检测仪能测航天器舱内气体吗？

检测仪能测航天器舱内气体吗？
是的，气体检测仪能够用于航天器舱内气体的监测，且在现代载人航天工程中发挥着关键作用。航天器舱内气体检测需满足极高的精度、稳定性和可靠性要求，以确保宇航员的生命安全和设备正常运行。以下是具体分析：

1. 检测目标气体类型
   航天器舱内需监测的气体包括：

   • 氧气（O₂）：维持宇航员呼吸，需将浓度稳定在19.5%-23.5%之间。
   • 二氧化碳（CO₂）：宇航员代谢产生，需控制其浓度以避免缺氧或中毒。
   • 有害气体：如挥发性有机化合物（VOCs）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H₂S）等，可能来自材料挥发、设备泄漏或代谢产物。
   • 可燃气体：如氢气（H₂）、甲烷（CH₄）等，可能因燃料系统泄漏引发爆炸风险。
   • 特殊气体：如氮气（N₂）用于压力调节，需监测其浓度变化。

2. 技术原理与设备类型

   • 电化学传感器：常用于检测氧气、二氧化碳及有毒气体（如CO、H₂S），通过化学反应产生的电流信号判断浓度。
   • 红外传感器（IR）：用于检测CO₂、CH₄等气体，基于气体对特定波长红外光的吸收特性。
   • 质谱仪：可同时检测多种微量气体（如甲苯、丙酮等），通过电离气体分子并分析质荷比实现高灵敏度监测。
   • 光离子化检测器（PID）：针对VOCs，利用紫外光电离气体分子并测量电流变化。
   • 催化燃烧传感器：监测可燃气体（如H₂），通过检测燃烧产生的热量变化。

3. 实际应用场景

   • 环境控制与生命保障系统（ECLSS）：实时监测O₂和CO₂浓度，自动调节供氧和空气循环。
   • 材料安全评估：检测舱内材料释放的VOCs（如甲醛、苯系物），防止长期暴露危害健康。
   • 应急泄漏监测：对燃料舱、推进剂储存区进行可燃气体检测，预防爆炸事故。
   • 科学实验支持：在微重力环境下研究气体扩散规律，优化舱内气体管理策略。

4. 技术挑战与解决方案

   • 高精度要求：舱内气体浓度变化微小（如CO₂需控制在0.5%以内），需采用高分辨率传感器和冗余设计。
   • 抗干扰能力：航天器内电子设备密集，传感器需具备电磁兼容性（EMC）和温度补偿功能。
   • 长期稳定性：载人任务周期长（如空间站任务），传感器需耐受长期辐射、真空环境，并减少校准频率。
   • 微型化与低功耗：采用MEMS（微机电系统）技术缩小设备体积，适配航天器有限载荷。

5. 典型案例与国际标准

   • 国际空间站（ISS）：使用质谱仪和电化学传感器组合，实现舱内30余种气体的在线监测。
   • 中国载人飞船：神舟系列配备多参数气体检测系统，可同时监测O₂、CO₂、VOCs及可燃气体。
   • 标准规范：遵循NASA的《载人航天器舱内空气质量标准》和ISO 14624系列，对气体浓度限值、检测精度等提出严格要求。

航天器舱内气体检测技术已形成多传感器融合、智能化诊断的体系，未来将进一步提升实时性、自动化水平和极端环境适应性，为深空探测任务提供更可靠保障。