国家标准计划《在轨维修手传振动测量和判定要求》由 TC570（全国载人航天标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中央军委装备发展部。

主要起草单位 北京卫星环境工程研究所 、北京空间飞行器总体设计部 。

1.项目背景。

在轨维修工具手传振动是影响在轨维修任务执行的一项重要因素，对出舱活动的成败影响至关重要。

在Apollo 15任务中使用月球表面钻采集月岩样品时，由于振动问题导致了两名宇航员肩膀受伤。

在亚特兰蒂斯号航天飞机STS-61B任务中，一名宇航员手部疲劳使其必须经常停下来让手和手臂休息，才能继续完成棘轮操作。

空间站宇航员单次出舱活动中使用电动工具拆装紧固螺钉最多可达100～200次，单次出舱操作电动工具的总时长约为0.5～1小时，国际空间站年均出舱活动总时长达138小时。

宇航员开展在轨维修任务期间，受手臂肌肉的运动能力减退和航天服对宇航员手臂系统运动的约束限制，如果在出舱活动时手传振动暴露量长时间超标，易致使宇航员疲惫，将对宇航员的安全与健康产生影响，甚至更严重的后果。

面向在轨维修的手传振动的准确测量和判定对宇航员是否能够安全顺利的完成在轨维修任务具有重要的影响。

2.存在问题。

目前国内外还没有面向在轨维修的手传振动测量与判定的方法和标准，当前地面工具和设备手传振动的测量和判定主要依据相关的ISO标准或国家标准开展。

面向在轨维修手传振动的测量和判定均参考相关地面的测量方法和标准开展，相关研究表明低重力环境和航天服（尤其是手套部分）内外的压差环境将严重影响手臂受到的振动，而适用于地面产品手传振动测量的标准均未针对在轨维修工况的低重力环境和航天服内外的压差环境等进行准确模拟。

研究表明低重力环境和航天服（尤其是手套部分）将严重影响手臂受到的振动，因此地面测量和判定方法不适用于在轨维修手传振动的测量和判定。

现行标准中均只以频率计权均方根加速度的振动总值和8h等能量振动总值（A(8)）作为判定工具是否满足手传振动要求的指标，但在轨复杂环境因素的影响导致单一判定指标不能够全面体现手传振动对宇航员身体手掌、手臂等的综合影响，而对同样为重要判定指标的传递率（T）、机械阻抗（DPMI）、人体吸收功率（VPA）等现行标准中均未有系统性的阐述，也未对面向在轨维修任务中手传振动测量和判定的具体要求进行说明，且前述标准也未考虑推/握力等对手臂生物动力学产生重要影响的因素，无法直接参考相关地面的测量方法和标准进行在轨维修手传振动的测量与判定，因此规范在轨维修手传振动的测量与判定要求具有重要的指导作用。

参考现行手传振动相关标准开展在轨维修手传振动测量与判定，存在针对在轨使用工况环境模拟不准确和判定指标不完备的问题，从而将影响相关面相在轨维修的工具或设备手传振动的判定结果。

3.目的。

面向在轨维修手传振动的准确测量和判定对宇航员是否能够安全顺利的完成在轨维修任务具有重要的影响。

在轨使用工况环境中，低重力环境和压差环境对手传振动测量的准确性的影响最大，本项目的目的即为开展面向在轨维修手传振动的准确测量和判定时，准确的模拟在轨使用工况环境，包括低重力环境和压差环境，从而使在轨维修手传振动的测量能够符合在轨应用实际情况。

明确更全面的手传振动判定指标，给出在轨维修工况下人机界面的生物动力学力、振动加速度的测量要求及振动传递率、日振动暴露量等指标的判定要求，有针对性的指导在轨维修这一特殊环境下手传振动的测量和判定。

本项目可支持中国空间站在轨维修工具手传振动的测量和判定，并对载人登月以及远期的载人登火等国家重大专项任务中涉及的舱外作业工具手传振动的测量和判定具有重要的技术支撑作用，同时也可以通过国际合作对世界其它的宇航机构进行推广。

4.意义。

现行地面手传振动测量标准ISO 5349-2 2001 《机械振动 人体暴露于手传振动的测量与评价 第2部分：工作场所测量实用指南》、GB/T 14790.2-2009 《机械振动 人体暴露于手传振动的测量与评价 第2部分：工作场所测量实用指南》，所涉及的工作场所仅限于地面常温常压环境及设备，而由于航天员开展在轨维修时的低轨舱外空间环境具有低重力环境、在轨压差环境等特征，与地面环境具有显著的不同，目前适用于地面产品手传振动测量的以上标准均未包括在轨维修环境工况特征的模拟。

面向在轨维修的手传振动测量与判定需要在地面准确的模拟在轨使用工况环境，需针对具体的在轨使用工况环境进行相应的模拟，包括低重力环境模拟、压差环境模拟等，因此建立统一规范的在轨维修手传振动地面测量和判定方法具有重要的指导意义。

5.研究基础。

项目研究团队承担了在轨维修手传振动相关军科委173基金课题1项、五院杰出青年基金课题1项，对在轨维修手传振动特性开展了专项的研究。

构建了基于着航天服的人体手臂两点耦合理论模型，开展模型组成的质量、刚度和阻尼等的参数辨识。

先后搭建了两套模拟与测量装置，包括一套简易低重力环境模拟装置与测量系统，一套具备压差环境模拟装置和六自由度卸载式低重力环境模拟装置的测量系统，包括低重力卸载装置、动态力测量装置、航天服内外的压差环境模拟装置等。

本标准规定了面向在轨维修的宇航员着舱外航天服状态下暴露于手传振动的地面测量与判定方法。 本标准适用于宇航员开展在轨维修活动过程中，所使用的各类在轨维修工具的手传振动的地面测量和判定。 主要技术内容如下： 1.地面模拟要求 1.1低重力环境模拟 1.2压差环境模拟 1.3模拟系统组成 1.4模拟一致性 2.低重力环境模拟 2.1模拟要求 2.2结构要求 2.3检验 3.压差环境模拟 3.1模拟要求 3.2结构要求 3.3控制要求 3.4接口要求 3.5检验 4.手传振动的测量 4.1受试者 4.2测量仪器 4.3生物动力学力测量 4.4振动加速度测量 5.手传振动判定要求 5.1振动暴露量A（8） 5.2振动传递率T 5.3振动能量吸收VPA 5.4判定顺序