항공우주의학 관련분야의 과학적 전문 지식과 훈련, 그리고 연구활동 등 학제적 접근을 통하여 고공과 우주공간에서 활동하고 있는 사람들의 심신의 안녕 상태, 건강, 안전 및 능률을 유지하고 증진시키기 위한 학문이라고 정의한다.
예방 의학의 한 전문분과이며 고공과 우주라는 특수한 환경에서 생활하는 정상인의 생리 활동을 증진시키는 대책을 주로 연구한다. 항공우주의학에서 다루는 주요 내용은 항공기 승무원 및 우주비행사의 신체기준 설정, 항공기 승무원 및 우주비행사의 선발에 참여, 항공우주 신체적성 평가의 검사방법과 평가, 항공우주 신체적성 유지와 건강 증진, 항공기 설계 시 인간공학적 참여, 생명유지계통의 개발 참여, 항공기 및 우주선 사고조사 참여, 항공우주분야의 인적 요소, 비행 중 응급 환자 처리 및 병약승객 항공 후송 적부 판단, 항공기 위생 및 국제방역, 그리고 항공우주의학 분야의 연구 및 개발 등이다.
낮은 기온과 기압ㆍ산소분압, 습도, 방사선 등 여러 가지 불리한 환경이 펼쳐지기 때문인데, 이러한 환경으로부터 인체를 보호하기 위하여 비행기의 기내환경은 여러 가지 장치들을 통해 객실을 외기와 분리하여 인간의 생존과 활동이 가능한 공간으로 유지된다.
비행기 기내 환경과 지상 운송 수단의 가장 주요한 차이점은 여압장치이다. 널리 알려져 있는 것과는 다르게 비행기 기내는 대기압을 지상과 동일한 수준인 1기압으로 유지하지 않는다. 공학적이고 경제적인 이유로 비행기가 높은 고도에서 운항 중일 때 지상과 같은 상태의 대기압을 유지하는 것은 불가능하므로 비행기는 여압장치를 통하여 객실 내부의 기압을 0.8기압으로 유지하게 된다. 따라서 객실 내부에서 인체가 체감할 수 있는 고도는 약 6,000~8,000피트 수준에 해당하고 이를 실제 비행고도(Flying Altitude)에 대한 객실고도(Cabin Altitude)라 한다. 외부의 공기가 엔진을 통해 압축상태로 유입된 후 차갑게 만들어 기내에 공급되며 점진적인 가압을 통해 객실 고도를 상승시켜 객실 내에서의 기압변동으로 인한 불편감을 최소화시켜 준다.
객실 여압장치로 인해 승무원과 승객은 비행 중 감압증(Decompression Sickness), 장내 공기팽창으로 인한 불편감, 산소호흡의 필요성 등으로부터 자유롭게 되었지만 객실 여압 중 여압장치의 고장, 기체손상 등으로 인한 급격감압의 발생 가능성은 존재하므로 이에 대한 훈련과 대비가 필요하다.
탑승객에게 편안함을 제공하고 오염물질을 제거하기 위해서 비행기 내부는 객실공기가 보통 3~4분마다 완전 교체되어 환기가 이루어지므로 공기오염으로 인한 문제는 거의 없으나 고공에서의 공기 특성과 좁은 공간에 사람이 많이 탑승해 있으므로 불편감을 호소할 수도 있다.
비행기는 두 가지 환기 시스템을 가지고 있는데 하나는 외부로부터 유입한 신선한 공기를 100% 제공하는 것이고 또 하나는 외부에서 유입된 신선한 공기와 기내에서 재순환시킨 공기의 비율을 조절하여 제공하는 것이다. 전자의 경우 외부에서 엔진을 통해 공기를 유입하고 이 뜨거운 공기를 공기 조화장치(Air Conditioning Unit)를 통과시켜 적정 온도로 맞춘 다음 기내로 들여보낸다. 기내에 공급된 공기는 유출로(Outflow Valve)를 통해 외부로 배출되고 다시 공기 조화장치를 거쳐 외부 공기를 유입하는 절차를 반복하게 된다.
비행기의 두 번째 환기 시스템은 외부에서 유입된 신선한 공기와 기내에 있던 공기의 일부를 재순환시켜 적정한 비율로 조절하여 제공하는 것이다. 공기 조화장치에서 배출된 공기는 기내를 순환하였던 공기와 혼합실(Mixing Unit)에서 섞이게 되며 혼합실로 들어가기 전 기내를 돌았던 공기는 특정한 여과기를 통과하는데 최근 대부분의 비행기에는 HEPA필터(High Efficiency Particulate Filter)를 장착하고 있어 각종 오염물질을 여과하는 능력이 뛰어나므로 깨끗한 공기질은 유지된다. 혼합실에서 배출된 공기는 기내로 제공된 후 마찬가지로 유출로를 통해 외부로 보내지는 과정을 반복하게 된다.
또한 항공기 객실 내의 공기흐름은 조화공기 배출관(Conditioned Air Distribution Duct)을 통해 객실 바닥을 향하여 원형의 기류 패턴(Circular Airflow Pattern)으로 배출되고 이러한 공기 배분 시스템(Air Distribution System)은 객실 내 좌석의 각 열마다 배치되어 있어 오염된 공기가 다른 좌석 열로 전파되는 가능성을 최소화시켜주는 시스템으로 가동되고 있으며 항공기 내 화장실과 주방(Galley)의 공기는 재순환되지 않는다.
객실 온도는 주로 사람이 느끼는 편안함과 관련되므로 기계적으로 계획된 범위 안에서 용이하게 조절될 수 있지만 편안한 온도의 정의가 지극히 주관적이고 움직이지 않는 승객이 느끼는 안락한 온도의 범위와 육체적으로 움직이는 승무원에게 있어서의 안락한 온도가 다르기 때문에 실제 기내에서는 비교적 넓은 범위 내에서 실내온도를 조절할 수 있도록 되어 있다.
승무원의 유니폼을 제작할 때 온도조절기능을 고려한 디자인과 재질을 반영하고 여러겹의 옷을 필요할 때 입거나 벗을 수 있게 디자인함으로써 승무원이 편리하게 기내 온도에 적응할 수 있도록 도울 수 있을 것이다.
기온이 낮아질수록 대기가 수분을 함유하는 능력이 떨어지므로 실제 비행기가 순항하는 고도에서는 대기 중에 수증기가 거의 존재하지 않는다. 더군다나 비행기는 외기의 공기를 엔진을 통해 끌어들여 압축하여 기내로 공급하기 때문에 제트 비행기의 객실 공기는 약 5% 이하의 습도만을 유지할 수 있다. 다행히도 최근 들어 대부분의 비행기가 외부에서 유입된 공기와 기내에 있던 공기의 일부를 재순환시켜 적정한 비율로 조절하여 제공하는 환기 시스템을 적용함으로 인해 기내 공기의 습도는 10~20% 정도로 유지된다. 그럼에도 불구하고 비행기 객실 공기에 탑승객이 안락함을 느낄 정도의 적절한 습도를 제공하는 것은 쉽지 않은 문제이다. 지금까지 몇몇 항공기에서 가습 시스템이 적용되었지만 그 시스템 사용으로 해결된 문제점보다 가습 시스템의 상당한 무게 부담, 부식과 오염의 위험 증가, 항공기 정비 측면에서의 문제 등과 같이 새로 유발된 문제가 더 많음을 발견하게 되었다. 또한 10~20% 정도의 습도가 이상적이지는 않지만 탑승객들의 건강에 큰 영향을 미치는 것으로 보이지는 않는다. 다만 저습도가 표면적인 탈수를 유발하여 탑승객의 편안함을 저해할 수 있기 때문에 객실 내에서 공기의 건조함으로 인한 불편감 감소를 위하여 틈틈이 수분을 섭취하는 노력이 필요하다.
전리 방사선은 우리가 살고 있는 환경에서 자연적인 부분의 하나이며 태양이나 외부 은하계에서 지구로 도달하는 우주 방사선의 존재는 오래 전부터 인식되어 왔다. 전리 방사선과 관련되어 가장 우려해야 할 점은 인간이 노출되었을 때 나타날 수 있는 악성 질병과 후대에 나타날 수 있는 유전적인 결함 측면이며 그러한 문제들이 나타날 가능성은 노출되는 방사선의 양에 달려 있다.
지구의 전리 방사선은 주로 토지, 암벽, 벽돌, 타일과 같은 물질 등에 자연적으로 존재하고 있는 우라늄, 토륨, 라듐과 같은 원자들로부터 발산된다. 또한 우리가 먹는 음식과 우리가 들이마시는 공기에도 존재하므로 일반적으로 모든 동물과 식물은 자연적인 방사선이 있는 환경에서 생활하게 된다.
우주 방사선은 태양과 은하계로부터 지구에 도달하게 되는데 태양으로부터의 방사선에 비해 은하계로부터 방생되는 방사선이 더욱 많다. 또한 지구 대기 내에서 우주 방사선의 강도는 일정하지 않은데 지구의 전자기장이 극지방보다 적도에서 강하므로 우주 방사선은 적도에서보다 극지방에서 더 많이 존재한다. 따라서 방사선이 인체에 미치는 영향은 비행기가 비행하는 위도와 경도 그리고 노출되는 시간에 따라 다르다.
일반적으로 제트 비행기가 순항 중 중대한 방사선에 노출될 기회가 없고 미국 연방 항공청(FAA)과 연구기관의 연구에 따르면 항공여행으로 인한 방사선 노출이 일반 승객에게 비치는 영향은 매우 미미한 것으로 알려져 있기 때문에 비행으로 인한 방사선 노출문제는 주요한 건강 이슈라고 할 수는 없다. 다만 업무 상 장거리 항공 여행이 많거나 임신 중인 경우에는 연간 비행시간, 비행 구간 등을 기록하여 방사선 노출 정도를 고려하는 것이 도움이 될 수 있다.
비행기는 종종 구름과 가까운 고도를 비행하므로 난류라고 불리는 갑작스러운 공기의 움직임이 생길 수 있고 때로는 안정적인 기류에서도 상당한 요동현상이 발생되는 때가 있으므로 탑승객들은 착석 시에는 안전벨트를 착용하는 것이 바람직하다.