工程聲學/國際空間站聲學挑戰
國際空間站 (ISS) 是一座研究設施實驗室，由位於近地軌道的多個不同模組組成。該設施代表了來自不同國家的多項空間站專案的結合。ISS 的長期目標是開發人類太空和行星探索與殖民所需的技術（包括生命維持系統、安全預防措施、太空環境監測）、新的疾病治療方法、更高效的材料生產方法、比地球上可實現的更準確的測量以及對宇宙的更全面瞭解。
為了實現這些目標，載人航天中心培訓高素質的宇航員，以便他們能夠在 ISS 上更好地執行不同的任務。宇航員在前往 ISS 之前，會在模擬太空環境的各種條件下，在訓練設施中度過數月。部分宇航員接受了交叉培訓，可以執行多種任務。例如，一名飛行員也可能接受過執行科學實驗或進行裝置維修的培訓。宇航員的地面日程通常非常密集，而這在 ISS 上變得更加關鍵。因此，需要採取措施，以便在宇航員進入軌道後，為他們提供安全宜居的工作環境。
ISS 上的一個主要問題是存在白噪聲。基本上，ISS 的每個模組都配備了風機、泵、壓縮機、航空電子裝置和其他硬體或系統，這些硬體或系統為 ISS 的功能和宇航員的生命維持需求提供服務。這些裝置由於難以控制國際合作夥伴提供的各種元件產生的噪聲，對 ISS 構成了重大的聲學挑戰。ISS 上來自機械或裝置的過高噪聲水平已證明會影響機組人員的聽力、宜居性、安全、生產力、煩惱和睡眠干擾。機組人員的效能問題包括無法有效地溝通和理解正在說的話或周圍發生的事情（例如，清晰度、語音干擾、無法聽到警報或其他重要的聽覺提示，例如裝置故障，無法集中注意力，聲帶疲勞）。
聽力機制的敏感性高度依賴於接收聲音的頻率內容。人耳可以檢測到 20 到 20000 Hz 之間的頻率範圍內的聲音。聲音的強度以分貝 (dB) 為單位測量。分貝是一個對數單位，用於描述比率（10 log10 (p2/p1)2）。該比率可以是功率、聲壓、電壓或強度，也可以是其他一些東西。典型聲源的聲功率級（以 dB 為單位）可以從 這裡 檢視。有幾種不同的單位來量化人耳感知的聲音。我們將介紹其中一些。方是與 dB 相關的單位，透過心理物理測量的人耳頻率響應來確定。在 1 kHz 時，方和 dB 的讀數，根據定義，是相同的。對於所有其他頻率，方標度由以下實驗結果確定：讓健康的志願者調整給定頻率的訊號的響度，直到他們認為其響度等於 1 kHz 訊號的響度 練習。要從 dB 轉換為方，需要 圖表。這樣的圖表取決於聲級：它在高聲級下變得更平坦。聽力閾值定義了耳朵勉強感知聲音的水平。閾值是頻率相關的，對應於 0 方曲線。聽力機制的損傷會提高聽力閾值，這意味著需要更高的聲級才能被聽到。聽力閾值的變化程度用作聽力損害程度的指標；聽力損害的標準通常基於該閾值的變化。
人耳對所有頻率的反應並不相同：我們對大約 1 kHz 到 4 kHz 頻率範圍內的聲音比對非常低或非常高的頻率的聲音敏感得多。因此，聲級計通常配有一個濾波器，其對頻率的響應有點像人耳。如果聲壓級以 dB(A) 或 dBA 為單位給出，則使用“A 加權濾波器”。dBA 大致對應於 40 dB（在 1 kHz 時）等響度曲線的倒數。dBA 計量下的聲壓級易於測量 連結，因此得到廣泛應用。然而，它仍然不同於響度，因為濾波器的響應方式與耳朵並不完全相同。 dBA 不同來源
暴露於過度和長時間的噪聲是全世界聽力障礙的主要原因之一。聽力損傷會導致聽力閾值升高。表 1 顯示了職業安全與健康法 (OSHA) 規定的暴露於較高聲強度的持續時間，這將不會導致比 8 小時 90 dBA 產生的聽力損傷更多的損傷。此外，人們不得暴露於高於 115 dBA 的穩定聲級，無論持續時間如何。
當每天的噪聲暴露由兩個或多個不同聲級噪聲暴露週期組成時，應考慮其綜合影響，而不是每個噪聲暴露的單獨影響。當人們在一天中暴露於不同的聲級時，必須使用以下公式計算混合劑量 (D)
其中 Cn 是在給定噪聲水平下的總暴露時間，Tn 是在該水平下允許的總暴露時間。如果分數之和等於或超過 1，則混合暴露被認為超過了限值。 來源
聽眾的語音理解受到環境噪聲和系統失真的影響。可以透過測量系統的“清晰度”來確保訊息在所有情況下都清晰易懂。語音清晰度是指聽眾在嘈雜環境中理解語音的程度。為了實現令人滿意的溝通，平均語音水平應比噪聲水平高 6 dB，但較低的信噪比是可以接受的 (Moore, 1997)。評估噪聲語音干擾效果的最常用方法稱為首選語音干擾水平 (PSIL)，如下圖所示。
為了確定給定期間的總噪聲暴露量，宇航員佩戴音訊劑量計。ISS 的宇航員在整個 ISS 停留期間（最長可達六個月）平均噪聲水平為 72 dBA。醫療飛行規則之一根據 24 小時的暴露水平設定噪聲暴露限值。如果音訊劑量計測量的 24 小時噪聲暴露水平超過 65 dBA，則指示機組人員佩戴經批准的聽力保護裝置。工作區域 60 dBA 和睡眠區域 50 dBA 的設計規範已被確定為 ISS 執行的“安全限值”。如果噪聲暴露水平超過 60 dBA，或者如果機組人員暴露於高間歇噪聲週期（例如使用跑步機等運動器材、氣閘增壓或其他短期高噪聲），建議使用聽力保護裝置 (HPD)。ISS 規範考慮了噪聲對機組人員聽力的影響（包括暫時性和永久性閾值變化），以及宜居性和效能（溝通中斷、易怒、睡眠受損等）。在睡眠期間使用 HPD 可以進一步降低傳入內耳的噪聲輸入，並有助於從白天遭受的聲學損傷中恢復。在更安靜的環境中（例如在適當靜音的機組人員睡眠站或在高噪聲暴露期間使用聽力保護）恢復能力更強。雖然聽力保護耳機可用，但宇航員並不總是使用它們，因為它們佩戴起來不舒服，而且會使與其他機組人員的溝通變得困難。由於需要在安靜的環境中測試聽力，研究人員記錄飛行中聽力變化的努力尚未成功，因為 ISS 上存在持續的噪聲。一些宇航員的報告可以在以下網站找到：SpaceRef