载人密封舱微量有害气体检测与校准技术研究

丁 栋，陈 联，孙冬花，裴晓强，冯天佑

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000）

0 引言

载人登月是未来航天技术的一个重点发展方向。航天员执行中长期驻留任务的航天乘员舱是一个密闭环境，各种复合材料、设备的出气产物和人体代谢产物是舱内有害气体的主要来源，累积到达一定浓度，就会对航天员的健康和生命造成威胁。为保证乘员舱环境适合航天员工作和生活，要控制舱内有害气体含量在人体安全接受范围内，因此必须对舱内微量有害气体成分及浓度进行实时监测，一旦浓度超标，须采取相应措施。靳健等[1]和姚峰等[2]介绍了载人航天器密封舱内二氧化碳浓度分布规律的仿真研究。俞进[3]和李国林等[4]介绍了采用红外光谱吸收技术的一氧化碳安全控制和检测系统。郭莉华等[5]和何正杰等[6]详细分析了密闭环境中人体代谢产生的微量有害气体的成分和浓度。概括起来，载人密封舱内微量有害气体检测的特点有：（1）舱内多种微量有害气体共存，有些具有毒性，有些易燃易爆。如甲基肼、氨、硫化氢、甲苯、甲醛、甲醇、乙醛、乙醇、乙二醇、丙酮、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、氢气等。（2）检测浓度上下限跨度大，要实现载人密封舱内所有微量有害气体的检测，检测仪器的体积浓度测量范围必须覆盖10-8～10-27个数量级[7-9]。（3）航天员数量的变化和代谢水平的变化都会对舱内微量有害气体累积量产生影响。（4）检测系统参数较多，不仅要能在较短时间内给出测试结果并可以重复测量，同时应具有体积小、质量小、功耗低、灵敏度高以及可靠性高等特点。……