что такое декомпрессия в космосе
Можно ли выжить в космосе без скафандра
«Эффект шампанского»
Главная причина, по которой человек погибнет в космосе без скафандра – безвоздушное пространство. Это предположение подтвердил заведующий лабораторией функциональных резервов организма НИИ физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН профессор Сергей Кривощеков.
Космический туалет заинтересовал новосибирцев в День космонавтики
– Во-первых, давление в космосе предельно низкое. Поэтому произойдет та же ситуация, что у водолазов при слишком быстром подъеме с глубины, – говорит специалист из Новосибирска. – В кровь начнут очень быстро выделяться газы в виде пузырьков, которые при попадании в мозг приводят к гибели. А если эти пузырки попадают в суставы, то они причиняют очень сильные боли. Впрочем, до этого дело вряд ли дойдет – в вакууме человек просто не сможет дышать и потеряет сознание примерно через минуту.
Попадание пузырьков воздуха в кровь и внутренние органы называется декомпрессией. Это явление еще известно как «эффект шампанского». Последствия декомпрессии разные: от боли в суставах, паралича, слепоты и потери слуха до мгновенной смерти. Но даже в условиях вакуума и очень низкого давления есть шанс выжить.
Спастись за 90 секунд
Последствия декомпрессии в космосе описал Эммануэль Рот в докладе NASA 1968-го года. Рот упоминает случай с аварией при испытании скафандра одним из техников NASA. Оказавшись в вакууме, космонавт потерял сознание уже через 15 секунд. Однако в том же докладе Рот говорит, что человека еще можно спасти в течение 60-90 секунд, пока не наступили необратимые повреждения организма.
Подобные эксперименты проводились и над животными – они подробно описаны в «Справочнике космической медицины» NASA SP-3006. В условиях вакуума животные теряли сознание спустя 9-11 секунд. Затем наступал паралич и образование пара, которое приводило к распуханию организма. Последняя стадия – декомпрессия. Как и в предыдущем докладе, исследователи заметили: выжить можно, если восстановить нормальное давление в течение 90 секунд.
Известный пример гибели экипажа космического корабля от декомпрессии – разгерметизация спускового аппарата на «Союзе-11» в 1971 году. Резкое падение давления до 50 мм ртутного столба привело к гибели Георгия Добровольского, Владислава Волкова и Виктора Пацаева. Вскрытие показало, что в кровеносной системе и сердце скопились пузырьки воздуха, а барабанные перепонки космонавтов лопнули. Все члены экипажа находились в космическом корабле без скафандров.
Ответ на вопрос пользователей «Яндекса»: оказавшись в открытом космосе без защиты, человек может спастись в первые 5-10 секунд. Затем наступает потеря сознания, а если помощь не подоспеет за 90 секунд – спастись невозможно. Как долго человек останется в сознании – зависит от уровня подготовки и умения задерживать дыхание. Однако надо учитывать, что вдохнуть в вакууме не получится – это приведет к взрывной декомпрессии и мгновенной смерти.
Россияне ко Дню космонавтики интересуются и другими вопросами на тему космоса: как космонавты справляют нужду, кто первый полетел в космос и на какой высоте начинается космос.
Выбор редакции
Топ-60 лучших фильмов Амазон.
Топ-10 лучших фильмов декабря.
Топ-1000 лучших зарубежных.
Выжить в космическом вакууме без скафандра: реальность или бред сумасшедшего
Во многих фильмах и сериалах мы не раз встречались с перипетиями сюжета, в которых человека или выбросило в открытый космос из шлюза, или скафандр его повреждался, или происходила разгерметизация кабины истребителя, в котором он выполнял боевое задание, но он чудесным образом выживает, либо его спасают товарищи. У многих такие моменты вызывают скептическую ухмылку и напрочь отбивают желание дальше смотреть киноленту, поскольку они считают все это полной ахинеей и бредом сумасшедшего.
В нашей статье мы разберемся, возможно ли выжить человеку в вакууме космоса без скафандра и что будет происходить с незащищенным человеческим телом, если он вдруг окажется в холодной космической пустоте.
Основные мифы, развенчать или подтвердить которые мы намерены
Нередко бывает, смотришь в компании сериал типа «Экпансии» или той же «Сотни», где человеку приходится на время оказаться в безвоздушном космическом пространстве без скафандра, и слышишь нравоучительные комментарии друзей:
Эти и прочие высказывания мы и подвергнем исследованию, объясняя при этом ход своих мыслей самыми простыми, понятными каждому, словами. И начнем, пожалуй, с «абсолютного холода».
Замерзнет ли человек в космосе без скафандра в считанные секунды?
Для того, чтобы ответить на сей вопрос, разберемся что являет собой температура, как таковая. Температура это термин, определяющий уровень «нагретости» или «охлажденности» чего-то. Чтобы измерять температуру физического тела, нужно к нему присоединить датчик термометра. То же самое и с водой. Даже температуру воздуха можно измерить, поскольку он состоит из материальных частиц. И хоть молекулы того же кислорода, азота, воды или углекислого газа и менее «спрессованы» в воздухе, чем молекулы в твердом материальном теле, они также контактируют с той же колбой термометра, что и делает возможным измерить температуру.
Теперь рассмотрим космический вакуум. Нахождение молекул и атомов материальных веществ в нем вне пределов пылевых туманностей и скоплений (как в случае с нашей Солнечной системой) редко превышает 1 элементарную частицу на кубический сантиметр. А потому даже если эти частицы и будут исключительно холодными, каких-то 1000-2000 сторонних атомов не смогут охладить ваше тело за считанные секунды, и даже за минуты.
Герой Ди Каприо в «Титанике» «остыл» очень быстро, поскольку вокруг него находилась холодная вода, которой его тело отдавало свою тепловую энергию с огромной скоростью. В космическом вакууме охлаждать человека не чему.
Помещенное в космический вакуум тело будет охлаждаться не за счет того, что соприкоснется с «холодной пустотой», а за счет того, что без энергетической подпитки (тепла, излучаемого поверхностью планеты, атмосферным воздухом, солнечными лучами), молекулы и атомы нашего тела будут двигаться все медленнее, пока совсем не остановятся. Это и будет значить полнейшее замерзание.
По всему выходит, что такой массивный объект, как тело человека, даже находясь в тени планеты или спутника, остынет очень нескоро, а потому, если человек и погибнет в космосе без скафандра, то произойдет это в первую очередь уж точно не от холода.
Перегреется ли человек на Солнце в вакууме?
В продолжении темы выше подтвердим, что материальное тело, выброшенное в космический вакуум на близком расстоянии от звезды, реально имеет все шансы, наоборот, изжариться, нежели замерзнуть.
Но все будет зависеть от удаленности объекта от светила. К примеру, наши космонавты, выходящие на плановые работы в открытый космос из МКС, больше рискуют именно получить перегрев, чем переохлаждение.
В любом случае, если тело будет постоянно вращаться, поворачиваясь к светилу то одной стороной, то другой, переохлаждения, равно как и перенагрева, можно и не получить. Все будет зависеть от параметров вращения и дальности нахождения от звездного светила. Ведь ясно, что тело, находящееся на большем расстоянии от Солнца, будет нагреваться меньше, чем то, что находится в непосредственной его близи.
Посему выходит, что если происшествие будет иметь место на большом расстоянии от светила или вовсе за пределами Солнечной системы, перегрев это не то, от чего человек умрет в первую очередь.
К вопросу о «вскипающей крови»
Из уроков физики мы знаем, что чем меньше давление, тем ниже температура кипения. А когда давление отсутствует, кипеть вода сможет и при 10 градусах, и ниже. Именно с этим и связано предубеждение некоторых «знатоков» о том, что кровь у человека в жилах вскипит, окажись его тело в вакууме без скафандра.
Может быть так он и было бы, если бы внутри кровеносной системы человека кровь постоянно не находилась под своим собственным давлением. Мы знаем, что кровяное давление у человека в нормальной обстановке находится в пределах 120/70. Тот или иной показатель может несколько лавироваться, но в среднем даже между пиками, то есть – сердечными сокращениями, давление в кровеносной системе поддерживается на уровне 100 мбар. Чтобы было понятнее, переведем миллибары в миллиметры ртутного столба и получим 75 мм. рт. ст., то есть давление, как ни крути – далекое от нуля, при котором вода кипит только при 50 градусах. Температура же тела, как вы знаете, 36.6. Выводы ясны.
О «вскипающей» слюне
Действительно, слюна закипит на языке, и еще как. Ведь во рту давление не поддерживается на том уровне, как в кровеносной системе. То же будет твориться и со слизистой глаз. Но! Что есть «кипение», как таковое?
Кипение — это процесс перехода жидкости в иное агрегатное состояние, то есть, говоря простыми словами, быстрое испарение. И травмирует человека при кипении не сам процесс, а температура, при которой этот процесс запускается. Да, на Земле кипятком будет обжечься больно, ведь здесь у кипятка под давлением в 1 атмосферу (760 мм рт. ст.) температура будет 100 градусов.
Но в вакууме процесс кипения будет происходить при малых температурах, от которых телу вреда причинено не будет. Просто высохнет во рту, будет ощущение песка в глазах. Но все это, со временем, восстановится. Если вас, конечно, спасут.
О лопающихся глазах, сосудах, кишечнике и прочих внутренних органах
Поскольку все жидкости и воздух, находящиеся в нашем теле, постоянно находятся под воздействием внутреннего и внешнего (в 1 атмосферу) давления, коим внутреннее уравновешивается, было бы неправильным сказать, что при исчезновении наружного давления наши ткани не начнут разбухать.
Конечно, начнут. Но не в том летальном варианте, который описывают нам наши несведущие друзья. Дело в том, что стенки наших внутренних органов, сосудов, клеток, как, в принципе, и сама кожа, эластичны и крепки, и им по силам будет выдержать внутреннее давление при отсутствии внешнего. Да, сердце продолжит функционировать в том же режиме, а, при стрессе, еще и в удвоенном, а потому сосуды наши, как и ткани, все больше будет раздувать от внутреннего давления.
Но перепад всего в 1 атмосферу это не тот случай, который может их порвать. Если раздувшееся тело человека успеют выудить из безвоздушного пространства пока он не помер от удушья, эта «изнутридавленческая опухоль» быстро спадет и все у него придет в норму. В любом случае, если человек и умрет в космическом вакууме, то точно не из-за того, что его «изорвало в тряпку» внутренним давлением.
Гораздо хуже будет, приспособившись к давлению в 1000 атмосфер, как гигантская акула в фильме «Мег: монстр глубины», резко всплыть до давления в 1 атмосферу. Здесь тело акулы разорвало бы еще на начальных стадиях подъема с глубины. Именно из-за этого данный фильм является полнейшей чушью и бредом.
Таким же бредом можно считать сцену в фильме «Чужой-4», когда на глазах у героинь Сигурни Уивер и Вайноны Райдер через маленькую дырочку в космос высосало гигантское чудовище, которого родила эволюционировавшая матка чужих. На самом деле эту дырочку можно было бы закрыть ладонью, и ничего бы плохого организму от этого бы не было. По крайней мере, до того, пока корабль бы не окутался пламенем при входе в атмосферу…
Взрывная декомпрессия
Единственный орган, который может пострадать при резком исчезновении внешнего давления – это легкие. Кровеносные капилляры в них настолько малы, что могут не вынести резкого перепада давлений.
Но это только в том случае, если на данный момент у человека будут полные легкие воздуха (то есть, перед этим он сделает вдох, пытаясь задержать дыхание). Если же он перед этим выдохнул и рот его на момент произошедшего открыт, никаких ужасающих последствий не будет. Кроме удушья, конечно. Но это уже вопрос из следующего раздела.
Главная причина быстрой смерти – гипоксия
Без скафандра выжить в вакууме можно, если научиться существовать без кислорода долгое время. Но, увы, тело, и, главное – мозг человека, к такому не приспособлены. А потому в числе первых от кислородного голодания у нас отключатся участки мозга, отвечающие за мышление, посредством которых мы принимаем решения и производим осознанные операции, направленные на спасение себя.
Еще одна причина летального исхода – радиация
Если же трагедия произойдет достаточно далеко от планеты, но не так далеко от светила, все будет зависеть от того, какого типа это светило – раз, и от активности этого светила на данный момент – два. Если вас «выпустят погулять» на расстоянии 1 а. е. (1 астрономическая единица равна расстоянию от Земли до Солнца, то есть около 150 млн. км.) от голубого гиганта, вы схватите смертельную дозу мгновенно и реанимировать спасателям будет некого уже через секунду.
Если все произойдет на расстоянии 1 а. е. от такого желтого карлика, как наше Солнце, все будет зависеть от его спокойствия на сей момент. Попадете в момент солнечной вспышки, помрете от дозы радиации, даже если вас поначалу и откачают. Если же в этот момент светило будет вести себя спокойно, отделаетесь легким испугом.
Если же вас выкинут за пределами какой-либо солнечной системы в месте абсолютной пустоты, все будет зависеть от того, не нарветесь ли вы на космические лучи, исходящие из какой-либо когда-либо рванувшей сверхновой или иной космической «аномалии». Такие протонные выбросы, в зависимости от интенсивности и удаления от объекта их испустившего, могут не только облучить вас рентгеновскими и прочими излучениями, но и попросту распылить ваше тело на молекулы и атомы.
Но попасть в такой интенсивный пучок будет смертельным даже для корабля. А потому можете быть покойны. Шутники, решившиеся произвести на вас сей своеобразный опыт будут держаться от таких мест подальше.
Подытожим: Что будет чувствовать человек, оказавшийся в космическом вакууме
Опишем на опыте, схожем с тем, что произошел с космонавтом Боумэном в фильме Стэнли Кубрика «Космическая Одиссея 2001». Допустим, модуль, в котором вы сейчас находитесь, отрезан от остального корабля взрывом. Вы видите через иллюминатор дверь ближайшего модуля, за дверями которого вас ждет спасение. Находится он на расстоянии 10 метров от вашего, но для того, чтобы их преодолеть, вам придется плыть в космическом вакууме без скафандра, поскольку в этом отсеке его в наличии попросту нет.
Предположим, что, как и большинство необученных людей, вы сможете в момент глубочайшего стресса, то есть на пике выброса адреналина и учащенного сердцебиения, оставаться в сознании без кислорода на протяжении 8-12 секунд. И этот промежуток будет тем короче, чем активнее вы будете себя вести.
Вначале вам придется приготовиться и сделать несколько частых вдохов. Затем полностью выдохнуть и держать рот приоткрытым, чтобы не повредить легкие (отсчет пошел). Затем открыть шлюз (1 секунда прошла). При этом нужно держаться за что-то, не то бесконтрольным выбросом воздуха вас запустит в непредсказуемом направлении. Во рту у вас тут же пересыхает, уши сильнейшим образом закладывает, отчаянно хочется моргнуть. Но лучше с этим потерпеть. Когда все успокоится и давление сравняется с наружным (2-я секунда прошла) нужно расчетливо оттолкнуться и запустить свое тело в сторону спасительного модуля (3-я и 4-я секунда прошли).
Чем больше будет скорость, тем лучше. Заметим, что скорость обычного пешехода это 5 км/ч, то есть – около 1 м 40 см в секунду. Если лететь с такой скоростью, на преодоление 10 метров уйдет больше 6 секунд и вы рискуете прибыть к месту назначения потеряв сознание, и спастись вам уже не удастся, поскольку вы даже люк шлюза модуля не сможете открыть.
Валли в одноименном мультике пользовался вместо реактивного двигателя огнетушителем. Но тут без сноровки можно запустить себя в ином направлении.
Допустим, вам удалось придать своему телу скорость 10 км/ч и, пролетев участок пути, ровно приземлится на дверь шлюза (5-я, 6-я и 7-я секунды). В глазах у вас уже темнеет, сердце бьется учащенно, но ни на что другое вы не обращаете внимания, кроме как бьете по клавише двери шлюза или дергаете какой-то рычаг (в зависимости от конструкции). Затем последним усилием вбрасываете себя в отъехавшие двери шлюза, бьете по клавише закрытия дверей и восстановления атмосферы (еще 2 секунды, плюс секунда на нагнетание дыхательной смеси в шлюз, на все про все понадобилось 10 секунд). В этом случае, даже если вы потеряете сознание, вы очнетесь уже в полном добром здравии, спасенным.
Никаких обморожений вы на себе не найдете, равно как и не вспомните было ли вам холодно или нет за время своего полета. Скорее всего, вам покажется, что вам было «сухо». То есть, и ни холодно, и ни жарко. Никаких других «дискомфортных» чувств вы не обнаружите.
Если же вы оказались «за бортом» в результате взрыва и вас удалось выловить из вакуума в течении 2 минут и быстренько реанимировать, ваш организм вполне сможет восстановиться без каких-либо последствий.
Если хапанули радиации – это покажет счетчик гейгера и медицинская экспертиза. Если получили солнечный ожог – это покажет загар на лице. Остальное тело от ультрафиолета худо-бедно спасет одежда. Вот, в принципе, и все.
Заключение
Но, скорее всего, описанная нами попытка вряд ли увенчается успехом. Для того, чтобы в такой момент продолжать слаженно мыслить, делать все расчетливо, не срываясь на панику и грохочущее в сердце, нужно обладать стальными нервами, что достигается годами специальных тренировок. Может быть Боумэн и был таковым. Таковыми являются и большинство современных космонавтов. Но простой человек… Он в такой ситуации будет делать все, но только не то, что нужно.
А потому лучше будем сидеть дома, ходить на работу по матушке Земле, при нормальном давлении и вдыхая чудесный воздух родной загрязненной атмосферы, а в космос пусть летают те, кто к этому реально готовился…
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