что в космосе вместо кислорода
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Большинство людей может судить об этом только по кадрам из фантастических фильмов, поэтому они подвержены неправдоподобным мифом. Кто-то считает, что тело через несколько мгновений замерзнет, другие говорят, что оно будет испепелено космической радиацией, существует даже теория о закипании жидкости внутри организма человека и тот лопнет.
Рассмотрим самые популярные о мифы о том, что будет с человеком без скафандра в открытом космосе.
Тело сразу же заледенеет
Ученые готовы с точностью ответить, что такого не произойдет. В космосе очень холодно, но при этом его плотность слишком мала. В такой минимальной плотности тело человека не сможет передать свое тепло окружающей среде, вокруг него пустота, и это тепло некому забрать. Одной из главных сложностей в работе МКС является отведение от станции тепла, вовсе не защита от космического холода.
Человек будет испепелен космической радиацией
Радиация в космосе достигает больших величин, она очень опасно. Радиоактивные заряженные частицы пронизывают тело человека, вызывая лучевую болезнь. Но для того, чтобы умереть от этой радиации, необходимо получить очень большую дозу, а это займет немало времени. ЗА это время живое существо успеет умереть под воздействием других факторов. Для того, чтобы получить защиту от космических ожогов, не нужен скафандр, с этой задачей справится и обычная одежда. Если же предположить, что человек решил выйти в открытый космос полностью голым, то последствия от этого выхода для него будут очень плохими.
Кровь в сосудах человека закипит от низкого давления
Еще одна из теорий, якобы от низкого давления кровь в организме закипает и разрывает свои сосуды. Действительно, в космосе очень низкое давление, оно будет способствовать уменьшению температуры, при которой жидкости закипают. Однако, кровь в организме человека будет находиться под собственным давлением, для закипания показатель ее температуры должен достигнуть 46 градусов, чего у живых организмов быть не может. Если человек в отрытом космосе откроет рот и высунет язык, то он почувствует, как его слюна кипит, но ожога он при этом не получит, слюна будет кипеть при очень низкой температуре.
Тело разорвет перепад давления
Давление в космосе очень опасно, но действует оно по-другому. Перепад давления может в два раза увеличить в объеме внутренние органы человека, его тело двукратно раздуется. Но эффектного взрыва с разбрасыванием во все стороны внутренностей не произойдет, кожа человека очень эластична, она сможет выдержать такое давление, а если на человека будет надета облегающая одежда, то объемы его тела останутся неизменными.
Человеку станет нечем дышать
Это действительно так, но ситуация обстоит не так, как многие из нас ее себе представляют. Огромную опасность для дыхательной системы человека в космосе представляет собой давление. В космосе нет кислорода, поэтому продолжительность жизни человека без скафандра будет зависеть от того, насколько он сможет задержать дыхание. Находясь под водой, люди задерживают дыхание и пытаются всплыть на поверхность, в космосе так сделать не получится. Задержка дыхания в космосе приводит к разрыву легких под воздействием вакуума, в такой ситуации спасти человека будет невозможно. Существует лишь один способ продлить жизнь в открытом космосе, нужно позволить всем газам стремительно выйти из вашего тела, этот процесс может сопровождаться неприятными последствиями в виде опорожнения желудка или кишечника. После того, как кислород покинет дыхательную систему, у человека останется примерно 14 секунд, пока насыщенная кислородом кровь будет продолжать питать мозг, после этого человек потеряет сознание. Однако, и это не означает неминуемую гибель, организм человека не настолько хрупок, как может показаться на первый взгляд, он способен противостоять враждебной обстановке космоса. Ученые предполагают, что если человек после полутораминутного пребывания в открытом космосе доставить в безопасную для него среду, то он не только останется в живых, но и сможет полноценно восстановиться после такого испытания.
Для подтверждения этого предположения проводились опыты на обезьянах. Исследования показали, что шимпанзе после трехминутного пребывания в условиях вакуума приходит в норму уже через несколько часов.
Во время проведения эксперимента наблюдались все симптомы, которые были описаны выше – увеличение тела в объемах и потеря сознания из-за кислородного голодания. Подобные опыты проводились и с собаками, собаки хуже переносят условия вакуума, предел выживаемости для них составил всего две минуты.
Тело человека реагирует на изменения окружающей среды не так, как тело животного, поэтому полностью полагаться на эти опыты нельзя. Понятно, что никто не будет специально проводить такие опыты над людьми, но в истории имеется несколько показательных несчастных случаев с космонавтами. Космический техник Джим Лебланк в 1965 году проверял герметичность скафандра, предназначенного для лунных экспедиций, в специальной камере. В процессе одного из этапов испытания давление в камере было максимально приближено к космическому, неожиданно произошла разгерметизация скафандра, и находящийся в нем техник потерял сознание уже через 14 секунд. В норме для восстановления нормального земного давления в камере требовалось около получаса, но в виду чрезвычайности ситуации процесс был ускорен до полутора минут. Джим Лебланк пришел в сознание, когда давление в камере стало таким, как на Земле на высоте 4,5 км над уровнем моря.
В качестве еще одного примера можно привести несчастный случай на космическом корабле Союз-11. Когда аппарат спускался на землю, произошла разгерметизация. Этот несчастный случай навсегда вошел в историю космонавтики, так как причиной смерти трех космонавтов стал случайно открывшийся вентиляционный клапан диаметров в полтора сантиметра.
Чем дышать в космосе
В непривычных условиях внеатмосферного полета космонавтам должны быть созданы все условия для работы и отдыха. Им нужно есть, пить, дышать, отдыхать, спать положенное время. Такие простые и обыденные для земного бытия вопросы в условиях космоса перерастают в сложные научные и технические проблемы.
Человек может довольно долго обходиться без пищи, без воды — несколько дней. Но без воздуха он может жить лишь несколько минут. Дыхание — важнейшая функция человеческого организма. Как обеспечивается она в космическом полете?
Свободный объем в космических кораблях невелик. как правило, имеет на борту около 9 кубических метров воздуха. А за стенками корабля — почти полный вакуум, остатки атмосферы, плотность которой в миллионы раз меньше, чем у поверхности Земли.
9 кубометров — это все, что имеют для дыхания космонавты. Но это немало. Вопрос только в том, чем будет заполнен этот объем, чем будут дышать космонавты.
Атмосфера, окружающая человека на Земле, в сухом состоянии содержит по весу 78,09 процента азота, 20,95 процента кислорода, 0,93 процента аргона, 0,03 процента углекислого газа. Количество других газов в ней практически незначительно.
Такой газовой смесью привыкли дышать человек и почти все живое на Земле. Но возможности человеческого организма более широки. Из общего атмосферного давления на уровне моря на долю кислороде приходится примерно 160 миллиметров. Человек может дышать при понижении давления кислорода до 98 миллиметров ртутного столба, и лишь ниже наступает «кислородное голодание». Но возможен и другой вариант: когда содержание кислорода в воздухе больше нормы. Верхняя граница возможного для человека парциального давления кислорода проходит на уровне 425 миллиметров ртутного столба. При большей концентрации кислорода наступает кислородное отравление. Итак, возможности организма человека допускают колебания содержания кислорода примерно в 4 раза. В еще более широких пределах наш организм может переносить колебания атмосферного давления: от 160 миллиметров ртутного столба до нескольких атмосфер.
Азот и аргон — инертная часть воздуха. В окислительных процессах принимает участие только кислород. Поэтому возникла мысль: а нельзя ли в космическом корабле заменить азот на более легкий газ, скажем, гелий. Кубический метр азота весит 1,25 килограмма, а гелия — всего 0,18 килограмма, то есть в семь раз меньше. Для космических кораблей, где на учете каждый лишний килограмм веса, это отнюдь не безразлично. Эксперименты показали, что в кислородногелиевой атмосфере человек может нормально дышать. Это было проверено американскими акванавтами при длительных подводных погружениях.
В техническом отношении привлекает внимание также одногазовая атмосфера, состоящая из чистого кислорода. В американских космических кораблях для дыхания космонавтов применяется чистый кислород при давлении около 270 миллиметров ртутного столба. При этом проще (а значит, и легче) получается аппаратура для контроля давления и поддержания состава атмосферы. Однако чистый кислород имеет свои недостатки: возникает угроза пожара на космическом корабле; длительное вдыхание чистого кислорода вызывает неприятные осложнения в дыхательных путях.
При создании искусственной среды в отечественных космических кораблях за основу взята нормальная земная атмосфера. Специалисты, прежде всего — медики, настояли на том, чтобы на борту космических кораблей был создан уголок родной планеты с условиями, как можно более близкими к тем, которые окружают человека на Земле. Все технические выгоды, получаемые при применении одногазовой атмосферы, кислородно-гелиевой и других, были принесены в жертву ради полного комфорта для космонавтов. Все параметры очень близки к нормам той атмосферы, которой мы дышим на Земле. Они показывают, что автоматика «держит» параметры воздуха в кабине очень «жестко», стабильно. Космонавты как бы дышат чистым воздухом Земли.
После посадки космонавтов в корабль, после герметизации его отсеков состав атмосферы в корабле начинает изменяться. Два космонавта потребляют в час около 50 литров кислорода и выделяют 80—100 граммов водяных паров, углекислый газ, летучие продукты обмена веществ и др. Тогда вступает в действие система кондиционирования, которая доводит атмосферу «до кондиции», то есть поддерживает все ее параметры на оптимальном уровне.
В основу регенерации атмосферы положены эффективные, проверенные физические и химические процессы. Известны химические вещества, которые при соединении с водой или углекислым газом способны выделять кислород. Это надперекиси щелочных металлов — натрия, калия, лития. Чтобы при этих реакциях выделилось 50 литров кислорода — часовая потребность двух космонавтов, — необходимо 26,4 грамма воды. А выделение ее в атмосферу двумя космонавтами, как мы уже сказали, достигает 100 граммов в час.
Часть этой воды расходуется на получение кислорода, часть сохраняется в воздухе для поддержания нормальной относительной влажности (в пределах 40—60 процентов). Лишняя же вода должна улавливаться специальными поглотителями.
Наличие пыли, крошек, мусора в воздухе недопустимо. Ведь в невесомости все это не падает на пол, а свободно плавает в атмосфере корабля и может попадать в дыхательные пути космонавтов. Для очистки воздуха от механических загрязнений существуют специальные фильтры.
Итак, регенерация атмосферы в корабле сводится к тому, что часть воздуха из обитаемых отсеков постоянно забирается вентилятором и проходит через ряд устройств системы кондиционирования. Там воздух очищается, доводится до нормы по химическому составу, влажности и температуре и снова возвращается в кабину космонавтов. Такая циркуляция воздуха идет постоянно, а скорость ее и эффективность работы неослабно контролируются соответствующей автоматикой.
Например, если чрезмерно возросло содержание кислорода в атмосфере корабля, то система, контроля немедленно заметит это. Она подает соответствующие команды исполнительным органам; режим работы установки изменяется так, чтобы уменьшить выделение кислорода.
Что будет, если человек без скафандра попадет в открытый космос? Осторожно! Много букв)
1. Человек сможет выжить, если его вернут из открытого космоса в нормальную атмосферу в течение 90 секунд.
2. Человек не взорвется.
3. Человек будет находиться в сознании и сможет совершать активные действия примерно 5-10 секунд.
4. Если человек не будет спасен, то первопричиной его смерти будет недостаток кислорода (т.е. он задохнется).
А теперь разберем эти вопросы подробнее.
[После рекомпрессии] «Дыхание обычно начиналось спонтанно. Неврологические проблемы, включая слепоту и другие дефекты зрения были довольно распространенным явлением (см. проблемы из-за вскипания газа), но обычно исчезали довольно быстро.
Немного более интересная книга, «Выживание в космосе» Ричарда Хардинга, повторяет это заключение:
«обезьяны и собаки успешно вернулись к жизни после подвергания вакууму до двух минут. «
Вскипит ли кровь человека?
Нет.
Кровь внутри организма находится под более высоким давлением, чем во внешней среде. Обычно кровяное давление составляет 75/120. «75» означает, что между ударами сердца, кровь находится под давлением 75 Torr (примерно 100 мбар) выше внешнего давления. Если внешнее давление падает до нуля, при кровяном давлении 75 Torr температура кипения воды составляет 46°С (115°F). Это значительно выше температуры тела 37°С (98,6°F). Кровь не закипит, потому что эластичное давление стенок кровеносных сосудах удержит давления достаточно высоким, так что температура тела будет ниже температуры кипения — по крайней мере, до тех пор, пока сердце не прекратит биться. (Если быть совсем точными, кровяное давление изменяется в зависимости от того, в каком месте организма оно измеряется, поэтому вышеприведенное заявление следует понимать как обобщение. Однако, в силу возникновения небольших очагов образования пара давление там повышается. В тех местах, где кровяное давление ниже, давление пара будет расти до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. В результате общее давление будет одинаковым.)
В нескольких последних голливудских фильмах показано как люди, оказавшись в вакууме, мгновенно замораживаются. В одном из них, персонаж-ученый отмечает, что температура равна «минус 273 градуса» — то есть равна абсолютному нулю.
Но в практическом смысле, в космосе нет температуры — нельзя измерить температуру вакуума, потому что там её нет. Остаточных молекул вещества, находящихся в вакууме, недостаточно, чтобы проявился эффект температуры. Космос — не «холодный» и не «горячий», он «никакой».
Зато космос очень хороший изолятор. (По сути, вакуум — это то, что находится между стенками термоса). У космонавтов, как правило, возникает больше проблем с перегревом, чем с поддержанием необходимой температуры.
Если вы окажетесь в космосе без скафандра, ваша кожа ощутит лёгкую прохладу — вследствие того, что вода будет испаряться с поверхности кожи. Но вы не заморозитесь до твердого состояния!
Выжил ли кто-нибудь после воздействия вакуума?
Случай с участием человека описан Ротом (Roth), в техническом докладе НАСА «Аварийные ситуации, связанные с быстрой (взрывной) декомпрессией с участием субъектов в скафандрах» (“Rapid (Explosive) Decompression Emergencies in Pressure-Suited Subjects”). Основное внимание в докладе уделяется декомпрессии, а не собственно воздействию вакуума, но тем не менее в документе есть много полезной информации, включая результаты случаев декомпрессии с участием людей.
Зафиксировано несколько случаев пребывания людей в вакууме без видимых последствий. В 1966 техник НАСА в Хьюстоне подвергся декомпрессии до состояния космического вакуума при аварии во время испытания скафандра. Этот случай упоминает Рот. Техник потерял сознание через 12–15 секунд. Когда давление было восстановлено примерно через 30 секунд, он пришёл в сознание, без явного ущерба для организма. Некоторые побробности можно найти здесь.
Прежде чем сделать вывод, что пребывание в космосе безвредно, следует отметить, что в том же докладе Рот приводит отчёт о вскрытии жертвы взрывной декомпрессии: «Сразу после быстрой декомпрессии, было отмечено, что у него начался умеренный кашель. Вскоре после этого было замечено, что он начал терять сознание, дежурные врачи описывали, что пациент стал совершенно вялым, малоподвижным и не реагировал на раздражители в течение 2–3 минут [требовавшихся для восстановления в камере атмосферного давления].
. Немедленно была начата процедура искусственного дыхания. Пациент вдохнул спонтанно, при достижении атмосферного давления он сделал несколько вдохов. Они были крайне нерегулярны, в количестве двух или трёх…
В отчёте [о вскрытии] сообщается следующее: Основные патологические изменения, как указано выше, связаны с удушьем. Считается, что основной причиной смерти в этом случае может быть острая сердечно-сосудистая и дыхательная недостаточность, вторичной причиной — двусторонний пневмоторакс…»
В авиационной литературе отмечены многие другие случаи смерти вследствие
Искусственные лёгкие МКС: как работают генераторы кислорода
Спецпроект «Земля – это космос» представляет: обозреватель «Вестей ФМ» Павел Анисимов рассказывает о генераторах кислорода.
«Уровень кислорода – критический! Уровень кислорода – критический!»
Без этого прибора космонавты проживут всего несколько часов. Генераторы кислорода – искусственные лёгкие орбитальной станции. Для самого первого, короткого путешествия к звёздам хватило баллона сжатого газа. Командир экипажа МКС Сергей Рязанский рассказывает, откуда сегодня на станции жизненно важный кислород.
РЯЗАНСКИЙ : И вода, и кислород доставляются грузовиками сюда, на станцию. Но и вода, и кислород – это возобновляемые ресурсы. Здесь вода собирается также для получения кислорода путём электролиза.
Российские генераторы кислорода «Электрон-ВМ» выдают сотни литров газа для дыхания в час, и они – самые продвинутые в мире. Это признаёт такой эксперт NASA, как Робин Караскуилло из Центра космических полётов Маршалла.
КАРАСКУИЛЛО : Мы должны очищать воздух. Русские опередили нас в этой области. Ещё космические аппараты «Салют» и «Мир» были способны конденсировать влагу из воздуха и использовали электролиз – пропускание электрического тока через воду для производства кислорода.
На космических кораблях используют самые передовые разработки человечества, и они же помогают лучше жить на Земле. Например, кислородные станции ставят в крупных офисных центрах. Сотрудники офисов, как и космонавты, работают в замкнутых помещениях, и для придания воздуху свежести в сплит-системы подают кислород. Такие установки дешевле, чем новейшие кондиционеры с функцией притока уличного воздуха. Кстати, идею подсказали инженеры NASA, говорит научный руководитель Института космической политики Иван Моисеев.
МОИСЕЕВ : NASA прилагает усилия, чтобы такие вещи перевести в промышленность. Даже доплачивают и передают бесплатно патенты. У нас есть Центр передачи технологий, связанных с космосом.
Аналоги космических кислородных генераторов используют в медицине, на вредном производстве, с их помощью очищают сточные воды. А ещё они помогают выращивать осетров на специальных фермах.
«С нашего генератора подаётся кислород, получается озон. В этой ёмкости вода насыщается озоном и из этой комнаты идёт в основной цех».
Земляне вот-вот перережут «пуповину», которая связывает их с родной планетой. Готовятся масштабные экспедиции на Луну и Марс, куда не возьмёшь нужные объёмы воды и кислорода. Учёные придумали, как решить эту проблему. Они предлагают удалять из молекулы углекислого газа углерод и оставлять только О2. Для этого используют золотую фольгу. Такая технология сработает не только в космосе. В будущем на Земле мощные генераторы смогут поглощать углекислый газ, перерабатывать его в кислород, снижая тем самым парниковый эффект.
Популярное
Почему сбитый спутник вызвал дикую истерику в США?
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Большинство людей может судить об этом только по кадрам из фантастических фильмов, поэтому они подвержены неправдоподобным мифом.
Что на самом деле произойдет с человеком в открытом космосе?
Есть множество теорий о том, что случится с человеком, попавшим в открытый космос без скафандра. Большая часть из них строится на выдумках. Кто-то считает, что тело через несколько мгновений замерзнет, другие говорят, что оно будет испепелено космической радиацией, существует даже теория о закипании жидкости внутри организма человека. Рассмотрим самые популярные о мифы о том, что будет с человеком без скафандра в открытом космосе.
Тело сразу же заледенеет
Ученые готовы с точностью ответить, что такого не произойдет. В космосе очень холодно, но при этом его плотность слишком мала. В такой минимальной плотности тело человека не сможет передать свое тепло окружающей среде, вокруг него пустота, и это тепло некому забрать. Одной из главных сложностей в работе МКС является отведение от станции тепла, вовсе не защита от космического холода.
Человек будет испепелен космической радиацией
Радиация в космосе достигает больших величин, она очень опасно. Радиоактивные заряженные частицы пронизывают тело человека, вызывая лучевую болезнь. Но для того, чтобы умереть от этой радиации, необходимо получить очень большую дозу, а это займет немало времени. ЗА это время живое существо успеет умереть под воздействием других факторов. Для того, чтобы получить защиту от космических ожогов, не нужен скафандр, с этой задачей справится и обычная одежда. Если же предположить, что человек решил выйти в открытый космос полностью голым, то последствия от этого выхода для него будут очень плохими.
Кровь в сосудах человека закипит от низкого давления
Еще одна из теорий, якобы от низкого давления кровь в организме закипает и разрывает свои сосуды. Действительно, в космосе очень низкое давление, оно будет способствовать уменьшению температуры, при которой жидкости закипают. Однако, кровь в организме человека будет находиться под собственным давлением, для закипания показатель ее температуры должен достигнуть 46 градусов, чего у живых организмов быть не может. Если человек в отрытом космосе откроет рот и высунет язык, то он почувствует, как его слюна кипит, но ожога он при этом не получит, слюна будет кипеть при очень низкой температуре.
Тело разорвет перепад давления
Давление в космосе очень опасно, но действует оно по-другому. Перепад давления может в два раза увеличить в объеме внутренние органы человека, его тело двукратно раздуется. Но эффектного взрыва с разбрасыванием во все стороны внутренностей не произойдет, кожа человека очень эластична, она сможет выдержать такое давление, а если на человека будет надета облегающая одежда, то объемы его тела останутся неизменными.
Человеку станет нечем дышать
Это действительно так, но ситуация обстоит не так, как многие из нас ее себе представляют. Огромную опасность для дыхательной системы человека в космосе представляет собой давление. В космосе нет кислорода, поэтому продолжительность жизни человека без скафандра будет зависеть от того, насколько он сможет задержать дыхание. Находясь под водой, люди задерживают дыхание и пытаются всплыть на поверхность, в космосе так сделать не получится. Задержка дыхания в космосе приводит к разрыву легких под воздействием вакуума, в такой ситуации спасти человека будет невозможно. Существует лишь один способ продлить жизнь в открытом космосе, нужно позволить всем газам стремительно выйти из вашего тела, этот процесс может сопровождаться неприятными последствиями в виде опорожнения желудка или кишечника. После того, как кислород покинет дыхательную систему, у человека останется примерно 14 секунд, пока насыщенная кислородом кровь будет продолжать питать мозг, после этого человек потеряет сознание. Однако, и это не означает неминуемую гибель, организм человека не настолько хрупок, как может показаться на первый взгляд, он способен противостоять враждебной обстановке космоса. Ученые предполагают, что если человек после полутораминутного пребывания в открытом космосе доставить в безопасную для него среду, то он не только останется в живых, но и сможет полноценно восстановиться после такого испытания.
Для подтверждения этого предположения проводились опыты на обезьянах.
Исследования показали, что шимпанзе после трехминутного пребывания в условиях вакуума приходит в норму уже через несколько часов.
Во время проведения эксперимента наблюдались все симптомы, которые были описаны выше – увеличение тела в объемах и потеря сознания из-за кислородного голодания. Подобные опыты проводились и с собаками, собаки хуже переносят условия вакуума, предел выживаемости для них составил всего две минуты.
Тело человека реагирует на изменения окружающей среды не так, как тело животного, поэтому полностью полагаться на эти опыты нельзя. Понятно, что никто не будет специально проводить такие опыты над людьми, но в истории имеется несколько показательных несчастных случаев с космонавтами. Космический техник Джим Лебланк в 1965 году проверял герметичность скафандра, предназначенного для лунных экспедиций, в специальной камере. В процессе одного из этапов испытания давление в камере было максимально приближено к космическому, неожиданно произошла разгерметизация скафандра, и находящийся в нем техник потерял сознание уже через 14 секунд. В норме для восстановления нормального земного давления в камере требовалось около получаса, но в виду чрезвычайности ситуации процесс был ускорен до полутора минут. Джим Лебланк пришел в сознание, когда давление в камере стало таким, как на Земле на высоте 4,5 км над уровнем моря.
В качестве еще одного примера можно привести несчастный случай на космическом корабле Союз-11. Когда аппарат спускался на землю, произошла разгерметизация. Этот несчастный случай навсегда вошел в историю космонавтики, так как причиной смерти трех космонавтов стал случайно открывшийся вентиляционный клапан диаметров в полтора сантиметра.