Разгерметизация в космосе: Космическая смерть — Naked Science

Что может угрожать астронавту в открытом космосе

• Джейсон Каффри,
• Всемирная служба Би-би-си

22 декабря 2015

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, NASA

Астронавты, работающие на Международной космической станции, совершили выход в открытый космос для выполнения ремонтных работ. И, хотя все прошло по плану и без происшествий, каждый раз, когда члены экипажа МКС покидают пространство станции, их подстерегают опасности.

Но что же может случиться с ними в открытом космосе?

1. Опасность утонуть в космосе

Космический скафандр можно сравнить с маленьким индивидуальным космическим кораблем. И, как с любым кораблем, с ним может случиться авария.

Это в полной мере испытал на себе итальянский астронавт Лука Пармитано, когда при выходе в космос в 2013 году его шлем неожиданно стал заполняться водой.

Как выяснилось позже, вода поступала из системы охлаждения. А поскольку в состоянии невесомости она не стекает вниз, вода скопилась в шлеме, попав астронавту в глаза, уши и нос.

Пармитано был вынужден срочно вернуться на МКС, чтобы не захлебнуться

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Коллеги смогли прийти на помощь Луке Пармитано только после того, как он вернулся из открытого космоса

«Я направился в сторону шлюза, а вода продолжала прибывать – вспоминает итальянский астронавт. – Она полностью залила мне глаза и нос. Я не мог ничего разглядеть, ничего услышать. Я не мог дышать. Когда я попытался сообщить на землю, что у меня проблемы, и я не могу найти вход, они не могли меня расслышать, а я не мог услышать их. Я ощутил себя полностью изолированным. И тогда, вместо того, чтобы зацикливаться на проблеме и думать, что со следующим вдохом я могу захлебнуться, я принялся искать решение».

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

В итоге Пармитано ощупью добрался до шлюза, мимо «неприкасаемых зон» – участков внешней обшивки станции с острыми выступающими деталями, которые могут повредить скафандр, – и оказался в безопасности.

Итальянский астронавт — не единственный, у кого возникли проблемы со скафандром.

Во время выхода в космос в 2001 году канадский астронавт Крис Хэдфилд почувствовал раздражение в левом глазу, который тут же начал слезиться. Слезы в невесомости собрались в пузырь, который закрыл и правый глаз.

Крис практиически ослеп, находясь в открытом космосе, да еще и с дрелью в руках.

Опасаясь, что жжение могло быть вызвано утечкой ядовитого газа в скафандре, в центре управления полетами посоветовали Крису продуть систему, чтобы избавиться от загрязнения. И хотя инстинкт выживания подсказывал астронавту, что избавляться от воздуха в космосе не стоит, он последовал совету, и это решило проблему.

Слезы тем временем смыли раздражитель, Крис вновь прозрел, прекратил стравливать ценный кислород и вернулся на станцию.

Как выяснилось, раздражение было вызвано утечкой специальной смеси, служащей для предотвращения запотевания визора.

2. Опасность уплыть от станции

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

В 1984 году американский астронавт с реактивным ранцем отлетел на 100 метров от станции

Хотя ни один астронавт пока еще не потерялся в космосе, Хэдфилд говорит, что именно этого он боялся больше всего — даже больше, чем погибнуть на старте или сгореть при входе в плотные слои атмосферы.

Все, кто выходит в открытый космос, постоянно привязаны к МКС плетеным стальным тросом длиной 26 метров.

Обычно астронавты работают в команде по двое. Пока они не вышли из шлюза, отделяющего помещение станции от открытого космоса, они связаны друг с другом.

Первый астронавт, покидающий станцию, сначала привязывает свой трос к корпусу МКС, а затем – трос напарника. После этого второй астронавт отстегивает свой трос от крепления в шлюзе и присоединяется к товарищу снаружи.

Таким образом, риск отцепиться от станции сводится к минимуму. Но что делать астронавту, если он все же неожиданно отправится в свободный полет?

«У нас есть реактивные ранцы, вы нажимаете на рукоятку, и из маленького углубления перед вами появляется джойстик, — объясняет Хэдфилд. – С помощью этого джойстика можно управлять ранцем и подлететь обратно к станции».

Автор фото, nasa

Подпись к фото,

Теоретически, реактивный ранец должен помочь оторвавшемуся астронавту вернуться на МКС

Автор фото, CHRIS HADFIELD NASA

Подпись к фото,

Трос и ранец — это хорошо, но астронавты стараются не отрываться от поверхности станции

Однако в 1973 году у астронавтов Пита Конрада и Джо Кервина таких ранцев не было. Они находились снаружи космической станции «Скайлэб» и пытались раскрыть заклинившую панель солнечной батареи, когда она неожиданно развернулась, вытолкнув их в космос.

К счастью, тросы не лопнули, а сами астронавты не потеряли самообладания, и если верить их отчету, они вернулись на станцию в веселом настроении.

3. Опасность закипания крови

Автор фото, USAF

Подпись к фото,

Джозеф Киттингер одним из первых испытал на себе последствия разгерметизации на большой высоте

Скафандр, в котором астронавты выходят в космос, находится под давлением, и любой прокол может привести к фатальным последствиям.

В вакууме человеческая плоть расширяется в два раза по сравнению с нормальными условиями. Это на собственном опыте выяснил пилот ВВС США Джозеф Киттингер, совершивший в 1960 году затяжной прыжок из стратосферы. Во время прыжка произошла разгерметизация его правой перчатки, и рука сильно раздулась.

Это не помешало Киттингеру успешно завершить прыжок, а на земле рука вернулась в нормальное состояние. Впрочем, ему сильно повезло: если бы не выдержал его скафандр или шлем, он не выжил бы перепада давления.

Впрочем, главную проблему при разгерметизации может вызвать потеря воздуха. В этом случае астронавт уже через 15 секунд потеряет сознание от кислородного голодания.

Именно это произошло с одним испытателем НАСА, который во время аварии при испытаниях в Хьюстоне в 1966 году оказался в условиях, близких к вакууму.

По его собственному описанию, он почувствовал, как слюна закипает у него на языке, после чего потерял сознание.

В космосе без защиты скафандра, обеспечивающего давление, жидкость в человеческом теле начнет вскипать по мере расширения содержащихся в ней газов. Так что если вы не успеете испытать недостаток кислорода, вас убьет что-то другое, и очень быстро.

Однако небольшие пробоины в скафандре еще не означают неминуемую гибель.

Автор фото, nasa

Подпись к фото,

Небольшой порез перчатки заставил астронавта Рика Мастраччо срочно прервать работу в открытом космосе

В 2007 году американский астронавт Рик Мастраччо обнаружил небольшой разрез у большого пальца на внешнем слое его левой перчатки.

«Я вижу внутренний слой под вектраном, — сообщил в ЦУП Мастраччо. — Ума не приложу, откуда взялась эта дыра».

Этот случай почти точь в точь повторил инцидент, который произошел с другим американским астронавтом Робертом Бимером за 8 месяцев до этого. Тогда Бимер обнаружил на одной из перчаток разрез длиной в 2 сантиметра, который он скорее всего получил, когда переносил прибывшее на шаттле оборудование на МКС.

Этот выход в космос завершился без проблем, но если бы разрез был глубже и нарушил герметизацию, могла бы возникнуть чрезвычайная ситуация.

Скафандр астронавта состоит из семи слоев, которые защищают его от микрометеоритов. Эти крошечные частицы весят не более грамма, но их скорость относительно МКС может достигать 36200 км/ч.

При этом никакой скафандр не сможет уберечь вас от более крупных объектов. В настоящее время НАСА отслеживает более 500 тыс. рукотворных обломков космического мусора, находящихся на земной орбите, — от старых космических аппаратов до деталей, попавших на орбиту при запусках.

Около 20 тыс. из этих объектов размером с крупный апельсин или больше.

4. Опасность переутомления

Автор фото, nasa

Подпись к фото,

Хотя в космосе скафандр ничего не весит, он не становится от этого менее громоздким

Когда американские астронавты Скотт Келли и Челл Линдгрен совершили свой первый выход в космос, они провели там более семи часов, смазывая роботизированный манипулятор, подключая кабели и устанавливая термозащиту на прибор по измерению интенсивности светового излучения.

Одна из причин необходимости столь долгого пребывания в открытом космосе заключается в том, что, несмотря на невесомость, 160-килограммовый костюм остается громоздким, и работать в нем нелегко.

«Если вы ткнете пальцем в человека, одетого в скафандр НАСА, у вас будет ощущение, что вы давите на волейбольный мяч: у этого материала точно такая же жесткость, — объясняет Хэдфилд. – При каждом движении вы вынуждены преодолевать такое же упругое сопротивление. Поэтому вы возвращаетесь с космической прогулки физически абсолютно измотанным, порой с кровавыми мозолями, и все из-за скафандра, работать в котором – сплошное мучение».

К тому же в условиях невесомости астронавты не могут просто стоять на месте и делать свое дело. Если они пытаются повернуть гаечный ключ, их тело пытается вращаться в противоположном направлении. Поэтому им приходится прилагать дополнительные усилия просто для того, чтобы удержаться на месте.

«Что бы вы ни делали в космосе, вам приходится затрачивать на это вдвое больше усилий, и это еще одна из причин делать все медленно», — говорит Хэдфилд.

Когда люди устают, они чаще совершают ошибки. Если вы дома оступитесь с работающей дрелью в руках, то можете оказаться в больнице. Но когда вы находитесь на орбите на высоте 400 километров, вызвать скорую помощь не удастся.

5. Опасность неизвестности

Автор фото, RIA NOVOSTI

Подпись к фото,

Выйти в открытый космос Алексею Леонову оказалось легко, а вот вернуться обратно — уже не очень

С тех пор, как советский космонавт Алексей Леонов в 1965 году совершил первый выход в открытый космос, космические прогулки стали почти обыденным делом. Но тот, первый выход, хотя и длился всего 12 минут, чуть не закончился трагедией.

Инженеры не учли, что скафандр Леонова в условиях космического вакуума увеличится в объеме. Когда космонавт попытался вернуться в свой корабль, он не мог пролезть в люк. В итоге ему пришлось стравить воздух и частично снизить давление в скафандре, прежде чем он смог протиснуться внутрь.

Когда в том же году Эд Уайт стал первым американцем, совершившим выход в открытый космос, он не мог знать о злоключениях Леонова, тогда подобного рода сведения были засекречены, и о них стало известно намного позже.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Эд Уайт тоже пережил не самые приятные минуты, когда шлюзовой люк его корабля отказался закрываться

Однако у Уайта возникли собственные проблемы с входным люком. Когда он вернулся в корабль, он некоторое время не мог зафиксировать его в закрытом положении, а виной тому была дефектная пружина.

Если бы астронавт не смог закрыть люк, его космический корабль Джемини IV не вернулся бы на Землю.

Вдобавок командир корабля Джеймс МакДивитт, находившийся внутри капсулы, получил инструкцию с Земли перерезать трос Уайта в случае, если у того закончится кислород или он потеряет сознание.

С 1965 года список неожиданностей, которые могут произойти во время выхода в космос, заметно сократился, но не исчерпался полностью.

«Астронавты стараются избавиться от переживаний заранее, — говорит Хэдфилд. – Мы годами стараемся в деталях предугадать, что может пойти не так, чтобы, когда настанет момент, вас не парализовал страх. Потому что кому нужен перепуганный астронавт?»

Американский астронавт рассказал о разгерметизации «Союза» при посадке — РБК

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 18 ноября
EUR ЦБ: 62,57

(-0,1)

Инвестиции, 16:12

Курс доллара на 18 ноября
USD ЦБ: 60,39

(+0,04)

Инвестиции, 16:12

В Риме заявили о желании Берлускони организовать диалог Москвы и Киева

Политика, 23:15

Минобороны назвало видео об «отступлении» в Смоленской области фейком

Политика, 23:08

В поисках пружины саморазвития ребенка: что определяет стратегию

РБК и AFI Park Воронцовский, 23:03

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

ЦБ предложил ввести регулирование рассрочки

Бизнес, 22:45

Песков пояснил, по каким целям наносятся удары России на Украине

Политика, 22:44

В Госдуму внесли законопроект о регулировании майнинга

Финансы, 22:36

Топ-6 направлений медтуризма в России

Партнерский проект, 22:35

Объясняем, что значат новости

Вечерняя рассылка РБК

Подписаться

В Германии у операторов связи произошел сбой

Общество, 22:22

Самолет сборной Польши в Катар до границы сопровождали истребители F-16

Спорт, 22:16

При пожаре в жилом доме в секторе Газа погибли более 20 человек

Политика, 22:12

Краткий путеводитель по ESG стран Азии и Ближнего Востока

РБК и Сбер, 22:07

Украина начала возведение бетонного забора на границе с Белоруссией

Политика, 22:02

Хет-трик Радулова принес «Ак Барсу» крупную победу над лидером КХЛ

Спорт, 22:01

В Ираке рухнуло три здания из-за взрыва газового баллона

Общество, 21:58

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Вклад «Стабильный»

Ваш доход

0 ₽

Ставка

0%

Подробнее

БАНК ВТБ (ПАО). Реклама. 0+

Космический корабль «Союз» подвергся частичной разгерметизации при подлете к Земле в апреле 2017 года, однако астронавт NASA и российские космонавты не пострадали. В 1971 году в результате разгерметизации «Союза» погиб весь экипаж

Фото: Роскосмос / РИА Новости

Пилотируемый космический корабль «Союз», на котором в апреле возвращался с МКС экипаж из трех космонавтов, подвергся разгерметизации на заключительных этапах посадки. Об этом сообщает издание Space News со ссылкой на заявление председателя консультативного комитета Международной космической станции (МКС) Томаса Стаффорда.

Заседание этого органа, в задачи которого входит консультирование американского космического агентства NASA по самому широкому кругу вопросов, касающихся организации космических полетов и безопасности экипажей, состоялось 16 октября.

По словам Стаффорда, в прошлом астронавта, разгерметизация посадочной капсулы произошла в момент выброса парашютной системы. «Пряжка ударила по сварочному шву, что привело к разгерметизации капсулы», — сказал он. ​Инцидент произошел на высоте примерно 8 км от поверхности Земли.

adv.rbc.ru

Разгерметизация «Союза» не стала угрозой экипажу, уточнил Стаффорд, поскольку экипаж в соответствии со стандартной процедурой при посадке был облачен в скафандры и сброс давления не представлял опасности для их жизни.

adv.rbc.ru

Стаффорд не назвал конкретной даты, когда произошел инцидент. Единственный космический корабль серии «Союз», вернувшийся на Землю в этом году, был «Союз МС-02», который совершил посадку 10 апреля, указывает Space News. На нем возвращались после шести месяцев пребывания на МКС астронавт NASA Шейн Кимбро и космонавты «Роскосмоса» Сергей Рыжиков и Андрей Борисенко.

Пресс-секретарь NASA Гари Джордан подтвердил 17 октября, что инцидент произошел во время посадки корабля «Союз-MS-02». «Роскосмос» публично инцидент не комментировал.

По словам Стаффорда, «Роскосмос» уже провел работу над ошибками и пришел к выводу, что причиной произошедшего мог стать способ складывания парашютной системы. Значение мог иметь и угол, под которым «Союз» опускался в атмосферу, считают в госкорпорации.

РБК направил запрос в пресс-службу ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия», которая занимается разработкой и производством «Союзов».

Первый полет корабля «Союз-1» состоялся 23 апреля 1967 года. За все время использования с космическим аппаратом было всего два инцидента, один из которых​​​ закончился гибелью космонавта Владимира Комарова. Он погиб во время возвращения из-за неисправности в системе торможения «Союза». Его дублером в этом полете был Юрий Гагарин.

Вторая авария с участием «Союза» произошла 6 июня 1971 года, когда из-за разгерметизации спускаемого аппарата погиб весь экипаж — космонавты Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев.

Авторы

Теги

Наталья Демченко,

Любовь Алтухова

Вклад «Стабильный»

Ваш доход

0 ₽

Ставка

0%

Подробнее

БАНК ВТБ (ПАО). Реклама. 0+

Разгерметизация космоса

Разгерметизация космоса

РАЗГРЕШЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВЫ ФИЗИКИ

Есть два закона фундаментальной физики, которые нам нужны, чтобы исследовать проблему выхода газа через дыру из объема под давлением в космический вакуум. Одно из них — уравнение идеального газа, а другое — закон гидродинамики Бернулли.

ЗАЯВЛЕНИЕ

Мы рассматриваем линию тока, проходящую через отверстие, и применяем закон Бернулли к точке сразу внутри отверстия и второй точке сразу за отверстием. Будем считать, что на этом коротком расстоянии плотность газа остается постоянной. Это дает нам уравнение:

p _i + ½ρv _i ² =
p _o + ½ρv _e ²

Отметив, что давление в космосе (p _o ) практически равно нулю и что скорость газа (v _i ) внутри космического корабля намного меньше, чем скорость убегания
(v _e ) газа вне корабля (и, следовательно, им можно пренебречь по отношению к нему), мы имеем, что:

p _i = ½ρv _е ²

давая выражение для скорости убегания:

v _e = √( 2 p _i / ρ )

Мы можем рассматривать объем газа, выходящего каждую секунду, как имеющий цилиндрический объем с диаметром, равным диаметру отверстия, и длиной, равной расстоянию, пройденному газом за одну секунду. Тогда масса газа, выходящего за одну секунду, равна этому объему, умноженному на плотность газа. Это скорость потери массы в единицу времени и может быть записана как:

dm/dt = ρ A _h v _e

Подставляя в предыдущее выражение для скорости истечения, находим:

dm/dt = A _ч √(2 p _i ρ ) … [уравнение 1]

Заметим, что плотность ρ = M / V …[уравнение 2]

и мы используем уравнение идеального газа, чтобы найти связь между p _i и ρ:

p _i = ρ R T / μ … [уравнение 3]

Теперь мы можем использовать последние три пронумерованных уравнения для итеративного решения для временного изменения давления в кабине, массы и/или плотности.

РЕАЛИЗАЦИЯ

Алгоритм расчета изменения во времени атмосферных параметров салона задается следующим образом:

• Шаг 1. Укажите начальное давление
• Шаг 2. Вычисление начальной плотности (уравнение 3), начальной массы (уравнение 2)
• Шаг 3. Расчет потери массы в единицу времени (уравнение 1)
• Шаг 4. Вычисление новой массы в новое время (Mnew = Mold — Massloss)
• Шаг 5. Вычисление новой плотности (уравнение 2), нового давления (уравнение 3)
• Шаг 6 — повторите с шага 3 при необходимости

В следующей таблице содержится код простой программы на языке Quick Basic, которая реализует описанный выше алгоритм, отображая таблицу
давление газа, массу и плотность каждые 100 секунд.

'ВРЕМЯ РАЗГРУЗКИ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ С ОТВЕРСТИЯМИ

CLS 'очистить экран
mw = 0,029 'молекулярная масса газа (кг/моль) - воздух = 0,029
temp = 293 'temp в кельвинах (= 20 по Цельсию)
Rg = 8,314 'Универсальная газовая постоянная (Дж/моль-К)
давление = 100000 'давление в Паскалях (земное атмосферное давление = 101300 Па)
press0 = нажмите «сохранить запись начального давления»
vol = 30 'объем кабины космического корабля в кубических метрах
Ah = 0,0001 'ударное отверстие в квадратных метрах
tm = 0 'время начала (секунды)
ПЕЧАТЬ, ИСПОЛЬЗУЯ "Разгерметизация космического корабля - Размер отверстия = #####. 3) Давление (кПа)"
f1$ = " ####/###.# ###.# ##.## ###.##"
'вычислить начальную массу и плотность газа
масса = пресс * объем * mw / Rg / temp 'начальная масса газа
rho = масса / объем 'начальная плотность
'теперь вперед во времени
ДЕЛАТЬ
'выводить параметры каждые 100 секунд
ЕСЛИ tm MOD 100 = 0, ТО
  ПЕЧАТЬ, ИСПОЛЬЗУЯ f1$; тм; тм/60; масса; ро; пресс / 1000
КОНЕЦ ЕСЛИ
tm = tm + 1 опережает время на одну секунду
massloss = Ah * SQR(2 * press * rho) 'вычислить потерю массы за 1 секунду
масса = масса - потеря массы 'вычислить новую массу
rho = масса / объем 'вычислите новую плотность
press = rho * Rg * temp / mw .вычислите новое давление
LOOP WHILE press > press0 / 10 'do while pressure>10% начальное
 93) Давление (кПа)
    0/ 0,0 35,7 1,19 100,00
  100/ 1,7 31,2 1,04 87,22
  200/ 3,3 27,2 0,91 76,08
  300/ 5,0 23,7 0,79 66,35
  400/ 6,7 20,7 0,69 57,88
  500/ 8,3 18,0 0,60 50,48
  600/ 10,0 15,7 0,52 44,03
  700/ 11,7 13,7 0,46 38,40
  800/ 13,3 12,0 0,40 33,50
  900/ 15,0 10,4 0,35 29,22
 1000/ 16,7 9,1 0,30 25,48
 1100/ 18,3 7,9 0,26 22,23
 1200/ 20,0 6,9 0,23 19,39
 1300/ 21,7 6,0 0,20 16,91
 1400/ 23,3 5,3 0,18 14,75
 1500/ 25,0 4,6 0,15 12,86
 1600/ 26,7 4,0 0,13 11,22
 

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

На следующем графике показано, как со временем снижается давление в кабине. Разные кривые указывают на разные размеры отверстий (по площади отверстий). На этих графиках предполагается, что объем кабины составляет 30 кубических метров, а начальное давление — 100 килопаскалей воздуха (20 % кислорода и 80 % азота). Среднее атмосферное давление на поверхности Земли составляет 101,3 кПа.

Мы видим, что отверстие размером в один квадратный сантиметр снизит давление в кабине на 50% за 500 секунд (8,3 минуты). Это значение масштабируется обратно пропорционально площади отверстия. Таким образом, дыре площадью 10 кв. см потребуется всего 50 секунд, чтобы вдвое уменьшить давление, тогда как дыре площадью 0,1 кв. см (10 квадратных миллиметров) потребуется 5000 секунд.

На следующем графике предполагается отверстие размером в один квадратный сантиметр, и показано, как давление в кабине изменяется со временем для различных объемов кабины.
Наименьший объем (3 м ³ ) может соответствовать персональной спасательной капсуле, следующий (30 м ³ ) — многоместной спускаемой капсуле, а последние два — малой и большой космическим станциям соответственно.

В этом случае время снижения давления наполовину линейно зависит от размера кабины. Таким образом, в то время как кабина объемом 30 кубометров разгерметизируется на 50% за 500 секунд, космической станции объемом 300 кубометров потребуется 5000 секунд для снижения давления на 50%.

Теперь покажем, как различные газы и начальные давления влияют на время разгерметизации. Опять же, мы принимаем фиксированный размер отверстия в один квадратный сантиметр. Газы с более высокой молекулярной массой, чем воздух, имеют более длительное время для сброса давления, а газы с более низкой молекулярной массой — более короткое время. Чистому кислороду (ММ=0,032 кг/моль) требуется немного больше времени, чтобы покинуть кабину, чем воздуху (ММ=0,029). Смесь гелий-кислород (MW=0,0,10) требует меньше времени. Время разгерметизации линейно зависит от молекулярной массы газа.

Если бы в качестве атмосферы кабины использовался чистый кислород, он в любом случае обычно присутствовал бы при более низком начальном давлении. При начальном давлении 20 кПа (что соответствует парциальному давлению в 100 кПа воздуха) время сброса давления на 50% идентично времени сброса давления чистого кислорода при 100 кПа. Таким образом, мы видим, что начальное давление не влияет на время разгерметизации.

На всех трех приведенных выше графиках предполагается, что процесс разгерметизации является изотермическим (постоянная температура) с температурой в салоне 29°С.3 K. Это достаточно обоснованное предположение, поскольку
кабина и окружающая среда будут иметь гораздо большую тепловую массу, чем воздух внутри. Указанная температура также будет
близко к тому, что необходимо для комфортного проживания людей. Однако,
интересно исследовать, как температура влияет на время сброса давления. На следующем графике показана зависимость времени от
давление в кабине для температур 293 К (20 С) и 29 К (-244 С). Это последнее значение может быть температурой заброшенного корабля, который какое-то время находился за пределами Солнечной системы, прежде чем подвергнуться удару, в результате которого образовалась дыра площадью 1 кв. см.

Следует упомянуть еще два фактора, которые могут повлиять на время разгерметизации. Прежде всего заметим, что газ не может расширяться со скоростью, превышающей его скорость звука. В некоторых случаях это может уменьшить скорость выхода газа и, таким образом, увеличить время сброса давления. Во-вторых, если размер отверстия меньше толщины стенки, будет возникать сопротивление потоку через полученную трубу ненулевой длины из-за более медленного пограничного слоя на краях отверстия. Это также послужит для ограничения скорости эвакуации и увеличения времени сброса давления. Таким образом, время, показанное на графиках выше, следует рассматривать как минимальное время.

ЗНАЧЕНИЕ

Большинство людей живут в атмосфере, состоящей из 20% кислорода и 80% инертного газа (в основном азота) при общем давлении около 100 килопаскалей (кПа). Номинальное давление на уровне моря на Земле составляет 101,3 кПа, и оно уменьшается с высотой примерно на
десять кПа на каждый километр, по крайней мере, на первые несколько километров.

У человека, привыкшего жить на Земле на уровне моря, первые симптомы гипоксии (недостатка кислорода) появляются около
высота 3000 м. Нарушается зрительная система при слабом освещении (пилотам легких самолетов без дополнительного кислорода не рекомендуется летать выше 3000 м (10 000 футов) в ночное время).
Одышка возникает при физической нагрузке, и она может быть более выраженной.
трудно спать. На острове Гавайи много больших оптических телескопов на вершине Мауна-Кеа высотой 4200 м. Астрономы, работающие на этой горе, не проводят много времени на вершине, а размещаются на более низком уровне около 2700 м. На этой высоте также есть центр для посетителей, и любой, кто хочет подняться на
вершине, чтобы увидеть телескопы и немного понаблюдать за звездами, рекомендуется провести несколько часов на этом уровне, чтобы акклиматизироваться, прежде чем идти на вершину.

Конечно, можно акклиматизироваться к большой высоте,
и небольшие популяции людей живут выше 3000 м. Люди тоже разные и разные люди испытывают гипоксию при разном парциальном давлении кислорода.

Однако, как показывает практика, человек, привыкший дышать воздухом при давлении на уровне моря (100 кПа), имеет тенденцию терять сознание при давлении около 30 кПа, и способность выполнять полезную работу возникает до того, как будет достигнуто это давление.

Если мы используем значение 30 кПа как самое низкое давление воздуха, которое может поддерживать человеческое сознание, и заметим, что это давление достигается примерно за 30 секунд, когда кабина объемом один кубический метр, находящаяся под давлением 100 кПа, пробивает 1 квадратный сантиметр. отверстие, мы можем использовать упомянутые выше правила масштабирования, чтобы получить быструю формулу:

Срок службы (сек) = 30 * Объем кабины (м ³ ) / Размер отверстия (см ² )

Еще раз отметим, что это минимальное время. Другие факторы могут буквально обеспечить большее время дыхания, и, конечно же, человек не умирает сразу после потери сознания. Однако, если не предпринимается никаких корректирующих действий (например, от внешнего источника или другого космонавта в скафандре), это время фактически является полезной продолжительностью жизни человека.

ИСТОРИЧЕСКИЙ

Австралийская космическая академия

Что произойдет с людьми, оказавшимися в космическом вакууме без скафандра?

Сцена из фильма «Вспомнить все», когда Арнольд Шварценеггер подвергается воздействию разреженной атмосферы Марса. Достаточно сказать, что это крайне нереально. Кредит: Total Recal (1990).

Еще один скучный день на космической станции. Вы смотрите на свои голографические наручные часы и, наконец, приходите в восторг: через 10 минут у вас должен быть вкусный обед из индейки в тюбике зубной пасты с таблетками, улучшающими теломеры. Однако вы слишком взволнованы и случайно открываете люк шлюза. Через несколько секунд вы обнаруживаете, что плывете в космосе без скафандра, в обычной пижаме космонавта. Мальчик, ты сильно облажался!

Несмотря на то, что вы видели все научно-фантастические фильмы, вы, как опытный космонавт, знаете лучше. Нет, ты не взорвешься, и твоя кровь не закипит. Но это не значит, что красиво. Отнюдь не! Если вам повезет, может быть, если у вас есть добрых 15 секунд, чтобы что-то сделать, прежде чем вы потеряете сознание.

Пока вы дрейфуете в космосе, течение времени сжимается до мурашек. Вы начинаете вспоминать свои тренировки и то, что, как объяснили эти ботаники из НАСА, произойдет в том маловероятном случае, если вас выбросит в космос без скафандра.

РЕКЛАМА

Содержание

• 1 Быстрая разгерметизация ужасна, но на месте не убьет
• 2 Кислородное голодание
• 3 Леденящее прикосновение космоса
• 4 В космосе тебя никто не слышит

Быстрая разгерметизация ужасна, но она не убьет вас на месте.

На Земле вес окружающего нас воздуха давит на тело. В свою очередь, давление внутри нашего тела противодействует весу воздуха, сжимающего кожу. Результатом является состояние идеального баланса.

Однако космос практически вакуумный, а это означает, что любой человек, которому не посчастливится оказаться незащищенным в такой среде, испытает быструю внутреннюю декомпрессию. Однако они не взорвутся — и вы должны благодарить нашу кожу.

Самый большой орган человеческого тела, кожа, очень гибкая и прочная. Следовательно, он способен расширяться, не «проливая свое содержимое».

Но это не значит, что опыт приятный. Тело увеличится примерно в два раза по сравнению с его объемом, потому что вода в тканях быстро превратится в водяной пар. Это действие также будет давить на внутренние органы. Например, расширение воздуха в кишечнике будет давить на диафрагму и сердце. Поскольку воздух быстро выталкивается из легких, может быть некоторое повреждение деликатных тканей, выстилающих легкие и дыхательные пути.

РЕКЛАМА

Внезапная потеря давления также вызывает декомпрессионную болезнь из-за пузырьков азота в мышцах и костях, а также нехватку кислорода, известную как «гипоксия». На самом деле именно потеря кислорода убьет вас в первую очередь.

Кислородное голодание

Худшее, что можно сделать в ситуации, когда тебя выбрасывает в космос, это задержать дыхание. Если вы сделаете это, пузырьки воздуха попадут в кровоток и в конечном итоге попадут в мозг, где вызовут инсульт. Задержка дыхания также подвергает легкие воздействию воздуха атмосферного давления против чистого вакуума, который, вероятно, быстро разорвется. Это может случиться с аквалангистами, если они слишком быстро погружаются в глубокие воды.

Даже если вы дышите нормально, у вас не будет времени ни на что другое. Из-за кислородного голодания мозг переходит в «безопасный режим» для сохранения энергии примерно через 15 секунд после воздействия космического вакуума. Но даже несмотря на то, что несчастный астронавт может быть без сознания, он еще не умер. Это происходит примерно на двухминутной отметке, когда все остальные органы отказывают от кислородного голодания.

Известно довольно много случаев гипоксии, вызванной вакуумом. В 1982 году техник, проводивший испытания вакуумной камеры, случайно подвергся воздействию чрезвычайно низкого давления, эквивалентного 3,6% атмосферного давления на уровне моря. В таких условиях он провел целую минуту, пока его не вытащили. Его кожа посинела, губы покрылись пеной, из легких шла кровь. Вскоре мужчина полностью выздоровел, но другим, пострадавшим в вакуумных камерах, повезло меньше, и они умерли из-за длительного воздействия.

Леденящее прикосновение космоса

Когда Международная космическая станция обращена к солнцу, внешняя температура составляет около 121 °C (250 °F). Когда Солнце закрыто Землей, температура вокруг космической станции колеблется около -157 ° C (-250 ° F).

На первый взгляд, любая из этих температур звучит ужасно. Человек без скафандра рядом с космической станцией наверняка либо сварится заживо, либо превратится в эскимо менее чем за минуту, верно? Однако вы думаете о передаче тепла на Земле.

В космосе нет воздуха, поэтому тепло не может передаваться посредством теплопроводности (прямой контакт между двумя объектами) или конвекции (перенос энергии через жидкость, такую ​​как вода или воздух). Единственным жизнеспособным средством передачи тепла между двумя объектами — в данном случае человеческим телом и космосом — остается излучение.

Люди излучают тепло мощностью всего 100 Вт, как лампа накаливания. Учитывая огромную массу человеческого тела, пройдет много времени, прежде чем вы замерзнете. Другие вещи убили бы вас задолго до этого.

Никто не слышит, как ты кричишь в космосе.

Прошла целая секунда с тех пор, как ты по глупости выбросился за пределы космической станции, практически голый в космосе.