宇航員如果不小心暴露在太空中,那么能活幾分鐘?:在我們大家經(jīng)常關(guān)注的航天事業(yè)中,看到某個(gè)航天員出艙工作時(shí)的緊張局面時(shí),有時(shí)會(huì)想萬(wàn)一航天服漏氣或者航天員
在我們大家經(jīng)常關(guān)注的航天事業(yè)中,看到某個(gè)航天員出艙工作時(shí)的緊張局面時(shí),有時(shí)會(huì)想萬(wàn)一航天服漏氣或者航天員的安全繩斷了,航天員怎么辦的想法?
其實(shí)這種事情還真發(fā)生過,前蘇聯(lián)聯(lián)盟11號(hào)3名航天員遇難的事情有些人有所耳聞吧,這也是迄今為止唯一一次航天員在太空死亡的案列,事故造成的原因有很多,但是最重要的是事故從發(fā)生到結(jié)束只有短短的不到一分鐘時(shí)間,這3名航天員就永遠(yuǎn)的離開了我們。而且這3名航天員真實(shí)的是直接暴露在太空中的,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的美蘇太空競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,這3名航天員在返回地球的時(shí)候,由于乘坐的聯(lián)盟11號(hào)飛船空間太狹小,所以這3名航天員都是沒有穿航天服的狀態(tài)下乘坐聯(lián)盟11號(hào)飛船返回地球的。當(dāng)飛船漏氣時(shí)這3名航天員就等于直接暴露在太空環(huán)境中了。
我們大家都知道太空是個(gè)環(huán)境非常惡劣的空間,首先太空幾乎沒有可供呼吸的空氣,而且也沒有大氣壓,所以是處于失重狀態(tài)的。其次太空的溫度差特別大,太陽(yáng)能照射到的地方熱得要命,最高溫度可以超過200攝氏度以上,而太陽(yáng)照射不到的陰面的溫度又低的可怕,最低溫度超過了250攝氏度,所以在這種極端的太空環(huán)境中別說人了,衛(wèi)星航天器都受不了,所有的航天器都是有溫控系統(tǒng)的,就是為了在陽(yáng)面和陰面保持航天器內(nèi)的溫度在合適的溫度內(nèi)。像法國(guó)和日本雖然是世界上第三和第四個(gè)發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國(guó)家,但是發(fā)射的衛(wèi)星都是因?yàn)闇乜叵到y(tǒng)不過關(guān),一個(gè)熱死了一個(gè)冷死了。
如果人不小心暴露在太空中會(huì)怎樣呢?首先最感受到的是嚴(yán)重缺氧,因?yàn)樘罩袔缀鯖]有空氣存在,所以一旦暴露首先會(huì)感到缺氧。當(dāng)然在暴露的一瞬間血液中存在的氧氣還可以被身體利用,只要在這個(gè)過程中屏住呼吸,還能繼續(xù)生存兩分鐘,而且不會(huì)受到永久性傷害。當(dāng)然這是理論情況下的正確做法,但是要是真的屏住呼吸,由于太空中沒有氣壓存在,所以肺里的氧氣會(huì)急劇膨脹直接將肺撐破,就算是第一時(shí)間將肺里的氧氣全部呼出,也會(huì)因?yàn)闅鈮旱募眲∠陆刀脺p壓病和當(dāng)場(chǎng)休克,也是九死一生。其次太空中的輻射非常強(qiáng),雖然我們?cè)诘孛娓惺懿坏剑鞘且驗(yàn)榇髿鈱訛槲覀冋趽趿舜蟛糠值妮椛。所以在太空中暴露也?huì)因?yàn)樵馐軓?qiáng)輻射而出問題,皮膚瞬間燒傷是最輕的了,搞不好會(huì)因?yàn)槲胩罩形粗臍怏w而死亡。如果遇到強(qiáng)電磁風(fēng)暴,就算穿著航天服也難保不出問題,特別是早期的那種純金屬的航天服問題更大。
這是人體如果直接暴露在太空環(huán)境中可能會(huì)出現(xiàn)的事故,如果航天服沒有問題,但是宇航員因?yàn)槟承┰蚱x航天器了呢?那航天員也會(huì)因?yàn)檠鯕獾慕档投V购粑,最后就永遠(yuǎn)的飄在太空中了,當(dāng)然會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期處于陽(yáng)面或者陰面成為一具干尸,如果漂浮的軌道是近地軌道的話,那還有可能受地球引力的影響進(jìn)入臨近大氣的軌道,并慢慢的像大多數(shù)退役航天器一樣在大氣層邊緣劃出一道優(yōu)美的火花。所以現(xiàn)在回頭看看一件航天服的價(jià)格達(dá)到3000萬(wàn)人民幣一點(diǎn)都不貴啊。
這其實(shí)取決于這個(gè)宇航員有沒有穿防護(hù)服。如果宇航員穿著防護(hù)服,并且防護(hù)服正常工作的話,那宇航員可以在太空中活很長(zhǎng)時(shí)間;如果宇航員穿著不能正常工作的防護(hù)服或是直接沒有穿防護(hù)服的話,那宇航員很快就會(huì)死掉,一分鐘都堅(jiān)持不了。
我們看科幻電影中,看到過很多種人體暴露在太空中然后死亡的例子。有的是被射線殺死,有的是蒸發(fā)后死亡等等。這些雖然有很多夸張成分,但在一定程度上還是符合科學(xué)的。
太空中沒有空氣,氣壓為零,溫度非常低,還有各種各樣的宇宙射線等等。這些都是非常致命的因素。人體是由活細(xì)胞構(gòu)成的,如果人體暴露在這樣的環(huán)境中,很快,這些細(xì)胞就會(huì)死亡。細(xì)胞的細(xì)胞液會(huì)“沸騰”,人體內(nèi)的水分、氣體等會(huì)被“抽出”,細(xì)胞會(huì)被凍死,甚至還有各種射線的傷害等等。這樣作用于人體細(xì)胞,細(xì)胞很快就會(huì)死亡,細(xì)胞的大量死亡就是人體的死亡。除此之外,人體還可能被太空垃圾砸死等等。
所以,如果一個(gè)人沒穿防護(hù)服就暴露在太空中,他會(huì)以人眼可見的速度死亡。
不知道題主聽沒聽說過前蘇聯(lián)聯(lián)盟11號(hào)的事情。
1971年6月的最后一天,三名前蘇聯(lián)航天員完成了23天的太空科研任務(wù),準(zhǔn)備返航。
在美蘇爭(zhēng)霸時(shí)期,能當(dāng)上航天員并為蘇聯(lián)在太空爭(zhēng)口氣,那必然是莫大的榮譽(yù)。
但地面控制中心在得到答復(fù)“謝謝,再見,我們正在定向……”后,就再也沒有了音信。
當(dāng)?shù)孛嫠褜と藛T打開返回艙,發(fā)現(xiàn)三位宇航員端坐在座位上,身體還是溫?zé)岬,但是都已停止了呼吸…?/p>
原因是什么呢?
就是因?yàn)楸▽?dǎo)致內(nèi)艙的通氣閥門突然間打開了。
三人呼吸明顯加速,這使得他們意識(shí)到氣體在快速泄露,但當(dāng)他們確認(rèn)最終漏氣位置之后,已經(jīng)來不及了,短短的34秒,艙內(nèi)氣壓接近真空,三人急性缺氧,血液急劇膨脹,造成肺栓塞,40多秒,就要了三個(gè)人的命。
這起航天史上罕見的事故正好回答了你這個(gè)問題。
當(dāng)人體暴露在真空環(huán)境中時(shí),如果是你,在你所剩的短短幾十秒的生命中,你將會(huì)經(jīng)歷什么呢?
在10秒中左右,你會(huì)發(fā)現(xiàn),你竟然在出汗。這是因?yàn)榱銡鈮涵h(huán)境中,你體內(nèi)的液體開始蒸發(fā)導(dǎo)致的。這些汗液不會(huì)蒸發(fā)掉,因?yàn)闆]有空氣,它還會(huì)把你包裹住,像給你穿了一身“水衣”。你甚至不會(huì)覺得冷。
但隨后的事情變得可怕。
你的眼睛,你的嘴巴里的液體在沸騰,因?yàn)闅鈮簽榱懔,以后你的血液里的氣體和水分也會(huì)揮發(fā)膨脹,這是最致命的,迅速膨脹的氣體會(huì)撐破你的肺。那是一種什么感覺,想想都起雞皮疙瘩。
短短40秒鐘到1分鐘的時(shí)間,你就會(huì)失去意識(shí)。但是你的大腦和心臟依然在跳動(dòng),他們還能替你再堅(jiān)持30幾秒鐘,等待救援。
實(shí)際上,在這幾十秒鐘中,如果把你重新拉回的安全區(qū)域,那么你還有可能會(huì)被救回來的。我記得有過這樣的案例,一時(shí)半會(huì)找不到了,抱歉一個(gè)。
歡迎關(guān)注本姑涼:“科學(xué)重口味”,回答有意思的科學(xué)問題。
事實(shí)上,宇航員如果不小心暴露在太空中,具體能活多久時(shí)間,和他穿不穿宇航服有關(guān),如果穿著宇航服,那么他的死亡時(shí)間視宇航服內(nèi)的氧氣量而決定,最終會(huì)因?yàn)檠鯕夂谋M而死亡。
但如果他沒有穿宇航服,那么,他堅(jiān)持的時(shí)間不會(huì)太久,但也會(huì)根據(jù)不同情況而決定存活多久。
外太空很多情況和地球不一樣,比如大氣壓。我們都知道,水的沸點(diǎn)是會(huì)隨著氣壓的變化而變化的。比如在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)是100度;而在青藏高原等氣壓較低的地方,水的沸點(diǎn)只有82度左右。也就是說,氣壓越低,水的沸點(diǎn)也越低。
那么,太空中水的沸點(diǎn)有多高呢?
因?yàn)樗姆悬c(diǎn)和氣壓有關(guān)系,所以我們先看一下太空中的氣壓有多少?茖W(xué)上,人們把氣壓定義為:氣壓就是大氣壓強(qiáng),因?yàn)榭諝馐怯兄亓康,所以氣壓是指大氣施加于物體上的力,就是氣壓。
而太空說實(shí)話,是真的很空,平均1立方米內(nèi)大概只有不到1個(gè)原子,因此氣壓接近于0,也就是說,人體36度的溫度,足以使身體的水沸騰了。
不過,好在人體內(nèi)的血液系統(tǒng)是封閉系統(tǒng),心臟的跳動(dòng)給人體提供恒定的血壓,并且人體內(nèi)的血管和內(nèi)臟是有彈性的,所以,此時(shí)的你雖然會(huì)有低血壓癥狀,舌頭上的水會(huì)沸騰,但并不會(huì)立刻死去,而是要等一段時(shí)間,才會(huì)因沸騰而死。
不過,很有可能還沒等你體內(nèi)的血液沸騰,你就會(huì)因?yàn)榉闻萜屏讯懒恕N覀儎倓偡治隽颂掌鋵?shí)非常空,因此氣壓很低,而人體的肺泡主要是交換氧氣和二氧化碳的,因此是有空氣的。當(dāng)肺泡中的壓強(qiáng)和太空中的壓強(qiáng)差別過大時(shí),體內(nèi)的肺泡將會(huì)破裂。
其實(shí)這個(gè)問題不難理解,我們拿深水魚來舉例,市面上的深海魚很少有活的原因是,魚體內(nèi)都有一個(gè)魚鰾,深水魚的魚鰾能承受巨大的海水壓力(海水的重量比空氣大多了),而當(dāng)它被抓上來時(shí),外面的氣壓與魚鰾的氣壓差別過大,因此魚鰾將會(huì)破裂,深海魚也會(huì)因魚鰾破裂而死。
人在太空中也是如此,不過宇航員將會(huì)在多久之后死去,現(xiàn)在并未有相關(guān)數(shù)據(jù)。
但是在1965年,約翰遜太空飛行中心的真空室曾經(jīng)有過一次這樣的事故,在測(cè)試人員完全暴露在真空中后15秒重新對(duì)真空加壓, 測(cè)試人員蘇醒了過來,后來他說,他記得的最后一件事就是舌頭上的唾液正在沸騰。
因此,人體暴露在真空中15秒內(nèi)還可以恢復(fù)正常,但多久之后會(huì)死亡,目前并沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)證明。
如果你很不幸,很不幸的遇上了超大能量的脈沖射線,那么你將會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)死亡。但遇到脈沖射線的概率實(shí)在是太低了。
這是因?yàn)槊}沖射線并不像太陽(yáng)光一樣,是360度發(fā)光的,而是以一條直線的形式向宇宙中照射,但是如果恰巧,你就是這么不幸,被脈沖射線所打中,那么你將會(huì)在幾乎1、2秒內(nèi)就會(huì)死亡。因?yàn)槊}沖射線的能量實(shí)在是太大了。
據(jù)1997年所觀測(cè)到的一次伽馬射線暴來看,它爆發(fā)的50秒內(nèi)就釋放除了相當(dāng)于整個(gè)銀河系200年所釋放輻射能量的總和。
(不過要補(bǔ)充一點(diǎn),發(fā)生在這種情況的概率很低很低,除非這個(gè)宇航員是在物質(zhì)密度很高的信息中心,但由于太陽(yáng)系距離銀河系中心很遠(yuǎn),所以這種情況發(fā)生的概率微乎其微。)
很多科幻電影,比如《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)》中,人們都被勇度為了兒子星爵而凍死在太空中所打動(dòng)。
但實(shí)際上,勇度并不會(huì)被凍死,因?yàn)橥馓蘸茈y有溫度的變化。
在我們的認(rèn)識(shí)中,溫度高的物質(zhì)會(huì)自發(fā)的流向低溫的物質(zhì)。
而人體的溫度大概在36度左右,宇宙溫度大概在-270.45度(這是由于宇宙微波背景輻射的存在,這個(gè)溫度是2.7K),似乎人應(yīng)該是被凍僵才對(duì)。
但實(shí)際上,科學(xué)家指出:溫度實(shí)際上是分子的熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。
如果如果微觀粒子數(shù)極其少,在宏觀上也反映不出溫度來。而太空中的物質(zhì)密度是低于1立方米大概有1個(gè)原子,也就是說,人體的溫度并不會(huì)流失。因此很難會(huì)凍僵,更不會(huì)被凍死。
至于會(huì)不會(huì)被太陽(yáng)曬死,其實(shí)這是一個(gè)時(shí)間問題,前兩種情況,宇航員一般活不過2分鐘,而短短兩分鐘,要曬死一個(gè)人,除非這個(gè)人距離太陽(yáng)比較近,輻射到人體的光子足夠多,才有可能把這個(gè)人曬死,而在地球附近是不太可能發(fā)生這樣的事情的。
這個(gè)也沒人做過實(shí)驗(yàn),但是想想也知道,絕對(duì)活不了幾分鐘。原因其實(shí)也很簡(jiǎn)單:
最主要的是太空中是真空環(huán)境,沒有任何空氣分子。所以,真空度為-0.1Mpa,即沒有大氣壓。我們都知道,水的沸點(diǎn)和大氣壓有關(guān),氣壓越高,水的沸點(diǎn)越高。氣壓越低,水的沸點(diǎn)越低。在真空度為-0.1Mpa的時(shí)候,水的沸點(diǎn)只有7℃。所以,宇航員如果完全暴露在太空中,那么可想而知會(huì)發(fā)生什么。宇航員體溫36.5℃,此時(shí)水會(huì)快速蒸發(fā)!帶動(dòng)的就是這個(gè)人血液的沸騰,宇航員估計(jì)一兩分鐘就死的透透的。
而且,太空中沒有氧氣,暴露的宇航員無法呼吸。即便他沒有因?yàn)檠悍序v而死,也會(huì)活活缺氧而死。還有,大劑量宇宙射線也會(huì)緩慢殺死宇航員。另外,真空背著太陽(yáng)一面極其寒冷,可以使人體凍僵。而向陽(yáng)一面有被太陽(yáng)暴曬,溫度會(huì)升高很快。所以,如果宇航員向著太陽(yáng),那么會(huì)被曬的碳化。如果是背著太陽(yáng),會(huì)被凍成冰人。
再者,宇宙浩瀚無垠,如果一個(gè)人真的被完全拋棄在太空中,那將是一件十分可怕的事情。拋開其它,即便這個(gè)人可以或者,整天面對(duì)冰冷、荒蕪、寂寥的黑暗空間,時(shí)間長(zhǎng)了,這個(gè)人也會(huì)瘋掉的!
宇航員如果不小心暴露在太空中,那么能活幾分鐘?
宇航員在太空工作遭遇事故的案例到現(xiàn)在為止并沒有發(fā)生過,但在好萊塢大片中已經(jīng)不止一次的出現(xiàn)在銀幕上,比如《地心引力》一開始就給大家上了一個(gè)宇航員在航天飛機(jī)的艙外工作時(shí),突然被兩顆衛(wèi)星相撞的碎片雨給撞擊了,遭遇瞬間,相對(duì)速度每秒數(shù)千米的直接將航天飛機(jī)和艙外工作的宇航員打成了篩子!
在這種條件下也許被直接擊中是最人道的方式,畢竟因宇航服破裂暴露在太空中這種死法實(shí)在太慘烈,如果有得選那肯定是不希望這種事情發(fā)生了!但在世界航天史上類似的案例還真發(fā)生過,不過不是軌道上,而是在返回狀態(tài)!
聯(lián)盟11號(hào)是前蘇聯(lián)第三代宇宙飛船,與現(xiàn)在往返國(guó)際空間站的的聯(lián)盟飛船同屬一個(gè)聯(lián)盟系。11號(hào)是在1971年6月6日在拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空的,首次實(shí)現(xiàn)了與禮炮號(hào)空間站對(duì)接,并且轉(zhuǎn)移宇航員成功。6月30日完成了一系列任務(wù)的聯(lián)盟11號(hào)開始脫離軌道,重返地球。過程一切順利,但在返回途中失去聯(lián)系,不過飛船還是順利降落地面,但當(dāng)?shù)孛婀ぷ魅藛T打開艙門時(shí),發(fā)現(xiàn)三位宇航員卻已經(jīng)遇難!
事后查明在返回途中,飛船與返回艙分離時(shí)原本依次起爆的爆炸螺栓同時(shí)爆炸,震動(dòng)導(dǎo)致返回艙壓力閥門被震開,導(dǎo)致艙內(nèi)氣體泄漏,艙內(nèi)壓力迅速下降,不到一分鐘小小的返回艙內(nèi)壓力與太空無疑!而人體在幾近真空的狀態(tài)下,大約只能堅(jiān)持約30S,之后就會(huì)失去知覺!而從近地軌道返回地面全程時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十幾分鐘,實(shí)在難以想象聯(lián)盟11號(hào)宇航員那絕望而又無助的尋找泄漏點(diǎn)最終昏迷死亡的過程。
聯(lián)盟11號(hào)事故的原因是火工產(chǎn)品故障導(dǎo)致的,但真正背后的原因卻是美蘇太空爭(zhēng)霸時(shí)急功近利的心態(tài),聯(lián)盟號(hào)設(shè)計(jì)只有兩位宇航員,但因登月失敗的前蘇聯(lián)想在空間站上扭轉(zhuǎn)面子,結(jié)果將2個(gè)位置的聯(lián)盟11號(hào)塞進(jìn)了三名宇航員,導(dǎo)致十分擁擠而無法穿上宇航服!
之后所有的宇宙飛船在升空和返航狀態(tài)時(shí)都必須著艙內(nèi)宇航服,就是聯(lián)盟11號(hào)給大家的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),從背后我們也可以知道,航空或者航天史上每一條冷冰冰的規(guī)定背后,都有著血淋淋的歷史在警告大家,絕對(duì)不要忽視規(guī)定!
記得有一部日本動(dòng)畫片《太空堡壘》,情節(jié)比較離奇我們就不多說了,但里面說的一種外星人可以暴露在太空環(huán)境下短時(shí)間生存!當(dāng)然以我們?nèi)梭w的血肉之軀肯定是不可能的,因?yàn)檫@和人類的生理過程是相關(guān)的!當(dāng)然影視作品中也給了我們很多錯(cuò)誤的導(dǎo)向,比如:
這是大家的第一印象,從理論上來看確實(shí)有可能,而很多朋友則誤解太空很冷,其實(shí)完全不是這樣,有可能會(huì)結(jié)冰是一位水在真空狀態(tài)下沸騰蒸發(fā)帶走了大量的熱而導(dǎo)致結(jié)冰,并不是因?yàn)樘绽!因(yàn)檎婵諣顟B(tài)下沒有傳導(dǎo),沒有對(duì)流,只有輻射,而輻射帶走熱量的速度并沒有對(duì)流和傳導(dǎo)來得更迅速。而人體并不都是水分,因此結(jié)冰的過程要比影視作品中慢得多,甚至都看不到結(jié)冰過程。
減壓是造成人體死亡的主要原因,在一個(gè)大氣壓下,人體內(nèi)外壓力是一致的,飽和潛水后需要長(zhǎng)時(shí)間的減壓過程就是因?yàn)槿梭w在高壓下溶解了大量的氣體,如果突然恢復(fù)到常壓,那么就會(huì)得減壓!人體從一個(gè)大氣壓突然到真空中,遭遇的問題比飽和潛水的減壓條件更惡劣!
首先肺部和消化道中的氣體會(huì)膨脹,就像探空氦氣球在地面填充時(shí)并沒有充滿氣球,但在高空中逐漸會(huì)充盈整個(gè)球體,簡(jiǎn)單的說人體內(nèi)部會(huì)形成氣球膨脹效應(yīng),肺部可能會(huì)破裂大出血,血液中的氣體會(huì)析出導(dǎo)致失明、毛細(xì)血管會(huì)破裂,皮膚可能會(huì)成為藍(lán)紫色!
準(zhǔn)備前往超高空的氦氣球
地面完全充氣的低空氣球
但這些過程并不會(huì)在瞬間發(fā)生,而是會(huì)經(jīng)歷一個(gè)過程,上文有說明在30S之內(nèi)人體可能會(huì)昏迷,幾分鐘后可能就會(huì)進(jìn)入不可逆的死亡狀態(tài),但在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到常壓仍然是有救的,以下是幾個(gè)案例,供參考:
1960年《航空周刊與空間技術(shù)》報(bào)道了一起人體暴露在超低壓下的事件,在31.4千米高空氣球吊艙中飛行員準(zhǔn)備跳傘工作時(shí),右手的手套加壓裝置出了問題,但飛行員當(dāng)時(shí)決定繼續(xù)執(zhí)行任務(wù),后果是手很痛并且隨后失去知覺,不過跳傘下降到低海拔時(shí)手恢復(fù)了正常狀態(tài)。
1965年,在NASA的載人航天器中心一次真空試驗(yàn)時(shí)宇航服泄漏事故的過程我們也可以作為參考,宇航員能保持清醒的極限時(shí)間是14秒,此后重新開始加壓,宇航員恢復(fù)知覺,據(jù)當(dāng)事者描述:
當(dāng)然加壓后宇航員恢復(fù)狀態(tài),并沒有特別不良影響!
德州布魯克斯空軍基地1965年對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與人體結(jié)構(gòu)類似的黑猩猩最高存活記錄是3分鐘,即在3分鐘內(nèi)恢復(fù)常壓仍然可以被搶救回來!但這是身體強(qiáng)壯的黑猩猩,而人類估計(jì)時(shí)間會(huì)更短。
到底人體能在太空中堅(jiān)持多久?這并沒有一個(gè)定論,因?yàn)闆]有人敢于真正嘗試,而我們有的也是一些案例和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)記錄,希望能給各位參考,另外我們也祝愿人類在飛向宇宙的道路上少一些事故,多一些成功,希望再也不會(huì)聽到令人傷心的事故。
宇航服內(nèi)的生命支持系統(tǒng)為宇航員提供呼吸用的空氣并維持溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定,后背上的背包則用來為生命維持系統(tǒng)提供所需的壓力。
太空中存在幾個(gè)極端致命因素,低溫、低氣壓、沒有氧氣和宇宙各種輻射。人體能承受的最低大氣壓是6%左右的海平面壓力,即6.08kpa,低于這個(gè)壓力,體內(nèi)的水和血液就會(huì)開始沸騰。身為醫(yī)生和飛行員的哈里·喬治·阿姆斯特朗(Harry George Armstrong)是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到這一極限的人,地球上的這一極限出現(xiàn)在大約19千米的高空,因此被稱為阿姆斯特朗極限。而太空中是沒有大氣的,意味著氣壓極低,一個(gè)沒有加壓防護(hù)服的人暴露在低于阿姆斯特朗極限的大氣壓環(huán)境中時(shí),肺部的空氣會(huì)膨脹,導(dǎo)致組織撕裂,軟組織中的水分會(huì)沸騰蒸發(fā),但由于皮膚的緊密密封會(huì)抑制膨脹,所以人不會(huì)爆炸。
在科幻電影中,經(jīng)常出現(xiàn)某些角色被暴露在太空真空中被迅速凍死,但這其實(shí)并不會(huì)發(fā)生。雖然太空通常很冷,特別是沒有太陽(yáng)照射的情況下,但人不會(huì)立即結(jié)冰,因?yàn)闊崃繜o法快速?gòu)纳眢w轉(zhuǎn)移出去。在地球上,熱量可以通過對(duì)流傳遞,但太空中沒有氣體,傳遞熱量的唯一方法是通過紅外線輻射。
因此,如果把一個(gè)人暴露在太空中,爆炸性減壓是死亡的主要原因,肺部和消化道中的氣體會(huì)迅速膨脹,肺很可能會(huì)因此破裂,任何直接暴露在外的水比如眼睛上的液體,都會(huì)在迅速沸騰,大約幾秒鐘后就會(huì)失明,血液也會(huì)沸騰,氧氣從血液中溢出來,皮膚會(huì)變成淡藍(lán)色,之后血液循環(huán)就會(huì)完全停止之后死亡。在此過程中會(huì)有10到15秒的意識(shí)清醒時(shí)間,在此期間可以進(jìn)行自救;在那之后,如果在90-180秒內(nèi)被別人獲救并重新放置在一個(gè)加壓的環(huán)境中,就會(huì)沒事。
這些數(shù)字是根據(jù)人類事故和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得出的。例如,1965年,得克薩斯州布魯克斯空軍基地的研究人員對(duì)狗進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),他們將狗暴露在正常大氣壓的380分之一下不同時(shí)間,以觀察動(dòng)物身體的反應(yīng)。在大多數(shù)情況下,只要時(shí)間少于90秒,這些狗沒有受到永久性傷害就能存活下來,一旦他們把時(shí)間推到兩分鐘,這些狗通常會(huì)出現(xiàn)心臟驟停并死亡。在實(shí)驗(yàn)中,狗在10-20秒后失去知覺,他們還會(huì)同時(shí)排尿、噴射性嘔吐和排便,后兩種癥狀是由消化道的氣體迅速排出造成的。許多狗還會(huì)經(jīng)歷了劇烈的痙攣。一些狗的舌頭上結(jié)了一層薄薄的冰,因?yàn)樗鼈冏炖锏乃终舭l(fā)了,舌頭迅速冷卻。最后,狗的身體膨脹到正常大小的兩倍,研究人員注意到它們看起來像一個(gè)充氣的山羊皮袋。只要大氣壓力在90秒內(nèi)恢復(fù),它們都能活了下來,沒有明顯的持久的損害。黑猩猩比狗表現(xiàn)得好得多,大多數(shù)能存活3分鐘,記錄是3分半鐘。
我們對(duì)于太空的想象,很多是基于地球環(huán)境所想象的,比如:太空中很冷(或很熱),宇航員不小心暴露在太空中會(huì)很快被凍死(或熱死)。其實(shí)這是不對(duì)的。
很多不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娪耙矔?huì)犯這樣的錯(cuò)誤,在《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)》中,星爵的養(yǎng)父勇度把生的希望留給了星爵,自己在無防護(hù)下進(jìn)入太空,最終被凍死在太空中。
雖然電影很感人,但從科學(xué)的角度來說,勇度并不會(huì)死于寒冷,而是死于肺泡破裂,具體我們來分析一下。(為了理解方便,這里不討論勇度是外星人,僅僅把它當(dāng)做人類看待)。
如果宇航員不小心暴露在太空,其實(shí)并不會(huì)被凍死的原因是:太空中很難感受到溫度,這要從溫度是什么來說起。
溫度,在微觀世界里其實(shí)就是分子的熱運(yùn)動(dòng),分子運(yùn)動(dòng)的速度越快,溫度就越高;分子運(yùn)動(dòng)的速度越慢,溫度就越低。
如果一個(gè)地方是真空狀態(tài),沒有任何分子,那么這個(gè)地方是體現(xiàn)不出溫度來的。真實(shí)的太空雖然不是真空,但非?諘,平均密度大概就是1立方米只有一個(gè)原子,因此也很難體驗(yàn)到溫度。
在這樣的環(huán)境下,如果宇航員不小心暴露在太空中,那么他是感覺不到溫度的,因此不會(huì)死于寒冷或者炎熱。
開頭我們提過,宇航員暴露在太空時(shí),不會(huì)因?yàn)闇囟榷劳,但?huì)因?yàn)榉尾科屏,氧氣不足而死亡?/strong>而這一切,其實(shí)和太空中的氣壓有關(guān)。
氣壓,其實(shí)就是空氣的重量。我們知道,地球空氣中含有大量成分,比如:氧氣,二氧化碳,氫氣等,這些成分雖然以氣態(tài)分布,但他們都含有質(zhì)量。
氣壓與海拔高度有關(guān),這是因?yàn)楦叨仍礁,離大氣層頂端就越近,所承受的空氣重量就越低;而海拔越低,離大氣層頂端就越遠(yuǎn),所承受的空氣重量就越重。
所以,海拔越高,氣壓越低;海拔越低,氣壓越高。
根據(jù)生活常識(shí)我們知道,氣壓和液體的沸點(diǎn)有關(guān),氣壓越高,液體的沸點(diǎn)越低;氣壓越低,液體的沸點(diǎn)越高。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)為100攝氏度;在高原地區(qū),比如:青藏高原水的沸點(diǎn)為80度。
以上這些是地球的環(huán)境,那么在太空中的氣壓是多少呢?
實(shí)際上,太空中氣壓非常低,因此水的沸點(diǎn)也極低,人體36攝氏度的溫度足以可以讓水沸騰。
1965年,曾經(jīng)出現(xiàn)過一次事故,一個(gè)測(cè)試人員完全裸露在真空后15秒重新對(duì)真空加壓,蘇醒后回憶說,他感覺舌頭上的唾液正在沸騰。
好在人體血液是封閉系統(tǒng),有自己的壓強(qiáng),比如:血壓,雖然血壓會(huì)慢慢降低,但不至于在短時(shí)間內(nèi)致命。
但是,肺部就沒有那么幸運(yùn)了。我們知道,肺部中有許多肺小泡,用于幫助人體交換氧氣和二氧化碳,原理類似于氣球。
當(dāng)外界氣壓低時(shí),肺泡會(huì)因?yàn)閴簭?qiáng)不一而膨脹,一旦超過自身膨脹極限將會(huì)破裂,因此,當(dāng)宇航員不小心暴露在太空中時(shí),人體會(huì)因?yàn)榉闻萜屏讯馈?/p>
當(dāng)然,也有可能是因呼吸不到氧氣而死亡,這個(gè)過程不會(huì)時(shí)間太久,在10分鐘之內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致人體死亡。
有一種概率極小的情況,也會(huì)導(dǎo)致宇航員死亡,而且是立即死亡,這就是伽馬射線。
在《綠巨人》中我們知道,綠巨人正是接觸了大量伽馬射線而導(dǎo)致基因變異,但在宇宙中,如果短時(shí)間內(nèi)接觸到大量伽馬射線,會(huì)導(dǎo)致人體立即死亡。
這是因?yàn)樾乔虬l(fā)射的脈沖射線實(shí)在是太大了,據(jù)1997年觀測(cè)到的一次來看,它在爆發(fā)的50秒內(nèi)就釋放出了相當(dāng)于整個(gè)銀河系200年持續(xù)不斷所輻射能量的總和。
之所以說它發(fā)生的概率低,是因?yàn)槊}沖射線不像尋常的光線360度發(fā)光,而是以直線的方式向宇宙照射,因此能照射到的概率非常低,但一旦被脈沖射線打中,在無保護(hù)的情況下,宇航員將會(huì)在瞬間死亡。
除了伽馬射線外,太陽(yáng)風(fēng)其實(shí)對(duì)人體的傷害也很大,之所以我們?cè)诘厍蛏细惺懿坏,是因(yàn)榈厍虼艌?chǎng)抵擋住了大量的太陽(yáng)風(fēng),并通過磁力線將太陽(yáng)風(fēng)導(dǎo)入了南北極,這也是為什么我們能在極地地區(qū)能看到極光的原因。
因此,宇航員如果不小心暴露在太空中,如果伽馬射線或者太陽(yáng)風(fēng)輻射就會(huì)立馬死亡,
如果沒有遇到,大概率就會(huì)肺泡破裂而死。
恐怕1~2分鐘之內(nèi)就會(huì)因肺泡破裂而死。
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