摘要：目的分析研究航天中航天员及其个人装备的安全性。方法综合采用故障模式影响分析方法、故障树分析方法和危险分析方法等安全性分析方法。结果在航天中航天员及其个人装备中有多种潜在危险源。文章结合国外载人航天经验教训，对其中几种主要危险源的产生原因、可能导致的后果以及应采取的预防措施进行了详细分析讨论。结论这种分析研究有助于保证和提高航天员及其个人装备的安全性。

中图分类号：R852.8文献标识码：A文章编号：1002-0837(1999)06-0418-05

Safety Analysis for Astronaut and the

Personal Protective Equipment

CHEN Jin-dun, SUN Jin-biao, SHI He-ping, SUN Hai-long

Address reprint requests to:CHEN Jin-dun.Institute of Space Medic o-Engineering,Beijing 100094,China

Abstract： Objective To analyze and study astronaut and his personal equ ipment safety. Method Three of the most widely used approaches, failure mode and effect a nalysis (FMEA),fault tree analysis (FTA) and system hazards analysis (SHA) were used. Result It was demonstrated that astronaut and the person al equipment are subjected to various potential hazards, such as human errors, astronaut illness, fire or space suit emergency decompression, etc. Their causes, mechanisms, poss ible effects and criticality of some critical potential hazards were analyzed an d identified in more details with considerations of the historic accidents of ma nned spaceflight.And the compensating provisions and preventive measures for eac h hazard were discussed. Conclusion The analysis study may be he lpful i n enhancing the safety of the astronaut and its personal protective equipment.

Key words：astronauts;safety analysis;personal survival equipment;failur e;preventive measures

航天员以及为航天员配备的航天服、个人救生物品等个人装备是载人航天系统的重要组成部分，其安全性会直接影响整个载人航天任务^［1］。航天员是载人航天器的监督者和操作者，在载人航天中，可以因航天员的有效参与而使系统的安全可靠性提高，也可以因航天员自身生理、心理障碍和行为失误而导致系统安全可靠性降低；为航天员配备的个人装备是航天员正常或应激状况下的安全监测和防护装置，其故障或危险无疑也会对载人航天安全构成威胁。因此，航天员及其个人装备的安全性研究不容忽视^［2］。本文综合运用故障模式影响分析、故障树分析和危险分析等方法对航天员及其个人装备进行安全性分析，发现了多种潜在的故障模式和危险源。文章结合国外载人航天经验教训，对其中几种主要的故障或危险的产生原因、可能导致的后果以及应采取的预防措施进行了详细分析与讨论，可为降低航天员及其个人装备的故障和事故概率提供参考。

方法

本文综合采用了3种常用的安全性分析方法：故障模式影响分析、危险分析和故障树分析^［3］。

故障模式影响分析利用分析表格对载人航天中航天员的监视、决策和操作等行为进行失误模式及其影响分析；用功能法和单元法对飞行中航天员的生理心理疾病模式及其影响进行分析。用综合法对个人装备进行故障模式影响分析。

危险分析利用危险分析表格^［1］进行分析。参考国外载人航天经验，对航天中航天员可能发生的危险疾病类型、引发条件、现象和可能后果进行分析；对航天中航天员的行为系列中可能存在的危险类型、产生条件、可能后果进行分析；从系统到部组件逐级分析识别个人装备中可能存在的危险类型、产生条件、异常现象和可能后果。

故障树分析选择航天员伤亡做为顶事件，建立故障树，重点从航天中各阶段舱内外环境条件、任务要求、航天员行为、身心状态和可能疾病等方面推理分析引发航天员伤亡的底事件及其组合；以个人装备故障为顶事件，根据其结构和功能组成，建立故障树，从上到下逐级分析找出导致顶事件发生的所有底事件及其组合。

这3种分析方法各有其特点，且互为补充。故障模式影响分析法便于找出单点失效，危险分析法易于识别主要危险，故障树分析法可找出导致故障或事故的各种基本事件及其组合，尤其能发现系统接口间的危险源。综合应用这3种方法可对系统进行更全面透彻地分析，避免了遗漏。

结果

经过分析，发现航天员及其个人装备中存在多种潜在危险源，其中主要的危险源有以下几种：

(1)航天员行为失误。其后果可能影响任务完成和航天员健康，并有可能导致飞行失败；

(2)航天员突发性疾病。其后果可能影响飞行任务完成，甚至导致航天员伤亡；

(3)火灾。其后果可能导致飞行任务失败、航天员伤亡；

(4)乘员舱大气环境应急时无法转入压力服供氧。其后果可能导致飞行任务失败、航天员伤亡；

(5)返回时航天员损伤。其后果可能导致航天员伤亡。

讨论

安全性是载人航天系统的关键特性。航天员及其个人装备的安全与否对整个载人航天系统安全性有着重要的影响^［4］。通过对航天员及其个人装备的安全性分析，发现了航天飞行中航天员自身的身心状况与行为、航天环境和个人装备等方面存在着多种潜在的危险源，它们可能对航天员和载人航天飞行任务的安全构成威胁，因此必须控制或消除这些危险源。下面结合国外载人航天经验教训，对其中主要几种危险源的产生原因、可能后果和预防措施进行分析讨论。

航天员行为失误在航天过程中，航天员要执行一系列的监视、决策和操作任务。由于航天特殊环境，航天员可能出现行为失误，主要有看错仪表、误操作、判断失误、注意力分散等，这些失误可能影响任务完成和航天员健康，甚至可能引发航天器毁坏或人员伤亡等事故^［5］。国外载人航天中有许多这方面经验教训^［6］。

双子星座4号飞船在轨飞行期间，由于一名航天员开错了一台姿态和轨道控制发动机，致使飞船在太空中翻滚，导致飞行任务失败。

阿波罗18飞船航天员V*布兰德忘记了返回着陆操作程序，没能及时操作着陆系统的自动和逻辑两个开关，最终引发了严重的四氧化二氮推进剂中毒事故。

水星4飞船返回溅落海上后座舱进水下沉，逃出座舱浮出水面的航天员V*格里索姆却忘记了关闭航天服上的氧气进口阀，氧气泄漏，使本来可作为救生筏的服装这时充满了水，拖着航天员下沉。

水星MA-7飞船的航天员M*卡彭特在使用手动姿态控制系统时，忘记关闭自动系统，使姿控能源提前耗尽，姿控系统失灵，使飞船落点偏差四百多公里。

从这些教训可看出，航天员可靠性是影响系统安全可靠性的一个重要因素。当航天员具有高的可靠性时，能弥补载人航天器的某些缺陷和故障，成为载人航天器系统的备份，会大大提高整个载人航天系统的安全性和可靠性；当航天员的可靠性降低时容易出现失误，或无法正确处理突发事件，从而降低整个载人航天系统的安全性和可靠性。因此，应注重提高航天员的可靠性。

引起航天员行为失误的原因可归纳为以下几个方面：

a.航天员不熟悉飞行任务和环境，不熟悉或忘记正常、应急操作程序；

b.航天员思想麻痹、注意力分散或自作主张，如联盟26号飞船的航天员罗曼年科曾未穿舱外航天服而私自把头伸出窗外，差点被甩到太空中；

c.载人航天器的人-机界面设计不佳，例如一些外形相似的键钮排在一起，会使按错键钮的概率大大提高；

d.航天员承受不合适的工作负荷，任务过重、过度疲劳或任务过轻等都会降低航天员的可靠性；

e.航天员身体不适、疾病、心理紧张或障碍等都会增加行为失误概率；

f.乘员舱恶劣的生活工作条件(如过载、振动、噪声、高温等)也会诱发航天员行为失误。

预防航天员行为失误的措施主要有：

a.研究采用科学的选拔训练方法、标准和措施，提高航天员的选训质量；

b.为航天员配备航天飞行训练模拟器等设备，使航天员熟悉载人航天器驾驶和各种操作；

c.航天员尽可能多地参加地面大型试验演练，使航天员熟悉飞行任务和飞行环境，熟悉航天器的正常运行程序和各种应急程序及其安全措施；

d.载人航天器的设计应尽可能满足医学、工效学要求，为航天员创造一个良好的生活工作环境，合理分配人-机功能，保证良好的人-机界面，减少环境对航天员生理和心理产生应激，减少航天员失误发生概率；

e.飞行中<