如果你不穿宇航服就被扔进太空,你的身体会发生什么?

在其他更直接的威胁杀死你之前,你不会爆炸或沸腾而死。

来源:ZME科学

这又是空间站无聊的一天。您查看全息腕表,突然兴奋起来:10 分钟后您将享用一顿美味的午餐,装在牙膏管里的火鸡,旁边还有端粒增强药片。当天的亮点!

然而你太兴奋了,不小心打开了气闸室的舱门。几秒钟后,你发现自己漂浮在太空中,没有穿宇航服,只穿着典型的宇航员睡衣。小子,你是不是把事情搞砸了!

虽然你看过所有的科幻太空电影,但作为一名训练有素的宇航员,你实际上更了解。不,你不会爆炸,你的血液也不会沸腾。但这并不意味着它很漂亮。离它还远着呢!

如果你幸运的话,也许你在失去知觉之前有 15 秒的时间来做某事。

之后,生存几乎完全取决于有人能以多快的速度将你拖回室内并恢复压力。

“太空不是一个为了让人们生存而设计的环境,”美国宇航局宇航服工程师艾米·罗斯在宇航局关于宇航服工程的播客中说道。

当你在太空中漂流时,时间的流逝变得缓慢。你开始记起你的训练,以及那些美国宇航局书呆子解释的,如果一个人最终不穿宇航服被扔进太空,那么会发生什么。

数十年的航空航天医学实验、事故和 NASA 研究让科学家们对在那非凡的几秒钟内会发生什么有了相当好的了解。从一方面来说,电影确实做对了一些事情:这会让人非常不愉快。

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你的身体不会爆炸——但它会膨胀

在地球上时,我们周围空气的重量会推动身体。反过来,我们体内的压力会反作用于压迫皮肤的空气重量。结果是一种完美的平衡状态。

然而,太空几乎是真空的,这意味着任何不幸发现自己在这样的环境中没有受到保护的人都会经历快速的内部减压。

气体随着周围压力的下降而膨胀。空气会从肺部涌出,而消化道和其他腔内的气体则会膨胀。不过,你不会爆炸。然而,您的皮肤、血管和结缔组织足够坚固,可以将您的身体保持在一起。

皮肤是人体最大的器官,极其柔韧且坚韧。因此,它能够在不“溢出其内容”的情况下进行扩展,正如一些人所认为的那样。

然而,这并不意味着体验是愉快的。屏住呼吸会让事情变得更糟。

肺部内快速膨胀的气体会损伤脆弱的肺组织,导致医生所说的肺气压伤。有记录的减压损伤包括肺部塌陷、出血和气体泄漏到周围组织。美国宇航局的太空飞行事故医学手册特别将肺破裂列为严重减压可能造成的后果之一。

但一些奇怪的事情也会开始发生。

在正常大气压下,水的沸点为 100 摄氏度 (212°F)。但随着压力下降,沸点也会下降。将压力降低至海平面压力的约 6%(相当于大约 19 公里(63,000 英尺)的高度),水可以在正常体温(约 37°C(98.6°F))下沸腾。

结果是沸腾,这意味着某些组织内的水开始变成蒸汽。

不完全是。

这个阈值被称为阿姆斯特朗极限,以航空医学先驱哈利·阿姆斯特朗的名字命名。太空远远超出了它。

当皮肤下形成蒸汽时,松弛的软组织会开始肿胀。美国宇航局的早期研究表明,在持续接近真空的条件下可能会发生异常严重的肿胀,尽管研究人员也警告说,人类的肿胀可能比实验动物要少,因为人类皮肤提供了更大的抵抗力。

这是埋藏在《全面回忆》等电影中的真相的小核心。

根据 NASA 对火星大气的测量,火星本身的大气压力仅为 6 到 10 毫巴左右,远低于阿姆斯特朗极限。因此,在火星上不受保护的人将面临沸腾和灾难性的缺氧。

但他们的眼球不会像气球一样膨胀,他们的头也不会爆炸。

那么你的血液真的会沸腾吗?

你的血液并没有放在打开的罐子里。它仍然被限制在加压血管内,并被施加自身压力的组织包围。

美国宇航局在其关于宇航员为何需要压力服的指南中解释说,循环血液不会立即在静脉内沸腾,因为血压有助于使其保持液态。

暴露的液体是另一回事。

覆盖在眼睛上的薄薄一层泪水可能会开始蒸发和沸腾。舌头上的唾液和水分也是如此。随着暴露的继续,呼吸系统内衬的水也会开始蒸发。

NASA 在航空历史上最著名的真空事故之一中了解到了这一点。

1966 年 12 月,宇航服技术员 Jim LeBlanc 在测试阿波罗时代宇航服时进入了现在的约翰逊航天中心的真空室。宇航服氧气管上的一个接头出现故障,导致其压力骤降,而舱内已经处于接近真空的状态。

勒布朗保持意识约 14 秒。

根据美国宇航局对此事件的描述,他昏厥前最后的清晰感觉是舌头上的水分开始沸腾。测试小组立即对舱室重新加压,幸运的是,勒布朗随着压力上升而恢复了知觉,并最终逃脱,没有造成持久的神经损伤。

灯熄灭前您还有大约 15 秒的时间

当你被抛入太空时,你能做的最糟糕的事情就是屏住呼吸。如果这样做,气泡将被迫进入血液,最终到达大脑,导致中风。屏住呼吸还会使肺部受到体内真空和大气压之间的压力差的冲击,可能会很快破裂。众所周知,如果水肺潜水员下潜得太快,就会发生这种情况。

话又说回来,如果你不屏住呼吸,外面就没有氧气。已经通过血液循环的氧气被迅速消耗和损失,大脑几乎没有氧气储备。

在这种情况下,在极快速地减压到可能发生沸腾的条件后,您有大约 10 到 15 秒的时间。勒布朗还有 14 秒的时间。

2013 年对沸腾研究的系统回顾得出的结论是,如果恢复压力并迅速进行治疗,许多与真空相关的损伤可能是可以存活的。

然而,缺氧(缺氧)会在沸腾之前先杀死你。这种情况发生在两分钟左右,此时所有器官都因缺氧而衰竭。

不,你也不会立即冻结

你的眼睛不会突出来。

当国际空间站面向太阳时,外部温度约为 121 °C (250 °F)。当太阳被地球遮挡时,空间站周围的温度徘徊在-157°C(-250°F)左右。

从表面上看,这些温度中的任何一个听起来都很可怕。一个没有穿宇航服的人在空间站外肯定会在一分钟之内要么被活活煮死,要么变成一根冰棒,对吗?然而,您正在考虑地球上的热传递。

在太空中,没有空气,因此热量无法通过传导(两个物体之间的直接接触)或对流(通过水或空气等流体进行能量传递)传递。两个物体(在本例中为人体和空间)之间唯一可行的热传递方式是热辐射(电磁波,尤其是红外线),它不需要物质。

人类辐射热量的速率仅为 100 瓦,很像白炽灯泡。考虑到人体的巨大质量,你需要很长时间才能冻结。早在这种情况发生之前,其他事情就会杀死你。

然而,有一个奇怪的警告。

快速蒸发带走热量。当水从你的舌头、鼻子和眼睛沸腾时,这些表面可能会急剧冷却。美国宇航局对沸腾现象的研究甚至警告说,未受保护的角膜表面在某些条件下可能会结冰。

但它们可能会受伤、快速干燥并遭受表面损伤。视力可能会恶化——如果你的救援依赖于寻找和操作控制装置,那么这又是一个问题。

没有人能听到你在太空中的尖叫

自从你愚蠢地把自己扔出空间站,基本上赤身裸体地在太空中以来,已经整整一秒钟了。此时,你的思维会进入超速运转状态。你从训练中记得,你不应该屏住呼吸,也不应该让你的身体爆炸、沸腾,或者像电影中看到的那样立即变成冰棒。错过火鸡晚餐的想法也浮现在脑海中。

但你还活着。

如果你的船员几乎可以立即恢复压力,历史表明恢复是可能的。这基本上就是拯救吉姆·勒布朗的原因:操作室的人员意识到压力故障,并几乎立即开始重新加压。

然而,在实际的太空飞行中,救援会非常困难。

附近的宇航员必须以某种方式到达你,限制你并在极短的时间内将你送回加压环境。如果你在没有系绳的情况下漂离飞船,问题会变得更严重,甚至达到绝望的地步。

无论如何,在你被击倒之前,你还有大约 14 秒的时间。您决定充分利用这一点时间,立即快速点击手表的全息显示屏,并提醒空间站上的其他机组人员。你就黑了

你慢慢地睁开眼睛——由于视网膜中的水分蒸发,眼睛受到了严重的伤害——迎接你的是任务组队长那张熟悉的面孔。 “再过 5 秒,你就完蛋了。”她反驳道。 “幸好我们收到了你的消息,并利用空间站的伸缩臂准时将你拉了回来。”

吸取的教训。始终佩戴防护服!