空间站出舱活动分离救援技术研究

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1、第21卷第3期载人航天V01．21No．32015年5月MannedSpaceflightMay2015空间站出舱活动分离救援技术研究姚飞1，李潭秋1，刘向阳1，张万欣1，司怀吉’，金明河2(1．中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室，北京100094；2．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室．哈尔滨150001)摘要：航天员进行出舱活动时，存在与空间站分离的可能性．涉及航天员安全。救援与空间站分离的航天员，是出舱活动必须考虑的问题。对此，总结了救援技术的发展历程．从人机能力及特性的角度，重点研究了救

2、援的关键技术，包括分离可能性和分离状态分析、救援策略和机制确定、救援系统设计；提出现阶段应以航天员驾驶救援装置返回空间站为主．同时分析了人服特性对控制系统的影响，以及相关新技术的应用前景，指出救援技术的发展趋势是人机系统机动能力的整体提升，可为设计建造实际的救援装置提供思路。关键词：出舱活动；人机系统；舱外服：姿态控制中图分类号：V526文献标识码：A文章编号：1674．5825(2015)03—0224-07StudyonKeyTechnologiesofSeparationRescueforSpaceSta

3、tionExtravehicularActivityYAOFeil，LITanqiul，LIUXiangyan91，ZHANGWanxinl，SIHuaijil，JINMinghe2(1．NationalKeyLaboratoryofHumanFactorsEngineering，ChinaAstronautsResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China；2．StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteo

4、fTechnology，Harbin150001，China)Abstract：ThereexiststhepossibilityofanastronautconductingextravehicularactivitieSfEVAs1topotentiallybecomedetachedfromthespacestation．Rescueoftheseparatedastronautisadmittedlvnecessary．Inthispaper，theevolutionofEVAseparationres

5、cuewasreviewed．Basedontheanalv—sisofhuman—machinecapabilitiesandcharacteristicsinvolved，keytechniquesincludingseparationprobabilityandscenariosanalysis，rescuestrategiesandschemesselection，rescuesvstemdesignwereinvestigatedindetail．Theauthorsproposedthatcurre

6、ntlyastronautpilotingshouldbeconsid—eredasthebasicreturnsolution，andtheinfluenceofman—suitcharacteristicsoncontrolsystemwereanalyzedelaboratively．Finally，theprospectsofusingnewtechnologieswerediscussed．anditwasconcludedthatthedevelopingtrendofrescuewastheenh

7、ancementofintegratedmall．machinesys-ternmobility．Thisworkcouldserveasabasisforconstructingtheconcreterescuedevice．Keywords：extravehicularactivity；mail．machinesystem；EVAspacesuit：attitudecontrol1引言人类在空间站(SS)上进行出舱活动(EVA)的需求不断增长。EVA时航天员处于自由空间微重力环境中，需利用约束装置固定身体和

8、发力做动作。约束装置一旦失效，航天员极有可能漂离空间站。航天员和舱外服构成的EVA系统携带的生命保障资源有限，航天员必须尽快返回空间站，否则将丧失生命。研究EVA救援对于出舱航天员的生命保障意义重大。基于舱外服、具有收稿日期：2015-01-20；修回日期：2015-04．10基金项目：中国航天医学工程预先研究项目(2013SY54A1001)作者简介：姚飞(1974一)，男，博士，T