航天环境医学的主要特点是具有多学科、多专业相结合的特征。航天环境医学既研究单一环境因素对人体的作用，又研究多个环境因素的复合作用；既研究航天环境因素对人体的作用机制，又研究防护有害环境因素的方法和途径。航天环境医学的研究致力于建立起环境因素作用于人体所产生的效应与环境物理、环境化学作用参量之间的内在联系和定量关系。

航天环境医学所涉及的航天环境是载人航天过程中作用于航天员并可能产生不良影响的环境因素的总和。航天环境可归纳为两类：一类是人工环境，包括为航天员在太空生活和工作建立的居住环境和为保障航天员生命安全在航天服内建立的微小生保环境，如载人航天器乘员舱内的大气压力和温湿度环境等。人工环境也包括航天员生命活动和职业工作过程中所形成的环境因素，如有害气体环境和微生物污染环境以及动力学环境因素噪声等；另一类是空间自然环境和飞行环境，空间自然环境有空间微重力环境、真空环境、温度环境、电离辐射环境、光辐射环境等，飞行环境主要是飞行过程中遇到的环境，如射频辐射、加速度、超重、振动和噪声环境等。这些航天环境因素可能是物理的，也可能是化学的或生物的。值得注意的是，航天过程中航天员暴露的往往是多种环境因素形成的复合环境，如上升段振动与加速度的共同存在，轨道段电离辐射与微重力的共同作用，返回段有害气体、脉冲噪声和着陆冲击等的共同效应。

作用于航天员的航天环境因素在一定条件下会对机体产生一些有害的效应，这些效应可能影响到航天员的生命安全、身体健康和工作效率，影响飞行任务的完成，因此受到特别的关注。按照暴露机体产生效应的时间划分，可归纳为急性效应和远期效应。急性效应是当有害环境因素作用量级(作用强度和时间)到达一定程度时，短时间内必然发生的一种效应，而且效应的严重程度与作用的强度有关，如低压缺氧反应、高低温反应、有害气体污染效应、噪声的听觉效应、电离辐射的确定性效应等。远期效应是暴露于有害环境因素以后较长时间才显现出来的效应，如某些化学致癌物和电离辐射所产生的致癌和遗传效应，而致癌和遗传效应的发生是随机的，有较长的潜伏期，效应的发生概率与作用量级有关，而效应的严重程度与作用量级无关。

航天过程中，往往多种有害环境因素同时存在，其产生的复合作用是相当复杂的，尤其是产生相同效应环境因素间的协同作用，会比单一因素的效应严重得多，所以应给予更多的关注。航天环境医学的主要研究领域如下。

低压生理学主要进行低压缺氧状态下人体与动物的生理反应特性与规律的研究、标准制定、工程防护产品评价等工作。乘员舱大气压力及气体成分是载人航天器生命保障需要首先控制和保障的人工环境，其作用参量有大气总压、氧分压、二氧化碳分压、压力的变化速率等。当总压力降低到一定程度时可发生航天减压病，氧分压过低或过高可引起急性缺氧反应和氧中毒，严重时可危及航天员的生命。当压力变化速率过快时可引起中耳损伤。

温度生理学主要进行不同温度和模拟失重条件下人体温度生理学和温度医学工程方面的研究、标准制定、工程防护产品评价等工作。乘员舱大气温湿度及风速是载人航天器环境控制与生命保障需要持续控制的人工环境，是关系乘员健康和舒适的基本要素。当环境温度过高或过低，都会引起人体的高温或低温反应，当超过人体的热耐受和冷耐受限度时，将出现热、冷损伤病症，严重时甚至危及航天员的生命。

有害气体卫生与毒理学主要进行乘员舱内人体和非金属材料挥发性物质的检测与目标污染物毒理学效应分析、标准制定、工程防护产品评价等工作。有害气体对人体的影响主要是由有害气体的种类、浓度和暴露时间决定的，各种化学污染物的毒性效应有所不同，主要的效应是对黏膜和呼吸道的刺激以及对中枢神经系统的抑制作用，有些污染物有致癌作用，如多环芳烃和苯等。

振动医学效应主要进行人体振动测量、效应和振动防护研究、标准制定、工程防护产品研制和评价等工作。航天中强度较大的振动主要是火箭推进系统和气动力产生的，伴随有持续性加速度(超重)的作用。振动对人的影响主要由振动加速度、振动频率、作用时间、作用部位和方向等参数决定。一定频率和强度的振动会引起人体的生理和心理反应，低频振动还容易引起运动病。

噪声医学效应主要进行噪声测量模拟、生物效应和声学工程及噪声防护等方面的研究、标准制定、工程防护产品研制和评价等工作。航天器的上升、返回段的噪声主要由火箭发动机和空气动力产生，轨道段的噪声主要由航天器内仪器设备和人产生。噪声对人的影响主要由声压级、频率、作用时间和作用方式等参数决定。强噪声可损伤听力(听觉效应)和引起心理和生理的反应(非听觉效应)。

辐射医学与防护主要进行空间电离辐射测量、非电离辐射测量和生物效应与防护研究、标准制定、工程测量与防护产品的研制与评价等工作。电离辐射环境主要是空间自然存在的，包括银河宇宙辐射、地磁捕获辐射以及随机发生的太阳粒子事件。电离辐射对人的影响主要由吸收剂量、辐射品质因子和暴露时间及方

式等决定。电离辐射可引起皮肤、眼晶体、造血系统、免疫系统和生殖系统的急性效应，也可引起癌症和遗传疾病的远期效应。航天非电离辐射主要包括紫外线和射频辐射(短波、．超短波和微波)。电磁辐射对人的作用参量有功率密度、暴露时间和方式。非电离辐射可引起人体的中枢神经系统、感觉系统、内分泌系统、消化系统的效应，也可能产生远期效应。

航天环境医学是航天医学工程学的基础学科之一，它与航天医学工程学的各分支学科之间存在着密不可分、相辅相成的关系。

为载人航天器和航天服工程设计提供医学支持。根据不同的飞行期限，载人航天器设计需要提出乘员舱大气环境的压力制度、大气组成成分、大气温湿度及风速要求、人体的代谢参数、非金属材料的使用要求等。航天服工程设计也需要提出压力制度、通风供氧流率、通风流量分配以及其他的卫生学要求。对于飞行阶段可能出现的有害环境因素需提出监测和防护要求，如有害气体、振动、噪声、冲击、电离和非电离辐射的约束限值以及大气压力、氧分压、二氧化碳分压的报警限值等。

为载人航天器和航天服提供医学评价。在载人航天器和航天服研制的不同阶段均需实施地面的医学评价，以便及时发现问题和不足并在工程研制中得以改进，为实施发射任务的决策提供依据。在空间飞行期间，也需实施医学评价，一方面为医学监督和医学保障工作提供环境医学支持，同时也为飞行控制提供环境医学信息。因为这是实际的空间飞行，这一评价具有更大的实际意义。

为航天员提供辅助的防护方法和措施。对于飞行中的有害环境因素，载人航天器已有基本的防护设计，但对于随机发生的或工程上一时难以解决的有害环境因素还需提供个体的监测和防护，如噪声强度过大或影响睡眠时需提供耳塞防护，为减轻振动和冲击的影响需研制缓冲减振坐垫，对空间电离辐射环境需提供航天员个人剂量监测和辐射防护药物等。

为航天员选拔训练提供服务。在航天员的特因选拔中，提供缺氧耐力、减压病易患性、噪声敏感性等技术服务，在航天员训练中提供航天环境的体验服务。

总之，航天环境医学紧紧围绕确保航天员模拟飞行与航天飞行时“生命安全、身心健康、高效工作”的中心任务，与航天医学工程学的其他分支学科合作攻坚，学科之间相互借鉴、相互渗透、相互补充、相互支持、相互促进，共同推进航天医学工程学的学科建设。

我国航天环境医学发展历史，最早可以追溯到1958年。从那时起，历经早期研究、学科框架形成、环境医学要求与评价体系建立、环境医学保障水平稳步提高等4个不同的时期。现如今，航天环境医学已经初具规模，并且在我国载人航天系统工程设计和实施过程中发挥着越来越重要的作用。

中华人民共和国成立之初，面对前苏联和美国成功发射人造地球卫星以及两国积极开展空间生物医学领先研究的挑战，中国医学科学院、中国科学院、军事医学科学院相继成立并组建了航空与航天医学专业组和培训班、专业研究室、专业研究所。其中，中国科学院生物物理所和军事医学科学院劳动生理研究所，在航空航天环境生理学和医学方面率先展开了探索性的系统研究。

自1958年9月中国科学院生物物理所正式成立之初，就把研究宇宙环境因素对生物有机体的影响作为主要研究方向，至1962年，初步建立了离心机实验室、噪声实验室、振动实验室、温度实验室、气体压力实验室等。完成了振动、噪声、低压、温度等环境因素对大白鼠生命体征和血象及脑电的生物效应的实验研究以及小型密闭容器的环境控制实验等。围绕生物探空火箭任务，开展宇宙环境医学研究。

1957年，军事医学科学院成立军事劳动生理研究所，蔡翘院士主持领导了特殊环境生理学的研究，创建了中国军事劳动生理学、航空航天医学和航海医学。1958年，建造了我国第一台人用离心机和带转笼的转椅，为重力生理研究创造了条件。

1963年，军事科学院劳动生理研究所更名为航空宇宙医学研究所，同时确定了航空宇宙卫生研究方向，成为航天环境医学的前身，专门从事航空宇宙生理学与国产新机种的医学要求与医学评价研究。在环境医学领域主要开展了以下几个方面的工作。

(1)创建应用型医学工程研究领域，开创了我国医工结合攻克航空航天医学难题的先河。研究人员设计出我国第一座模拟飞机座舱容积的爆炸减压钢舱，该舱建成后，有效地开展了航空航天相关试验，并在日后成为国内同类试验舱建造和使用的典范。

(2)进行高空低压生理学与防护医学工程的研究。在掌握前苏联和美国两个大国的航空航天相关成就基础上，开展高空供氧与座舱环境生理学及医学防护的研究，开展低压效应(爆炸减压、减压病、气压损伤等)及其防护的研究，开展低压与缺氧防护装备设计要求与评价的研究。充分利用引进前苏联KKO-2型高空加压供氧装备的机会，研制出先进的低压舱用人一服装系统综合记录仪等设备。

(3)制定高空飞行防护服的医学一工程设计要求。先后制定了高空代偿服与密闭飞行服设计的医学一工程设计要求以及国产歼击机8、强击机5、运输机7飞机座舱与高空供氧和高空代偿服设计的医学一工程设计要求。

(4)开展高空防护服医学评价研究。先后对引进的前苏联“BKK-3M”侧管式高空代偿服的仿制品、“MC-3”高空代偿服、“MC-3”高空代偿服仿制品，以及我国自行研制的通风式高空密闭服及其调压器等进行了医学评价研究。期间，完成了《高空密闭服的研制与评价系统总结》和《“MC-3”高空代偿服性能评价》等，揭示装备防低压与防缺氧性能优良，但热舒适性和活动性甚差，发现了该装备设计上的安全隐患，为后来研制的“曙光”号舱内航天服奠定了基础，同时也为我国高空加压供氧装备生理学和工程学研究、航空长期飞行防护装备设计创新提供了科学依据。

(5)在国内率先开展了载人航天关键技术生命保证医学工程的预先研究。在航空生命保证技术研究基础上进一步开展创新性研究，熟悉了前苏联和美国载人飞船环境控制与生命保证系统医学工程的成就后，紧紧围绕航天环境生理学和航天生命保证医学要求，针对航天员在太空舱内环境条件下确保安全和衣食住行问题展开研究，为1968年“曙光”号载人飞船任务的迅速上马奠定了扎实可靠的基础。

(6)形成了学科建设所需要的文献资料，主要有高空生理学讲义(1960)、高空加压供氧问题综述(1962)、高空供氧与座舱压力制度的生理基础讲义(1962)、供氧器与调压器生理效能评价(1962)、穿着高空代偿服加压呼吸条件下心脏活动的研究(1963)、侧管式高空代偿服供氧装备防护I生能研究(1980)、强击机5飞机机上氧源储备量的测定总结(1965)，以及日文版的《宇宙医学》翻译稿审校(1964)。

从1950年代后期，在军事医学科学院逐步建成了高空减压舱、爆炸减压舱、地面弹射救生装置、航海医学研究用的潜水加压舱以及高、低温舱等多项大型设备，为开展低压、高压、缺氧、弹射、振动、高温、低温、深潜等航空、航天和航海等特殊环境条件下人的生理反应、耐受限度及防护措施等研究建立了实验平台。从此，航天环境医学研究初露端倪。

我国首次载人航天型号任务“曙光”号任务启动后，航天生命保证医学(当时下达的任务)研究的主要任务是：①制定生命保证医学工程方案，提出生命保证系统的基本组成与设计的生理要求参数和医学保证要求；②开展载人航天器内人工大气环境医学研究及个人防护装备研制。在贾司光研究员的带领下开展了如下几个方面的研究。

1．载人飞船生保系统医学数据与要求的研究在对美国、前苏联两个航天大国载人飞船有关医学与生命保障系统的主要成就以及大量技术资料进行系统分析的基础上，结合我国实际技术水平，采用医工结合的办法，分别开展了有关“航天员生命保证医学研究”、“飞船工程设计医学要求与评价技术”、“地面大型模拟试验设备医学要求”等专题研究。全面开展各项航天环境医学科研实验工作。

(1)飞船座舱压力制度是座舱总体设计上医学与工程密切相关的一项关键技术，它决定着一系列的生理学与工程技术指标以及载人航天器的总体设计要求。座舱压力制度必须满足三方面的生理学要求：不产生缺氧与高氧反应、无明显的低压效应和高空减压病且人能很好适应的环境。针对当时美国、前苏联采用101.3 kPa和36.8 kPa的优缺点，考虑到当时“曙光”号任务要求和航天员安全的需要以及工程条件的限制，“曙光”号舱压采用50.65 kPa压力制度，45%02和55%N2，舱内航天服采用30.7 kPa压力制度，这在当时优于美国的“水星”、“双子星”和“阿波罗”号载人航天器压力制度，载荷又比前苏联的“东方”号飞船轻便。之后，又在飞船压力环境、航天缺氧和供氧医学、吸氧排氮规律、预防高空减压病等方面进行了大量的生理学与防护研究，系统研究了1500m、2500m、5000m、6000m、7000m等不同高度上的人体缺氧反应，基本掌握了急性缺氧时人体心血管反应的特点以及缺氧对肺功能和脑功能影响的规律等，并进行了“严重缺氧条件下的吸氧反应”、“耳咽管开放压力测定的方法”等课题研究。这些研究成果为制定飞船舱内大气压力制度、大气成分、供氧方法与标准、座舱调压速率等医学要求提供了科学依据，并为确定航天员的缺氧耐力、耳气压功能和减压病易患性选拔方法与标准奠定了技术基础。

(2)在航天温度环境医学要求、舱内航天服设计的医学要求和航天员的能量代谢率等方面开展了大量的生理学研究实验。

(3)航天环境与航天服有害气体种类分析、毒性作用、检测分析技术等研究试验。

(4)在航天噪声环境的医学研究及防护措施方面进行了大量研究实验。

(5)在振动环境的医学研究及防护措施方面开展了相关课题研究。

(6)在航天辐射的剂量测量和生物效应研究及防护措施方面也都进行了有价值的实验研究。

总之，我国航天环境医学专业技术人员，通过万余人次人体生理学与预防实验研究，初步制定出了一套适合我国国情的航天生命保障系统的设计标准。这些研究工作是一项重要的技术储备，为后来我国实施的载人航天工程型号任务提供了非常重要的技术支持；同时，也使一批青年科技干部得到了培养锻炼，使他们成为我国后续载人航天任务的骨干力量。

2．航天服装备的医学研究与实验航天服装备的医学研究包括航天服内的压力制度、航天服的通风散热和防寒保暖的医学要求、头盔的生理学要求等课题。课题组通过调研论证与原理性研究，制定出了适合人的生理、生活和工作状态的医学要求、航天服医学性能评定标准。通过医学实验给舱内航天服工程设计提供了可靠的医学要求和数据。课题组着重解决了以下各项实际问题。

(1)航天服内的压力制度必须与飞船座舱内的压力制度相匹配，制定出合理的压力制度。

(2)航天服的通风散热和防寒保暖的医学要求必须与航天服各层相结合，因此采用边实验边研制的方法。经过多年的研究，对飞船座舱与服装内的微小气候如温湿度、气流速度、服装设计中各部位风量分配的生理学要求、风量风温的选择、服装排湿量、人体产热量、服装温度允许标准以及防寒保暖材料等一系列课题，进行了大量的人体医学实验，制定了有关标准及医学数据要求，取得可贵的成果。

从1992年到2003年期间，我国的航天环境医学以实现载人航天“三步走”战略为指导，在实施第一步研制计划任务时，以确保载人航天首飞成功为目标，通过开展系统的、具有前瞻性的、针对载人航天器内环境的单项与多项特种有害因素生物效应的试验研究工作，比较系统地建立了载人飞船环境工程设计的医学要求与医学评价技术体系。开展的相关工作主要有：

1．“返回式卫星舱内辐射剂量分析”使用自主设计和研制的空间辐射测量装置，搭载返回式卫星升空，探测到了近地轨道载人航天器飞行高度的航天器内辐射剂量，经过科学分析，得出了与载人航天飞行密切相关的空间电离辐射分布规律，为确保我国航天员辐射安全提供了科学依据。此项目1995年获得国家科技进步二等奖。

2．“载人航天器座舱环境医学试验研究”在我国首次建立了飞船压力应急医学研究模式，对舱内航天服的医学要求与评价奠定了医工结合的基础，构建了飞船乘员舱环境工程设计环境要素医学要求与评价的工程研制框架，系统地提出了基本的飞船座舱环境医学要求与评价体系，研究涉及的医学要求内容为确保国家载人航天工程第一阶段顺利实施，做出了奠基性的贡献。此项目1998年获得国家科技进步二等奖。

一、空间环境医学研究的重点

在航天飞行过程中，长期驻留任务主要影响环境效应结果的是飞行时间。因此，医学要求中时间因素相关、具有累积效应的项目，包括了有害气体浓度、振动和噪声、电离和非电离辐射等。同时，针对空间站的环境医学问题，还应考虑长期在轨生活的适居性因素。

通过长期载人航天飞行的验证，将逐步形成适用于我国长期载人飞行任务医学要求与医学评价标准。重点加强飞行器乘员舱有害气体、噪声、辐射环境等方面的相关研究。

对于航天员飞行任务时间最长延长到180d以上，航天员的能量代谢规律和舱内环境的适应能力与短期飞行相比将会发生明显的改变。个体耐受能力将随时间延长而下降，导致人体运动适应能力下降，工效下降，长时间重体力活动受限。另一方面，随飞行任务延长，累积效应显现，意外污染事件发生的可能性大大增加，使航天员出现疾病的风险上升。因此，需要对长期飞行的大气环境医学开展研究，在此基础上制定针对60d以及180d以上飞行的环境医学要求，为工程系统设计提供依据。

随着后续载人飞行任务的发展，空间实验室和空间站任务的科学载荷日益增多，其对舱内环境的影响越来越不容忽视。因此，对舱内使用的科学试验设备的污染物散发、辐射(激光、微波、电离辐射等)、振动、噪声等进行环境影响评价，成为医学评价工作的一个重要内容。

随着飞行时间的延长，航天员遭遇意外事故的可能性大大增加。因此必须评估意外事件对航天员健康的影响以及人体对意外环境医学事件的耐受能力，制定失压、急性污染事件、温湿度控制失效、火灾等意外事故时的应急医学要求，制定不同意外事件的应急预案。开展的相关实验工作包括动物实验和人体验证试验研究：①生理气体急剧变化的生物学效应；②有害气体的急性污染效应；③高温环境、低温环境的温度生理效应；④舱内恶劣噪声的人体效应；⑤舱内辐射大剂量照射事件的应急防护措施。

二、登月环境医学研究的重点

登月等飞行任务中，飞船离开了地球磁场的保护，直接暴露于太阳辐射和宇宙射线下，高能粒子辐射显著增加，同时太阳粒子事件对载人航天飞行的影响也更大。在月球表面，其辐射环境与地球轨道有很大不同，由于没有磁场和大气，高能带电粒子直接打在月球表面，会使航天员接受高剂量空间辐射。因此，需要开展人体辐射效应及防护措施研究，包括建立组织等效人体模型、研究航天员体内各器官/组织的剂量分布以及体表剂量与体内器官/组织的剂量之间的关系、确定飞行任务人体不同器官辐射吸收剂量限值，为制定空间辐射医学防护要求、安全评价方法及可行的防护措施提供科学依据。

其次，针对登月计划，航天员较长时间生活在登月航天服环境中，为保证健康，在对登月舱和登月服的压力制度、温湿度、有害气体进行控制设计前，需要开展相关医学研究。经过较长时间空间飞行以及月球重力场环境后适应，航天员是否能耐受月球表面着陆和月球起飞过程中带来的振动、过载以及冲击环境，需要开展医学研究，形成登月以及登月服工程设计医学要求评价标准体系，为后续工作的开展奠定基础。