航天员应急着陆时面临的温度环境及热交换问题
作者：吴清才 王宪民 焦蜀晋
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：航天员；温度环境；热交换；应急着陆区
航天医学与医学工程990515摘要：目的 对不同的可能着陆区内的温度环境以及人体与环境的热交换问题进行分析，并讨论相应的对抗措施。方法 利用能量守恒原理建立人与环境热交换方程并对影响人体热平衡的因素进行讨论。结果 温度环境，包括温度、湿度、压力、风速以及太阳辐射是影响航天员热平衡的关键因素。结论 航天员在应急着陆或溅落等待期间，只要能适当地行动和正确地利用生存装具及环境条件，就能生还。
中图分类号：V445 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)05-0376-05
Temperature Environment and the Heat Exchange of Astronaut
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in the Emergency Landing Areas
WU Qing-cai,WANG Xian-min,JIAO Shu-jin
Abstract: Objective To analyze the temperature environment of different emergency landing areas and discuss the heat exchange between astronaut and the temperature environment. In addition,counter-measures against the emergency temperature environment were discussed. Method Heat exchgange equation between man and environment was built using the law of energy conservation,and factors that affect the heat balance of human body were discussed. Result It was found that temperature, humidity, air pressure, velocity of wind and solar radiation are factors affecting the thermal balance of the astronaut. Conclusion It is important for an astronaut to act properly and use the living devices and the environment conditions correctly during the emergency landing.
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Key words：astronauts;temperature enviroment;heat exchange;emergency landing areas
Address reprint requests to:WU Qing-cai.Institute of Space Medico-Engineering,Beijing 100094,China
当航天器舱内发生紧急情况，必须立即下降返回，或航天器返回控制系统失灵时，可能不得不应急着陆在非计划着陆区域。这些区域可能是极地、沙漠等不毛之地，或不容易进入的热带丛林，或溅落在海洋中。航天员应急着陆后，立即面临着各种各样可能的环境条件。其中温度环境是最为关键的，是人体热平衡最重要的影响因素，直接关系到航天员的正常生命活动[1]。
温度环境包括环境温度、湿度、气压、风速、太阳辐射等，对长时间处于这些温度环境的航天员的所有活动特别是与环境之间的热交换，有较大的影响，甚至会危及航天员的生命安全。各种环境因素对人体与环境热交换及人体散热稳定度的影响程度是不同的[1]。应急着陆区可能在寒冷干燥的北极地区、高温高湿的热带丛林、高温缺水的沙漠以及广阔无际的海洋等，这些地区都有各自特殊的温度环境，可能破坏生物体的功能活性，将生物体推到死亡的边沿。人体只有在保持相对恒定的体温及与环境之间保持相对的热平衡，才能维持正常的生命活动。因此在上述各种恶劣的温度环境中，必须采取相应的防护措施，以争取应急着陆后的安全救生。本文对不同的可能着陆区内的温度环境以及人体与环境的热交换问题进行了分析，并讨论了相应的对抗措施。
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人体的热交换方式及其影响因素
生命活动中人体代谢产生热量的散失通路包括体内传热和体表散热两个环节。热量在体内靠组织传导和血液对流进行传递，传到体表的热量按不同的传热方式，可分为传导、对流、辐射及水分蒸发与散失、热转化为功等。人体体表散失的热量可分为显热和潜热两部分。其中对流、传导和辐射所传递的热量称为显热。皮肤表面通过汗液蒸发以及呼气携带水分蒸发， 借助质量传递而传递的热称为潜热。影响人体散热的主要因素为人体代谢和温度环境。根据能量守恒原理以及人体产热和散热的关系，可获得人与环境热交换方程[2]：
M=W+
dvr+ev+dre+breath+fn+airi+S(1)
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其中：
M为人体代谢产热；
W为人体对外做功；dvr为传导、对流及辐射交换的热；ev为皮肤水分蒸发散失的热量；dre为呼吸道水分蒸发散失的热量；breath为呼吸散失的显热量;fn为粪尿带走的热量；airi为加温吸入气、食物传递的热量；S为人体热含量变化率，正值称热积，负值称热债。
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北极地区
位于北极圈(北纬66°33')以北约2500×104km2的广大极地地区称为北极地区。北极地区的主要温度环境是温度长期处于冰点以下，年平均温度不超过0℃。冬天月平均温度下降到-24℃～-50℃。夏天雾和雨取代了寒冷和暴风雪。这些寒冷以及恶劣的空气动力学温度环境条件对人体的生理和心理效能有很大的影响。
在寒冷及恶劣的空气动力学条件下，衣服即航天服和压力服对维持人体热平衡起到了关键的作用。安全暴露在冰点以下温度的持续时间是温度、活动程度及衣服的隔热性能的函数，如图1所示[4]。从图中A、B、C、D曲线可以看出，增加衣服的隔热性能可以在更低的温度下维持同样的时间。但是，即使是最暖和的衣服，在冰点以下的温度环境中,也只能在有限的时间内维持相对的热平衡。当环境温度很低时，经过一定的时间，首先是通过人体血管的收缩来维持核心温度不变，然后通过人体自发的活动或颤抖来增加产热量，一旦热损失超过了代谢产热，导致S<0，人体核心温度就会逐渐降低。文献[2]对于穿航天服的人体与环境的热交换进行了较全面的分析。由人体透过衣服的热流可表示为：
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(2)
Q为透过服装的热流，即体表散失的热流；λ为服装的导热系数；δ为服装厚度；S为身体表面积；tc为环境温度；tb为体表温度。R＝δ/λ称为服装的热阻，由(2)式可见R越大，散热量越小。现在经常引用人体舒适感的clo值Iclo作为服装的热阻单位。它表示在温度21℃，风速0.1 m/s下，人安静时产热率为210 kJ/h，或保持舒适的隔热量。曾经测得每1 mm厚的服装隔热量为0.025℃.m2/w,相当于0.16 clo,根据测定结果，每增加1 clo的衣服，隔热量增加15%。
图1 低温耐受时间与服装隔热性能关系曲线
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A—夏天服装；B—羊毛内衣加衬棉夹克；C—羊毛内衣、羊毛衣、皮夹克和皮裤；D—同C，但夹克有暖衬，并用防水织物覆盖
Fig.1 Relationship between low temperature enduring time and heat insulating property of clothing
A-summer clothing;B-wool underwear +cotton jacket;C-wool underwear,wool sweater,leather jacket,leather trousers;D-same as C, but jucket has warm lining and covered with waterproof cloth
由于航天服和加压服并不是为航天员长期暴露于低温而设计的。因此在营救前的生存期间，需要搭建临时的屏蔽所，提供对风和寒冷的防护。返回舱是首选的屏蔽所，舱冷却的速度取决于：外部隔热性质、对流通风的操作、开门通风及航天员出入的频率、出口相对于风向的方向等。另外还可以用雪洞、抗浸服、降落伞伞衣等进行防寒。
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在北极地区，尽管环境温度在冰点以下，但由于穿着暖和的服装进行重体力活动而引起大量出汗，当汗浸湿衣服后，衣服的隔热性能降低。再有吸入的空气极其干燥寒冷，(1)式中airi增大，致使肺内的热量和水分损失，从而降低了人体的散热稳定度[1]。进而引起大量失水的危险。
如前所述，北极地区低温与高风速的结合是非常危险的，导致热损失急剧增加，以致超过人体代谢所能提供的热量。结果是S<0，体温迅速下降，影响正常的生命活动。另外，高风速(大于10 m/s)将引起呼吸困难，方向判别错误，严重时甚至引起反应迟钝和思维技能减弱。因此在暴风雪横行的北极地区，不仅要保护四肢的血液循环，还要与大脑迟钝及缺乏推理能力作斗争。
沙漠地区
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沙漠在世界上分布很广，占地面积很大，达到地球陆地面积的1/5。因此非计划的应急着陆有很大可能降落在沙漠中。
沙漠的温度环境恶劣、干燥、缺水、昼夜温差大。在沙漠中生存的问题最严重的是高温(50～55℃)、高太阳辐射、缺水。另外还有太阳眩光、沙尘或沙暴、行走困难等。高温和高辐射使人体产生高的热负荷(大于1400 kJ/h)，而人体的关键生命过程都是在热平衡相对稳定的条件下进行的。沙漠地区主要面临的是体温升高的问题，体温只需升高2℃，就会严重影响心血管系统的功能，降低工作能力；如果体温增加大于4～5℃，就会发生生命危险。最大可耐受的体内热积率为273～420 kJ/m2[5]。
式(1)给出了通常情况下人体的散热方式。随着环境温度的升高，人体以对流辐射方式向环境的散热逐渐减少以致为负值，人体需大量排汗以增加蒸发潜热，来抵销其热量的传入和人体的产热，以达到新的热平衡。但这样会导致机体脱水，影响正常的人机工效，同时身体要承受一定的热负荷，造成一定量的热积，导致核心温度升高。另外，当脱水发展时，出汗会被抑制，根据文献[6],当失水3%～4%时，出汗量减少15%～20%。当体内水分减少达体重的4%～5%时，会发生严重的脱水症状。因此沙漠地区生存的关键在于防止太阳辐射及高温的危害。可以降落伞伞衣做的帐篷对太阳辐射提供可靠的防护。即使是最简单的屏蔽所也能使辐射热传递减少300～480 kJ/h,使对流热传递减少约420 kJ/h。航天服可以防止皮肤直接暴露于太阳辐射，并防止与来自热空气对流的直接接触。如果返回舱内具有强迫通风装置，也可作为临时的屏蔽所。强迫通风可以增加传导-对流-辐射散热率，以维持相对稳定热平衡状态，可在较长时间内抑制体温升高。
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热带(丛林)
热带丛林属于热带气候。月平均温度24～29℃，全年波动不超过1～6℃；一年的总的辐射量高达336～420 kJ/cm2；年降雨量1500～12000 mm。因此热带丛林的温度环境特点为高温高湿相耦合。这种耦合会对人体产生极其有害的热交换条件。如前所述，当高温使得对流、辐射散热不能进行时，出汗蒸发成为最后可用的散热途径，但是由于空气已被湿气饱和，使得汗液蒸发受到抑制。致使S>0，人体体温不断升高。如图2将身体的热状态作为出汗系统在高温高湿条件下的应急功能进行评估，描述了人体对高温高湿环境的耐力[3，7]。在Ⅰ、Ⅱ区，属于舒适区，汗腺不需要任何应激就能维持热平衡；Ⅲ区为热对抗区，需要汗腺恒定的中等应激才能维持在不舒服点以下；Ⅳ区为蒸发热对抗区，汗腺极其活跃，如果空气湿度及流速能满足足够快的蒸发的话，体温的进一步升高可以受到抑制，但汗液蒸发已不能满足维持热平衡的需要；Ⅴ区即使汗腺最大应激也不能防止热积的产生，成为加热不可避免区；Ⅵ、Ⅶ区属于危险区，如不采取相应措施，会危及生命安全。
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图2 人体对高温和高湿环境的耐力图
Fig.2 Endurance chart of human to environment with high temperature and high humidity
在对热负荷反应中，过多出汗会导致体液损失。为了在热带保持体液平衡，并保证人体的热调节，必须补充足够的体液。液体、盐分的摄入量以及计划饮水是很重要的，而且水温也很重要。在1～15℃范围内，水温越低，对热环境的耐受时间越长。
海洋
海洋占地球表面积的4/5，航天器应急着陆在海上的可能性是很大的，如果没有必要的装备和措施，海水会很快地吞没航天员的生命。
应急溅落在海上后，营救前航天员可能待在返回舱内。如果风平浪静，不会有什么问题。但是在有3～4级以上的浪时，水会进入返回舱，是很危险的。如果舱内的环控生保系统具有可靠的通风条件，航天员可以关闭舱门待在返回舱内。否则，舱内的温湿度及CO2都会超过正常水平，将迫使航天员放弃返回舱而使用应急飘浮装置。
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海洋表面的最高水温不超过29～30℃，大大低于体温，再者海水的热容量极大，因此人体在海水里是不断地损失热量的。水温越低，冷却过程越快。人体能安全地待在海水里的持续时间是水温的函数[8]。如图3所示是身穿普通衣服浸泡在不同水温中的生存时间。因此,对于溅落在海上的航天员来说，主要问题是防止冷水浸泡。最好的办法是爬上救生船，其次是穿上抗浸服。抗浸服分“干服”和“湿服”，“湿服”是由防水材料制成的，隔热性能不强；“干服”的材料隔热及防水性能都很好。如图4是穿抗浸服在冷水中的生存耐限。俄罗斯航天器上的生存包内就有Forel型抗浸服，外面是桔红色气密外壳, 便于发现。服装与靴子和手套联成一体，所有部分都是用防水材料作成的。为了将Forel型抗浸服的隔热性能达到3.5 clo，还包含一套抗热暴露防护服。研究表明，这种服装能保护人体在冰水里待12 h以上；在热带海水里，水温达29～30℃，人体在海水里可待3 d而不感觉到冷[7]。
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图3 穿普通衣服浸泡在不同水温中的生存时间
Fig.3 Survival time of humans wearing normal clothing and immensed in water of different temperatures
图4 穿抗浸服浸泡在不同水温中的生存时间
Fig.3 Survival time of human wearing anti-exposure suit and immensed in water of different temperatures
美国航天器在海上溅落时，可提供可充气的救生筏(SP-6型)，在白天有较高的温湿度，研究表明尽管有一些热不舒服，但感觉良好，感觉不太渴。有趣的是用最简单的方法就可显著降低液体损失，增加安全生存时间。例如，连续暴露于太阳下的水损失为(420±15)ml/h，若用海水将贴身衬衣打湿，水损失可降低到(170±13)ml/h，大大减少了淡水需求。
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对从冷海水中营救出来的航天员的医疗急救是主动供暖。最有效的是将人浸泡在34～36℃的热水中，然后在将水温逐渐增加到40℃[9]。
结束语
综上所述，如果航天员在应急着陆或溅落等待营救期间，能适当地行动和正确地利用生存装具及环境条件，在地球上任何地理区域的生存机会都会大大增加。
参考文献
[1]吴清才，王宪民.人体散热稳定度影响因素的理论分析[J].航天医学与医学工程,1998,11(3):194～197
[2]吴清才.航天员与月球表面周围介质之间热交换的数学模型[J].航天医学与医学工程,1997,10(6):453～456
[3]Threlkeld JL. Thermal environmental engineering (second edition)[M].Newjerzy:Prentice～Hall,INC,1970:361～380
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[4]Gold J.Calorie neutralization during thermal stress[J].Aerospace medicine,1960,31(11):933～940
[5]Hall JF,Polte JW. Physiological index of strain and body heat storage in hypetermia[J].Journal of applied physiology,1960,15(6): 1027～1030
[6]Haisman MF,Winsmann FR,Goldman RF.Energy cost of pushing loaded hand carts[J].Journal of applied physiology,1972,33(2): 181～183
[7]McPherson RK.Physiological responses to hot environments[M].London.Her Majesty's Stationery Office.1960:20～45
[8]张汉镔主编.飞行器安全救生[M]. 北京.北京航空航天大学出版社,1990:256～262
[9]Harneet RM,Pruitt JR,Sias FR. A review of the literature concerning resuscitation from hypertharmia. Part Ⅱ～Selected rewarming protocols[J].Aviation Space and Environmental Medicine, 1983,54(6):487～495
收稿日期：1998-11-16, http://www.100md.com
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：航天员；温度环境；热交换；应急着陆区
航天医学与医学工程990515摘要：目的 对不同的可能着陆区内的温度环境以及人体与环境的热交换问题进行分析，并讨论相应的对抗措施。方法 利用能量守恒原理建立人与环境热交换方程并对影响人体热平衡的因素进行讨论。结果 温度环境，包括温度、湿度、压力、风速以及太阳辐射是影响航天员热平衡的关键因素。结论 航天员在应急着陆或溅落等待期间，只要能适当地行动和正确地利用生存装具及环境条件，就能生还。
中图分类号：V445 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)05-0376-05
Temperature Environment and the Heat Exchange of Astronaut
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in the Emergency Landing Areas
WU Qing-cai,WANG Xian-min,JIAO Shu-jin
Abstract: Objective To analyze the temperature environment of different emergency landing areas and discuss the heat exchange between astronaut and the temperature environment. In addition,counter-measures against the emergency temperature environment were discussed. Method Heat exchgange equation between man and environment was built using the law of energy conservation,and factors that affect the heat balance of human body were discussed. Result It was found that temperature, humidity, air pressure, velocity of wind and solar radiation are factors affecting the thermal balance of the astronaut. Conclusion It is important for an astronaut to act properly and use the living devices and the environment conditions correctly during the emergency landing.
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Key words：astronauts;temperature enviroment;heat exchange;emergency landing areas
Address reprint requests to:WU Qing-cai.Institute of Space Medico-Engineering,Beijing 100094,China
当航天器舱内发生紧急情况，必须立即下降返回，或航天器返回控制系统失灵时，可能不得不应急着陆在非计划着陆区域。这些区域可能是极地、沙漠等不毛之地，或不容易进入的热带丛林，或溅落在海洋中。航天员应急着陆后，立即面临着各种各样可能的环境条件。其中温度环境是最为关键的，是人体热平衡最重要的影响因素，直接关系到航天员的正常生命活动[1]。
温度环境包括环境温度、湿度、气压、风速、太阳辐射等，对长时间处于这些温度环境的航天员的所有活动特别是与环境之间的热交换，有较大的影响，甚至会危及航天员的生命安全。各种环境因素对人体与环境热交换及人体散热稳定度的影响程度是不同的[1]。应急着陆区可能在寒冷干燥的北极地区、高温高湿的热带丛林、高温缺水的沙漠以及广阔无际的海洋等，这些地区都有各自特殊的温度环境，可能破坏生物体的功能活性，将生物体推到死亡的边沿。人体只有在保持相对恒定的体温及与环境之间保持相对的热平衡，才能维持正常的生命活动。因此在上述各种恶劣的温度环境中，必须采取相应的防护措施，以争取应急着陆后的安全救生。本文对不同的可能着陆区内的温度环境以及人体与环境的热交换问题进行了分析，并讨论了相应的对抗措施。
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人体的热交换方式及其影响因素
生命活动中人体代谢产生热量的散失通路包括体内传热和体表散热两个环节。热量在体内靠组织传导和血液对流进行传递，传到体表的热量按不同的传热方式，可分为传导、对流、辐射及水分蒸发与散失、热转化为功等。人体体表散失的热量可分为显热和潜热两部分。其中对流、传导和辐射所传递的热量称为显热。皮肤表面通过汗液蒸发以及呼气携带水分蒸发， 借助质量传递而传递的热称为潜热。影响人体散热的主要因素为人体代谢和温度环境。根据能量守恒原理以及人体产热和散热的关系，可获得人与环境热交换方程[2]：
M=W+
dvr+ev+dre+breath+fn+airi+S(1), 百拇医药
其中：
M为人体代谢产热；
W为人体对外做功；
dvr为传导、对流及辐射交换的热；ev为皮肤水分蒸发散失的热量；dre为呼吸道水分蒸发散失的热量；breath为呼吸散失的显热量;fn为粪尿带走的热量；airi为加温吸入气、食物传递的热量；S为人体热含量变化率，正值称热积，负值称热债。, http://www.100md.com
北极地区
位于北极圈(北纬66°33')以北约2500×104km2的广大极地地区称为北极地区。北极地区的主要温度环境是温度长期处于冰点以下，年平均温度不超过0℃。冬天月平均温度下降到-24℃～-50℃。夏天雾和雨取代了寒冷和暴风雪。这些寒冷以及恶劣的空气动力学温度环境条件对人体的生理和心理效能有很大的影响。
在寒冷及恶劣的空气动力学条件下，衣服即航天服和压力服对维持人体热平衡起到了关键的作用。安全暴露在冰点以下温度的持续时间是温度、活动程度及衣服的隔热性能的函数，如图1所示[4]。从图中A、B、C、D曲线可以看出，增加衣服的隔热性能可以在更低的温度下维持同样的时间。但是，即使是最暖和的衣服，在冰点以下的温度环境中,也只能在有限的时间内维持相对的热平衡。当环境温度很低时，经过一定的时间，首先是通过人体血管的收缩来维持核心温度不变，然后通过人体自发的活动或颤抖来增加产热量，一旦热损失超过了代谢产热，导致
S<0，人体核心温度就会逐渐降低。文献[2]对于穿航天服的人体与环境的热交换进行了较全面的分析。由人体透过衣服的热流可表示为：, http://www.100md.com
(2)Q为透过服装的热流，即体表散失的热流；λ为服装的导热系数；δ为服装厚度；S为身体表面积；tc为环境温度；tb为体表温度。R＝δ/λ称为服装的热阻，由(2)式可见R越大，散热量越小。现在经常引用人体舒适感的clo值Iclo作为服装的热阻单位。它表示在温度21℃，风速0.1 m/s下，人安静时产热率为210 kJ/h，或保持舒适的隔热量。曾经测得每1 mm厚的服装隔热量为0.025℃.m2/w,相当于0.16 clo,根据测定结果，每增加1 clo的衣服，隔热量增加15%。
图1 低温耐受时间与服装隔热性能关系曲线
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A—夏天服装；B—羊毛内衣加衬棉夹克；C—羊毛内衣、羊毛衣、皮夹克和皮裤；D—同C，但夹克有暖衬，并用防水织物覆盖
Fig.1 Relationship between low temperature enduring time and heat insulating property of clothing
A-summer clothing;B-wool underwear +cotton jacket;C-wool underwear,wool sweater,leather jacket,leather trousers;D-same as C, but jucket has warm lining and covered with waterproof cloth
由于航天服和加压服并不是为航天员长期暴露于低温而设计的。因此在营救前的生存期间，需要搭建临时的屏蔽所，提供对风和寒冷的防护。返回舱是首选的屏蔽所，舱冷却的速度取决于：外部隔热性质、对流通风的操作、开门通风及航天员出入的频率、出口相对于风向的方向等。另外还可以用雪洞、抗浸服、降落伞伞衣等进行防寒。
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在北极地区，尽管环境温度在冰点以下，但由于穿着暖和的服装进行重体力活动而引起大量出汗，当汗浸湿衣服后，衣服的隔热性能降低。再有吸入的空气极其干燥寒冷，(1)式中
airi增大，致使肺内的热量和水分损失，从而降低了人体的散热稳定度[1]。进而引起大量失水的危险。如前所述，北极地区低温与高风速的结合是非常危险的，导致热损失急剧增加，以致超过人体代谢所能提供的热量。结果是
S<0，体温迅速下降，影响正常的生命活动。另外，高风速(大于10 m/s)将引起呼吸困难，方向判别错误，严重时甚至引起反应迟钝和思维技能减弱。因此在暴风雪横行的北极地区，不仅要保护四肢的血液循环，还要与大脑迟钝及缺乏推理能力作斗争。沙漠地区
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沙漠在世界上分布很广，占地面积很大，达到地球陆地面积的1/5。因此非计划的应急着陆有很大可能降落在沙漠中。
沙漠的温度环境恶劣、干燥、缺水、昼夜温差大。在沙漠中生存的问题最严重的是高温(50～55℃)、高太阳辐射、缺水。另外还有太阳眩光、沙尘或沙暴、行走困难等。高温和高辐射使人体产生高的热负荷(大于1400 kJ/h)，而人体的关键生命过程都是在热平衡相对稳定的条件下进行的。沙漠地区主要面临的是体温升高的问题，体温只需升高2℃，就会严重影响心血管系统的功能，降低工作能力；如果体温增加大于4～5℃，就会发生生命危险。最大可耐受的体内热积率为273～420 kJ/m2[5]。
式(1)给出了通常情况下人体的散热方式。随着环境温度的升高，人体以对流辐射方式向环境的散热逐渐减少以致为负值，人体需大量排汗以增加蒸发潜热，来抵销其热量的传入和人体的产热，以达到新的热平衡。但这样会导致机体脱水，影响正常的人机工效，同时身体要承受一定的热负荷，造成一定量的热积，导致核心温度升高。另外，当脱水发展时，出汗会被抑制，根据文献[6],当失水3%～4%时，出汗量减少15%～20%。当体内水分减少达体重的4%～5%时，会发生严重的脱水症状。因此沙漠地区生存的关键在于防止太阳辐射及高温的危害。可以降落伞伞衣做的帐篷对太阳辐射提供可靠的防护。即使是最简单的屏蔽所也能使辐射热传递减少300～480 kJ/h,使对流热传递减少约420 kJ/h。航天服可以防止皮肤直接暴露于太阳辐射，并防止与来自热空气对流的直接接触。如果返回舱内具有强迫通风装置，也可作为临时的屏蔽所。强迫通风可以增加传导-对流-辐射散热率，以维持相对稳定热平衡状态，可在较长时间内抑制体温升高。
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热带(丛林)
热带丛林属于热带气候。月平均温度24～29℃，全年波动不超过1～6℃；一年的总的辐射量高达336～420 kJ/cm2；年降雨量1500～12000 mm。因此热带丛林的温度环境特点为高温高湿相耦合。这种耦合会对人体产生极其有害的热交换条件。如前所述，当高温使得对流、辐射散热不能进行时，出汗蒸发成为最后可用的散热途径，但是由于空气已被湿气饱和，使得汗液蒸发受到抑制。致使
S>0，人体体温不断升高。如图2将身体的热状态作为出汗系统在高温高湿条件下的应急功能进行评估，描述了人体对高温高湿环境的耐力[3，7]。在Ⅰ、Ⅱ区，属于舒适区，汗腺不需要任何应激就能维持热平衡；Ⅲ区为热对抗区，需要汗腺恒定的中等应激才能维持在不舒服点以下；Ⅳ区为蒸发热对抗区，汗腺极其活跃，如果空气湿度及流速能满足足够快的蒸发的话，体温的进一步升高可以受到抑制，但汗液蒸发已不能满足维持热平衡的需要；Ⅴ区即使汗腺最大应激也不能防止热积的产生，成为加热不可避免区；Ⅵ、Ⅶ区属于危险区，如不采取相应措施，会危及生命安全。, 百拇医药
图2 人体对高温和高湿环境的耐力图
Fig.2 Endurance chart of human to environment with high temperature and high humidity
在对热负荷反应中，过多出汗会导致体液损失。为了在热带保持体液平衡，并保证人体的热调节，必须补充足够的体液。液体、盐分的摄入量以及计划饮水是很重要的，而且水温也很重要。在1～15℃范围内，水温越低，对热环境的耐受时间越长。
海洋
海洋占地球表面积的4/5，航天器应急着陆在海上的可能性是很大的，如果没有必要的装备和措施，海水会很快地吞没航天员的生命。
应急溅落在海上后，营救前航天员可能待在返回舱内。如果风平浪静，不会有什么问题。但是在有3～4级以上的浪时，水会进入返回舱，是很危险的。如果舱内的环控生保系统具有可靠的通风条件，航天员可以关闭舱门待在返回舱内。否则，舱内的温湿度及CO2都会超过正常水平，将迫使航天员放弃返回舱而使用应急飘浮装置。
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海洋表面的最高水温不超过29～30℃，大大低于体温，再者海水的热容量极大，因此人体在海水里是不断地损失热量的。水温越低，冷却过程越快。人体能安全地待在海水里的持续时间是水温的函数[8]。如图3所示是身穿普通衣服浸泡在不同水温中的生存时间。因此,对于溅落在海上的航天员来说，主要问题是防止冷水浸泡。最好的办法是爬上救生船，其次是穿上抗浸服。抗浸服分“干服”和“湿服”，“湿服”是由防水材料制成的，隔热性能不强；“干服”的材料隔热及防水性能都很好。如图4是穿抗浸服在冷水中的生存耐限。俄罗斯航天器上的生存包内就有Forel型抗浸服，外面是桔红色气密外壳, 便于发现。服装与靴子和手套联成一体，所有部分都是用防水材料作成的。为了将Forel型抗浸服的隔热性能达到3.5 clo，还包含一套抗热暴露防护服。研究表明，这种服装能保护人体在冰水里待12 h以上；在热带海水里，水温达29～30℃，人体在海水里可待3 d而不感觉到冷[7]。
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图3 穿普通衣服浸泡在不同水温中的生存时间
Fig.3 Survival time of humans wearing normal clothing and immensed in water of different temperatures
图4 穿抗浸服浸泡在不同水温中的生存时间
Fig.3 Survival time of human wearing anti-exposure suit and immensed in water of different temperatures
美国航天器在海上溅落时，可提供可充气的救生筏(SP-6型)，在白天有较高的温湿度，研究表明尽管有一些热不舒服，但感觉良好，感觉不太渴。有趣的是用最简单的方法就可显著降低液体损失，增加安全生存时间。例如，连续暴露于太阳下的水损失为(420±15)ml/h，若用海水将贴身衬衣打湿，水损失可降低到(170±13)ml/h，大大减少了淡水需求。
, 百拇医药
对从冷海水中营救出来的航天员的医疗急救是主动供暖。最有效的是将人浸泡在34～36℃的热水中，然后在将水温逐渐增加到40℃[9]。
结束语
综上所述，如果航天员在应急着陆或溅落等待营救期间，能适当地行动和正确地利用生存装具及环境条件，在地球上任何地理区域的生存机会都会大大增加。
参考文献
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收稿日期：1998-11-16, http://www.100md.com