对各类生长环境条件的需求;生菜生长旺盛,生产效率101.31 g(鲜质量)·(kWh)^(-1)·d^(-1)·m^(-2),光能利用率0.31 g(干质量)·mol^(-1)光子,富含各种营养,食用安全。装置方案和植物栽培流程合理可行,性能良好,具有较高的植物生产能力。研究结果为后续开展空间植物栽培装置研制奠定了技术基础。

关键词：空间植物栽培装置方案

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载银抗菌材料在载人航天水处理任务中的应用前景

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化工进展 2024年

作者：褚厚娟丁平胡清华曹适意熊涛杨松林中国航天员科研训练中心

银具有广谱抗菌、低毒无耐药性的特点，是一种可应用于长期载人航天任务水处理系统的优选抗菌剂。本文首先介绍了银的抗菌机理，分别从抗菌剂和载体材料两个角度对载银抗菌材料进行了分类，重点关注载银抗菌材料的缓释性能，并从银离子... 详细信息

银具有广谱抗菌、低毒无耐药性的特点，是一种可应用于长期载人航天任务水处理系统的优选抗菌剂。本文首先介绍了银的抗菌机理，分别从抗菌剂和载体材料两个角度对载银抗菌材料进行了分类，重点关注载银抗菌材料的缓释性能，并从银离子负载优化、载体材料预处理和负载制备工艺优化三个角度总结了现阶段增强载银抗菌材料缓释性能的途径。结合地面水处理工程中载银抗菌材料的应用实际，现有载银抗菌材料的缓释效果有限，且银离了释放浓度低。基于长期载人航天任务中水处理系统杀菌抑菌的应用工况，要求载银抗菌材料能够实现长效稳定缓慢释放，基材性能稳定且无次生污染物溶出，并可耐受航天发射上行力学要求。如能实现，不仅是对现有空间站洁净水电解加银技术的补充，更对我国长期载人航天任务的多场景抑菌杀菌具有重要应用意义。

关键词：载银抗菌材料载人航天任务水处理系统长期抑菌

载人飞行航天员处置突发故障的能力训练需求分析与方法探索

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载人航天 2024年第4期30卷 411-418页

作者：张贵平黄伟芬吴大蔚赵静王焰磊孙洪义马广田勇赵鹏程周晓艳中国航天员科研训练中心北京100094

载人飞行中处置突发故障的能力是航天员应具备的重要能力之一。介绍了中国载人飞行空间站任务组合体应急与故障的分类,利用胜任力洋葱模型从组合体应急与故障处理的内容、任务要求等方面对航天员具备的胜任能力由内到外分层剖析,得出组... 详细信息

载人飞行中处置突发故障的能力是航天员应具备的重要能力之一。介绍了中国载人飞行空间站任务组合体应急与故障的分类,利用胜任力洋葱模型从组合体应急与故障处理的内容、任务要求等方面对航天员具备的胜任能力由内到外分层剖析,得出组合体应急与故障处理胜任能力各元素,根据组合体应急与故障处理航天员应具备的能力特点构建了组合体应急与故障处理能力的结构模型;对训练的方法进行研究,并从训练的途径和举措方面出发对需要关注的问题开展了研究。通过多次在轨飞行任务航天员应对各类故障的处置情况及失压失火在轨演练中航天员的表现,验证了训练方法的科学合理性。

关键词：载人飞行空间站航天员应急与故障处理能力训练

6种航天常用非金属材料热解及散发颗粒物特性研究

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载人航天 2024年第4期30卷 478-485页

作者：陈现平胡松林高郁晨何新星王贵平薛源中国航天员科研训练中心北京100094

针对航天用非金属材料散发颗粒物潜在污染风险问题,采用高温加热与热流辐射点燃等方法对工程中常见的TPR橡胶等6种非金属材料的热解及散发颗粒物进行研究。结果表明:TPR橡胶具有相对较高火灾危险等级,其易点燃性、燃烧释放热量与烟雾量... 详细信息

针对航天用非金属材料散发颗粒物潜在污染风险问题,采用高温加热与热流辐射点燃等方法对工程中常见的TPR橡胶等6种非金属材料的热解及散发颗粒物进行研究。结果表明:TPR橡胶具有相对较高火灾危险等级,其易点燃性、燃烧释放热量与烟雾量均较其他材料高;材料热解散发颗粒物随温度变化呈现不同的分布特征,热稳定性较低的材料散发颗粒物的粒径分布随温度升高向大粒径区间分布转移;不同温度材料散发颗粒物的粒径计数分布特征与质量分布特征并不一致,材料不同的分解方式对散发颗粒物形貌特征产生影响;颗粒物吸附物可检测到载人航天器环境医学控制目标污染物,人员暴露可引起健康风险。研究结果可为航天器舱内污染物监测与控制、评估与火灾预警等提供参考。

关键词：非金属材料热解颗粒物载人航天

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舱外服除湿装置除湿及再生特性

哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：张震杨润泽卞强臧华兵梁志伟李广利尚文锦人因工程全国重点实验室(中国航天员科研训练中心) 中国航天员科研训练中心

在舱外服环境控制与生命保障系统中，除湿装置能够对介质气体中湿气进行去除，可有效提高CO2分压传感器的测量灵敏度。为适应舱外航天服的使用模式、出舱时间，同时延长除湿装置在舱外服中的使用次数，提出了使用舱外服氧瓶剩余氧气进... 详细信息

在舱外服环境控制与生命保障系统中，除湿装置能够对介质气体中湿气进行去除，可有效提高CO2分压传感器的测量灵敏度。为适应舱外航天服的使用模式、出舱时间，同时延长除湿装置在舱外服中的使用次数，提出了使用舱外服氧瓶剩余氧气进行硅胶吹扫再生的方法，为分析除湿装置的除湿特性、再生特性以及使用模式对其性能影响，首先对比了氯化钙、变色硅胶和细孔硅胶等干燥剂的物理特性和除湿性能；其次，采用纯氧吹扫的方式对变色硅胶进行了除湿再生试验研究；最后，对比分析了除湿装置使用模式对其除湿性能的影响特性。试验结果表明：CaCl2颗粒的除湿效果优于变色硅胶，但吸湿后CaCl2干燥剂会出现坍塌短路的现象；在相同试验条件下，变色硅胶的连续除湿时间为32 h，而细孔硅胶的连续除湿时间为23 h；除湿过程经过暂停后，除湿特性发生变化，间断模式的出口绝对湿度随着除湿时间的增加而有所增大，并且高于正常模式下的出口绝对湿度。变色硅胶的物理特性稳定且在满足除湿要求下的除湿时间较长，更适用于该系统中的除湿装置；且变色硅胶经过纯氧吹扫后可循环使用，具备多次除湿功能；间断模式会造成硅胶内部含水量的重新分配，降低除湿装置内硅胶的整体吸湿能力。本研究为舱外服环境控制与生命保障系统中除湿装置干燥剂的选择以及再生特性的优化提供了基础数据和理论指导。

关键词：舱外服除湿装置硅胶除湿再生

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模拟太阳粒子事件对脑的生物效应研究

中华放射医学与防护杂志 2024年第5期44卷 345-353页

作者：张华娄鹏博冯伟伟王红晖雷鸣刘畅赵亚丽航天医学全国重点实验室中国航天员科研训练中心北京100094

目的通过模拟太阳粒子事件辐射,探究其脑损伤效应,为载人深空探测所致辐射健康风险评估提供依据。方法根据太阳粒子事件主要特征,利用90 MeV的质子全身照射小鼠,照射剂量分别为0、0.1、0.3、0.5、1和2 Gy,照射后3、7 d,采用平衡木测试... 详细信息

目的通过模拟太阳粒子事件辐射,探究其脑损伤效应,为载人深空探测所致辐射健康风险评估提供依据。方法根据太阳粒子事件主要特征,利用90 MeV的质子全身照射小鼠,照射剂量分别为0、0.1、0.3、0.5、1和2 Gy,照射后3、7 d,采用平衡木测试、转棒测试和新物体识别进行小鼠行为学检测,采用高尔基体染色和尼氏染色法检测海马树突棘密度和尼氏小体数量;采用WST⁃8法、TBA法和高压液相法检测脑组织超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和神经递质含量;采用TUNEL法检测细胞凋亡;采用线性和线性平方拟合方法分析剂量与损伤指标变化的量效关系;根据所有脑损伤指标的显著变化的最小剂量点确定脑损伤阈值。结果与对照组相比,1 Gy质子照射后3和7 d出现丝状伪足树突棘密度显著减小(t=1.82、2.30,P<0.05)、CA1区异常尼氏小体显著增加(t=2.44、3.77,P<0.05),照射后7 d即可出现DA含量显著增加(t=2.52,P<0.05)、Glu含量显著增加(t=4.04,P<0.05);2 Gy质子照射后3 d出现SOD活力下降(t=3.44,P<0.05),照射后3、7 d出现MDA含量增加(t=1.90、2.14,P<0.05)、转棒上攀爬时间减少(t=2.85、2.64,P<0.05)、新物体识别倾向性下降(t=2.87、2.84,P<0.05)、海马细胞凋亡增加(t=3.91、3.54,P<0.05)、5⁃HT水平增加(t=2.81、2.69,P<0.05),且在0.1~2 Gy剂量范围内具有剂量⁃效应关系(R^(2)=0.74~0.99)。结论90 MeV质子导致小鼠脑损伤的剂量阈值为1 Gy,获得14种量效关系模型,为短期深空飞行乘员的器官剂量限值制定和风险评估提供了生物学依据。

关键词：深空辐射质子脑损伤剂量⁃效应关系阈值

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航天器入轨状态与偏差传播分析

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2117-2127页

作者：彭祺擘刘将辉张海联周建平中国航天员科研训练中心北京100094 中国载人航天工程办公室北京100071 北京航空航天大学宇航学院北京100083

本文研究了航天器入轨状态和入轨偏差传播问题。推导了火箭熄火时的入轨速度平方比率及速度仰角与主要轨道参数之间的关系,从而分析航天器的入轨状态。建立了航天器转移轨道的偏差传播矩阵,得到入轨偏差对转移轨道的影响。将本文的偏差... 详细信息

本文研究了航天器入轨状态和入轨偏差传播问题。推导了火箭熄火时的入轨速度平方比率及速度仰角与主要轨道参数之间的关系,从而分析航天器的入轨状态。建立了航天器转移轨道的偏差传播矩阵,得到入轨偏差对转移轨道的影响。将本文的偏差传播分析方法与传统轨道误差分析方法进行对比以验证本文方法的正确性。最后,通过仿真算例分析了航天器入轨状态和入轨偏差对转移轨道的影响。

关键词：轨道参数入轨状态入轨偏差偏差传播矩阵

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空间站舱内微量有害气体状态评价和流转分析

航天器环境工程 2024年第3期41卷 283-289页

作者：杨润泽王传增卞强周国栋刘向阳吴志强杨松林中国航天员科研训练中心北京100094

文章聚焦于中国空间站长期在轨运行中微量有害气体的整体状态和控制情况,阐述了微量有害气体随舱内物质循环向冷凝水回收净化以及CO_(2)去除和还原等环节流转的规律。通过在轨状态分析、地面比对评估试验结果和流转特性分析,说明中国空... 详细信息

文章聚焦于中国空间站长期在轨运行中微量有害气体的整体状态和控制情况,阐述了微量有害气体随舱内物质循环向冷凝水回收净化以及CO_(2)去除和还原等环节流转的规律。通过在轨状态分析、地面比对评估试验结果和流转特性分析,说明中国空间站各净化系统对舱内微量污染物成分进行了有效控制,舱内空气中微量有害气体浓度保持在较低水平。研究旨在为后续微量有害气体净化环节的运行和监测提供指导。

关键词：中国空间站舱内环境控制微量有害气体空气净化评估试验

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氢气传感器在电解制氧系统中的应用研究

传感器与微系统 2024年第4期43卷 21-24页

作者：钱力李森黄刚彭卓王飞潘点飞中国航天员科研训练中心北京100094

针对电解制氧系统中氢气浓度测量受环境因素影响大、测量准确性低等问题,选取了半导体型、催化燃烧型、热导型三类不同原理的氢气传感器,对其在电解制氧系统中的应用进行了试验验证,并对试验结果进行了讨论,分析了各类氢气传感器的使用... 详细信息

针对电解制氧系统中氢气浓度测量受环境因素影响大、测量准确性低等问题,选取了半导体型、催化燃烧型、热导型三类不同原理的氢气传感器,对其在电解制氧系统中的应用进行了试验验证,并对试验结果进行了讨论,分析了各类氢气传感器的使用局限性。

关键词：半导体型催化燃烧型热导型氢气传感器电解制氧系统

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