Человек в вакууме: Что произойдёт с человеком в Космосе без скафандра

Интересно, проводились ли какие-нибудь исследования на этот счет? Каждый раз, когда в sci-fi фильмах кто-нибудь попадает в открытый космос без скафндра и просто замерзает, у меня встает вопрос, почему так? Почему разность давлений не разорвет его?
Нашел кое что в интернетах на этот счет, но те аргументы оставляют желать лучшего.

Цитата:

Что будет, если оказаться в космосе без скафандра?

1. Начнется стремительное потоотделение. Вся влага будет быстро покидать ваше тело. Газы будут выходить через все отверстия. Несмотря на это, первые 12-17 секунд вы будете в сознании.

2. Так как газы стремительно спешат покинуть ваше тело, будучи еще в сознании, вы испытаете сильный приступ тошноты и рвоты. Стоит ли предупреждать, что перед выходом в открытый космос, газированные напитки и острую пищу употреблять не рекомендуется.

3. Если перед выходом в открытый космос ваши ушные каналы были забиты серой, возникнут проблемы и болезненные ощущения во внутреннем ухе. Если каналы были чистые, таких проблем не будет.

4. Так как в организме образуются газы, венозное давление будет неуклонно расти. Однако артериальное давление и биение сердца возрастут только вначале, потом быстро будут падать.

5. Если на вас не будет одет прочный обтягивающий костюм, то размер вашего тела начнет увеличиваться. Если этому увеличению не будет мешать одежда, увеличится ваше тело практически вдвое.

6. А вот цифры, если вам интересно. Нормальное давление, которое человек испытывает на Земле — 760 торр (миллиметры ртутного столба). К примеру, на Луне оно равняется 10 торр. Уже при 47 торр у человека начинает вскипать кровь. Кипением это не совсем можно назвать — вся жидкость в вашем организме начнет превращаться в газ. Именно благодаря такому агрегатному переходу и начнет тело вздуваться как шарик. Если вы переживаете по поводу того, что вас может разорвать, успокою вас — этого не будет. Кожа человека достаточно эластична и крепка, чтобы выдержать такое раздутие.

7. Вы начнете испытывать стремительно нарастающее чувство холода в тот момент, когда газы через рот и нос будут покидать ваше тело.

8. Да, человеческому телу без защиты в открытом космосе не позавидуешь. «Что может быть хуже», — подумаете вы. Оказывается, может. Если вы в этот момент окажетесь на солнечной стороне, то к вашему «неудобству» добавятся сильнейшие солнечные ожоги. На Земле от вреда солнечных лучей защищает озоновый слой. В открытом космосе вы будете лишены этой защиты.

9. Цвет вашей кожи будет голубовато–пурпурным. Связано это с полным отсутствием кислорода. Такой эффект называется цианоз.

10. Несмотря на все это, ваше сердце будет в относительном порядке еще секунд 60 до тех пор, пока давление не упадет до 47 торр и не начнет закипать кровь. С мозгом дела обстоят еще лучше. Он будет в относительном порядке целых 90 секунд. По истечению этого времени вам уже ни что не сможет помочь.

11. Организм человека достаточно выносливый и, если в течении 90 секунд восстановить давление до нормального, человек через некоторое время восстановится. Правда, зрение и способность передвигаться вернутся к вам только через несколько дней. Еще несколько дней вы не будете чувствовать вкус еды. Но разве это важно по сравнению с жизнью?

12. А вот вам по-настоящему дельный совет: если вас угораздит попасть в открытый космос, ни в коем случае не пытайтесь задержать дыхание и препятствовать выходу воздуха через естественные отверстия. Задержание воздуха приведет к тому, что внутри легочное давление будет настолько велико, что приведет просто к внутреннему разрыву легких и кровеносных капилляров. Через разорванный кровоток воздух начнет заполнять ваше тело. В этом случае вас уже через 20 секунд ничто не спасет.

например пункты 4 и 5. «Если вы переживаете по поводу того, что вас может разорвать, успокою вас — этого не будет. Кожа человека достаточно эластична и крепка, чтобы выдержать такое раздутие.» Действительно, это же такой очевидный факт…

Есть еще кое что.

Цитата:

Во множестве научно-фантастических историй неудачливые космические путешественники оказываются в ледяном вакууме открытого космоса без всякой защиты. Их неотвратимую гибель сопровождают мучительные крики, придушенное дыхание и спазмы. Вены раздуваются, увеличиваются глазные яблоки − и на этом путешествие заканчивается.

Впрочем, как это нередко случается, представления популярной культуры далеко не точно отражают реальные последствия, какие может иметь пребывание человека в открытом космосе. На самом деле, с начала космической эры несколько живых существ оказывались − иногда умышленно, иногда не очень − в подобной кошмарной ситуации. Не для всех из них это заканчивалось гибелью, да и вообще серьезным вредом здоровью. Но благодаря этим случаям мы вполне можем себе представить, как бы выглядел в действительности полет человека без защищающего скафандра − в ледяном, безвоздушном, почти пустом пространстве открытого космоса.

Подобная проблема встала перед учеными еще в 1960-е, вместе с первыми пилотируемыми космическими полетами. Специалистов живо интересовало, насколько опасными могут быть всевозможные неполадки, ведущие к нарушению целостности оболочки космического корабля или скафандра − и насколько долго космонавты протянут в такой ситуации. Для изучения этого вопроса в NASA даже использовали специальные высотные камеры, в которых имитировались опасные факторы, существующие на различных высотах над землей, включая разреженный воздух, пониженное давление, низкую температуру и радиацию. Испытаниям в подобных установках подвергались животные, а в некоторых случаях − и отважные (или безумные − кому как больше нравится) добровольцы.

Полученные данные позволили ученым еще тогда в общих чертах представить возможные реакции человеческого организма на изменения условий в случае разгерметизации космического корабля или скафандра. Несколько неприятных ЧП, случившихся в те же годы, подтвердили справедливость этих представлений.

В 1965 году в ходе одного из испытаний в такой высотной камере скафандр одного из добровольцев не смог удерживать приемлемое давление, и на некоторое время человек оказался практически в безвоздушном пространстве. 14 секунд − столько он продержался, пока не потерял сознание. По счастью, обошлось без смертельного исхода: камеру быстро накачали воздухом, и доброволец пришел в себя, отделавшись легким (или не очень − история не сохранила) испугом.

В другом случае неполадки случились уже в самой камере, и человек снова оказался в условиях резко пониженного давления. Он также потерял сознание и уже начал синеть − возможно, скоро наступила бы окончательная кома и смерть, если б один сообразительный инженер не разбил иллюминатор камеры, позволив воздуху быстро заполнить ее.

Трагические и поучительные ЧП случались и по нашу сторону Железного занавеса. В 1971 году трое космонавтов, возвращавшихся на Землю в спускаемой капсуле корабля «Союз-11», погибли из-за ее разгерметизации. Проблемы начались еще с момента отделения спускаемого модуля, на высоте 168 км. Из-за преждевременного срабатывания пиропатрона вентиляционный клапан открылся слишком рано, и разгерметизация случилась значительно раньше положенного срока.

Инженер Виктор Пацаев моментально обратил внимание на опасность и отстегнулся от своего кресла, пытаясь закрыть клапан − но времени ему не хватило. Атмосферное давление упало практически до нулевого за какие-то 30 секунд, а на ручное закрытие клапана требовалось около минуты. В стесненном пространстве капсулы его товарищи − Георгий Добровольский и Владислав Волков − не смогли помочь Пацаеву. В остальном спуск прошел без осложнений, но когда спускаемый модуль оказался на Земле и спасатели открыли его, они нашли лишь три бездыханных тела.

Что же случилось с героями? Давайте посмотрим, чем грозит незащищенному человеку внезапная встреча с безжалостным космическим пространством. Вопреки распространенному мнению, холод здесь − далеко не первый враг.

Некоторые проблемы появятся практически сразу же, сперва не слишком серьезные, но усиливающиеся очень быстро и опасно − а в конце концов и летально. Первым можно назвать быстрое расширение газов, заполняющих легкие и пищеварительный тракт − из-за отсутствия нормального внешнего давления. Это легко может привести к гибели из-за разрывов легких и попадания пузырьков воздуха в кровеносную систему. Кстати, немного увеличить шансы на спасение можно, максимально выдохнув и освободив легкие (если вы умеете выпускать газы из кишечника по желанию − это тоже лишним не будет), вопреки естественному стремлению постараться сохранить хоть какой-нибудь запас воздуха в организме.

Отсутствие давления имеет и другие последствия: вода на слизистых поверхностях и на роговице глаза быстро закипит и испарится. Аналогичным образом, кстати, поведет себя и вода в мускулах и других мягких тканях, из-за чего они резко раздуются. Это легко может привести к многочисленным разрывам капилляров и микрогематомам, хотя человек вряд ли в действительности «лопнет» от такого испарения: давления пара будет недостаточно, чтобы разорвать кожу.

В считанные секунды начнет испаряться и азот, растворенный в крови, образуя газовые пузырьки и все болезненные проблемы, которые у водолазов зовутся кессонной болезнью (или декомпрессионным заболеванием). Впрочем, отсутствие нормального давления − лишь один из смертельно опасных факторов открытого космоса.

Добавим сюда жесткую ультрафиолетовую радиацию Солнца, которая быстро оставит ожоги на незащищенной коже. К слову, отсутствие воздуха или другой теплопередающей среды вокруг не позволит телу быстро остывать. Исключение составляют разве что глаза, а также ротовая и носовая полости, которые испаряющаяся вода может охладить почти моментально и окончательно. Но в целом смерть от переохлаждения в ледяном пространстве космоса не так вероятна, как от проблем из-за того же отсутствия давления.

Из-за него нарушится и нормальный кислородный обмен в легких, и более того, он пойдет в обратную сторону: из крови в альвеолы, быстро снижая насыщенность крови этим газом. Быстро разовьется гипоксия. Скорее всего, секунд десять человек еще будет жить и оставаться в сознании. Иногда этого времени может оказаться достаточным для спасения − но если в этот срок не уложиться, то шансов практически не останется. Вскоре начнутся симптомы, вызванные гипоксией: потеря зрения, нарушение координации движений. В считанные секунды за этим последует потеря сознания и конвульсии, кожа станет синюшной…

В общем-то, на этом можно ставить точку: жертва, распухшая, посиневшая, впадает в окончательный ступор, хотя мозг ее еще некоторое время продолжает функционировать, и даже сердце может продолжать биться. Впрочем, если тут на помощь подоспеют достаточно экипированные и подкованные товарищи, они еще имеют некоторые шансы спасти друга.

Если тот в течение первых 90 секунд будет возвращен на борт и будет накачиваться кислородом под давлением, он даже может почти полностью восстановиться после пережитого кошмара, хотя слепота может держаться достаточно долго. Если друзья на помощь не успеют − шансы падают практически до нуля. К этому моменту кровяное давление падает настолько, что сама кровь начинает закипать, и сердце, не справляясь, останавливается. На всё про всё уйдет меньше двух минут.

Боюсь, что первый источник был собран по кускам из второго и дополнен для красоты.
В общем, есть что либо более надежное на этот счет?

№ 2691
ТЕЛО В ВАКУУМЕ

Майкла Барратта

Щелкните здесь для прослушивания аудио эпизода 2691

Сегодня тело в вакууме. Университет Хьюстона представляет серию статей о машинах , благодаря которым работает наша цивилизация, и о человек , чья изобретательность создала их.

В знаменитой сцене из фильма Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года» астронавт Дэйв Боуман выбрасывается через открытый космос в негерметичный воздушный шлюз корабля-носителя — это происходит после того, как компьютер HAL 9000 отказывается впускать его внутрь. После пары прыжков ему удается чтобы закрыть внешний люк и создать давление в шлюзе. Отчаянный шаг на выживание, но возможен ли он? Голливуд и научная фантастика значительно различаются в изображении тела в открытом космосе, от почти незначительных эффектов до грязных взрывов всего тела. Вот некоторая реальность.

Корабль Дискавери из Стэнли Кубрикса 2001: Космическая одиссея

Давление паров воды при температуре тела составляет примерно одну 16-ю часть атмосферного давления. Ниже этого давления, которое вы найдете на высоте около 63 000 футов, жидкости организма начинают выкипать. Влажные поверхности испытывают это немедленно, например, глаза, рот и горло, а также дыхательные пути. Глубже внутри вода тела в областях с низким давлением также превращается в газовую фазу, водяной пар. Это происходит быстро в легких и под кожей. Пузырьки водяного пара образуются также в венозной крови; они по существу блокируют циркуляцию пара. Назовем синдром, связанный с образованием пузырьков водяного пара в организме при вакууме эбулизм . Но есть еще кое-что.

Поскольку легкие сообщаются с внешней средой свободно, внезапное падение давления заставляет воздух в легких быстро расширяться в поисках выхода. Открытые дыхательные пути гарантируют, что воздух устремится наружу, что лучше, чем попытка удержать его внутри и вызвать травматический разрыв легкого. Но, конечно, дышать уже невозможно. В любом случае, при отсутствии циркуляции и воздуха для обеспечения кислородом доступно около 12 секунд полезного сознания.

В пилотируемых космических полетах это постоянная угроза. В 1971 году космический корабль «Союз-11» трагически разгерметизировался при входе на высоту более 96 миль; трое неподходящих пассажиров погибли.

Космонавты Добровольский, Пацаев и Волков, трагически погибшие в 1971 году во время высотной быстрой разгерметизации, когда их корабль «Союз» собирался вернуться в атмосферу.

Но есть по крайней мере пара случаев воздействия на человека вакуумом всего тела, которые закончились благополучно. В 1966, техник, тестирующий космический скафандр в вакуумной камере, испытал быструю потерю давления в скафандре из-за отказа оборудования. Он вспомнил ощущение слюны, выкипавшей с его языка, прежде чем он потерял сознание. В палате быстро восстановили давление, он быстро пришел в сознание и пошел домой на обед. Другой человек случайно попал в вакуум в промышленной камере; прошло не менее трех минут, прежде чем он снова оказался под давлением. Ему потребовалась интенсивная медицинская помощь, но в конце концов он полностью восстановил свои функции. Эти случаи показывают, что эбуллизм не является неизбежным смертельным исходом — и тело прекрасно держится вместе.

Итак, мы возвращаемся к затруднительному положению Дейва Боумэнса. Судя по моим приблизительным расчетам событий фильма, между взрывной декомпрессией и активацией ручки для закрытия шлюза прошло около 8 секунд, а затем еще 4–5 секунд, чтобы закрыть дверь и начать повторное повышение давления. Мог ли он совершить подвиг? Ответ, наверное. При наличии ума, чтобы выдохнуть и держать дыхательные пути открытыми, он, возможно, выполнил эту необходимую задачу без травм. Но это был уникальный сценарий запланированной внезапной декомпрессии с конечной точкой под давлением.

Так что, если вам когда-нибудь предстоит декомпрессия — не задерживайте дыхание.

Я астронавт НАСА Майкл Барратт из Университета Хьюстона, где интересовался тем, как работают изобретательные умы.

(Музыкальная тема)

---

Конец Примечания :

Еще в IV веке до нашей эры Аристотель утверждал, что природа не терпит пустоты. Однако, как выяснилось с тех пор, его очень много. Вдали от поверхности нашей планеты, где атмосфера приятная и плотная, окружающая среда совершенно негостеприимна. В предыдущем эпизоде ​​мы обсуждали пороговую высоту, при которой окружающее давление примерно равно давлению паров воды при температуре тела; это около 63 000 футов, высота, известная как линия Армстонга. Другими словами, точка кипения воды на этой высоте составляет около 98,6 градусов по Фаренгейту. Таким образом, при воздействии на человека вы добавляете эбулизм к уже существующим условиям гипоксии , нехватки кислорода и декомпрессионной болезни , аналогично тому, что может получить аквалангист, если он не поднимется достаточно медленно, чтобы выпустить избыток азота. вне тела.

Вопрос о том, мог ли Дейв Боуман сделать то, что он сделал, был излюбленной темой для обсуждения на моем учебном курсе по аэрокосмической медицине в Государственном университете Райта много лет назад. Это заставляет учитывать многие факторы, играющие ключевую роль в физиологии человека в экстремальных условиях, среди которых фундаментальные потребность в давлении и кислороде. Но все указывает на то, что Стэнли Кубрик и его команда сделали свою домашнюю работу. К тому времени, когда был снят этот фильм, ВВС США провели несколько исследований с использованием людей для частичного воздействия вакуума на тело и животных для кратковременного воздействия вакуума на все тело. И, конечно же, был опыт Джима Леблана, специалиста по костюмам, описанного в инциденте в камере в 1966. Замечательное видео этого события показано на этом сайте: http://vodpod.com/watch/3935109-nasas-jim-leblanc-survives-life-hazard-space-vacuum-accidentvideo.

Термин эбуллизм , от латинского ebullire, «кипеть», был впервые предложен капитаном Джулианом Уордом в вдумчивом трактате в 1956 году. Он был предложен в качестве альтернативы простому кипячению жидкостей организма и до сих пор является предпочтительным термином.

Интересный случай частичного эбулизма произошел во время полета на воздушном шаре на большой высоте, когда Джозеф Киттингер испытал нарушение герметичности перчатки при подъеме значительно выше 63 000 футов, где возникает эбуллизм. Его рука была описана как опухшая примерно в два раза от нормального размера и довольно болезненная. Он прыгнул с высоты более 102 000 футов, свободно падал более четырех минут и в конце концов раскрыл парашют на высоте 18 000 футов. При падении обратно в атмосферу давление в его руке восстановилось, и он вернулся к нормальному размеру и полной функции.

Замечательная фотография, сделанная для гондолы, когда Джозеф Киттингер прыгает в атмосферу с высоты более 102 000 футов.

Конечно, в случае взрывной декомпрессии существуют и другие опасности и события. Любой водяной пар, находящийся в воздухе, мгновенно конденсируется из-за быстрого падения температуры. Некоторые из нас испытывают это во время тренировок в камере, когда мы подвергаемся быстрой декомпрессии с моделируемой высоты, скажем, 8000 футов до более чем 20 000; это намного ниже линии Армстронга, но это определенно привлекает ваше внимание, когда часть воздуха вырывается из ваших легких и мгновенно появляется туман. Это также было показано в сцене 2001 года. Туман быстро рассеивается, когда вода снова превращается в пар в окружающем вакууме. В случае взрывной декомпрессии до полного вакуума возможно, что даже при открытых дыхательных путях (открытый рот, открытая голосовая щель) может не быть достаточно большой трубы, чтобы позволить воздуху выйти из легких с травмой, вызывающей повышение давления. Кроме того, любой газ, который может присутствовать в желудке, мгновенно расширится и может вызвать рвоту, заставив содержимое желудка вернуться в пищевод в качестве пути выхода. В целом, таких событий лучше избегать.

Джозеф Киттингер в своем скафандре с полным давлением готовится к подъему намного выше порога физиологического вакуума в рамках программы Man High ВВС США.

Мне посчастливилось совершить пару выходов в открытый космос во время моего тура по Международной космической станции, оба в российском скафандре «Орлан». Нельзя не думать о возможности разгерметизации скафандра, и мы разрабатываем и тренируем, чтобы избежать этого, насколько это возможно. И хотя у нас нет корабельного компьютера, управляющего нашими жизненными функциями, я чувствовал некоторое утешение, зная, что мы оставили наш шлюзовый люк широко открытым.

Российский скафандр «Орлан», в котором я совершил два выхода в открытый космос на борту Международной космической станции. Он находится под давлением чуть менее 6 фунтов на квадратный дюйм (psi), или около четырех десятых атмосферы. Фото предоставлено НАСА .

 

Каталожные номера:

Джулиан Уорд. Истинная природа кипения телесных жидкостей в космосе. Журнал авиационной медицины, октябрь 1956 г., 27 (5), стр. 429–439..

Это одна из знаковых статей в аэрокосмической медицинской литературе, написанная одним из наших пионеров. Капитан Уорд трагически погиб в авиакатастрофе. Чтобы почтить его память, Общество летных хирургов ВВС США ежегодно присуждает премию Джулиана Уорда за достижения в аэрокосмической медицине.

Норфлит, штат Вашингтон. Расстройства, связанные с декомпрессией: декомпрессионная болезнь, артериальная газовая эмболия и синдром эбулизма Глава 11. Принципы клинической медицины для космических полетов. Майкл Барратт и Сэм Пул, ред. Springer-Verlag, 2008.

Для тех, кто ищет технические детали, д-р Норфлит написал подробный трактат о современном понимании эбулизма в нашем учебнике.

Колесари Г.Л., Э.П. Киндволл, «Выживание после случайной декомпрессии на высоте более 74 000 футов (22 555 м)», Aviation, Space and Environmental Medicine , Dec. 1982, 53(12):1211-1214.

Медицинский отчет джентльменов, упомянутых в инциденте с промышленной вакуумной камерой.

Рот Э.М., «Быстрая (взрывная) декомпрессия в аварийных ситуациях у субъектов, находящихся под давлением», NASA CR-1223, 1968.

Это технический отчет НАСА, в котором описываются подробности несчастного случая с техниками скафандра, а также обсуждаются известные сведения об эбулизме и быстрой декомпрессии.

 

Изображения:

Фотография российского скафандра «Орлан» предоставлена ​​НАСА.

Остальные изображения взяты из Википедии.
Изображение фильма «2001: Космическая одиссея» взято из Википедии и подпадает под действие закона о добросовестном использовании из-за качества и использования. Чтобы узнать больше о добросовестном использовании этого постера фильма, посетите информацию об изображении в Википедии.

Примечание добавлено Джоном Линхардом 21 августа 21:08: Мне только что удалось поговорить с Хэнком Роттером, инженером НАСА с 1963 года. Он упомянул, что работал в вакуумных камерах еще во времена космических кораблей «Аполлон». Так что я рассказал ему об этом эпизоде ​​и 1966 авария. — Я был там, когда это случилось, — ответил он. Именно он открыл дверь в камеру и разрезал неисправный рюкзак. Он также постарался сказать, что настоящим героем дня был забытый техник по имени Р. Л. Клэй, у которого хватило присутствия духа восстановить давление в камере сразу же, как только рюкзак скафандра вышел из строя. На это ушло еще 87 секунд, но его действия спасли жизнь.

Человек в скафандре был инженером НАСА Джеймсом Лебланом, который впоследствии стал начальником отдела. Вот видео этого события. В нем вы увидите Хэнка Роттера, входящего в камеру после аварии. Роттер также заметил, что он был совершенно спокоен, когда это произошло, но в последующие дни он был серьезно потрясен. Как только он подумал об этом, близкая смерть ЛеБлана ужаснула.

Двигатели нашей изобретательности
Copyright © 1988-2011 Джон Х. Линхард.

---

Предыдущий
Эпизод |
Индекс |
Главная |
Далее
Эпизод