Среди всех возможных способов умереть, у писателей-фантастов, смерть в космосе стоит особняком. Чего только мы не насмотрелись в фильмах про космос: и трещины в скафандрах, и взрывы на орбитальных станциях, и даже атаки инопланетян. Все это, конечно же, несет смертельную угрозу для космонавтов, но какую именно? Что будет в открытом космосе с человеком без скафандра? Некоторые утверждают, что человек мгновенно замерзнет насмерть, другие, наоборот, что его кровь начнет закипать, третьи говорят, что космонавты и вовсе взорвутся от низкого давления. Попробуем разобраться.
Тело человека взорвется в открытом космосе
Довольно популярная теория, основанная на том, что давление воздуха внутри легких разорвет человека, так как в космосе практически нулевое давление. На самом деле это не совсем так. В космосе действительно практически нулевое давление, но наша кожа достаточно эластична, чтобы выдержать давление внутренних органов изнутри. Что касается воздуха, то вакуум в космическом пространстве, заставит его почти мгновенно выйти. Весь воздух из легких моментально покинет тело через дыхательные пути, и этому лучше не сопротивляться. Попытка задержать дыхание приведет к тому, что вырывающийся наружу воздух повредит легкие.
Кроме воздуха из легких, человек также лишится газов из желудка и кишечника, причем эти процессы будут выглядеть особенно неприятно.
Кровь человека вскипит из-за низкого давления
Казалось бы, какая связь между низким давлением в космосе и закипанием крови? Но на самом деле связь есть. Чем меньше атмосферное давление, тем ниже температура кипения жидкости. Например, на пике горы Эверест, где атмосферное давление гораздо ниже, чем в других местах планеты, вода кипит при температуре примерно 70˚С. Достоверно известно, что у человека, попавшего в открытый космос без скафандра, моментально закипит слюна. Это не значит, что она раскалится до 100˚С, а значит, что в условиях открытого космоса, жидкости вполне достаточно температуры нашего тела (36˚С), чтобы закипеть и испариться.
Все вышесказанное относится к жидкостям, на которые влияет вакуум космоса (слюна, пот, влага на глазах), но не имеет ничего общего с кровью. Все что находится внутри человека, будет в норме, так как кожа и сосуды создадут достаточное давление для того, чтобы при температуре тела там ничего не кипело.
Человек моментально превратится в ледышку
Еще одна популярная теория, основанная на том, что температура в космосе составляет примерно -270˚С. Но и эта гипотеза не соответствует действительности. В космосе и вправду очень холодно, но в ледышку Вы не превратитесь благодаря все тому же космическому вакууму. Так как в космосе «ничего нет», то и отдавать тепло соответственно нечему. Несмотря на это, Ваше тело все же начнет терять тепло через излучение, но это довольно долгий процесс, от которого вы не умрете.
Как долго можно протянуть без скафандра в открытом космосе
После вышеописанных опровержений, у Вас могло сложиться впечатление, что человеку в космосе и вовсе не нужен скафандр. Но, конечно же, это не так. Человек без скафандра довольно быстро погибнет в открытом космосе , и мы попробуем объяснить почему.
- Основной проблемой в открытом космосе является отсутствие кислорода, из-за недостатка которого Вы уже через 10-15 секунд потеряете сознание. Утверждение кажется сомнительным, особенно если учесть, что каждый из нас может задержать дыхание как минимум на 30 секунд. Все дело в том, что останавливая дыхание на Земле, у нас остается немного воздуха в легких, который поддерживает нас еще некоторое время. В космосе же дело обстоит совершенно иначе. Космический вакуум «высасывает» абсолютно весь кислород, «скукоживая» легкие. Более того, как только организм лишится воздуха, легкие начнут работать в обратном направлении, выкачивая кислород из крови, что еще больше приблизит кислородное голодание.
- Из-за отсутствия внешнего давления, у человека начнут лопаться некоторые внешние кровеносные сосуды (например, те, что в глазах) и набухать кожа.
- Как мы уже сказали, слюна и влага на глазах начнут закипать и испаряться.
- Открытые участки тела получат сильные ожоги от ультрафиолетового излучения Солнца.
Все вышеописанные симптомы возникнут уже после 10 секунд нахождения в открытом космосе. Ученые считают, что 30-секундное прибывание в космосе без скафандра не вызовет серьезных проблем со здоровьем , но уже через 1-2 минуты, повреждения станут необратимыми.
Что будет с человеком в вакууме?
А сколько человек может находиться в
космическом пространстве без скафандра?
-Да практически ВЕЧНО...
(народный юмор)
Может ли выжить человек без скафандра в открытом космосе? Голливуд предлагает различные версии того, что случается с человеком в вакууме. От мгновенного замерзания до лопающихся глаз и кровеносных сосудов. Самый, наверное яркий эпизод с Арнольдом Шварцнегером на Марсе. Выглядел он при этом несколько жутковато, но, в общем выжил. В "Одиссее 2001 года" так пошли еще дальше - там герой умудряется проскочить без скафандра из одного корабля до другого. Возможно ли это?
Какие проблемы поджидают космического путешественника в открытом космосе?
Начнем с температуры. Считается, что температура в открытом космосе стремится к абсолютному нулю -273 С градусам. С набором высоты температура воздуха падает. Однако, при практически полном отсутствии воздуха, конвективного теплообмена также не будет происходить, следовательно тепло практически не будет теряться. Также, как между стенками колбы термоса, откуда откачан воздух. Космос - большой термос, который не дает остыть планете. Основная проблема с температурой в космических аппаратах, это отнюдь не охлаждение, а, наоборот, перегрев вызванный невозможностью отвести тепло. Несомненно, практически мгновенно будет испаряться жидкость с поверхности кожи, вызвав ее местное охлаждение, а также испарятся слюна и слезы.
Далее. Излучение, включающее в себя не только видимый солнечный свет, но и прочее излучение в широком спектре - ультрафиолет, радиоактивное и электромагнитное излучение - все то что изрядно фильтруется и отражается различными слоями атмосферы - все это представляет изрядную опасность для незащищенной кожи. Солнце достаточно быстро нагреет поверхность кожи, лишенную возможности охлаждаться привычным путем, отдавая тепло в воздушную среду. Но, думается, несколько секунд пребывания в открытом космосе не окажутся смертельными по этой причине. Ожоги будут, радиации хватанется изрядно. Но выжить можно.
Будет ли кипеть кровь внутри организма из-за понижения давления? Однозначно - нет. Кровь находится под более высоким давлением, чем во внешней среде, а именно обычное кровяное давление составляет порядка 75/120. Тоесть между ударами сердца, давление крови 75 Torr (примерно 100 мбар) выше внешнего давления. Если внешнее давление упадет до нуля, то при кровяном давлении 75 Torr температура кипения воды составит 46°С, что выше температуры тела. Эластичное давление стенок кровеносных сосудах удержит давление крови достаточно высоким, и температура тела будет ниже температуры кипения.
И подошли, наконец, непосредственно к основной проблеме, которую встретит лишенный герметичного скафандра космонавт в открытом космосе - вакууму.
1. Раздует ли человека из-за разницы давлений? Не настолько, что бы он взорвался, поскольку прочности кожи вполне достаточно, чтобы выдержать внутреннее давление крови и других жидкостей.
2. На языке слюна видимо будет кипеть и испаряться. В 1965 году в NASA из-за поврежденного скафандра астронавт был в течение 15 секунд подвержен воздействию вакуума (мене 1 бар) в барокамере. Человек еще находился в сознании первые 14 секунд, а последнее, что он запомнил это как слышал утечку воздуха и закипающую на языке слюну. (Он после этого, кстати, выжил). Напомним, на всякий случай, что хотя происходит кипение слюны, температура ее не повышается, а скорее наоборот - понижается из-за испарения.
3. Опыты на животных при декомпрессии до состояния вакуума, дают следующие предположения. Скорее всего, человек в открытом космосе сохранит сознание в течение 9–11 секунд. После этого из-за недостатка кислорода наступает паралич, судороги мышц и снова паралич. Одновременно происходит образование водяного пара в мягких тканях и в венозной крови, что приведет к распуханию организма, возможно, до двукратного объема. Впрочем, даже точно подогнанная эластичная одежда может полностью предотвратить распухание - эбуллизм при снижении давления до 15 мм ртутного столба. 4. Сердечная деятельность. Пульс сначала может увеличиться, но затем будет быстро снижаться. Артериальное кровяное давление упадет в течение 30–60 секунд, венозное же повысится из-за распирания венозной системы газом и паром. Венозное давление в течение одной минуты достигнет уровня артериального давления, эффективная циркуляция крови практически прекратится.
5. Остатки воздуха и водяного пара будут выходить через дыхательные пути, что охладит рот и нос почти до температуры замораживания. Испарение с поверхности тела также будет приводить к охлаждению, но более медленно.
6. Животные, на которых проводились опыты, гибли вследствие фибрилляции сердца в течение первых минут еще в условиях близких к вакууму. Однако, они как правило, выживали, если восстановление давления происходило в течение примерно 90 секунд.
Таким образом, можно сделать выводы, что человек, оказавшийся внезапно в условиях вакуума, вряд-ли самостоятельно в течение 5–10 секунд сможет оказать себе помощь, однако если его успеют спасти в течение минуты-полутора, то, несмотря на серьёзные повреждения организма, можно предположить, что у него есть немаленькие шансы выжить и восстановить основных функции жизнедеятельности.
Кроме непосредственного воздействия вакуума, есть еще одна серьезная проблема - это декомпрессия сама по себе, которая может иметь катастрофические последствия. В том случае, если космонавт при резком понижении давления рефлекторно попытается задержать дыхание, это почти неминуемо приведет к разрыву легких. Такая декомпрессия называется даже получила название «взрывной». Спасти человека будет уже невозможно. Вызванный испугом выброс адреналина ускоряет темп сжигания кислорода», в результате время полезного сознания уменьшается от 9–12 секунд до 5-6.
Случаев пребывания людей в вакууме без видимых последствий было зафиксировано несколько. Много больше произошло случаев, когда человека спасти не удавалось. Основные патологические изменения, как правило, связаны с удушьем. Считается, что основными причинами смерти в этом случае могут быть острая сердечно-сосудистая и дыхательная недостаточность, разрыв легких и отрыв их от внутренних стенок грудной полости…
Еще одной из вероятных проблем в ходе быстрой декомпрессии является расширение газов в полостях тела, которое может повлечь за собой существенные последствия. Из-за расширяющегося газа, находящегося в желудке и кишечнике, диафрагма смещается вверх что может воспрепятствовать дыхательным движениям и воздействовать на отростки блуждающего нерва. Это может послужить причиной сердечно-сосудистой депрессии, и даже вызывать снижение артериального давления, потерю сознания и шок. Впрочем, внутрибрюшное расстройство после быстрой декомпрессии исчезает как только выходит наружу избыточный газ.
Анализируя вышеизложенное, можно прийти к выводу, что наиболее среди кинематографистов наиболее точно отображены эффекты воздействия вакуума на человека в Одиссее 2001 года. Те несколько секунд пребывания в открытом космосе герою, который практически двигался в это время по инерции к шлюзы, астронавт в принципе мог пережить. Герой Щварцнегера, находящийся на поверхности Марса в ситуации, предложенной создателсями фильма, также выглядит вполне правдоподобно, поскольку там есть, хоть и сильно разряженная, но какая-то атмосфера. Поэтому процессы будут иметь не такой быстрый характер как в открытом космосе.
А вот еще более интересный вопрос, который мы оставляем на обдумывание читателям. Сможет ли когда-нибудь человек путем эволюции или генной модификации приспособиться к жизни в открытом космосе?
****В двух словах:
Наиболее частные заблуждения: замерзнет в бревно, разорвет на куски, кровь вскипит.
[...] опыты на животных при декомпрессии до состояния вакуума. В ней не приводятся никакие данные об опытах на людях.
Некоторый уровень сознания, возможно, будет сохраняться в течение 9–11 секунд. Вскоре после этого наступает паралич, сменяемый общими судорогами и затем снова наступает паралич.
сообщили о случаях гибели животных вследствие фибрилляции сердца в течение первых минут в околовакуумных условиях. Однако, животные, как правило, выживали, если рекомпрессии (восстановление давления) происходило в течение примерно 90 секунд.
Но если срочная помощь поспеет, то, несмотря на серьёзные внешние и внутренние повреждения, разумно предположить, что рекомпрессия до допустимого давления (200 мм ртутного столба, 3,8 psia) в течение 60–90 секунд может привести к выживанию, и, возможно, к довольно быстрому восстановлению основных функций.
Заметим, что в этом рассуждении рассматриваются только эффекты, связанные с воздействием вакуума.
Но в практическом смысле, в космосе нет температуры - нельзя измерить температуру вакуума, потому что там её нет.
Совершенно верно, отчего-то я был введен в заблуждение «абсолютным нулем» с его -273 градусами. Но ведь вакуум подразумевает отсутствие воздуха, соответственно температуры нет никакой. Вообще.
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 (см. ссылку выше). Техник потерял сознание через 12–15 секунд. Когда давление было восстановлено примерно через 30 секунд, он пришёл в сознание, без явного ущерба для организма.
26.04.2012 00:52
1. Человек не превратится мгновенно в ледышку?
Нагревание или охлаждение происходит либо из-за контакта с холодной внешней средой, либо через тепловое излучение.
В вакууме среды нет, контактировать не с чем. А если точнее, то в вакууме присутствует очень разряженный газ, который из-за своей разряженности дает очень слабый эффект. В термосе вакуум используют как раз для того, чтобы сохранить тепло! Не имея контакта с холодным веществом, герой вовсе не будет испытывать обжигающего холода.
2. Замерзать придется долго
Что касается излучения, то человеческое тело, попав в вакуум, будет постепенно отдавать тепло излучением. В термосе делают стенки колбы зеркальными, чтобы удержать излучение. Этот процесс довольно медленный. Даже если на космонавте нет скафандра, но есть одежда, она поможет сохранить тепло.
3. Поджариться?
Зато можно загореть. Если дело происходит в космосе недалеко от звезды, то можно получить солнечный ожог на оголенных участках кожи — как от чрезмерного загара на пляже. Если дело происходит где-нибудь на орбите Земли, то эффект будет сильнее, чем на пляже, так как там нет атмосферы, которая защищает от жесткого ультрафиолета. 10 секунд достаточно для получения ожога. Но все же это тоже не обжигающий жар, к тому же одежда тоже должна защитить. А если речь идет о дырке в скафандре или трещине в шлеме, то на эту тему можно не беспокоиться.
4. Кипящая слюна
Температура кипения жидкостей зависит от давления. Чем меньше давление, тем ниже температура кипения. Поэтому в вакууме жидкости будут испаряться. Это обнаружилось в экспериментах — не сразу, но слюна закипает, так как давление почти нулевое, а температура языка — 36 С. Видимо, то же самое произойдет со всеми слизистыми оболочками (на глазах, в легких) — они будут высыхать, если только из организма не будет поступать новая слизь.
Кстати, если взять не просто жидкую пленку, а большой объем воды, тогда, наверное, будет эффект как у «сухого льда»: снаружи испарение, с испарением быстро теряется тепло, за счет этого внутренняя часть замерзает. Можно предположить, что шарик воды в космосе частично испарится, а в остальном превратится в кусочек льда.
5. Кровь вскипит?
Эластичная кожа, сосуды, сердце создадут достаточное давление, чтобы ничего не кипело.
6. Эффекта шампанского тоже не предвидится
У аквалангистов есть такая неприятность, как кессонная болезнь. Причина — то, что происходит с бутылкой шампанского.
Кроме кипения есть еще растворение газов в крови. Когда давление падает, газы превращаются в пузырьки. В шампанском выходит растворенный углекислый газ, а у аквалангистов — азот.
Но этот эффект происходит при больших перепадах давления — хотя бы в несколько атмосфер. А при попадании в вакуум перепад всего в одну атмосферу. В статье на эту тему ничего не говорится, никакие симптомы не описываются — видимо, этого недостаточно.
7. Воздух изнутри разорвет?
Предполагается, что жертва его выдохнет — и потому не разорвет. А если не выдохнет? Оценим угрозу. Пускай в скафандре поддерживается давление в 1 атм. Это 10 кг на квадратный сантиметр. Если человек пытается задержать дыхание, то на пути воздуха встает мягкое небо. Если там площадь хотя бы 2×2 см, то получится нагрузка в 40 кг. Вряд ли мягкое небо выдержит — человек выдохнет сам, как сдувшийся шарик.
8. Человек задохнется?
Вот это и есть основная и реальная угроза. Дышать то нечем. Сколько человек может продержаться без воздуха? Тренированные ныряльщики — несколько минут, нетренированный человек — не больше минуты.
Но! Это на вдохе, когда в легких полно воздуха с остатками кислорода. А там, помните, придется выдохнуть. Сколько простой человек может продержаться на выдохе? Секунд 30. Но! На выдохе легкие не «скукоживаются» до конца, остается немного кислорода. В космосе, видимо, кислорода останется еще меньше (сколько удастся удержать). Конкретное время, через которое человек потеряет сознание от удушья известно — порядка 14 секунд.
1. Человек не превратится мгновенно в ледышку?
Нагревание или охлаждение происходит либо из-за контакта с холодной внешней средой, либо через тепловое излучение.
В вакууме среды нет, контактировать не с чем. А если точнее, то в вакууме присутствует очень разряженный газ, который из-за своей разряженности дает очень слабый эффект. В термосе вакуум используют как раз для того, чтобы сохранить тепло! Не имея контакта с холодным веществом, герой вовсе не будет испытывать обжигающего холода.
2. Замерзать придется долго
Что касается излучения, то человеческое тело, попав в вакуум, будет постепенно отдавать тепло излучением. В термосе делают стенки колбы зеркальными, чтобы удержать излучение. Этот процесс довольно медленный. Даже если на космонавте нет скафандра, но есть одежда, она поможет сохранить тепло.
3. Поджариться?
Зато можно загореть. Если дело происходит в космосе недалеко от звезды, то можно получить солнечный ожог на оголенных участках кожи - как от чрезмерного загара на пляже. Если дело происходит где-нибудь на орбите Земли, то эффект будет сильнее, чем на пляже, так как там нет атмосферы, которая защищает от жесткого ультрафиолета. 10 секунд достаточно для получения ожога. Но все же это тоже не обжигающий жар, к тому же одежда тоже должна защитить. А если речь идет о дырке в скафандре или трещине в шлеме, то на эту тему можно не беспокоиться.
4. Кипящая слюна
Температура кипения жидкостей зависит от давления. Чем меньше давление, тем ниже температура кипения. Поэтому в вакууме жидкости будут испаряться. Это обнаружилось в экспериментах - не сразу, но слюна закипает, так как давление почти нулевое, а температура языка - 36 С. Видимо, то же самое произойдет со всеми слизистыми оболочками (на глазах, в легких) - они будут высыхать, если только из организма не будет поступать новая слизь.
Кстати, если взять не просто жидкую пленку, а большой объем воды, тогда, наверное, будет эффект как у «сухого льда»: снаружи испарение, с испарением быстро теряется тепло, за счет этого внутренняя часть замерзает. Можно предположить, что шарик воды в космосе частично испарится, а в остальном превратится в кусочек льда.
5. Кровь вскипит?
Эластичная кожа, сосуды, сердце создадут достаточное давление, чтобы ничего не кипело.
6. Эффекта шампанского тоже не предвидится
У аквалангистов есть такая неприятность, как кессонная болезнь. Причина - то, что происходит с бутылкой шампанского.
Кроме кипения есть еще растворение газов в крови. Когда давление падает, газы превращаются в пузырьки. В шампанском выходит растворенный углекислый газ, а у аквалангистов - азот.
Но этот эффект происходит при больших перепадах давления - хотя бы в несколько атмосфер. А при попадании в вакуум перепад всего в одну атмосферу. В статье на эту тему ничего не говорится, никакие симптомы не описываются - видимо, этого недостаточно.
7. Воздух изнутри разорвет?
Предполагается, что жертва его выдохнет - и потому не разорвет. А если не выдохнет? Оценим угрозу. Пускай в скафандре поддерживается давление в 1 атм. Это 10 кг на квадратный сантиметр. Если человек пытается задержать дыхание, то на пути воздуха встает мягкое небо. Если там площадь хотя бы 2×2 см, то получится нагрузка в 40 кг. Вряд ли мягкое небо выдержит - человек выдохнет сам, как сдувшийся шарик.
8. Человек задохнется?
Вот это и есть основная и реальная угроза. Дышать то нечем. Сколько человек может продержаться без воздуха? Тренированные ныряльщики - несколько минут, нетренированный человек - не больше минуты.
Но! Это на вдохе, когда в легких полно воздуха с остатками кислорода. А там, помните, придется выдохнуть. Сколько простой человек может продержаться на выдохе? Секунд 30. Но! На выдохе легкие не «скукоживаются» до конца, остается немного кислорода. В космосе, видимо, кислорода останется еще меньше (сколько удастся удержать). Конкретное время, через которое человек потеряет сознание от удушья известно - порядка 14 секунд.
Первым эффектом, который ощутит на себе оказавшийся в открытом космосе человек, будет расширение воздуха в легких и пищеварительном тракте, вызванное падением внешнего давления. Жертва внезапной декомпрессии может существенно повысить свои шансы на выживание, просто выдохнув. Если не выпустить воздух из легких в течение первых секунд, их может просто разорвать, в кровоток попадут крупные пузыри воздуха — и то, и другое ведет к неминуемой смерти. Скорее всего, спасительный выдох окажется криком, который издаст космонавт, осознавший свое положение. Впрочем, этот крик вряд или будет кем-либо услышан — как известно, в безвоздушном космосе звуки не распространяются.
В отсутствии атмосферного давления вода начнет быстро испаряться, поэтому с поверхности глаз и рта жертвы улетучится вся влага. Начнется вскипание воды в мускулах и мягких тканях, из-за чего некоторые части тела увеличатся примерно вдвое относительно своего нормального объема. Расширение вызовет многочисленные разрывы капилляров, хотя будет недостаточным для того, чтобы порвать кожу. Через несколько секунд растворенный в крови азот также начнет образовывать пузырьки газа, вызывая «кессонную болезнь», от которой страдают ныряльщики: эти пузырьки закупоривают мелкие сосуды, затрудняя циркуляцию крови по организму и вызывая тем самым кислородное голодание тканей. На всех открытых участках тела, подвергшихся прямому солнечному излучению, появятся ультрафиолетовые ожоги. Несмотря на жуткий холод, моментальная заморозка жертве не грозит, поскольку в отсутствии атмосферы тепло будет отводиться от организма очень медленно.
В течение целых десяти секунд человек будет сохранять трезвый ум и способность к активным действиям. В принципе, этого может оказаться достаточным для принятия срочных мер к спасению. Иначе уже через пару мгновений мозг начнет испытывать острый недостаток кислорода, наступит потеря зрения и ориентации. В отсутствии атмосферы газообменный процесс в легких пойдет в обратную сторону: кислород изымается из крови и выбрасывается в пространство, что, в совокупности с кессонными эффектами, ускоряет наступление глубокой гипоксии — кислородного голодания тканей. Полная потеря сознания случится несколькими секундами позднее, причем к этому моменту кожа пострадавшего примет отчетливо синюшный оттенок.
Несмотря на глубокий коллапс, мозг жертвы все еще будет оставаться неповрежденным, а сердце все еще будет биться. Если в течение полутора минут пострадавший будет помещен в камеру с кислородной атмосферой, он, скорее всего, довольно быстро придет в себя, отделавшись лишь незначительными повреждениями организма (правда, вызванная гипоксией слепота может сохранятся еще какое-то время). По истечении же 90-секундного срока давление в кровеносной системе упадет настолько, что кровь начнет закипать, а сердце остановится. После этого возврат к жизни уже невозможен.
Таким образом, время выживания незащищенного человека в открытом космосе измеряется не секундами, а скорее минутами. Этот удивительный факт лишний раз свидетельствует о том, насколько жизнестойким является человеческий организм.