在一個只有人類呼吸的、自給自足的封閉系統(tǒng)中，隨著時間的推移，二氧化碳濃度會逐漸積累到一個對人體有害的水平。 因此，在人類存在的任何形式的航天器中，需要執(zhí)行去除二氧化碳和再生氧氣的有效機制。

由于不受重力影響，空氣在這些位置的移動方式不同。 氣體熱量不會上升，這反過來導致空氣混合顯著減少。 因此，國際空間站（ISS）上的乘客在飛船上的時間比我們其他人經(jīng)歷著更多的二氧化碳水平。 在地球上，它僅占空氣含量的0.03％（相當于0.23 mmHg的分壓）。 美國國家航空航天局設定的長航時航天器最大允許二氧化碳濃度是該數(shù)值的兩倍多，為0.07％（分壓為0.53毫米汞柱）。

雖然廣泛的陸地研究表明，這種增加的CO2的濃度對接觸者的長期健康沒有影響，但必須承認國際空間站上的船員仍然經(jīng)常出現(xiàn)急性二氧化碳毒性癥狀——如頭痛或嗜睡。

人們普遍認為，人類對微重力條件的適應將導致太空中的宇航員對二氧化碳濃度升高變得更加敏感。 這不僅會導致身體不適，還會影響他們的認知能力和反應時間——從而可能導致安全風險。平均而言，機組人員在國際空間站上停留約6個月，因此很好地掌握CO2濃度對人體的持續(xù)影響顯然具有重要價值。

考慮到實際操作的可行性，這就意味著我們無法（在技術上或經(jīng)濟上說）除掉足夠多的二氧化碳來復制一個和地球相同的環(huán)境條件，但國際空間站必須在空氣中存在的相對較高的環(huán)境二氧化碳濃度下正常運行。 然而，它的居住者必須在可接受的環(huán)境中生活和工作。

多年來，美國宇航局的科學家們一直想徹底調(diào)查二氧化碳濃度升高如何影響國際空間站機組人員執(zhí)行任務的能力，但是他們花了很長時間才找到一種方法來獲取足夠高精度的數(shù)據(jù)。 鑒于這一點，如前所述，在沒有重力影響的情況下，空氣混合不夠充分，通過壁掛式傳感器來準確反映機組人員接觸二氧化碳的情況，已被證明是一種不適合的方法。 相反，真正需要的是可穿戴式二氧化碳傳感器。

可穿戴式二氧化碳傳感器必須滿足幾個關鍵標準。 這些如下：

1.它必須是低功耗從而保證電池長時間使用——這樣可以在很長一段時間內(nèi)持續(xù)運行而無需再充電。

2.為了佩戴者舒適和方便，傳感器必須緊湊并且重量輕。

3.簡單的數(shù)據(jù)接口也很重要，這樣可以使獲取的信息易于訪問，同時使系統(tǒng)開發(fā)過程盡可能短且簡單。

在對市場上的CO2傳感器進行全面調(diào)查后，在美國宇航局技術轉讓計劃中工作的科學家們做出來最終選擇： 指定了蘇格蘭傳感器制造商SST和氣體傳感解決方案GSS共同開發(fā)的解決方案。 這兩家公司在原型設計階段與NASA保持聯(lián)系，提供行業(yè)領先的COZIR CO2傳感器的詳細性能信息，以便該設備可以在空間站的個人CO2監(jiān)測器上最大限度地利用起來。

負責執(zhí)行該項目的NASA團隊隨后圍繞COZIR傳感器構建了一個定制設計的基板。該硬件提供了所有必要的功率調(diào)節(jié)，處理，數(shù)據(jù)存儲和無線連接。 該團隊還設計了一個可以3D打印的外殼，并且可以輕松地夾在機組人員的衣服上（傳感器穿在他們的衣領背面）。

由于COZIR氣體傳感器采用了非常先進的光電子器件，這些低功率，高速非色散紅外（NDIR）器件可以覆蓋低至ppm CO2水平的測量范圍（0至5000ppm量程和±3％的精度）。 它們可以支持10年以上的使用壽命。該傳感器適用于此應用的關鍵是它們的省電功能——設備僅有3.5mW的功耗在每秒2次采樣的頻率下。 這意味著它們比目前市場上的標準NDIR傳感器功耗低50倍。 另一個優(yōu)點是易于連接 - 方便的串行連接便于數(shù)據(jù)傳輸。

通過這些個人二氧化碳監(jiān)測器，可以在很長一段時間內(nèi)對宇航員的個人二氧化碳接觸進行簡單而不顯眼的跟蹤。 宇航員將能夠通過自定義iPad應用程序直接查看自己的數(shù)據(jù)。此外，從機組成員獲得的所有數(shù)據(jù)集隨后將匯總并由研究人員使用，以更好地了解太空旅行期間二氧化碳接觸量增加的長期影響。 這不僅可以證明對國際空間站的工作人員非常有益，而且可以用于未來對火星的探測任務。