우주 위생

Astronautical hygiene

우주 위생은 저중력 [1]환경에서 일하는 사람들의 위험과 건강상의 위험을 평가하고 완화합니다.우주 위생 분야에는 생명 유지 시스템의 사용 및 유지, 선외 활동의 위험, 화학 물질이나 방사선에 노출되는 위험, 위험의 특성화, 인적 요인 문제 및 위험 관리 전략의 개발 등의 주제가 포함된다.우주 위생은 우주인들이 우주에서 일할 때 건강하고 안전함을 보장하기 위해 우주 의학과 함께 일한다.

개요

우주비행사들이 우주를 여행할 때, 그들은 방사능, 우주선 안의 미생물, 그리고 행성 표면의 독성 먼지 등과 같은 수많은 위험에 노출된다.우주 여행 중에, 우주 위생사들은 많은 피험자에 관한 데이터를 수집하는 일을 한다.일단 데이터가 수집되면, 그들은 그 데이터를 분석해서 무엇보다도 우주선 내의 다양한 화학물질과 비행 중 다른 독소에 노출되어 인간의 건강에 미치는 위험을 판단한다.이를 통해 위생사는 우주인이 유해 화학물질에 노출되는 것을 줄이기 위해 취해야 할 적절한 조치를 결정할 수 있다.

일단 달이나 행성의 표면에 도착하면, 우주 위생사는 또한 먼지의 성질과 표면의 방사능 수준에 대한 데이터를 수집할 것이다.이 분석으로부터, 그들은 우주 비행사의 건강에 대한 위험을 판단하고, 피폭을 방지하거나 통제하는 방법을 결론지을 것이다.

우주위생사의 주요 역할은 다음과 같습니다.[citation needed]

  1. 예를 들어, 달 탐사를 위한 효과적인 먼지 완화 전략 개발에서 건강에 대한 위험의 적절한 평가가 중요한 연구를 시작하고 참여한다.
  2. 예를 들어 먼지 유지/방출이 적고 이동이 용이한 우주복과 같은 위험 완화 기법 설계에 적극적으로 참여해야 한다.
  3. 예를 들어 위험 식별, 건강 위험 평가 및 완화 조치 결정을 위한 기내 문제 해결을 제공한다.
  4. 유인 우주 비행을 위한 가장 비용 효율적인 위험 완화 조치에 대해 영국 우주청과 같은 정부에게 조언한다.
  5. 다른 우주 과학 분야들 사이의 중심 연결고리 역할을 한다.
  6. 표준 설정, 노출 건강 영향, 위험 식별 및 통제 사용에 대한 정보, 지침 및 훈련을 제공한다.
  7. 우주인의 건강을 보호하기 위한 종합적인 접근 방식을 제공하기 위해서입니다.

오리온 우주선(또는 다목적 승무원 우주선)은 4명의 우주[2] 비행사를 지구 저궤도(LEO) 또는 그 이상의 목적지에 실어 나르기 위한 미국과 유럽의 행성간 우주선이다.현재 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 우주발사시스템 [3][4]발사를 위해 개발 중이다.오리온은 암모니아, 히드라진, 프레온, 사산화질소, 휘발성 유기화합물 등 잠재적으로 위험한 물질을 함유하고 있으며 비행 중 이러한 물질에 대한 노출을 방지하거나 통제해야 한다.미국의 우주위생사들과 유럽연합의 동료들, 영국의 개별 우주위생사들, 그리고 우주 의학 전문가들이 이러한 [citation needed]물질에 대한 노출을 줄이기 위한 조치를 개발하고 있다.

존 R. 케인 박사(영국 정부의 건강 위험 관리 전문가)는 우주 위생의 새로운 분야를 정의한 최초의 과학자였습니다.영국우주청과 영국우주생명생물의학협회(UK Space Labs)의 설립은 우주 위생의 원칙의 개발과 적용을 우주에서 일하는 우주인들의 건강을 보호하기 위한 중요한 수단으로 보고 있다.

청소 및 폐기물 관리

개인위생

참고 항목: 우주 화장실

저중력 환경을 다룰 때 청소 및 폐기물 처리 문제가 발생합니다.국제우주정거장에는 샤워 시설이 없고, 대신 우주인들은 짧은 스폰지 목욕을 하는데, 한 개는 세탁에 사용하고 다른 한 개는 헹구는 데 사용한다.표면 장력이 물과 비누 거품을 피부에 붙이기 때문에,[5][6] 물이 거의 필요하지 않습니다.특수 비린스성 비누와 특수 비린스성 [7]샴푸를 사용합니다.수세식 변기는 저중력 환경에서는 작동하지 않기 때문에 흡입 기능이 [8]있는 특별한 변기가 설계되었다.디자인은 거의 비슷하지만 컨셉은 물이 아닌 공기의 흐름을 사용합니다.우주왕복선의 경우 우주 밖으로 폐수를 배출해 고체 폐기물을 압축한 뒤 [9]우주왕복선이 지구로 귀환하면 저장공간에서 제거한다.현재의 변기 모델은 1993년에 STS-54로 처음 비행해, 기존의 셔틀 변기의 14일간 수용 가능한 것에 비해, 무제한의 수납 용량을 특징으로 하는 새로운 변기 모델은,[7] 냄새가 없는 환경을 갖추고 있다.

ISS 안에서 우주비행사들은 평범한 옷을 입는다.비록 그 옷들은 세탁되지 않고 너무 더럽다고 여겨질 때까지 입었지만, 그 후 그것들은 쓰레기로 지구로 다시 보내지거나 다른 쓰레기와 함께 포장되어 대기 중에 타버린다.NASA를 [10]위해 2020년식 세탁 세제가 개발되고 있다.

우주선 내 가스 관리

독성 가스는 우주 비행사와 비금속 물질(예: 표면 코팅, 접착제, 엘라스토머, 용제, 세정제, 열 교환기 액체)로부터 배출됩니다.특정 농도 이상의 가스를 흡입할 경우 승무원이 효과적으로 [11]임무를 수행할 수 있는 능력에 영향을 미칠 수 있습니다.

가스 노출에 대한 독성학적 데이터의 대부분은 지상 작업자의 8시간 작업 기간에 기초하고 있기 때문에 우주선 작업에는 적합하지 않다.일일 또는 주말 없이 최대 2주 이상 노출을 중단하지 않을 수 있는 우주 임무에 대한 새로운 노출 시간(천체 위생 데이터)을 설정해야 했다.

노출 제한은 다음을 기준으로 합니다.

  • "정상적인" 우주선 작동 조건.
  • '긴급' 상황.

정상 상태에서는 주변 온도 및 상승된 온도에서 정상 오프 가스로부터 암모니아와 같은 미량의 오염 가스가 발생합니다.다른 가스는 호흡 가스 공급 탱크와 승무원 자체에서 발생합니다.비상 시에는 과열, 유출, 냉각수 루프(에틸렌 글리콜) 파열 및 비금속 성분의 열분해로 인해 가스가 발생할 수 있습니다.일산화탄소는 우주 승무원들에게 주요한 걱정거리이다; 이것은 아폴로 [citation needed]임무 동안 명백했다.방출된 미량 가스는 이산화탄소를 가두는 수산화리튬 필터와 다른 가스를 가두는 활성탄 필터를 사용하여 제어할 수 있습니다.

실내 가스는 가스 크로마토그래피, 질량분석 및 적외선 분광광도법을 사용하여 테스트할 수 있습니다.우주선의 공기 샘플은 비행 전후에 가스 농도를 조사한다.활성탄 필터는 미량 가스의 증거가 있는지 검사할 수 있습니다.측정된 농도는 적절한 노출 한계와 비교할 수 있다.노출이 높으면 건강에 대한 위험이 증가합니다.노출도가 높을 경우 적절한 조치를 취할 수 있도록 위험 물질의 지속적인 샘플링이 필수적이다.

비행 중 검출된 많은 휘발성 물질은 대부분 한계값과 NASA 우주선의 최대 허용 농도 한계값 내에 있다.특정 화학물질에 대한 우주선 실내 노출이 TLV 및 SMAC보다 낮으면 흡입 노출 후 건강에 대한 위험이 감소할 것으로 예상된다.

우주선 최대 허용 농도

SMAC는 우주선에서의 정상 작동 및 비상 작동 시 화학 물질 노출을 유도합니다.단기 SMAC는 비상 상황에서 우주 비행사의 특정 임무 수행에 영향을 미치거나 심각한 독성 영향을 미치지 않는 가스나 증기 등의 공기 중 물질 농도를 말한다.장기 SMAC는 180일 동안 [12]화학 물질에 지속적으로 노출되었을 때 건강에 미치는 악영향을 방지하고 승무원의 성과에 눈에 띄는 변화를 방지하기 위한 것이다.

SMAC 개발에 필요한 우주 위생 데이터는 다음과 같습니다.

  • 독성 화학물질의 화학적-물리적 특성
  • 동물 독성 연구
  • 인간 임상 연구
  • 인간의 우발적 노출
  • 역학 연구
  • 체내 독성 연구

달의 먼지 위험

달의 먼지 또는 레골리스는 달의 표면에 있는 입자의 층으로 약 100 [13]um 미만이다.나뭇결 모양은 길쭉한 경향이 있다.이 먼지를 흡입하면 먼지가 유독하기 때문에 호흡곤란을 일으킬 수 있습니다.그것은 또한 달 표면에서 작업할 때 우주비행사들의 시야를 흐리게 할 수 있다.게다가 기계적으로나 정전기적으로나 우주복에 밀착됩니다.아폴로 동안, 그 먼지는 우주복의 [14]천을 마모시키는 원인이 되는 것으로 밝혀졌다.

달 탐사 중 달 먼지에 노출되는 위험을 평가하고 그에 따라 적절한 노출 통제를 시작해야 한다.필요한 측정에는 외부 먼지 농도, 표면 전계, 먼지 질량, 속도, 전하 및 플라즈마 [citation needed]특성 측정이 포함될 수 있다.

흡입입자 퇴적

폐의 염증 반응의 정도는 달의 먼지 입자가 어디에 퇴적되는가에 따라 달라질 것이다.1G 증착에서 중심 기도가 많을수록 폐 주변으로 가는 미세 입자의 수송이 감소합니다.부분 중력이 있는 달에서는 흡입된 미립자가 폐의 더 많은 주변 영역에 축적될 것이다.따라서 달의 중력에서의 침강 속도가 감소하기 때문에 미세한 먼지 입자가 폐포 영역에 쌓이게 됩니다.이것은 폐손상의 [15][16]가능성을 악화시킬 것이다.

먼지 노출 제어

달 먼지의 미세한 부분이 [17]자성을 띠기 때문에 탐사 후 우주복의 먼지를 제거하기 위해 고경사 자기 분리 기술을 개발해야 한다.또한 진공청소기를 사용하여 우주복의 먼지를 제거할 수 있습니다.

질량 분석법은 우주선 실내의 공기 [18]질을 감시하기 위해 사용되어 왔다.얻은 결과는 예를 들어 VOCs의 농도를 SMAC와 비교하여 우주 비행 중 위험을 평가하는 데 사용할 수 있다.수치가 너무 높을 경우, 농도와 건강에 대한 위험을 줄이기 위한 적절한 교정 조치가 요구될 것입니다.

미생물 위험

우주 비행 중에, 승무원들 사이에 미생물의 이동이 있을 것이다.Skylab 1의 승무원들은 몇 가지 세균 관련 질병을 경험했다.스카이랩의 미생물 오염도가 매우 높은 것으로 밝혀졌다.황색포도상구균과 아스페르길루스 스펜은 몇 번의 우주 임무 동안 일반적으로 공기와 표면으로부터 분리되었다.미생물은 미세 중력에 침전되지 않기 때문에 특히 실내 공기 여과 시스템이 잘 유지되지 않을 경우 공기 중의 에어로졸이 지속되고 실내 공기 밀도가 높아집니다.한 임무 동안 곰팡이의 수와 확산이 증가했고 병원성 연쇄상구균이 발견되었다.[citation needed]

소변 채취 장치는 요로 감염과 관련된 Proteus mirabilis 박테리아를 만든다.이러한 이유로 우주 비행사들은 요로 감염에 취약할 수 있다.한 예로 아폴로 13호 미션을 들 수 있는데, 이 기간 동안 달 착륙선 조종사는 [19]2주간의 항생제 치료를 받아야 하는 급성 요로 감염을 경험했다.

박테리아와 곰팡이의 혼합물을 포함할 수 있는 바이오 필름은 구리 케이블과 같은 다양한 구성 요소를 산화시킴으로써 전자 기기를 손상시킬 수 있습니다.이러한 유기체는 우주인의 피부에서 방출된 유기물을 먹고 살기 때문에 번성한다.미생물, 특히 곰팡이에 의해 생성된 유기산은 강철, 유리, 플라스틱을 부식시킬 수 있습니다.게다가 우주선에서의 방사선 노출이 증가하기 때문에 미생물 돌연변이가 더 많을 수 있다.

미생물이 우주인에게 감염을 일으키고 우주선의 기능을 위해 필수적인 다양한 구성 요소를 분해할 수 있기 때문에, 위험은 평가되어야 하며, 적절한 경우, 좋은 우주 위생의 사용에 의해 통제되는 미생물 증식의 수준을 관리해야 합니다.예를 들어, 실내 공기 및 표면을 자주 샘플링하여 미생물 오염의 초기 징후를 감지하고, 소독된 의류를 사용하여 표면을 청결하게 유지하며, 특히 생명 유지 시스템을 잘 유지하고, 먼지 등을 제거하기 위해 정기적으로 우주선을 진공 청소함으로써 표면을 청소합니다.첫 화성 유인 임무에서 좋은 우주 위생 관행의 원칙을 적용하지 않으면 미생물 오염의 위험이 과소평가될 수 있다.따라서 피폭 위험을 평가하고 미생물 증식을 완화하기 위해 필요한 조치를 개발할 수 있도록 이 분야의 추가 연구가 필요하다.

우주의 미생물 및 미소 중력

유인 우주 임무에서 확인된 박테리아와 곰팡이 종류는 100가지가 넘는다.이 미생물들은 우주에서 [20]생존하고 번식한다.미생물에 노출되는 위험을 크게 줄이기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다.우주선은 산화 에틸렌, 염화메틸 등 항균제로 세척해 살균하고 우주인은 임무 전 며칠간 격리된다.그러나 이러한 조치들은 미생물을 제거하기보다는 개체군을 감소시킬 뿐이다.미세중력은 특정 미생물의 독성을 증가시킬 수 있다.따라서 이 문제에 책임이 있는 메커니즘을 연구하고, 우주인, 특히 면역력이 저하된 우주인이 영향을 받지 않도록 하기 위해 적절한 통제를 시행하는 것이 중요합니다.

환경으로 인한 해부학적 위험

Cain(2007)과[21] 다른 이들의 연구는 저중력 환경에서 일하는 것의 위험과 위험을 이해할 필요성을 인식했다.예를 들어 달이나 화성 탐사 중에 발생할 수 있는 우주 비행이나 중력 감소에 대한 일반적인 영향에는 무게 감소, 유체 압력 감소, 대류 및 침강과 같은 변화된 물리적 요인이 포함됩니다.이러한 변화는 체액, 중력 수용체 및 무게를 지탱하는 구조에 영향을 미칠 것이다.몸은 우주에서 보내는 시간에 따라 이러한 변화에 적응할 것이다.우주선의 좁은 공간에서의 여행에 의해 야기되는 심리적인 변화도 있을 것이다.우주 위생(및 우주 의학)은 특히 승무원에게 일어날 수 있는 행동 변화를 다루어야 한다. 그렇지 않으면 잠재적인 건강 위험과 위험을 통제하기 위해 개발된 조치가 지속되지 않을 것이다.예를 들어, 통신, 성능 및 문제 해결의 감소는 파괴적인 영향을 미칠 수 있습니다.

우주 탐사 중에, 특히 아크릴산염과 같은 피부 민감제에 노출되면 접촉성 피부염이 발생할 가능성이 있다.그러한 피부병은 노출의 원천을 식별하고, 건강 위험을 평가하고,[22] 따라서 노출을 완화하는 방법을 결정하기 위한 적절한 조치가 취해지지 않으면 임무를 위태롭게 할 수 있다.

노이즈

국제우주정거장(ISS)의 팬, 압축기, 모터, 변압기, 펌프 등은 모두 소음을 발생시킨다.우주 정거장에 더 많은 장비가 필요하기 때문에, 더 많은 소음이 발생할 가능성이 있습니다.톰 존스 우주 비행사는 우주 정거장 초기에 청력 보호 장치를 착용했을 때 소음이 더 큰 문제가 되었다고 지적했습니다.오늘날에는 청력 보호는 필요하지 않으며 수면실은 [23]방음 처리가 되어 있습니다.

러시아 우주 프로그램은 우주 비행사가 경험하는 소음 수준에 높은 우선순위를 부여한 적이 없다(예: Mir의 소음 수준은 70–72dB에 달했다).75데시벨 미만이 청력 [24]손실을 일으킬 가능성은 낮다.자세한 내용은 소음으로 인한 난청을 참조하십시오.이로 인해 배경 소음에 대해 위험 경고 경보가 들리지 않을 수 있습니다.소음 위험을 줄이기 위해 NASA 엔지니어들은 소음 감소 기능이 내장된 하드웨어를 개발했습니다.100dB를 생성하는 감압펌프는 4개의 절연마운트를 장착함으로써 소음레벨을 60dB로 낮출 수 있다.청각 보호기는 경보 신호를 차단하기 때문에 사용을 권장하지 않습니다.방사선에 노출되는 위험을 줄이기 위한 조치, 인공 중력을 생성하는 방법, 위험 물질을 모니터링하기 위한 보다 민감한 센서, 개선된 생명 유지 시스템 및 화성 및 달 먼지 위험에 대한 더 많은 독성학적 데이터 등 이 분야뿐만 아니라 다른 우주 위생 분야에서도 더 많은 연구가 필요하다.

방사선 위험

우주 방사선은 은하 우주선에서 나오는 양성자, 알파, 무거운 입자, 태양 플레어에서 나오는 에너지 입자, 갇힌 방사선 벨트와 같은 고에너지 입자로 구성된다.우주정거장 승무원의 노출은 지구상의 것보다 훨씬 더 높을 것이고 보호막이 없는 우주인들은 보호되지 않으면 심각한 건강상의 영향을 받을 수 있다.은하 우주 방사선은 매우 투과성이 높기 때문에 노출을 방지하거나 제어하기에 충분한 깊이의 차폐를 만들 수 없을 수 있습니다.

갇힌 방사선

지구 자기장은 지구를 둘러싸고 있는 갇힌 방사선 벨트의 형성에 책임이 있다.ISS는 Low Earth Orbit (LEO; 저궤도)로 알려진 200해리 (370km)에서 270해리 (500km) 사이에서 궤도를 돈다.LEO의 갇힌 방사선량은 태양 극대기에 감소하고 태양 최소기에 증가한다.가장 높은 노출은 남대서양 이상 지역에서 발생합니다.

은하 우주 복사

이 방사선은 태양계 외부에서 발생하며 수소, 헬륨, 우라늄에서 이온화된 하전 원자핵으로 구성됩니다.그 에너지 때문에 은하계 우주 복사는 매우 투과적이다.얇고 중간 정도의 차폐는 예상 등가 선량을 줄이는 데 효과적이지만 차폐 두께가 증가하면 차폐 효과가 감소합니다.

태양 입자 이벤트

이것은 태양 플레어 폭발 시 행성간 공간에 에너지 전자, 양성자, 알파 입자를 주입하는 것입니다.태양 활동이 가장 많은 기간 동안, 태양 플레어의 빈도와 강도는 증가할 것이다.태양 양성자 사건은 보통 태양 주기에 한두 번밖에 일어나지 않는다.

SPE의 강도와 스펙트럼 교란은 차폐 효과에 상당한 영향을 미친다.태양 플레어는 별다른 경고 없이 발생하기 때문에 예측하기 어렵다.SPE는 극지, 정지궤도 또는 행성간 궤도에 있는 무방비 승무원들에게 가장 큰 위협이 될 것이다.다행히 대부분의 SPE는 단수명(1~2일 미만)으로 소량의 "폭풍 대피소"가 가능하다.

다른.

방사선 위험은 의료 조사, 방사성 동위원소 발전기 또는 지구에서의 소규모 실험과 같은 인공 선원에서 발생할 수도 있다.달과 화성 임무에는 동력용 원자로나 관련 핵추진 시스템이 포함될 수 있다.우주 위생사는 이러한 다른 방사선 선원의 위험을 평가하고 피폭을 줄이기 위한 적절한 조치를 취해야 한다.

플라즈마 물리 및 제어된[25] 핵융합 저널에 보고된 실험실 테스트에 따르면 자석 "우산"이 우주선으로부터 해로운 우주 방사선을 비껴가기 위해 개발될 수 있다고 한다.그러한 "우산"은 태양으로부터 흘러나오는 초고속 대전 입자로부터 우주 비행사들을 보호할 것이다.그것은 지구를 감싸고 있는 자기권과 비슷한 우주선 주위에 보호막을 제공할 것이다.인간이 행성을 탐험하고 방사능의 치명적인 영향에 노출되는 건강상의 위험을 줄이려면 태양 방사선에 대한 이러한 형태의 통제가 필요할 것이다.실용적인 시스템을 개발하고 테스트하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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원천

  • 영국 행성간 협회(BIS) 우주 비행– 편지와 이메일 (2006년 9월, 페이지 353)
  • BIS 우주 비행 – 편지와 이메일 (2007년 12월, 페이지 477)

외부 링크