8 вещей, которые произойдут с человеческим телом в космосе
6 сентября 2021 Жизнь
Вопреки тому, что нам показывают в кино, шансы выжить есть.
Краткую версию статьи можно послушать. Если вам так удобнее, включайте подкаст.
В голливудских фильмах судьба персонажей, погибающих в космосе, зрелищна и драматична. Астронавт, которого угораздило оказаться там без скафандра, обращается в ледяную статую, или лопается как воздушный шарик, или и то и другое сразу — на что хватит фантазии сценариста.
Но реальность, как это зачастую бывает, немного банальнее и скучнее. Вот что действительно произойдёт с каким‑нибудь невезучим малым в бездне Вселенной.
1. Сильный отёк
Фрагмент фильма «Чужбина»
Когда мы находимся в атмосфере Земли, она давит на нас средней силой в 100 килопаскалей — это примерно 1 кг на 1 см².
Но поскольку организм состоит из несжимаемых жидкостей и обладает собственным внутренним давлением, силы уравновешиваются, и мы не замечаем нагрузки.
Но в космическом вакууме атмосфера попросту отсутствует, так что внутреннее давление начнёт играть против астронавта. Примерно через 10 секунд нахождения в вакууме кожа и мышцы отекут и разбухнут, потому что жидкость в них начнёт расширяться.
Это больно, потому что отёки будут сопровождаться множественными разрывами капилляров и микрогематомами. А ещё кожа посинеет.
Чего точно не случится
Вопреки распространённому заблуждению, в вакууме человек не взорвётся, разлетевшись на части. Кожа достаточно прочна и эластична, чтобы выдержать давление в одну атмосферу.
Космонавт чудовищно раздуется, испытает сильную боль, и ему будет тяжело пошевелиться. Но лопнуть он не сможет.
В 1960 году во время испытательного стратосферного прыжка с парашютом у капитана ВВС США Джозефа Киттинджера разгерметизировалась правая перчатка.
Его рука распухла и стала совершенно бесполезной. Но парашютист успешно приземлился, и пока он спускался, конечность постепенно пришла в норму.
2. Солнечные ожоги
Кадр из фильма «Пекло»Когда мы находимся на поверхности родной планеты, озоновый слой оберегает нас от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Но в космосе такой защиты не предвидится, поэтому загорать без скафандра люди станут куда быстрее.
Это будет не то же самое, что полёживать на пляже.
Человек, оказавшийся в открытом космосе без специальной экипировки, получит серьёзные солнечные ожоги на открытых участках кожи. Это тоже будет весьма болезненно. Хотя от ультрафиолетового излучения хорошо защищает и обычная одежда — скафандр тут необязателен. А если астронавт находится в тени планеты, Солнце ему вовсе не навредит.
Чего точно не случитсяВспыхивать, гореть или обугливаться, как в фильме «Пекло», человек не будет даже под прямыми солнечными лучами.
Кожа банально сильно покраснеет и покроется волдырями. Спустя некоторое время могла бы наступить смерть от перегрева, но до этого астронавт успеет просто задохнуться.
3. Слепота
Фильтр ультрафиолета на шлеме. Изображение: Wikimedia CommonsЕщё одна опасность, которая угрожает в открытом космосе, — ослепительное воздействие яркого солнечного света.
В научно‑фантастических фильмах, например в блокбастере «Гравитация», астронавты в скафандрах перекидываются друг с другом сквозь тьму космоса многозначительными взглядами — это сделано, чтобы мы узнавали актёров. Но если вы посмотрите на настоящий шлем, то увидите на нём жёлтый поляризационный фильтр, защищающий глаза от ультрафиолета. Из‑за него лица в шлеме не видно вовсе.
Если же выбраться в космос без защиты глаз, повреждение сетчатки ультрафиолетовым излучением Солнца будет более чем вероятно. И это приведёт к неизлечимой слепоте.
Чего точно не случится
Кадр из фильма «Вспомнить всё»В отличие от того, что мы видели в фильме «Вспомнить всё», в реальности глаза из орбит в космосе не вылезут.
Они сидят достаточно прочно, чтобы выдержать противостояние вакуума и внутричерепного давления. В 1965 году это было проверено на собаках во время испытания барокамер на базе ВВС Брукс в Техасе.
Бедняги, как отмечено в отчётах учёных, сильно опухали, но глаза и прочие органы у них оставались на месте. И если воздействие вакуума было недолгим (до 90 секунд), спустя 10–15 минут после извлечения из камеры животные приходили в себя.
4. Обморожение глаз, рта и носа
Фрагмент фильма «Пекло»
Вообще в космосе проще умереть от перегрева, чем замёрзнуть. Дело в том, что вакуум плохо передаёт тепло и является отличным термоизолятором. Поэтому астронавты перед выходом в открытый космос надевают под скафандр специальный костюм с водяным охлаждением.
Однако покрытые жидкостью части тела в вакууме, напротив, становятся холодными очень и очень быстро.
Вода испаряется и при этом уносит с собой тепло. Так что открытые слизистые — глаза, рот и ноздри — быстро охладятся и могут даже покрыться инеем.
Это вызовет повреждение роговицы и, опять‑таки, слепоту, если вовремя не зажмуриться.
Чего точно не случится
Охлаждение происходит только на покрытых влагой поверхностях. Из‑за того, что конвекция в открытом космосе затруднена, превратиться в хрупкую ледяную статую, как это показывают в фантастических фильмах, у человека не выйдет.
Астронавт недолго будет испытывать холод, но это пройдёт, как только пот с кожи испарится. Дальше тело будет только нагреваться под солнечным светом. Если же разгерметизация корабля произойдёт очень далеко от Солнца, то тело пострадавших действительно остынет. Но на это уйдут часы — никакого мгновенного оледенения.
5. Повреждения внутренних органов
Испытание вакуумного насоса на птице. Эксперимент, проведённый Робертом Бойлем в 1660 году. Картина Джозефа Райта, 1768 год. Изображение: Public DomainПри выходе в открытый космос без скафандра не следует набирать воздух в грудь, хотя такое действие и кажется довольно естественным.
Дело в том, что из‑за резкого падения давления жертва разгерметизации неизбежно испытает баротравмы различной степени тяжести. С высокой степенью вероятности будут повреждены барабанные перепонки и носовые пазухи. Кроме того, если не выдохнуть перед декомпрессией, можно получить разрыв лёгких.
Газы в кишечнике и желудке тоже станут причиной внутренних травм, которые будут сопровождаться спонтанными дефекацией, рвотой и мочеиспусканием — это тоже было проверено на собаках.
В общем, при разгерметизации космического корабля следует как можно оперативнее выдохнуть и прочистить кишечник.
Это уменьшит вероятность внутренних травм.
Чего точно не случится
В отличие от нежных и деликатных внутренних органов, конечностям, по крайней мере, опасность не угрожает. Они останутся при человеке, что бы там ни придумывали писатели‑фантасты. Например, в рассказе Рэя Брэдбери «Калейдоскоп» оказавшегося вне ракеты недотёпу лишило сначала руки, а потом ноги пролетавшим мимо метеоритным дождём.
Однако в реальности из‑за того, что метеориты в потоке разделяет огромное расстояние, натолкнуться даже на один из них крайне маловероятно, а уж на два сразу — и вовсе как в лотерею выиграть. Хотя вряд ли кому‑то нужен такой выигрыш.
6. Вспенивание слюны
Кипение воды в вакууме. Примерно то же самое случится во рту человека, находящегося в открытом космосе
Из‑за отсутствия внешнего давления жидкости в вакууме начинают бурлить и испаряться, хотя при тех же температурах на поверхности Земли они ведут себя нормально. Посмотрите на видео выше, как действует вода: она идёт пузырями, хотя банку не нагревали.
Уже упомянутый парашютист‑испытатель Джозеф Киттинджер рассказывал, что во время разгерметизации в стратосфере — перед тем, как потерять сознание — он успел почувствовать, как на его языке закипела слюна.
Это были не опасные, но очень неприятные ощущения.
Что вряд ли случится
В отличие от слюны, кровь попавшего в вакуум человека, по крайней мере, не вспенится, как это изображают в шокирующих научпоп‑видео.
Эластичные стенки кровеносных сосудов способны поддерживать достаточно высокое давление, чтобы точка кипения крови (примерно 46 °С) даже в космическом пространстве была выше, чем температура тела — 37 °С.
Впрочем, хотя кровь и не закипит, отдельные небольшие пузырьки газа в ней всё равно будут образовываться. Всему виной эбуллизм — эффект, схожий с тем, что испытывают резко всплывающие с большой глубины аквалангисты. И если один такой пузырёк попадёт в мозг, то вызовет инсульт, а в сердце — ишемию миокарда.
7. Облучение
Лабораторная симуляция магнитосферы Земли, Кристиан Биркеланд. Изображение: Wikimedia CommonsВакуум и нагрев солнечным светом не единственные факторы, которые пытаются прикончить вас в космосе. Ещё одна опасность — радиация.
Ею щедро делится с окружающим миром Солнце, а также другие звёзды, ядра галактик, квазары и чёрные дыры.
Они регулярно посылают в сторону нашей многострадальной планеты «потоки добра».
Это называется общим термином «космические лучи».
На поверхности Земли её обителей защищает мощное магнитное поле планеты. В космосе же такого не предвидится. Марс, например, такого поля лишён, поэтому построить там колонию будет той ещё задачкой.
Оказавшийся без защиты астронавт рискует получить серьёзное радиационное облучение, попав под бомбардировку субатомными частицами. Так что даже если вывалившегося в открытый космос беднягу оперативно затащить на борт корабля, откачать и вернуть на Землю, есть риск, что он вскоре умрёт от радиационного отравления, или от рака несколько позднее.
Что всё-таки может случитьсяВполне возможно, что радиация не нанесёт существенного вреда астронавту. Конечно, голым он получит большую дозу, чем в скафандре, потому что тот задерживает альфа- и бета‑частицы. Однако гамма‑излучение никакой защитный костюм, если он не свинцовый, всё равно не остановит.
Если во время вынужденной прогулки по околоземному пространству солнечных вспышек не происходило, смертельной дозы радиации пострадавший не наберёт.
Так, многие члены экспедиций «Аполлон» прожили довольно долго. В среднем они получали за 12‑дневный полёт столько же облучения, сколько и при рентгене грудной клетки. Так что радиация — это не главное, о чём стоит переживать, болтаясь в космосе без скафандра.
8. Гипоксия
Самая большая в мире вакуумная камера NASA, Техас. Изображение: NASA / Robert PearlmanПосле того как астронавт без скафандра окажется за бортом корабля, примерно 10 секунд он будет сохранять сознание, трезвый ум и (возможно) присутствие духа. Но после этого начнёт страдать от гипоксии, то есть кислородного голодания. У него потемнеет в глазах, он испытает судороги, затем паралич, и отключится.
В атмосфере Земли люди способны не дышать примерно 1–2 минуты. Рекордсмен‑ныряльщик Алекс Вендрелл как‑то умудрился продержаться 24 минуты.
Однако в вакууме дольше 9–11 секунд сознание сохранять не получится.
Причина не в нехватке воздуха, а в отсутствии внешнего давления. Из‑за этого кислород из крови фактически начинает высасываться через альвеолы обратно в лёгкие. Тут уж будет неважно, насколько умеешь задерживать дыхание.
После примерно полутора минут мозг астронавта умрёт от гипоксии. Так как бактерии, живущие в кишечнике, тоже вскоре умрут, тело не разложится. В зависимости от того, насколько близко источник тепла, то есть Солнце, останки либо мумифицируются, либо постепенно замёрзнут.
Если же крушение произошло вне гравитационного колодца Земли или другой планеты, астронавт будет дрейфовать в космосе миллионы лет.
Возможно, его даже найдёт и поместит в музей развитая инопланетная цивилизация.
Что всё-таки может случиться
Достаточно успеть вернуть пострадавшего из вакуума раньше, чем через 90 секунд, и его можно будет откачать. Это проверили на собаках и обезьянах специалисты NASA. Нормализация давления, вентиляция лёгких кислородом и ударные дозы пентоксифиллина (препарат, улучшающий эффективность эритроцитов) поставят беднягу на ноги.
Читайте также 🧐
- 10 фото из космоса, от которых захватывает дух
- 10 заблуждений о космосе, в которые стыдно верить
- Что произойдёт с вашим телом на разных объектах Солнечной системы
Что произойдет с человеческим телом в космическом вакууме?
Многие голливудские сценарии о пребывании в космическом вакууме крайне преувеличены, но что происходит на самом деле?
Насколько безопасен космический вакуум? Фото: UnsplashПредставьте, что вы космонавт, исследующий бескрайние просторы околоземного пространства.
Прежде всего следует отметить, что многие голливудские представления подобного сценария крайне преувеличены. Часто показывают ситуацию, когда человек якобы мгновенно замерзает насмерть. В этом есть доля правды, но лишь отчасти. Астронавт в космосе без скафандра, безусловно, погиб бы. Но смерть наступила бы в течение нескольких минут, а не секунд. Исход этот ужасен: все жидкости внутри тела закипели бы, а само оно раздулось.
Что из себя представляет космический вакуум?Космос — вакуум, лишенный воздуха. Это означает, что, в отличие от Земли, здесь нет атмосферы с поддерживаемым комфортным для человека давлением. Атмосферное давление определяет температуру, при которой жидкости закипают и становятся газообразными. Если давление, оказываемое воздухом за пределами жидкости, велико, пузырькам газа труднее образоваться, подняться на поверхность и улетучиться.
Поскольку в космосе практически нет атмосферного давления, температура кипения жидкостей значительно снижается.
«Учитывая, что человеческое тело на 60% состоит из воды, это серьезная проблема. В отсутствие давления жидкая вода в вашем теле закипела бы, сразу же превратившись из жидкости в газ. Все ткани, содержащие воду, начнут расширяться, а вы — раздуваться», — объясняет доктор Крис Ленхардт, специалист по оперативной космической медицине NASA.
Эбулизм и смертьОбразование пузырьков газа в жидкостях организма, известное как эбулизм, также происходит у глубоководных аквалангистов, которые всплывают слишком быстро. У космонавтов без скафандра кровь, текущая по венам, закипает медленнее, чем вода в тканях, потому что кровеносная система имеет собственное внутреннее давление. Поэтому массивный эбулизм в тканях тела происходит почти мгновенно.
Без скафандра человек теряет сознание через 10 минут, а через 2 минуты наступает смерть. Фото: UnsplashПубликация в журнале Aerospace Medicine and Human Performance от 2013 года описывала воздействие вакуума на животных.
Практически все они теряли сознание в течение 10 секунд после попадания в безвоздушное пространство. Некоторые из них теряли контроль над мочевым пузырем и кишечной системой. Это происходило вследствие опухания кровеносной системы в их мышцах, что ограничивало приток крови к сердцу и мозгу. После гипоксии смерть наступает в течение следующих двух минут.
Согласно сборнику данных NASA по биоастронавтике, космический вакуум также вытягивает воздух из ваших легких, в результате чего вы задыхаетесь в течение нескольких минут. После первоначального выброса воздуха вакуум продолжит вытягивать газ и водяной пар из вашего тела через дыхательные пути. Непрерывное кипение воды также будет иметь охлаждающий эффект — испарение молекул воды поглотит тепловую энергию вашего тела и приведет к тому, что области вокруг носа и рта замерзнут. Постепенно остынет и все тело.
Реальные инцидентыНекоторые люди действительно подвергались частичному воздействию вакуума и выжили.
В 1966 году аэрокосмический инженер NASA Джим Леблан помогал тестировать работоспособность прототипов скафандров в огромной вакуумной камере. В какой-то момент шланг подачи сжатого воздуха в его костюм перестал работать, давление мгновенно упало, и Джим оказался в вакууме.
«Я почувствовал, как слюна на моем языке начала пузыриться прямо перед тем, как потерял сознание, и это последнее, что я помню», — вспоминал он в эпизоде документального сериала «Лунные машины».
Рекомендуем также ознакомиться с нашим материалом об истории лунных скафандров.
NASA астронавты интересные факты Скафандр
Человеческое тело в космосе: как отличить факты от вымысла
Со времени первого двухчасового космического полета Юрия Гагарина в 1961 году соблазн пилотируемых космических полетов оказался непреодолимым для ученых, предпринимателей и артистов.
Сегодня, когда технологии становятся все более способными к пилотируемым полетам на Марс, воображение Голливуда неистовствует от представлений о космическом будущем человечества (с недавними блокбастерами, такими как Star Trek , Prometheus 9).0004 , Звездные войны и даже ВАЛЛ-И ), появилось много заблуждений о космосе. Космос часто изображают в фильмах как холодное, негостеприимное место, где от вечного вакуума кровь закипает, а тело разрывается; в качестве альтернативы, если ни одна из этих вещей не произойдет, вы мгновенно замерзнете, превратившись в человеческое эскимо. Между тем, многие из этих же фильмов для удобства игнорируют несколько более тонкие, но очень важные опасности длительного космического полета даже в закрытом сосуде при нормальном атмосферном давлении.
Сильное воздействие космического вакуума: нет, вы не замерзнете (или не взорветесь)
Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что космическое пространство холодно, но на самом деле в самом космосе нет температуры.
В терминах термодинамики температура является функцией тепловой энергии в данном количестве материи, а пространство по определению не имеет массы. Кроме того, теплообмен не может происходить одинаково в пространстве, так как два из трех способов теплопереноса (проводимость и конвекция) не могут происходить без вещества.
Что это значит для человека в космосе без скафандра? Поскольку тепловое излучение (тепло печи, которое вы можете почувствовать на расстоянии или от солнечных лучей) становится преобладающим процессом передачи тепла, человек может чувствовать себя слегка теплым, если подвергается прямому воздействию солнечного излучения, или слегка прохладным, если находится в тени. солнечный свет, когда собственное тело человека будет излучать тепло. Даже если бы вас высадили в глубоком космосе, где термометр может показывать 2,7 Кельвина (-455°F, температура «космического микроволнового фона», оставшегося от Большого взрыва, который пронизывает Вселенную), вы не замерзнете мгновенно, потому что теплопередача не может происходить так быстро только радиацией.
Отсутствие нормального атмосферного давления (давление воздуха на поверхности Земли), вероятно, вызывает большее беспокойство у человека, подвергающегося воздействию космического вакуума, чем температура [1]. При внезапной декомпрессии в вакууме расширение воздуха в легких человека может привести к разрыву легких и смерти, если только этот воздух не будет немедленно выдохнут. Декомпрессия также может привести к потенциально смертельному состоянию, называемому эбулизмом, когда пониженное давление окружающей среды снижает температуру кипения жидкостей организма и инициирует переход жидкой воды в кровотоке и мягких тканях в водяной пар [2]. Как минимум, эбулизм вызовет отек тканей и кровоподтеки из-за образования водяного пара под кожей; в худшем случае это может привести к эмболии или закупорке кровеносных сосудов из-за пузырьков газа в кровотоке.
Наша зависимость от непрерывного снабжения кислородом является более ограничивающим фактором для времени, в течение которого человек может выжить в полном вакууме.
Вопреки тому, как легкие должны функционировать при атмосферном давлении, кислород диффундирует из кровотока, когда легкие подвергаются воздействию вакуума. Это приводит к состоянию, называемому гипоксией или кислородным голоданием. В течение 15 секунд в мозг начинает поступать дезоксигенированная кровь, после чего наступает потеря сознания [1]. Данные экспериментов на животных и несчастных случаев на тренировках показывают, что человек может прожить в вакууме еще как минимум минуту в бессознательном состоянии, но ненамного дольше [3,4].
Долгосрочные последствия космических полетов
Несмотря на то, что влияние неисправности скафандра или декомпрессии на организм человека важно осознавать, долгосрочные последствия космического полета, возможно, более важны (рис. 1). Многие непосредственные физиологические последствия космического полета связаны с микрогравитацией — термином, который относится к очень малым гравитационным силам. Поскольку жизнь на Земле эволюционировала, чтобы лучше всего функционировать под действием земной гравитации, возможно, все системы органов человека страдают от отсутствия гравитации.
Тело обладает высокой адаптивностью и может акклиматизироваться к изменению гравитационной среды, но эти физиологические адаптации могут иметь патологические последствия или привести к снижению приспособленности, что ставит под сомнение способность космического путешественника нормально функционировать по возвращении на Землю.
Рисунок 1. Физиологические опасности, связанные с космическими путешествиями. Воздействие окружающей среды в космосе с микрогравитацией и ионизирующим излучением может нарушить сердечно-сосудистую, выделительную, иммунную, опорно-двигательную и нервную системы. (Иллюстрация Марка Спрингеля, под редакцией Ханны Сомхеджи)
На Земле сердечно-сосудистая система работает против гравитации, чтобы кровь не скапливалась в ногах, поэтому микрогравитация приводит к резкому перераспределению жидкости от ног к верхней части тела всего за несколько мгновений невесомости [5]. Это явление в просторечии известно астронавтам как «одутловатое лицо» или «птичьи лапы», имея в виду заметное опухание лица и уменьшение окружности ног на 10-30%.
Хотя жидкости возвращаются к нормальному распределению в течение 12 часов, астронавты часто жалуются на заложенность носа и нарушения зрения после длительного пребывания в космосе [6], что, вероятно, является симптомом повышенного внутричерепного давления или внутричерепного давления. Кроме того, происходит снижение объема крови, количества эритроцитов и сердечного выброса из-за снижения нагрузки на сердечно-сосудистую систему для противодействия силе тяжести. Эта акклиматизация физиологически нормальна и не представляет функциональных ограничений в космосе, но по возвращении в земную гравитацию каждый четвертый космонавт не может стоять в течение 10 минут, не испытывая учащенного сердцебиения или обморока [5,7].
Поскольку более половины мышц человеческого тела сопротивляются силе гравитации на Земле, акклиматизация опорно-двигательного аппарата к микрогравитации приводит к глубокой мышечной атрофии, доходящей до 50% потери мышечной массы у некоторых астронавтов в ходе длительных полетов [5].
]. Мышечная атрофия, наблюдаемая у астронавтов, очень похожа на таковую у прикованных к постели пациентов, и по возвращении на Землю некоторые астронавты испытывают трудности с поддержанием вертикального положения. Уменьшение нагрузки в пространстве на несущие кости, такие как бедренная кость, большеберцовая кость, тазовый пояс и позвоночник, также вызывает деминерализацию скелета и снижение плотности кости или остеопению. Кальций и другие минералы, содержащиеся в костях, выводятся с мочой в повышенных количествах, поэтому среда микрогравитации подвергает людей риску не только переломов костей, но и камней в почках [8].
Вестибулярная и сенсомоторная системы, сенсорные сети нашего тела, которые способствуют чувству равновесия и координации движений соответственно, также подвержены влиянию микрогравитации. Большинство астронавтов испытывает некоторую степень укачивания или дезориентацию в космосе в течение первых нескольких дней пребывания в космосе, и эти симптомы обычно проходят по мере акклиматизации организма [5]; тем не менее, некоторые астронавты все еще чувствуют себя неуверенно спустя месяцы после возвращения на Землю [9].
Кроме того, по-видимому, нарушены нормальные циклы сна, поскольку астронавты постоянно спят меньше и испытывают более поверхностный и беспокойный сон в космосе, чем на Земле [10]. Это может быть связано с комбинацией микрогравитации или измененным циклом свет-темнота в космосе. Многие астронавты жалуются на яркие вспышки, которые мелькают перед глазами при попытках заснуть, что связано с высокоэнергетическим космическим излучением [11].
Атмосфера Земли действует как щит, блокирующий многие виды вредного космического излучения, но люди подвергаются опасному воздействию этого излучения в открытом космосе (рис. 2). Ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца в значительной степени поглощается атмосферой Земли и никогда не достигает ее поверхности, но человек, незащищенный в космосе, за несколько секунд получит солнечный ожог от УФ-излучения. УФ-лучи можно заблокировать с помощью специально разработанной ткани в скафандрах и экранов на космических кораблях, но ионизирующее излучение и космические лучи более высокой энергии — высокоэнергетические протоны и тяжелые атомные ядра из-за пределов нашей Солнечной системы — могут одинаково проникать сквозь экраны и тела астронавтов, потенциально опасные для жизни.
серьезные последствия для здоровья [6]. Повреждающее излучение этого типа может вызывать лучевую болезнь, мутировать ДНК, повреждать клетки головного мозга и способствовать развитию рака [12]. Несколько исследований также предполагают, что космическое излучение увеличивает риск ранней катаракты [13] и способствует повышению вероятности заражения астронавтов вирусными и бактериальными инфекциями из-за подавления иммунной системы [5].
Что это значит для будущих космических миссий?
Перспектива межпланетных полетов усугубляет известные проблемы со здоровьем, связанные с космическими путешествиями. С нашими современными технологиями пилотируемая миссия на Марс заняла бы более двух лет, а по самым скромным оценкам, просто добраться до Марса может занять от 6 до 8 месяцев. Измерения радиации, зарегистрированные марсоходом НАСА Curiosity во время его полета к Марсу, показывают, что с сегодняшними технологиями астронавты будут подвергаться воздействию минимум 660 ± 120 миллизивертов (мера дозы радиации) в течение полета туда и обратно [14].
Поскольку установленный НАСА предел облучения астронавтов лишь немного превышает 1000 миллизивертов, эти последние данные вызывают большую озабоченность.
Рисунок 2 . Примерная доза облучения в нескольких сценариях на Земле и в космосе. Радиационное воздействие, связанное с полетом на Марс туда и обратно, экстраполировано на основе последних данных Марсианской космической лаборатории (MSL) / марсохода Curiosity. Министерство энергетики, Министерство энергетики; МКС, Международная космическая станция [14]. (Изображение адаптировано из фотожурнала НАСА/Лаборатории реактивного движения: PIA02570 и PIA02004; http://photojournal.jpl.nasa.gov)
Помимо последних данных о радиации, самый продолжительный период пребывания человека в космосе составляет всего 438 дней [15]. , и до конца не понятно, как человеческий организм может отреагировать на путешествие на Марс и обратно. Последствия длительного космического полета могут быть очень тонкими, и это требует новых дисциплин, которые могут решить проблему адаптации людей к условиям, в которых мы не должны были находиться.
Частые физические упражнения, правильное питание и фармакологическая терапия — вот три стратегии, используемые для борьбы с процессом декондиции, однако некоторое снижение физической формы неизбежно.
Одной из фундаментальных задач, стоящих перед учеными, разрабатывающими будущие космические миссии, является разработка новых технологий, способных учесть физиологические ограничения людей, путешествующих в космосе в течение неопределенных периодов времени. Сегодня большое внимание в исследованиях уделяется разработке технологий, позволяющих быстрее добраться до Марса, создать искусственную гравитацию и снизить радиационное облучение. Хотя изображение космических путешествий в поп-культуре может быть в значительной степени вымышленным, это может быть научная фантастика, которая однажды позволит людям углубиться в «последний рубеж».
Марк Спрингел — научный сотрудник отделения патологии Бостонской детской больницы.
Ссылки:
[1] Канас Н., Мэнси Д.
«Основные вопросы адаптации человека к космическим полетам». Космическая психология и психиатрия , Дордрехт: Springer, Нидерланды, 2008. 15–30. Распечатать.
[2] Чарник, ТР. Эбулизм на высоте 1 миллион футов: пережить быструю/взрывную декомпрессию . http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/ebullism.html»
[3] Шейлер Диджей. Катастрофы и аварии в пилотируемых космических полетах , Springer-Praxis Books in Astronomy and Space Science: Chichester UK, 2000.
[4] Roth EM (1968). Экстренные ситуации с быстрой (взрывной) декомпрессией у субъектов, находящихся в компрессионном костюме. NASA CR-1223. Представитель НАСА по контракту NASA CR., ноябрь: 1-125.
[5] Уильямс Д., Куйперс А., Мукай С., Тирск Р. (2009). Акклиматизация во время космического полета: влияние на физиологию человека. CMAJ 180(11): 1317-1323.
[6] Setlow RB (2003). Опасности космических путешествий. Embo Rep, 4(11): 1013-1016.
[7] Mader TH, Gibson CR, Pass AF, Kraimer LA, et al.
(2011). Отек диска зрительного нерва, уплощение глазного яблока, хориоидальные складки и гиперметропические сдвиги, наблюдаемые у космонавтов после длительного космического полета. Офтальмология 118(10): 2058-2069.
[8] Петшик Р.А., Джонс Дж.А., Сэмс С.Ф., Уитсон П.А. (2007). Мочекаменная болезнь у космонавтов. Aviat Space Environ Med 78 (4 Suppl): A9-13.
[9] Астронавт говорит, что он все еще шатается после нескольких месяцев невесомости. Нью-Йорк Таймс, 2 февраля 19 г.98. http://www.nytimes.com/1998/02/02/us/astronaut-says-he-s-still-wobbly-after-months-of-weightless.html»
[10] Проснулся в космическое пространство (НАСА): http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast04sep_1/
[11] Narici L, Bidoli V, Casolino M, De Pascale MP, et al. . (2004). Проекты ALTEA/ALTEINO: изучение функциональных эффектов микрогравитации и космического излучения. Adv Space Res 33 (8): 1352-7.
[12] Таунсенд Л.В. (2005). Последствия космической радиационной обстановки для исследования человеком дальнего космоса.
Радиационная защита Дозиметрия 115(1-4): 44-50.
[13] Chylack LT, Peterson LE, Feiveson AH, Wear ML, et al. (2009). Исследование НАСА катаракты у астронавтов (NASCA). Отчет 1: Поперечное исследование взаимосвязи воздействия космического излучения и риска помутнения хрусталика. Радиационное разрешение 172(1): 10-20.
[14] Zeitlin C, Hassler DM, Cucinotta FA, Ehresmann B (2013). Измерения излучения энергичных частиц на пути к Марсу в Марсианской научной лаборатории. Наука 340 (6136): 1080-1084.
[15] Остаться на Земле, сделать шаг на Марс, Майкл Швирц. Газета «Нью-Йорк Таймс. 30 марта 2009 г.. http://www.nytimes.com/2009/03/31/science/space/31mars.html
Дополнительные ресурсы:
Гонка на Марс: известное влияние длительных космических полетов на организм человека (канал Discovery) : http://www.racetomars.ca/mars/article_effects.jsp
Керр Р.А. (2013). Радиация сделает путешествие астронавтов на Марс еще более рискованным. Science 340(6136): 1031
Космические полеты вредны для зрения астронавтов, исследование показало (Space.
com): http://www.space.com/14876-astronaut-spaceflight-vision-problems.html
Исследование показывает, что космические путешествия вредны для мозга и могут ускорить развитие болезни Альцгеймера (SpaceRef): http://spaceref.com/news/viewpr.html?pid=39650
Cherry JD, Liu B, Frost FL, Лемер К.А. и соавт. (2012). Галактическое космическое излучение приводит к когнитивным нарушениям и повышенному накоплению чумы Aβ в мышиной модели болезни Альцгеймера. PLoS One 7(12): e53275
Buckey JC. Космическая физиология, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 2006. Печать.
Клеман Г. Основы космической медицины , Microcosm Press, Дордрехт; Бостон: Kluwer Academic, 2003. Печать.
Что произойдет с человеческим телом в космическом вакууме?
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
Люди в космосе без скафандров долго бы не продержались.
(Изображение предоставлено Джонатаном Ноулзом через Getty Images)Представьте, что вы астронавт, исследующий бескрайние просторы космоса и — о-о! — вас случайно выбросило из шлюза вашего космического корабля. Что случилось бы с вашим телом, если бы вы оказались в космическом вакууме, если бы вы не были в скафандре?
Первое, что следует отметить, это то, что многие голливудские описания этого сценария преувеличены. На них изображены люди, незащищенные шлемами или скафандрами, взрывающиеся или мгновенно замерзающие насмерть. В действительности эффекты будут такими же, но менее преувеличенными.
Космонавт, плавающий в космосе без скафандра, не выживет, но его гибель произойдет в течение нескольких минут, а не секунд, и это будет ужасный выход с кипящими телесными жидкостями и почти замерзшими носом и ртом.
Связанный: Почему космос вакуум?
Космос — это вакуум, лишенный воздуха. Это означает, что, в отличие от Земли, здесь нет атмосферы и давления, оказываемого молекулами воздуха.
Атмосферное давление определяет температуру, при которой жидкости закипают и превращаются в газы. Если давление, оказываемое воздухом снаружи жидкости, велико, как это происходит на уровне моря на Земле, пузырькам газа труднее сформироваться, подняться на поверхность и уйти. Но поскольку в космосе практически нет атмосферного давления, температура кипения жидкостей значительно снижается.
«Как вы можете себе представить, учитывая, что 60% человеческого тела состоит из воды, это серьезная проблема», — сказал Live Science доктор Крис Ленхардт, ученый-элементщик Программы исследований человека в НАСА. При отсутствии давления жидкая вода в наших телах кипела бы, мгновенно переходя из жидкости в газ. «По сути, все ткани вашего тела, содержащие воду, начнут расширяться», — сказал он.
Некоторые люди действительно подверглись воздействию вакуума и выжили, чтобы рассказать об этом. В 1966 лет аэрокосмический инженер НАСА Джим Леблан помогал тестировать работу прототипов скафандров в массивной вакуумной камере.
В какой-то момент испытания шланг, подающий сжатый воздух в его костюм, был отсоединен. «Когда я отшатнулся назад, я почувствовал, как слюна на моем языке начала пузыриться как раз перед тем, как я потерял сознание, и это последнее, что я помню», — вспоминал он в «Лунных машинах» 2008 года. Эпизод документального сериала «Скафандр».
Образование пузырьков газа в телесных жидкостях, известное как эбулизм, также происходит у глубоководных аквалангистов, которые всплывают слишком быстро, потому что они переходят из подводной среды с высоким давлением в низкое давление на поверхности воды. У астронавтов без скафандра кровь, текущая по венам, закипает медленнее, чем вода в тканях, потому что система кровообращения имеет собственное внутреннее давление, но массивный эбуллинг в тканях тела может произойти быстро. Обзор 2013 года в журнале Aerospace Medicine and Human Performance (открывается в новой вкладке), в котором рассматривались предыдущие воздействия вакуума на животных и людей, показал, что они теряли сознание в течение 10 секунд.
Некоторые из них затем потеряли контроль над своими
СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ
«Ни один человек не может пережить это — смерть, скорее всего, наступит менее чем через две минуты», — сказал Ленхардт.
Согласно справочнику по биоастронавтике НАСА , космический вакуум также будет вытягивать воздух из ваших легких, заставляя вас задохнуться в течение нескольких минут. После первоначального выброса воздуха вакуум будет продолжать вытягивать газ и водяной пар из вашего тела через дыхательные пути. Непрерывное кипячение воды также будет производить охлаждающий эффект — испарение молекул воды будет поглощать тепловую энергию вашего тела и заставит части тела возле носа и рта почти замерзнуть. Остальная часть вашего тела также будет охлаждаться, но медленнее, потому что будет происходить не так много испарения.
Как сказал Forbes астрофизик Пол Саттер, температура является мерой того, сколько энергии атомов и молекул должны двигаться, а поскольку пространство почти пусто, двигаться практически нечего, что делает его «холодным». Это также означает, что не имеет значения в пространстве для передачи тепла . Однако человек может замерзнуть из-за испарения воды своего тела и медленной потери тепла из-за излучения, исходящего от его тела.
Урок из всего этого? Всегда надевайте скафандр.
Примечание редактора: эта история была обновлена в 12:45. EST 15 ноября, чтобы заявить, что доктор Крис Ленхардт является ученым-элементаристом в НАСА.
Первоначально опубликовано на Live Science.
Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить новости и предложения от других брендов FutureПолучайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров
