天宮空間站睡眠環境對比國際空間站: 高下立判, 這才是以人為本

神舟十二號

航天員

乘組進駐天和一號核心艙以來已有兩個多月，這是人類載人航天事業從未有過的盛況——即將同時擁有兩座大型載人空間站。

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太空

導遊劉伯明正在介紹天和一號核心艙

此時此刻，地球上空有10位航天員正在各自的太空崗位上堅守著，人體機能在失重環境下變化更為複雜，航天員的工作生活也因此變得更加困難。

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國際空間站

希望號實驗艙中的歐空局航天員

即便如此，航天員們的工作強度仍然相當大，例如，神舟十二號航天員乘組首次太空出艙任務需要凌晨3點起床，整個出艙任務加上前期準備與後期收尾時間，航天員需要近十個小時的連軸轉，中間連口飯都不容易吃上，同時還要面臨太空環境的各種風險挑戰。在沒有出艙任務的平時，還有很多載荷裝置需要照料。

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天宮空間站

第二次航天員出艙任務畫面

強健的體魄、過硬的心理素質、紮實的知識儲備等要素是勝任太空崗位工作的必要條件，而這一切的前提需要航天員有高質量的睡眠，為了保障睡眠各國科學家們為此付出了艱辛努力。

自上世紀末部署曙光號多功能貨艙以來國際空間站已經在軌執行長達二十三年時間，航天員長期在軌經驗可謂是相當紮實，我們先來看看它的睡眠保障條件如何。

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國際空間站

用於航天員睡眠並在艙段設計之初就以獨立隔間形式存在的睡眠區，被認為是永久睡眠區

（後文統一簡稱“睡眠區”）。

國際空間站睡眠區主要集中在星辰號核心艙與和諧號節點艙，兩個艙段分屬俄羅斯與美國。

星辰號核心艙有兩個睡眠區，和諧號節點艙有四個睡眠區，在過去的漫長時間裡國際空間站實際擁有的睡眠區就是這6個。航天員乘組輪換期間沒有睡眠區的航天員就只能打地鋪，與地球不同，太空失重環境中幾乎不分上下左右，航天員只需要將睡袋固定在通風與噪聲條件相對較好的區域即可。

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國際空間站歐空局艙段哥倫布號實驗艙的“太空地鋪”

用於佈置太陽翼與熱控裝置的桁架結構向來是國際空間站最引以為傲的先進標誌，但該空間站的核心仍然是積木式結構，去掉桁架結構就可以看到它的本尊——一系列軸向對接艙段。

國際空間站配置睡眠區的兩個艙段（星辰號與和諧號）就在這一系列軸向對接艙段的兩端。

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去掉桁架結構的國際空間站

國際空間站雖然冠名國際，實則是各掃門前雪，俄航天員與非俄航天員之間的平時交流相當少，甚至有時候十天半個月也難得見一次面，偶爾可以看到的國際空間站所有乘員合影，也主要是為了拍照而聚在一起。

星辰號與和諧號節點艙睡眠區條件大同小異，

星辰號睡眠區容積約1.2立方米

，配置有向艙外觀察的舷窗，以及通風、照明、艙門、通訊面板、插座、睡袋牆等裝置。

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星辰號核心艙睡眠區

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星辰號核心艙睡眠區圖解

和諧號節點艙4個睡眠區呈環形佈置，內部容積與星辰號睡眠區相當，其他裝置也大致相同，但是沒有了舷窗，讓本就狹小的空間顯得更加侷促。

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和諧號節點艙的4個睡眠區

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和諧號節點艙睡眠區

隨著科學號實驗艙與歐空局哥倫布實驗艙的睡眠區裝置配置到位，國際空間站永久睡眠區數量已由6個增至8個。

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國際空間站新增加的科學號實驗艙睡眠區

再來看天宮空間站的睡眠區條件，若將其拿來與國際空間站對比，那就好比是標間升級到了豪華大床房。

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天和一號核心艙生活區

這裡的大是由表及裡的大，首先是睡眠區的整體之大，天和一號與星辰號都是20噸級核心艙，後者只有兩個睡眠區，前者則是3個。再就是單個睡眠區容積成倍擴大，

約3立方米的空間對比國際空間站睡眠區擴大一倍不止

。

正如前文所述，太空環境不分上下左右，但天和一號核心艙還是盡力營造了天地上下環境，因此其睡眠區沒有像國際空間站那樣隨意佈置，而是選擇了橫向佈局。

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航天員湯洪波的睡眠區

天和一號核心艙睡眠區分為上下兩層，上層是航天員的睡眠活動空間，下層是存放私人物品的儲物空間，3個睡眠區都配置有觀察舷窗。

睡眠區設計主要考慮噪聲與通風兩大因素

，載人航天器需要特別注意通風問題，因為在密閉的失重環境中航天員撥出的二氧化碳非常容易聚集。

比如航天員在一起進行電視直播活動時，即便在艙內通風裝置完好情況下，都可能出現由於人員扎堆產生二氧化碳聚集的問題，對於進一步密閉的睡眠區而言，就更需要注意通風設計。

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天和一號核心艙工作區

再就是噪聲問題，理想的睡眠環境噪聲指標是20至50分貝，

國際空間站星辰號核心艙入軌初期實測噪聲是69分貝，航天員在該艙段連續工作時間被嚴格限定在2小時以內，否則會有失聰風險

。後來透過更換通風、二氧化碳去除等裝置及其安裝位置，實現了大幅度降噪，但實測52分貝的睡眠區噪聲值仍然超標。

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星辰號核心艙噪聲值至今未達設計標準

和諧號節點艙睡眠區設計吸取了星辰號的教訓，將睡眠區配置在遠離工作區域的和諧號節點艙中。遠離噪聲源的同時改善通風風道，並研製靜音風扇，同時對單機裝置定向降噪，最終實測噪聲值低於50分貝，達到了設計指標。

天宮空間站總師楊宏此前曾披露，設計團隊花了一年半時間進行噪聲問題攻關，付出了很大的辛苦，最終透過加隔振器的方式有效過濾了噪聲，使得睡眠區噪聲由58分貝降低至49分貝，與國際空間站最安靜的和諧號節點艙睡眠區噪聲值處於同一水平。

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聶海勝在太空跑臺鍛鍊身體

載人航天器的噪聲來源主要有三種，分別是通風系統、流體迴路系統的泵、以及控制力矩陀螺，睡眠區越靠近工作區噪聲值越大。

談到這裡筆者想起了神舟十二號航天員乘組剛剛進駐天和一號核心艙時的畫面，當時不少人調侃，作為太空新兵的湯洪波很自覺的選擇了與衛生間正對著的睡眠區。

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湯洪波睡眠區正對衛生間

上圖是神舟十二號航天員乘組進駐初期畫面，天和一號核心艙貨物尚未完成整理。

實際上這恰恰是聶海勝與劉伯明兩位太空老兵對他的照顧，因為他倆的睡眠區更靠近噪聲值更大的工作區，同時距離艙外的另一個噪聲源控制力矩陀螺也更近。

遠離噪聲源的湯洪波睡眠區恰恰是整個核心艙相對最安靜的區域，當然距離噪聲源近的兩個睡眠區噪聲值也低於50分貝，同樣是世界一流水準。

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核心艙控制力矩陀螺內有高速運轉的轉子

綜上所述可知，

天和一號核心艙睡眠區實現了大空間與低噪聲兩項核心優勢，同時還有舷窗提供獨立觀景服務。

與之對比俄星辰號核心艙睡眠區，空間狹小且噪聲超標，NASA艙段睡眠區同樣狹小，但好歹靜音水平達到了設計標準，不過遺憾的是沒有觀景舷窗。

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湯洪波睡眠區舷窗

天和一號核心艙睡眠區生動詮釋了什麼才是真正的“以人為本”，那麼為什麼我們的睡眠區綜合能力可以實現後來居上呢？

主要得益於系統設計與工業能力的升級，天和一號核心艙是當下人類載人航天技術的集大成者，是現階段人類在太空部署的最為先進的空間站核心艙。

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天和一號核心艙艙外視角畫面

比如天和一號核心艙幾乎可以將整個小柱段艙內空間設計成生活區，在這個條件下核心艙剩餘空間將被大幅度壓縮，然而我們還是能在核心艙大柱段部署科學研究機櫃，同時還有大型空間機械臂、高光電轉換效率柔性太陽翼、電推發動機等一系列高新技術產品應用，使得20噸級的天和一號核心艙以一己之力實現國際空間站三至四個艙段相加才能具備的功能。

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左側三大艙段相加的功能完備程度亦不及右側一個艙段

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天宮空間站地面驗證艙

明年將與天和一號核心艙對接的問天號實驗艙Ⅰ還有3個獨立的睡眠區，服務兩批航天員在軌輪換期間的短期駐站需求，這意味著後續天宮空間站擴充套件工程實施後，我們可以擁有12個永久睡眠區，大幅度超越國際空間站的8個永久睡眠區。