本发明专利技术涉及一种用于载人航天器的人工重力系统及其使用方法，包括屏蔽仓、磁离心力装置、磁服。屏蔽仓内安装的方形凸梁将其分为宇航人员的活动仓室与真空仓室，真空仓室内安装磁离心力装置；作为屏蔽仓四周仓壁的屏蔽层消除了磁离心装置产生的磁场对载人航天器上装备的电子产品的干扰；宇航人员空闲、锻炼、睡觉时进入活动仓室，从磁服柜取出磁服穿戴整齐，磁服内的磁屏蔽层为宇航人员的身体提供磁屏蔽；宇航人员选好相应的承重隔台与身体姿态，启动磁离心力装置，高速旋转的磁场通过磁服内部的磁屏蔽层与其各部位上的各个嵌铁，将离心力施加在宇航人员全身，进而让其享受到与地表重力相仿的人工重力。重力相仿的人工重力。重力相仿的人工重力。
【技术实现步骤摘要】
一种用于载人航天器的人工重力系统及其使用方法
[0001]本专利技术涉及载人航天领域，具体来说就是一种为在载人航天器内生活、工作的宇航人员，提供与地表重力相仿的人工重力系统及其使用方法。
技术介绍
[0002]众所周知，人类在长期的进化过程中，形成了与地球重力环境相适应的生理构造与功能特征，但进入太空后，由于地球重力作用几乎完全消失，全身都处于失重状态。
[0003]由于人类还没有进化出适应失重环境生存的特征，若长期生活、工作在太空，将对人类的身体健康造成不利影响，会出现多种生理、病理现象，那怕是经过专业特训的宇航员也不能例外。
[0004]长期失重会引起人体的骨钙质代谢紊乱。人体失重后，作用于腿骨、脊椎骨等承重骨的压力骤减，同时，肌肉运动减少，对骨骼的刺激也相应减弱，骨骼血液供应相应减少，在这种情况下，成骨细胞功能减弱，而破骨细胞功能增强，使得骨质大量脱钙并经肾脏排出体外。而骨钙的丢失会造成两个后果：首先，骨质疏松和增大发生肾结石的可能；另外，失重所导致的骨丢失随飞行时间的延长而持续进行，而且这种骨质疏松一旦形成，回到地面重力环境下也难以逆转。对此，俄罗斯宇航员在和平号空间站上曾试验多种对抗措施，如每天 2小时的跑台运动，穿企鹅服给以人工加载及服用特殊药物等，但未能完全解决问题。
[0005]长期失重还会引起对抗重力的肌肉出现废用性萎缩，宇航员在长期的航天飞行中加强肌肉锻炼可以延缓这种肌肉萎缩，回到地面重力环境中后，进行积极的肌肉锻炼，可以逐步使肌肉萎缩得到一定的恢复，但不利影响仍然存在。<br/>[0006]当骨密度下降、肌肉萎缩后，宇航员的生活和工作能力会大副下降，甚至失去原有的基本能力。从国际空间站返回地球的宇航员虽然笑对记者镜头，但却很难站立。
[0007]空间站尚且如此，不难想象未来的火星之旅，将对宇航员产生何种影响，火星之旅至少历时数月，在忍受数月零重力(或微重力)的影响后，登上火星表面的宇航员连蹒跚都很难做到，更不用说走路了，单单这一点，就会对他们将要遂行的伟大任务造成严重阻碍。
[0008]另外，生物学家经过几十年研究发现，人类长期处于失重状态，会对免疫、心脏血管、神经等系统产生不利影响。
[0009]在太空飞行过程中，宇航员很难保持平衡，无法获得正常睡眠，心脏血管的运转趋于缓慢，出现肠胃胀气；他们还会出现一系列太空病症状，例如眩晕、沮丧和乏力。
[0010]失重时，人体的流体静压丧失，血液和其他体液不像重力条件下那样惯常地流向下身。相反，下身的血液回流到胸腔、头部，可引起宇航员面部浮肿，头胀，颈部静脉曲张，鼻咽部堵塞，身体质量中心上移。人体的感受器官感到体液增加，机体通过体液调节系统减少体液，出现体液转移反射性多尿，导致水盐从尿中排出，血容量减少，血红蛋白量也可相应减少；还可出现心律不齐、心肌缺氧以及心肌的退行性变化，并出现相应的心脏功能障碍，如心输出量减少、运动耐力降低等，返回地面后对重力不适应而易于出现心慌气短以及体位性晕厥等表现。
[0011]半个多世纪以来，因为走入了完全依靠旋转装置来获得离心力，且用离心力直接来模拟地球重力的误区，包括美国在内的一些发达国家或地区的众多科学家为此付出了大量人力物力，耗费了上千亿美元的科研经费也未能将载人航天器人工重力系统成功实现，
[0012]这其中，令这些科学家停步不前的障碍主要有两个，首先是规模，要创建一个既不让宇航人员因“科里奥利力”产生眩晕感和血液循环受到影响，又能提供足够的离心力来模拟出与地表相仿的地球重力，这需要在载人航天器上建造一个直径超过1000米的离心机才能办到，而要将此等规模的离心机送上太空，别说是在几十年前，就说当下，甚至未来相当长的时间内，也是无法做到的；其次是宇航人员将经历“加速度梯度”，因离心机产生的加速度与到旋转中心的距离成正比，而人的身高则决定了人的头部受到的模拟重力将比腿部小，这会使人体内血液更容易的流向腿部，无法向地表一样进行正常的血液循环，要解决这问题，则需要在一个人工重力系统中的各个位置上同时建造多个离心机，这势必增加了整个系统的建造难度与维护难度，更何况还要将如此复杂系统发射上太空去长期运行，其难度也令科学家们望而却步。
[0013]当下载人航天器人工重力系统的缺乏，让乘坐航天器的宇航人员的生命健康受到严重危胁，更成为了开展中长期载人航天飞行任务的一大障碍，是拥有雄心壮志的航天强国必须要解决的问题。
[0014]正是由于失重状态会对宇航人员的健康产生的不利影响，在未来，不管是将要实施的月球、火星探索、开发等持续时间更长的深空任务，还是随着商业太空旅行业的发展，让游客享受更为舒适的太空之旅，打造人工重力系统，都将是重中之重。
技术实现思路
[0015]为了消除宇航人员长期在载人航天器内部失重环境工作、生活对其身体造成的不利影响，本专利技术提供了一种载人航天器人工重力系统及其使用方法，包括：屏蔽仓、磁离心力装置、磁服。
[0016]所述屏蔽仓为根据人体比例与生理活动所需来设计的仓体，由屏蔽层、磁服柜、承重隔台、仓门以及固定组件组成；
[0017]所述屏蔽层为所述屏蔽仓的四周仓壁，采用拥有高磁导率且硬度、韧性高的材料制造；所述仓门设在所述屏蔽仓一侧，采用高磁导率材料制造，关上后其四周门边与仓壁密闭，其上设有拉手；所述屏蔽层、仓门的厚度均以将仓外磁场强度限定在保证载人航天器上所装备的电子产品不被干扰的安全范围之内的标准来制定；优选地，所述屏蔽层、仓门均采用带空腔的多层构造，以增加其磁屏蔽效果；
[0018]所述屏蔽仓的四周内壁上设方形凸梁，用来固定安装所述承重隔台；
[0019]所述承重隔台为平面板形，采用非导磁性且硬度、韧性高的耐用材料制造，既能承载人体重量又不会对磁力造成干扰；进一步地，所述承重隔台的周边外径与所述屏蔽仓内径适配，其固定安装在所述方形凸梁上，并对所述承重隔台与所述方形凸梁彼此贴合处的缝隙进行密封处理，使其下面的空间成为真空仓室，用来安装所述磁离心力装置；所述承重隔台上面的空间为宇航人员的活动仓室；
[0020]所述活动仓室的内壁上设磁服柜，用来放置所述磁服；
[0021]所述活动仓室的局部仓壁厚度增加，斜下开一贯穿孔，作为向仓内输送氧气的送
气孔；
[0022]所述活动仓室、真空仓室的局部侧壁均厚度增加，分别斜下开一贯穿小孔，作为线路孔；进一步地，导线经所述线路孔导入所述屏蔽仓内后，对所述线路孔进行密封处理；
[0023]所述固定组件由设置于所述屏蔽仓四方仓侧的固定装置组成，各个所述固定装置内侧均与所述屏蔽仓外壁固定连接，其一外侧与载人航天器的舱内壁固定连接。
[0024]所述磁离心力装置由基座、吸盘、电机以及控制器组成；
[0025]所述基座固定连接在所述真空仓室的内壁上，用来固定安装所述电机；
[0026]所述吸盘由内圆盘与外圆盘两部分固定连接构成，所述内圆盘的盘心与所述转轴的输出端固定连接，所述外圆盘为起重电磁铁；
[0027]所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于载人航天器的人工重力系统，其特征在于：包括屏蔽仓(1)、磁离心力装置、磁服；屏蔽仓(1)由屏蔽层(2)、磁服柜(3)、承重隔台(4)、仓门(5)以及固定组件组成；屏蔽层(2)为屏蔽仓(1)的四周仓壁，采用拥有高磁导率且硬度、韧性高的材料制造；仓门(5)设在屏蔽仓(1)一侧，采用高磁导率材料制造，关上后其四周门边与仓壁密闭，其上设有拉手(6)，屏蔽层(2)、仓门(5)的厚度均以将仓外磁场强度限定在保证载人航天器上所装备的电子产品不被干扰的安全范围之内的标准来制定；屏蔽仓(1)的四周内壁上设方形凸梁(8)；承重隔台(4)为平面板形，采用非导磁性且硬度、韧性高的耐用材料制造，其周边外径与屏蔽仓(1)内径适配，其固定安装在方形凸梁(8)上，并对其与方形凸梁(8)彼此贴合处的缝隙进行密封处理，其下面的空间为安装所述磁离心力装置的真空仓室(9)，其上面的空间为宇航人员的活动仓室；所述活动仓室的内壁上设磁服柜(3)；所述活动仓室的局部仓壁厚度增加，斜下开一贯穿孔，作为向仓内输送氧气的送气孔(7)；所述活动仓室与真空仓室(9)的局部侧壁均厚度增加，分别斜下开一贯穿小孔，作为线路孔(11)，导线(19)经线路孔(11)导入屏蔽仓(1)内后，对线路孔(11)进行密封处理；所述固定组件由设置于屏蔽仓(1)四方仓侧的固定装置(12)组成，各个固定装置(12)内侧均与屏蔽仓(1)外壁固定连接，其一外侧与载人航天器的舱内壁固定连接。2.根据权利要求1所述的一种用于载人航天器的人工重力系统，其特征在于：所述磁离心力装置由基座(10)、吸盘、电机(13)以及控制器(17)组成；基座(10)固定连接在真空仓室(9)的内壁上，用来固定安装电机(13)；所述吸盘由内圆盘(16)与外圆盘两部分固定连接构成，内圆盘(16)的盘心与转轴(14)的输出端固定连接，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨福根，
申请(专利权)人：杨福根，
类型：发明
国别省市：
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