Что будет с человеком в космосе без костюма
Что будет, если человек окажется в космосе без скафандра?
Одно из весьма популярных заблуждений заключается в том, что оказавшиеся в космосе без скафандра моментально погибнут. На самом же деле, хотя космическое пространство и неблагоприятно для людей, но мгновенной смерти в нём не случится.
Самым первым последствием будет ускоренное потоотделение и прорыв газов наружу. Как минимум 12 секунд (в среднем) человек после этого будет оставаться жив. Венозное давление стремительно возрастёт, а затем начнётся падение артериального давления и частоты сердечных сокращений.
Без достаточно прочного обтягивающего костюма объём тела моментально увеличится почти вдвое. На поверхности Луны давление составляет 10 торричелли. А между тем, уже при падении его ниже пятидесяти торричелли кровь начинает переходить в газ.
Однако слабонервные могут успокоиться и читать дальше. Нарисованная их воображением жуткая картина с лопающимся человеком и разлётом крови повсюду в воображении и остаётся. Прочность кожи и находящихся в ней сосудов гарантирует.
Покидание газами вашего тела приведёт к стремительному замерзанию. А если вы ещё будете освещены солнцем, то столь же быстро получите сильнейшие ожоги. Так как снабжение организма кислородом невозможно, то цвет кожи будет пурпурным.
Кровь начнёт закипать через минуту, в течение которой сердце будет работать относительно нормально. А мозг способен выжить целых полторы минуты. Если находиться в вакууме больше 90 секунд, спасение уже невозможно. Ну а в более короткий срок, если восстановить нормальное давление вокруг человека, то через несколько суток он сможет видеть и самостоятельно передвигаться, а к концу первой недели реабилитации – начнёт ощущать вкус пищи.
Заметим ещё вот что: случайно оказавшимся за бортом космического корабля без скафандра категорически недопустимо задерживать дыхание. В этом случае лёгочное давление разорвёт лёгкие и капилляры сразу же. Воздух начнёт рассредотачиваться по всему организму. И вы сами себе сокращаете время жизни до 20 секунд. А ведь был небольшой шанс, что всё-таки вытянут обратно в корабль, с нормальной атмосферой!
Вопреки распространённому мифу, переохлаждение в вакууме не грозит. Даже тогда, когда оказавшиеся в космосе превратятся в трупы. Одежда поможет им сберечь тепло достаточно долго. Большую часть из 90 секунд, оставшихся для спасения, человек проведёт без сознания, которое из-за удушья потеряет примерно через 14 секунд.
Что будет в открытом космосе с человеком без скафандра?
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.
Смотрите также:
Что будет с человеком, попавшим в открытый космос без скафандра?
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.
Сможет ли человек выжить?
Наиболее полный ответ на этот вопрос можно найти из главы про атмосферное давление в Справочнике Космической биомедицины, Втором выпуске, NASA SP-3006.
[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.
Таким образом, человек скорее выживет, чем умрет, если его смогут спасти из октрытого космоса и вернуть в помещение с атмосферным (или хотя бы более 200 мм ртутного столба) давлением в течение 60-90 секунд. Стоит отметить, что это имеет отношение только к эффекту взрывной декомпрессии. Если человек совершит ошибку, пытаясь дышать в вакууме, это приведет к кессонной болезни с гораздо более серьезными последствиями для здоровья. Также попытка задержания воздуха в легких может привести к их разрыву и почти неминуемой смерти. Именно поэтому такая декомпрессия называется «взрывной».
Будет ли человек находиться в сознании?
Справочник Космической биомедицины отвечает на этот вопрос:
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?
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 декомпрессии, в том числе один космический инцидент вследствие декомпрессии капсулы спускаемого корабля «Союз-11» в 1971 году. Анализ этой аварии можно найти в книге D.J. Shayler “Disasters and Accidents in Manned Spaceflight”.
Что касается воздействия вакуума на части тела — здесь материалов значительно меньше. В 1960 году во время высотного парашютного прыжка с воздушного шара-зонда имел место инцидент с воздействием вакуума на часть тела, когда у Джо Киттингера (Joe Kittinger, Jr.) упало давление в правой перчатке во время подъема на 103000 футов (19,5 миль или 31,4 км) в негерметизированной гондоле. Несмотря на потерю давления, он продолжил полёт, хотя в руке появилась сильная боль и она потеряла подвижность. После того, как он вернулся на землю, состояние его руки нормализовалось.
Киттингер писал в National Geographic (ноябрь 1960 г.): «На высоте 43000 футов (13,1 км) я понял, что не так. Моя правая рука ведёт себя неправильно. Я проверил давление в перчатке; воздушного пузыря в ней не было. Перспектива подвернуть кисть руки почти полному вакууму на пике подъёма вызвала у меня определенное беспокойство. Из своего предыдущего опыта я знал, что рука будет раздуваться, тв ней почти прекратится кровообращение, возникнет сильнейшая боль… Я решил продолжить подъём, и не стал сообщать наземному управлению о моих трудностях».
На высоте 103000 футов (31,4 км) он пишет: «Кровообращение почти прекратилось в моей разгерметизированной правой руке, она стала жёсткой и болезненной».
И во время посадки: «Дик смотрит на мою распухшую руку с беспокойством. Тремя часами позже опухоль спала, не оставив никаких последствий».
Случай декомпрессии, происшедший с Киттингером, рассматривается в книге Шейлера «Бедствиях и авариях во время пилотируемых космических полётов» (Disasters and Accidents in Manned Spaceflight):
[Когда Киттингер достиг пика подъёма] «его правая рука в два раза превышала нормальный размер… Он пытался отключить некоторое оборудование ещё до посадки, но не смог, так как правая рука причиняла ужасную боль. Он приземлился в 13 мин 45. сек. покинув “Excelsior”. Через три часа после посадки его распухшая рука и кровообращение в ней вернулись в нормальное состояние».
См. также статью Леонарда Гордона в “Aviation Week” от 13 февраля 1996 года (Leonard Gordon, Aviation Week, February 13th 1996.)
Наконец, в конференции sci.space, Грегори Беннетт описывает реальный космический инцидент: «У нас был один случай с проколом в скафандре во время полетов «шаттлов». На STS-37, во время одного из моих летных экспериментов, одно из рёбер жёсткости на ладони перчатки одного из астронавтов разболталось в креплении, сместилось внутри перчатки и прокололо её между большим и и указательным пальцем. Не было взрывной декомпрессии, просто маленькое отверстие длиной 1/8 дюйма (около 3 мм), но это было весьма интересно, поскольку она была первой травмой, когда-либо произошедшей вследствие повреждения скафандра. Как ни удивительно, но астронавт даже не знал, что произошёл прокол! Он был настолько взвинчен адреналином, что только по возвращении из полёта заметил болезненный красный след на руке. Он думал, что перчатка просто натёрла ему руку и не беспокоился об этом… Что же случилось: когда металлическая пластина проколола перчатку, кожа руки астронавта частично запечатала отверстие. Он закровоточил в космос, и тут же его свернувшаяся кровь запечатала отверстие так, что осталась внутри дыры».
В «Справочнике лётного врача ВВС США» (“The USAF Flight Surgeon’s Guide”) Фишер перечисляет следующие последствия, вызванные расширением газов во время декомпрессии.
1. Желудочно-кишечный тракт во время быстрой декомпрессии
Одной из наиболее вероятных проблем в ходе быстрой декомпрессии является расширение газов в полостях тела. Расстройство брюшной полости во время быстрой декомпрессии, как правило, не сильно отличаются от тех, которые могут произойти во время медленной декомпрессии. Тем не менее, расстройство в брюшной полости может повлечь за собой существенные последствия. Из-за расширяющегося газа, находящегося в желудке, диафрагма перемещается вверх что может воспрепятствовать дыхательным движениям. Расстройства органов брюшной полости также могут воздействовать на отростки блуждающего нерва, что может послужить причиной сердечно-сосудистой депрессии, а в самых серьёзных случаях — вызывать снижение артериального давления, потерю сознания и шок. Обычно, внутрибрюшное расстройство после быстрой декомпрессии исчезает как только выходит наружу избыточный газ.
2. Лёгкие в ходе быстрой декомпрессии
Из-за того, что в лёгких, как правило, содержится относительно большой объем воздуха и из-за деликатной структуры лёгочной ткани и наличия сложной альвеолярной системы для прохождения воздуха считается, что легкие являются потенциально наиболее уязвимой частью тела во время быстрого декомпрессии. При быстрой декомпрессии избыточное давление нарастает быстрее, чем легкие могут его компенсировать, вследствие чего давление в лёгких будет нарастать. Если пути выхода воздуха из легких заблокированы полностью или частично, то в случае внезапного падения давления в кабине существует опасность возникновения высокого давления, что может привести к чрезмерному раздутию лёгких и грудной клетки.
Если дыхательные пути открыты, никаких серьезных травм в результате быстрого декомпрессии не происходит, даже если надета кислородная маска, но последствия будут катастрофическим, вплоть до смертельного исхода, если легочного проходы заблокированы — например, если пилот постарается задержать дыхание с легкими, полными воздуха. В этом случае воздух в легких во время декомпрессии не может выйти наружу, поэтому легкие и грудная клетка сильно расширяются из-за чрезмерно высокого внутрилёгочного давления, что приводит к разрыву легочных тканей и капилляров. Находящийся внутри воздух, разрывая легкие, проникает в грудную клетку и через разрывы в стенках кровеносных сосудов попадает в систему кровообращения. Воздушные пузырьки в больших количествах разносятся по всему организму и оказываются в таких жизненно важные органах, как сердце и мозг.
Движение этих воздушных пузырьков похоже на воздушную эмболию, возникающую у аквалангистов и при аварийном спасении с подводной лодки, когда человек поднимается с глубины с задержкой дыхания. Человеческие лёгкие устроены таким образом, что кратковременная задержка дыхания (например, глотание или зевание) не создаёт в легких давления, превышающего их предела прочности на растяжение.
3. Декомпрессионная болезнь (кессонная болезнь)
Учитывая скорость подъёма на сравнительно большие высоты, увеличивается вероятность декомпрессионной болезни.
4. Гипоксия (Hypoxia, кислородное голодание)
После разгерметизации кабины находящиеся в ней сразу же подвергаются механическому воздействию быстрой декомпрессии, а угроза последующей гипоксии становится всё более серьёзной с увеличением высоты. Время до потери сознания после падения давления в кабине снижается из-за того, что кислород переходит из венозной крови в легкие. Гипоксия является самой большой проблемой после декомпрессии.
Наблюдаемые признаки быстрой декомпрессии
.
а) Резкий, «взрывоподобный» шум. При столкновении двух различных воздушных масс возникает громкий шум. Именно из-за этого взрывоподобного шума часто используется термин «взрывная декомпрессия» для описания быстрой декомпрессии.
б) Летающий мусор. Быстрое истечение воздуха из кабины самолёта во время декомпрессии столь велико, что незакреплённые предметы, находящиеся в кабине, силой давления будут затягиваться в образовавшееся отверстие. Например, карты, графики, полётный журнал и прочие подобные предметы будут вылетать наружу через отверстие. Грязь и пыль на несколько секунд ухудшают видимость.
в) Туман. Воздуха при любой температуре и давлении имеет способность удерживать некоторое количество водяного пара. Резкое изменение температуры или давления изменяют способность воздуха удерживать водяной пар. При быстрой декомпрессии температура и давление снижаются, при этом снижается и количество удерживаемого воздухом водяного пара. Водяной пар, не удерживаемый воздухом, становится заметен в виде тумана. Это туман быстро рассеивается (например, в кабине истребителя). Если это салон более крупного самолета, туман рассеивается медленнее.
г) Температура. Обычно во время полёта температура в кабине поддерживается на уровне комфортности, однако при подъёме температура за бортом снижается. В случае декомпрессии температура в салоне быстро падает. Если у пилота нет соответствующего защитного костюма, может произойти переохлаждение и обморожение.
От чего зависит скорость декомпрессии?
Время декомпрессии зависит от размера пробоины. Для скорости оценки можно предположить, что воздух выходит через отверстие со скоростью звука. Так как давление падает по мере истечения воздуха через отверстие, скорость истечения воздуха составляет примерно 60% от скорости звука, или около 200 метров в секунду при комнатной температуре воздуха (см. уравнение Хиггинса):
Это позволяет вывести очень простое (и весьма приблизительное) правило: в объёме в один кубический метр отверстие площадью в один квадратный сантиметр вызовет снижение давление в десять раз примерно за сто секунд.
Это очень приблизительный подсчёт. Время прямопорционально объёму и обратнопропорционально размеру отверстия. Например, в объёме три тысячи кубометров через отверстие в десять квадратных сантиметров давление снизится от 1 атмосферы до 0,01 атмосферы за 60 тысяч секунд, или семнадцать часов (при более точном расчёте обнаружим, что это будет 19 часов).
Исчерпывающей работой по этому вопросу является труд Деметриадеса (Demetriades, 1954) “On the Decompression of a Punctured Pressurized Cabin in Vacuum Flight”.
Справочно. Когда давление снижается примерно до 50% атмосферного человек оказывается в области «критической гипоксии», а когда давление падает примерно до 15% атмосферного, оставшееся время полезного сознания сокращается до 9–12 секунд в зависимости от свойств вакуума.
Воздействие радиации на человека в открытом космосе
Таким образом, можно подвести итог: первопричиной смерти человека при попадании в открытый космос станет удушье. Что же делать, если вы вдруг попали в вакуум без скафандра? Первым делом нужно выдохнуть, чтобы ваши легкие не порвались. Далее у вас есть 5-10 секунд, чтобы предпринять какие-то активные действия по спасению своей жизни. Если же этого времени не хватит, вам останется лишь уповать на то, что помощь подоспеет в течение 90 секунд.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Что будет с человеком в космосе без скафандра?
Представьте, что человек оказался в космосе без скафандра. Вопрос. Что с ним произойдет? Очевидно что умрёт. Но как? Какая из причин приведёт к летальному исходу. Первое, что приходит на ум — это переохлаждение, закипания крови, удушье, критичное излучение от Солнца, или разорвёт на части. Но всё же, от чего человек умрет скорее всего. Обо всем по порядку.
Ходят слухи, что человек без специальной защиты и земной атмосферы в космосе, сгорит заживо на лучах нашей звезды. Это неправда. Получить серьёзные ожоги на не закрытых участках тела, это да. Но тут, даже легкой одежды для защиты от ожогов, вполне достаточно. А чтобы нагрелось тело до летальной температуры +43 градуса, понадобится не менее чем 24 минуты.
Вас разорвёт на части.
Может ли кровь закипеть?
Как нам известно, чем меньше давление, тем быстрее закипает любая жидкость. К примеру: при давлении 247 мм рт. ст., вода будет закипать на отметке +75 градусов. А что же с нашей кровушкой? Нам это не грозит. Даже при нулевом давлении, кровеносные сосуды будут хранить рабочее давление. К слову, для вскипания воды в вакууме с 10 кПа, нужна температура не менее чем 45.82 градусов по цельсию. Человеческое тело имеет 36.6, а значит этого не хватит для закипания.
Удушье. Кислородное голодание.
Это самая быстрая отключка от сознания. Если вы вдруг решите набрать в лёгкие кислород и прыгнуть в открытый космос. Ваш ждёт не утешительный результат. У вас будет около 10 секунд, чтобы принять важные решения. Из-за большой разницы давления в ваших лёгких и открытого космоса, кислород будет вырваться наружу с большой скорость. После чего, вы потеряете сознание. Если вас в течение 90 секунд вернут в нормальную среду обитания, вы вернётесь к сознанию, и продолжите жить. Если же нет, упадёт кровяное давление до минимума и начнёт закипать кровь. Только так, она у вас закипит. Далее, остановка сердца. В таком случае, лучше несколько раз глубоко вдохнуть, выдохнуть, и только тогда отправляться в открытый космос.
Теперь вы знаете, что случится с человеком без скафандра в открытом космосе.
Не забывай комментировать и делится с друзьями. До скорых встреч!
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.