载人航天器座舱一旦出现火情,后果将会十分严重。国外载人航天器在地面或飞行中都有着火的案例,教训非常深刻。座舱防火应从两方面入手。第一,预防。各国航天界都制定了相应的防火安全设计原则和规范,将防火安全纳入航天器的顶层设计,包括可燃物控制、可能性火源控制和阻燃设计等。第二,设置座舱烟火检测和灭火子系统,以及时发现火情,并提供相应的灭火手段。由于微重力条件下火情的发生、发展、烟火的检测及扑灭规律与地面正常重力条件下很不一样,因此,座舱的烟火检测和防火灭火技术必须充分考虑微重力这个因素。
目前,载人航天器采用的烟火检测传感器包括离子型或光电型烟探测器,红外或紫外型火焰探测器,差定温式热探测器(差定温式热探测器是一种在规定时间内的温升超过某一值即报警,而且温度超过某一限值时也会报警的探测器)等,传感器主要对与火情相关的烟、光和热比较敏感。此外,一些舱载设备所配置的检测传感器,如对局部过热敏感的温度传感器,也可作为火情信息源加以综合判断。在微重力条件下,由于缺乏自然对流,火情通常局限在一个较小的区域或者呈阴燃方式,除热辐射探测器外,其他类型探测器的响应可能因此而变得迟缓,所以探测器的布放位置应考虑周围的通风条件。另外,由于微重力条件下没有浮力形成的热羽流,热探测器应尽量接近重点火情监测区。
座舱是一个狭小的密闭空间,灭火措施既要保证及时抑制火情,又不能因灭火而进一步恶化舱内环境,危及人员健康,也不能对重要设备造成破坏。航天员饮水装置早期曾作为灭火装置使用,但只能对很小的火情起作用,且后期处理也很麻烦。目前,短期飞行的载人航天器,采用的多是飞机座舱所用的Halon1301或类似材料的灭火剂。这种灭火剂具有较高的灭火效率,但在灭火后可能产生少量有毒物质,灭火后要加以处理。
多舱段的大型载人航天器(如空间站),可临时将发生火情的舱段封闭,采用分布式的CO2管路向该舱排放CO2,抑制和扑灭火情。座舱紧急减压,也是一种可以考虑的灭火方案,但必须与舱内航天服及座舱压力应急系统等协同工作,需要非常谨慎。座舱减压方案也可用来去除灭火后座舱内的有害气体,通过有控制的座舱泄压排除污染的空气。
在火情发生和灭火过程中,为了避免航天员吸入烟雾和有害气体,座舱内还配备了特制的呼吸防护面具,以备急需。