宇宙航空環境医学 Vol. 58, No. 1, 48-49, 2021

一般演題 18

航空・宇宙領域におけるライフサポートシステムに関する調査研究

古木 凌真1,2,白石 安永2,溝端 裕亮3,4,藤田 真敬2

1防衛医科大学校医学科
2防衛医科大学校防衛医学研究センター特殊環境衛生研究部門
3防衛医科大学校生理学講座
4航空自衛隊航空医学実験隊

Survey for Life Support System in Aerospace Environment

Ryoma Furuki1,2, Yasunaga Shiraishi2, Yusuke Mizohata3,4, Masanori Fujita2

1School of Medicine, National Defense Medical College
2Division of Environmental Medicine, National Defense Medical College Research Institute, National Defense Medical College
3Department of Physiology, National Defense Medical College
4Aeromedical Laboratory, Japan Air Self-Defense Force

はじめに
 宇宙旅行の予約が開始され,NASAは2024年に宇宙飛行士の月面着陸を計画している1)。航空・宇宙領域における低酸素,減圧症,ライフサポートシステムに関する情報を総括した。

方法
 公開データベースを用いて低酸素症:hypoxia,脱窒素:preoxygenation,pre-breath,denitrogenation,航空減圧症:altitude decompression sickness等を検索語として情報検索を行った。

結果
 Fig. 1 に低酸素及び減圧症対策の概要を示す。
 (低酸素対策) 酸素飽和度が90%以下となる高度10,000フィート(以下ft)では酸素吸入が必要とされる場合がある。高度20,000ftでは常時100%酸素が必要とされ,39,000 ftでは加圧呼吸が必須となる2)。旅客機が飛行する33,000 ftでは約60秒3),宇宙空間では15秒で意識を失う4)
 (減圧症対策) 航空減圧症対策として脱窒素は高度20,000 ftでは100%酸素30分,30,000 ftでは45分,35,000では75分必要とされ5),宇宙服を伴う宇宙空間の船外活動では2時間以上を要する6)
 50,000 ftでは部分与圧服,体液が沸騰する63,000 ft(アームストロングライン)では全与圧服が必要となる7)。真空に近い月面8)の船外活動には全与圧服を改良した宇宙服が必要となる。宇宙服は0.3気圧(高度30,000 ftに相当)に加圧6)されている。
 (放射線対策)月面では宇宙ステーションの2.6倍9)とされる放射線防護も重要となる。
 (温度,その他の対策) Table 1に地球と月の環境を示す。
 月面の気温は−153〜107℃とされ8),破片の衝突10),砂塵の呼吸器への影響を懸念する報告11)もある。

Fig. 1 Countermeasure for Hypoxia and Altitude Decompression Sickness at Aerospace Environment

Table 1 Environment of Earth and Lunar Surface
地球
重力(g) 1 1/6
気圧 1 10−1510−12
温度(℃) 22 −153〜107
放射線(mSV/day) 0.00657 0.71〜2,700

結論
 航空・宇宙領域におけるライフサポートシステムに関して総括した。

利益相反
 演題発表に関連し,開示すべきCOI関係にある企業等はありません。

文献

1) NASA, Artemis Plan, NASA’s lunar exploration program overview, 2020
2) Maresh RW, Woodrow AD, Webb JT, Handbook of aerospace and operational physiology, 2nd ed, pp. 8-17-8-32, 2016
3) Smith CM, Review of high-altitude aviation preoxygenation/ denitrogenization procedures and draft pressure schedule for open-cockpit balloon flight to 65,000 feet. pacific spaceflight research brief, 2013
4) Klesari GL, KIndwall EP, Survival following accidental decompression to an altitude greater than 74,000 feet, Aviat Space Environ Med 53(12), 1211-4, 1982
5) US Air Force Instruction 11-409, pp. 24-25, 2015
6) NASA, Risk of decompression sickness, 2016
7) Jha VN, Aeromedical considerations in the designs of aviators’ life support equipment, Indian Society of Aerospace Medicine, pp. 57-62, 2017
8) Heiken GH, Vaniman DT,French BM, Lunar sourcebook a user’s guide to the moon, Cambridge University Press, New York, 1991
9) Zhang S, Wimmer-Schweingruber RF, Yu J, Wang C, Fu Q, Zou Y, Sun Y, Wang C, Hou D, Bottcher SI, Burmeister S, Seimets L, Schuster B, Knierim V, Shen G, Yuan B, Lohf H, Guo J, Xu Z, Freiherr von Forstner JL, Kulkarni SR, Xu H, Xue C, Li J, Zhang Z, Zhang H, Berger T, Matthia D, Hellweg CE, Hou X, Cao J, Chang Z, Zhang B, Chen Y, Geng H, Quan Z, First measurements of the radiation dose on the lunar surface, Sci Adv 6(39):eaaz1334, 2020
10) Baiocchi D, Welser IV W, Confronting space debris,2010
11) Lam CW, James JT,Mccluskey R, Cowper S, Balis J, Muro-Cacho C, Pulmonary toxicity of simulated Lunar and Martian dusts in mice:I. Histopathology 7 and 90 days after intratracheal instillation, Inhal Toxicol 14(9), 901-16, 2002