太空环境极为严酷,完全不适合人类生存。为了确保航天员在整个飞行任务过程中安全的工作和生活,就必须创造一个适于人类生存的基础环境,并提供必须的生活支持设施。这主要是由环境控制与生命保障系统来实现的。
所谓“环境控制”就是在飞行器中模拟制造出一个类似地球表面的大气环境。众所周知,人的呼吸离不开氧气,地面大气的成分主要是氧气和氮气。海拔高度为零时,大气总压为101.31千帕,氧分压约21.2千帕。大气总压和氧分压是直接关系人体健康和安全的两个参数,超过一定的范围就会造成人体不适,甚至威胁人的生命。载人航天工程空间实验室系统副总设计师高峰介绍说,这属于环控生保分系统中环境控制的范畴。
环境控制还包括飞行器内的通风净化控制以及温湿度的控制。在轨道飞行的微重力条件下,气体的热对流作用极小,飞行器必须依靠座舱风扇进行通风,使飞行器内的大气温度、湿度、气体成分等均匀分布,保证航天员的呼吸质量,提高其生活的舒适度。航天员可根据自身需要自主调节舱内的温湿度。高峰介绍说,环控生保的第二个方面是生命保障,也叫生活保障。主要包括了饮用水的供应,食品的准备和就餐的支持,还有生理废弃物的收集和处理。
为了保障失重条件下航天员的饮水和进食,环控生保系统中设置了水管理和食品管理两个子系统,配备了航天员专用的饮水装置和供食保障装置。在失重条件下,航天员饮用水的贮存和供给主要是解决水、气隔离和供水的安全可靠性问题。目前,飞船上使用增压式水箱来解决航天员的饮水问题。水箱出口连接着供水组件,航天员需要饮水时,可以打开供水组件上的手控开关,选定好饮水量以及水温,就可以通过饮水接口喝水。供水组件还具有水质保鲜的功能,常用的是银离子保鲜法。供食保障装置包括食品的加热装置、食品残渣收集器以及餐具固定装置等,为航天员提供餐桌、冷藏箱等设备,提高航天员的长期在轨的生活质量。
在航天员的生理废弃物处理方面则设置了专门的保障设施。采用气流导向的方式来实现尿液的收集,使用专用风机使尿液定向流入收集器,并在尿液收集器中安装除臭设备,除去异味。粪便的收集处理采用的是更加简单的方式,利用透气不透水材料制作一次性的粪便收集袋,使用后可将其投入特设的封闭的废物箱,最后随轨道舱销毁。