太空遨游,你不可不知的6个关键

太空遨游,你不可不知的6个关键

首页休闲益智太空遨游相连更新时间:2024-05-08

问:假如说有一个人不穿戴宇航服以及其他的太空装备进入太空,那么这个人将会在太空中发生些什么呢?他又能在太空中保持清醒状态多久?

答:对于我们人类而言,在地球大气外不穿戴保护性的装置,将会一下几点致命的危害:

1.太空沸腾(由气压骤降引发的体液沸腾)

2.缺氧

3.呼吸性碱中毒

4.减压病

5.局部温差

6.高能光子和亚原子粒子对细胞和器官的损伤

太空沸腾:由于外部气压突然下降,身在外太空的人类将会发生身体中的体液形成气泡的可怕经历,。技术上而言,在骤然升高大约19km(12英里)时,或在气压低于6.3kPa(47mmHg)时,会发生太空沸腾的情况。而人类在其他动物实验中也发现了一些会发生在人类身上的症状,其中状况最轻的是由于蒸发吸热导致的体液冻结,但是也有一些非常严重的症状,例如缺氧症状(即医学上所说的“缺氧症“)、还有在大约10秒内快速增大的身体组织等,紧接着在大约30秒内就会发生内循环衰竭和弛缓性麻痹。在上面过程中,人类肺部的肺泡也会崩坏(即医学上所说的“肺不张”),在这之后呼吸仍然会产生水蒸气,这就导致了呼吸道中的降温和结冰。

粗略估算发生太空沸腾现象,大约有90秒的抢救时间,一旦超过这个时间,人体将会死亡。因为太空中氧气的缺失,将会导致血液快速脱氧,所以人体在太空中保持清醒状态的时间大约只有14秒。

那么如果外部环境的气压缓慢的下降呢?大约高度提升3KM的时候,低氧导致意识丧失的症状才会慢慢出现,除此之外,还有一些不那么严重的影响,比如体内的氮气将形成气泡,导致身体器官功能紊乱(即医学上所说的“减压病”或“潜水病”),而且,在太空中这种病症的严重远远小于潜水,另外随着气压降低,血液中的二氧化碳浓度也随之降低(即医学上所说的“低碳酸血症”,中国称为呼吸性碱中毒),它会改变血液中的PH值,从而间接导致神经系统的瘫痪。此外,如果一个人试图在减压的过程中屏住呼吸,他的肺部将会永久性破裂,人类的肺部是无法从这样的损害中复原的。

目前还没有人把上述所有的症状都经历一遍,但是有几个案例可以参考,约瑟夫·W·基廷格(Joseph W. Kitinger Jr.)曾在乘坐热气球时,在上升到31公里的时候,经历了局部沸腾。由于他的右手手套没有加压,这导致他的手扩张到正常体积的两倍左右,并伴有致残性疼痛。回到地面后,他的手大约花了3个小时才恢复。

另外有两位宇航员在地面空间任务训练中遭遇意外减压,但由于两个人暴露时间均少于5分钟而幸存下来。而在国际空间站和航天飞机的宇航员需要经常在舱外活动,他们的宇航服压力小于航天器的30%,用来保证宇航员正常活动,而不会出现明显的减压病症状。但有时候还是会发生意外,联盟11号的减压事故导致机上3名宇航员全部死亡。

而在太空中,极端温度变化也是一个大问题,因为热交换需要通过光子才能进行,然而在太空中没有空气,没有空气就无法进行热对流和热传导,身体相当于被隔离了,并且身体无法进行散热。在被太阳照射身体的那一面温度会变的很高,而没有被太阳照射身体的另外一面将会变的非常的寒冷。

我们生活在地球上,强大的地球磁场时时刻刻的在保护我们,而一旦进入外太空,地球的磁场就会逐步的减弱,来自宇宙中的光能光子和带电亚原子粒子对人类的身体将会产生比局部温度更为严重的后果,这些物质会导致人类的DNA和细胞分子不可逆转性的顺伤,如果长期接触这种X和Y光子将会导致人类器官衰竭性死亡,即使短时间的接触也可能导致癌症。

和一些学者介绍的那样,宇航员舱外活动中,减压是一个亟待解决的问题。现在的宇航服在设计的时候考虑到了减压以及其他许多接触太空环境存在的问题,并且随着时代的变化已经有所改进。一个最主要的目的就是在于如何增加宇航员的机动性(由于高压EMU机动性有所降低,其原理类似于使膨胀的气球变形比使放气的气球变形更困难)和将减压的风险降至最低。

一些研究人员考虑将一个单独的头部装置内的气压加至常规的71千帕(10.3磅平方英寸),而不是当前的整个宇航服增压到29.6千帕(4.3磅平方英寸)(以下数据作为参考,根据定义,海平面的大气压力为101.4千帕或14.7磅平方英寸)。在这样的设计中,躯干和四肢的增压可以通过机械方式实现,避免气动增压的降低整体装置的灵活性。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. curious

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