《空間系統(tǒng)安全設計》共計29章,較為系統(tǒng)、全面地闡述了人類從事載人航天活動時所面臨的安全問題,介紹了空間系統(tǒng)安全性的考慮因素和設計方法,匯集了國外近90位載人航天專家的智慧和心血。《空間系統(tǒng)安全設計》不僅可供航天科研人員參考,亦可供載人航天工程類大學本科學生或研究生使用。
《空間系統(tǒng)安全設計》編輯推薦:自人類從事載人航天活動以來,為確保任務成功和航天員生命安全,載人航天系統(tǒng)的安全性成為一個極其關鍵和敏感的問題?臻g環(huán)境、空間系統(tǒng)本身以及航天員操作等都存在諸多不確定因素,這些因素很可能導致事故或災難發(fā)生。美國國家航空航天局(NASA)在數十年載人航天活動中獲得了成功的經驗,也發(fā)生過慘痛的教訓。這些經驗教訓促使NASA認真審視其安全文化,研究制定和完善空間系統(tǒng)的安全性要求,加強空間系統(tǒng)的安全設計。
編者:(美國)馬斯格雷夫(Gary Eugene Musgrave) 拉森(Axel M.Larsen) (荷蘭)斯高巴(Tommaso Sgobba) 譯者:北京空間科技信息研究所 中國航科技集團公司宇航部
第1章空間安全概論
1.1NASA與安全
1.2安全與風險
1.3管理安全與風險
1.4關于本書
參考文獻
第2章空間環(huán)境:自然的和誘導的
2.1大氣層
2.1.1組成
2.1.2原子氧
2.1.3電離層
2.2軌道碎片與流星體
2.2.1軌道碎片
2.2.2流星體
2.3微重力
2.3.1微重力定義
2.3.2實現方法
2.3.3對生物過程和航天員健康的影響
2.3.4月球及行星航天的獨特方面
推薦讀物
2.4聲學
2.4.1聲學安全問題
2.4.2聲學要求
2.4.3一致性與驗證
2.4.4結論和建議
推薦讀物
2.5輻射
2.5.1電離輻射
2.5.2射頻輻射
推薦讀物
2.6自然及誘導熱環(huán)境
2.6.1熱環(huán)境概論
2.6.2航天器傳熱的考慮因素
2.6.3自然熱環(huán)境
2.6.4誘導熱環(huán)境
2.6.5月球及行星環(huán)境的其他考慮因素
2.7綜合環(huán)境影響
2.7.1環(huán)境影響概述
2.7.2綜合環(huán)境
2.7.3綜合影響
2.7.4空間仿真地面試驗
參考文獻
第3章生物航天學概述
3.1空間生理學
3.1.1肌肉系統(tǒng)
3.1.2骨骼系統(tǒng)
3.1.3心肺系統(tǒng)
3.1.4神經前庭系統(tǒng)
3.1.5輻射
3.1.6營養(yǎng)
3.1.7免疫系統(tǒng)
3.1.8出艙活動
3.2短期及長期飛行任務影響
3.2.1肌肉系統(tǒng)
3.2.2骨骼系統(tǒng)
3.2.3心血管及呼吸系統(tǒng)
3.2.4神經系統(tǒng)
3.2.5輻射
3.2.6營養(yǎng)
3.2.7免疫系統(tǒng)
3.2.8出艙活動
3.3健康保持
3.3.1飛行前準備
3.3.2飛行途中的措施
3.3.3飛行中的醫(yī)療監(jiān)測
3.3.4飛行后恢復
3.4航天員生存
3.4.1航天飛行中的健康威脅概述
3.4.2早期工作
3.4.3航天員在發(fā)射臺、發(fā)射時及上升期間的生存
3.4.4在軌安全避險和航天員轉移
3.4.5再入、著陸和著陸后
3.5結論
參考文獻
第4章航天安全性的基本原則
4.1事故原因
4.2基本原則和方法
4.2.1危險消除和限制
4.2.2屏蔽和互鎖裝置
4.2.3故障安全性設計
4.2.4故障與風險最小化
4.2.5監(jiān)測、恢復與規(guī)避
4.2.6航天員生存系統(tǒng)
4.3安全評審流程
4.3.1安全性要求
4.3.2安全小組
4.3.3安全評審
4.3.4不合格產品
參考文獻
第5章適人性設計方案
5.1適人性方案的定義
5.1.1適人性系統(tǒng)
5.1.2NASA適人性設計及流程
5.1.3適人性方案的計劃
5.1.4NASA適人性方案的認證流程
5.1.5商業(yè)載人航天飛行中適人性方案
5.2適人性方案的需求和方法
5.2.1適人性方案的關鍵技術要求
5.2.2管理要求
5.2.3試驗要求
5.2.4數據需求
參考文獻
第6章生命保障系統(tǒng)安全性
6.1空氣調節(jié)與控制
6.1.1監(jiān)測是控制的關鍵
6.1.2空氣條件
6.1.3二氧化碳的清除
6.2痕量污染物控制
6.2.1緊密結構和航天器艙
6.2.2痕量污染物控制方法
6.2.3痕量污染物控制設計考慮
6.3航天器環(huán)境中水質量的評估:緩解健康與安全問題
6.3.1與航天飛行相關的水源范圍
6.3.2航天器水的質量和風險評估樣例
6.3.3水質監(jiān)測
6.3.4結論和未來方向
6.4廢物管理
6.5生命支持系統(tǒng)概要
參考文獻
第7章緊急救援系統(tǒng)
7.1太空救援
7.1.1法律和外交基礎
7.1.2救援能力的要求
7.1.3救援模式和概率
7.1.4不同飛行階段的風險
7.1.5歷史上發(fā)生的故障事件
7.1.6歷史上的救援系統(tǒng)
7.1.7航天救援以自我救援為主
7.1.8地面救援的限制
7.1.9作為航天救援研究的航天員返回飛行器
7.1.10安全救援所
7.1.11結論
7.2個人保護設備
7.2.1個人保護設備的目的
7.2.2個人保護設備的類型
參考文獻
第8章碰撞規(guī)避系統(tǒng)
8.1對接系統(tǒng)和運行
8.1.1對接系統(tǒng)是航天器在軌連接的一種方式
8.1.2保證對接安全性和可靠性的設計途徑
8.1.3俄羅斯對接系統(tǒng)保證安全性和可靠性的設計特點
8.1.4俄羅斯對接系統(tǒng)安全性和可靠性完成驗證的分析與試驗
8.2下降與著陸系統(tǒng)
8.2.1降落傘系統(tǒng)
8.2.2已知的降落傘異常現象和經驗教訓
參考文獻
……
第9章機器人系統(tǒng)安全
第10章流星體和碎片防護
第11章噪聲控制設計
第12章材料的安全性
第13章氧氣系統(tǒng)安全
第14章宇航電子設備安全性
第15章軟件系統(tǒng)安全
第16章電池組安全性
第17章機械系統(tǒng)安全
第18章有害材料的控制策略
第19章故障容差設計
第20章推進系統(tǒng)安全
第21章火工品安全
第22章艙外活動安全
第23章緊急事件、警告和預警系統(tǒng)
第24章激光安全
第25章航天員安全培訓:綜合性過程
第26章對地面環(huán)境的安全考慮
第27章防火安全
第28章有效載荷安全
第29章側重于設計的概率風險評估
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其他兩種環(huán)境對于航天器應用可能更是基本的。一種是針對地面操作,另一種嚴格程度稍差的環(huán)境針對飛行中的航天器自身。這些射頻環(huán)境應作為對特定航天器進行適應性剪裁的起點,將已知的發(fā)射器更換或增加到新環(huán)境中,直到所有的都得到考慮。對沒有已知發(fā)射器存在的區(qū)域,其射頻環(huán)境的設定需要作工程判斷。一般地,對于航天器來說,地面處理、發(fā)射、著陸和在軌操作時的各個射頻環(huán)境都要公布。最終的射頻環(huán)境需要認真制定,因為它們通常用來為周圍的基礎設施,如天氣監(jiān)測及車輛跟蹤雷達建立最大容許操作限定值。精確地講,這類射頻環(huán)境的正式文件是由NASA與位于范登堡的空軍基地的西部試驗靶場和位于卡納維拉爾角的東部試驗靶場共同制定的。與商用、政府及軍方的地面和天基發(fā)射機有關的正式控制協(xié)議可以而且通常是基于類似的射頻環(huán)境。
(2)本地設施輻射源
本地設施輻射源包括多種有意輻射器,如手機;用于安全或應急的固定或移動通信廣播設備;手機收發(fā)塔和微波電話中繼站;局域網,如IEEE802.11G和具備藍牙功能的無線計算機連接和附屬設施;便攜式個人電子設備,如黑莓手機相關附件,以及在靠近飛機地區(qū)進行操作的導航無線電設備等。無意輻射源包括焊接操作、重型機械操作、電源切換和配電設施安裝等。對本地設施輻射源的防護是硬件設計的功能之一,合理應用適當的操作約束,規(guī)定不同類型輻射器可以應用的時間、地點和次數。這一控制的重要特點之一是在該環(huán)境中引入新的發(fā)射器時,必須經過威脅評估,以確定新發(fā)射器對現有基礎設施、航天器部件及操作會帶來何種影響。通信發(fā)射設備在其視線中,頻率變化會從幾百赫(Hz)到幾吉赫(GHz),場強可從每平方米幾微伏到幾百伏。