![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Entry tags:
Смертоносный вакуум
Декомпрессию в космосе в фильмах обычно изображают от балды.
Между тем физика процесса относительно проста. С какой скоростью воздух будет покидать космический корабль? На этот вопрос нетрудно ответить если помнить суть закона Бернулли - утрата потенциальной энергии давления воздуха означает возрастание кинетеческой энергии воздуха. Потенциальная энергия 1 л газа под давлением 1 атм составляет сотню джоулей, грамм воздуха занимает примерно 0.83 литра. Получаем скорость порядка 400 м/с. На самом деле будет заметно меньше, из-за различных потерь, но порядок именно такой - десятки литров воздуха в секунду на см^2 отверстия.
Соостветственно если мы возьмем небольшое помещение объемов так в 15 кубов, то через сантиметровую дырочку(пулевое отверстие) половина воздуха выйдет минут так через десять - спешить особо некуда. Зато даже небольшой разбитый иллюминатор площадью порядка дм^2 - квадрат со стороной в десяток сантиметров и площадью в сотню см^2, ополовинит давление уже через несколько секунд.
Разность давлений представляется чем-то непреодолимо огромным. Например в Чужих-4 Рипли убивает чужого, прислонив его к сантиметровой дырочке. Сравнимое давление можно создать обычным шприцом со срезанным концом. Останется яркий засос, но ничего опасного сила в 1 кгс сделать не может - большую силу можно приложить даже при тычке пальцем. Для сверхчеловеческой силы чужого даже дырка в дм^2 с засасывающим усилием порядка центнера была бы не слишком опасна.
С другой стороны во вторых Чужих Рипли выбрасывает королеву в вакуум, открыв люк по крайней мере в 6 м^2. Люк открыт примерно минуту и сознания от падения давления никто не потерял, так что размерам корабля можно только позавидовать - в космос был выброшен объем воздуха примерно с дирижабль Гинденбург.
Рипли в этой сцене взбирается по лестнице, несмотря на поток воздуха, несущегося, как мы установили выше, примерно со скоростью звука. Максимальная скорость ветра в самом мощном тропическом циклоне Камилла была 310 км/ч - в три с лишним раза меньше. Коэффициент сопротивления формы Рипли нам неизвестен, но можно прикинуть что лобовое сопротивление будет никак не меньше центнера. Крепкие у нее бицепсы...
Между тем физика процесса относительно проста. С какой скоростью воздух будет покидать космический корабль? На этот вопрос нетрудно ответить если помнить суть закона Бернулли - утрата потенциальной энергии давления воздуха означает возрастание кинетеческой энергии воздуха. Потенциальная энергия 1 л газа под давлением 1 атм составляет сотню джоулей, грамм воздуха занимает примерно 0.83 литра. Получаем скорость порядка 400 м/с. На самом деле будет заметно меньше, из-за различных потерь, но порядок именно такой - десятки литров воздуха в секунду на см^2 отверстия.
Соостветственно если мы возьмем небольшое помещение объемов так в 15 кубов, то через сантиметровую дырочку(пулевое отверстие) половина воздуха выйдет минут так через десять - спешить особо некуда. Зато даже небольшой разбитый иллюминатор площадью порядка дм^2 - квадрат со стороной в десяток сантиметров и площадью в сотню см^2, ополовинит давление уже через несколько секунд.
Разность давлений представляется чем-то непреодолимо огромным. Например в Чужих-4 Рипли убивает чужого, прислонив его к сантиметровой дырочке. Сравнимое давление можно создать обычным шприцом со срезанным концом. Останется яркий засос, но ничего опасного сила в 1 кгс сделать не может - большую силу можно приложить даже при тычке пальцем. Для сверхчеловеческой силы чужого даже дырка в дм^2 с засасывающим усилием порядка центнера была бы не слишком опасна.
С другой стороны во вторых Чужих Рипли выбрасывает королеву в вакуум, открыв люк по крайней мере в 6 м^2. Люк открыт примерно минуту и сознания от падения давления никто не потерял, так что размерам корабля можно только позавидовать - в космос был выброшен объем воздуха примерно с дирижабль Гинденбург.
Рипли в этой сцене взбирается по лестнице, несмотря на поток воздуха, несущегося, как мы установили выше, примерно со скоростью звука. Максимальная скорость ветра в самом мощном тропическом циклоне Камилла была 310 км/ч - в три с лишним раза меньше. Коэффициент сопротивления формы Рипли нам неизвестен, но можно прикинуть что лобовое сопротивление будет никак не меньше центнера. Крепкие у нее бицепсы...
no subject
// Техник в вакуумной камере в Космическом центре имени Линдона Джонсона случайно подверг декомпрессии свой скафандр, повредив шланг. После 12-15 секунд он потерял сознание, а затем пришёл в себя через 27 секунд, после того, как давление восстановилось до половины атмосферы. Он сообщил, что последним воспоминанием до того, как он отключился, было закипание слюны на языке и потеря ощущения вкуса, которая оставалась с ним в течение четырёх дней после происшествия. В остальном он не пострадал.
no subject
Спасибо, отличный журнал.
no subject
no subject
no subject
the vapor pressure of body-temperature water.
Exposure to pressure below this limit results in a rapid loss of consciousness, followed by a series of changes to cardiovascular and neurological functions, and eventually death, unless pressure is restored within 60–90 seconds
The Armstrong limit or Armstrong's line is a measure of altitude above which atmospheric pressure is sufficiently low that water boils at the normal temperature of the human body.
...
Well below the Armstrong limit, humans typically require supplemental oxygen in order to avoid hypoxia. For most people, this is typically needed at altitudes above 4,500 m (15,000 ft). Commercial jetliners are required to maintain cabin pressurization at a cabin altitude of not greater than 2,400 m (8,000 ft). U.S. regulations on general aviation aircraft (non-airline, non-government flights) require that the minimum required flight crew, but not the passengers, be on supplemental oxygen if the plane spends more than half an hour at a cabin altitude above 3,800 m (12,500 ft). The minimum required flight crew must be on supplemental oxygen if the plane spends any time above a cabin altitude of 4,300 m (14,000 ft), and even the passengers must be provided with supplemental oxygen above a cabin altitude of 4,500 m (15,000 ft).[8] Skydivers, who are at altitude only briefly before jumping, do not normally exceed 4,500 m (15,000 ft).
no subject
? «Поисковая группа обнаружила экипаж без признаков жизни. Были проведены реанимационные мероприятия, не увенчавшиеся успехом: повреждения тканей из-за декомпрессионной болезни оказались несовместимы с жизнью. Последующее вскрытие показало наличие пузырьков воздуха по всей кровеносной системе космонавтов, воздух в камерах сердца, а также лопнувшие барабанные перепонки»
no subject
Люди и животные, подвергшиеся воздействию вакуума, теряют сознание через несколько секунд и умирают от гипоксии в течение нескольких минут, но эти симптомы, как правило, не похожи на те, которые показывают в популярной культуре и СМИ. Снижение давления понижает температуру кипения, при которой кровь и другие биологические жидкости должны закипеть, но упругое давление кровеносных сосудов не позволяет крови достичь температуры кипения 37 °С[14]. Хотя кровь не вскипает, эффект образования газовых пузырьков в ней и других жидкостях тела при низких давлениях, известный как эбуллизм (воздушная эмфизема), является серьёзной проблемой. Газ может раздувать тело в два раза больше его нормального размера, но ткани достаточно эластичны, чтобы предотвратить их разрыв[15]. Отёки и эбуллизм можно предотвратить специальным лётным костюмом. Астронавты шаттлов носили специальную эластичную одежду под названием Crew Altitude Protection Suit (CAPS), которая предотвращает эбуллизм при давлении более 2 кПа (15 мм рт.ст.)[16]. Быстрое испарение воды охлаждает кожу и слизистые оболочки до 0 °С, особенно во рту, но это не представляет большой опасности.
Эксперименты на животных показывают, что после 90 секунд нахождения организма в вакууме обычно происходит быстрое и полное восстановление организма, однако более долгое пребывание в вакууме фатально и реанимация бесполезна[17]. Имеется лишь ограниченный объем данных о влиянии вакуума на человека (как правило, это происходило при попадании людей в аварию), но они согласуются с данными, полученными в экспериментах на животных. Конечности могут находиться в вакууме гораздо дольше, если дыхание не нарушено[18]. Первым показал, что вакуум смертелен для мелких животных, Роберт Бойль в 1660 году.
no subject
the vapor pressure of body-temperature water.
Exposure to pressure below this limit results in a rapid loss of consciousness, followed by a series of changes to cardiovascular and neurological functions, and eventually death, unless pressure is restored within 60–90 seconds
The Armstrong limit or Armstrong's line is a measure of altitude above which atmospheric pressure is sufficiently low that water boils at the normal temperature of the human body.
...
Well below the Armstrong limit, humans typically require supplemental oxygen in order to avoid hypoxia. For most people, this is typically needed at altitudes above 4,500 m (15,000 ft). Commercial jetliners are required to maintain cabin pressurization at a cabin altitude of not greater than 2,400 m (8,000 ft). U.S. regulations on general aviation aircraft (non-airline, non-government flights) require that the minimum required flight crew, but not the passengers, be on supplemental oxygen if the plane spends more than half an hour at a cabin altitude above 3,800 m (12,500 ft). The minimum required flight crew must be on supplemental oxygen if the plane spends any time above a cabin altitude of 4,300 m (14,000 ft), and even the passengers must be provided with supplemental oxygen above a cabin altitude of 4,500 m (15,000 ft).[8] Skydivers, who are at altitude only briefly before jumping, do not normally exceed 4,500 m (15,000 ft).
no subject
https://oikofuge.com/human-exposure-to-vacuum-part-1/
Humans and other animals exposed to vacuum lose consciousness after a few seconds and die of hypoxia within minutes, but the symptoms are not nearly as graphic as the imagery in the public media suggests. Blood and other body fluids do boil when their pressure drops below 6.3 kPa (47 Torr), the vapor pressure of water at body temperature.[6] This condition is called ebullism.[7] The steam may bloat the body to twice its normal size and slow circulation, but tissues are elastic and porous enough to prevent rupture.[8] Ebullism is slowed by the pressure containment of blood vessels, so some blood remains liquid.[5] Swelling and ebullism can be reduced by containment in a flight suit. Space Shuttle astronauts wore a fitted elastic garment called a Crew Altitude Protection Suit (CAPS) which prevented ebullism at pressures as low as 2 kPa (15 Torr).[9] Spacesuits are necessary to prevent ebullism above 19 km.
A short-term exposure to vacuum of up to 30 seconds is unlikely to cause permanent physical damage.[10] Animal experiments show that rapid and complete recovery is normal for exposures shorter than 90 seconds, while longer full-body exposures are fatal and resuscitation has never been successful.
Bullet holes are not as bad as you think. The ISS would take over 7 hours to depressurize through a bullet hole.
...
In a worse scenario of someone setting off a hand grenade or something that punches a very large hole, humans can still remain conscious in a vacuum for up to 30 seconds, maybe enough time to exit the room and initiate some emergency door sealing or cabin repressurization.
...
But wait a sec, can a bullet even puncture a spaceship hull?
Our current micrometeorite shielding can protect against the energies of bullets at point blank range, by several times. An aluminium slug of 7mm at 7kms can be stopped by whipple shields. That's a kinetic energy of ~36kJ. A handgun bullet at point blank range is more like ~8kJ.
...
Check out Glaser Safety Slugs. They were designed to not overpenetrate and
The United States Federal Air Marshal Service tested and used the Glaser Safety Slug extensively in the 1970s and 80s on board commercial passenger aircraft to defend against hijackers.
...
handgun bullets can penetrate 1-3 cm of aluminium. It also states that:
(in) a M113A2 APC (armored personnel carrier) the aluminum (hull) is about 3/4 inches
The first data I've found for the wall thickness of a space station module is for ESA's proposed Columbus module: they used a Whipple shield with two walls of 2 mm and 3 mm thick.
Here's an article describing the testing of a Whipple shield as on the Kibo module: it maxes out at an 11 mm aluminum ball fired at 6 km/s which failed to penetrate the inner wall.
Is possible to make a perfect sealed ship?
The high vacuum community likes to operate in the nanotorr region and below. At these pressures (or lacks of pressure), everything outgasses. They actually care about this because the tiniest flow in will ruin their experiment. From documentation, one can expect stainless steel to "outgas" at 3?10?13Torr?Litersec?cm2. This means that you expect gas to flow through the steel at roughly this rate.
...
Let's make up some numbers. The ISS has a volume of about 1000 cubic meters (1,000,000L). If we made it a sphere (the best shape for minimizing losses), it'd be about 12m in diameter, so it would have a surface area of about 2000 square meters (2*10^7 cm^2). Multiplying/dividing these through, along with that constant for stainless steel, and you get 6?10?12Torrsec. That's your pressure loss per second. That's 0.000185274Torryear, or 0.185274Torrmilinia. If you started with atmospheric pressure (760 Torr), it would take 4 million years to deplete out, using these rough estimates.
no subject
After 9 to 12 seconds, the deoxygenated blood reaches the brain, and it results in the loss of consciousness.[24] Exposure to vacuum for up to 30 seconds is unlikely to cause permanent physical damage.[25] Animal experiments show that rapid and complete recovery is normal for exposures shorter than 90 seconds, while longer full-body exposures are fatal and resuscitation has never been successful.[26][27] There is only a limited amount of data available from human accidents, but it is consistent with animal data. Limbs may be exposed for much longer if breathing is not impaired.[28]
At some point during the test, LeBlanc's pressurization hose became detached from the space suit.[30] Even though this caused his suit pressure to drop from 3.8 psi (26.2 kPa) to 0.1 psi (0.7 kPa) in less than 10 seconds, LeBlanc remained conscious for about 14 seconds before losing consciousness due to hypoxia; the much lower pressure outside the body causes rapid de-oxygenation of the blood. "As I stumbled backwards, I could feel the saliva on my tongue starting to bubble just before I went unconscious and that's the last thing I remember", recalls LeBlanc.[31] A colleague entered the chamber within 25 seconds and gave LeBlanc oxygen. The chamber was repressurized in 1 minute instead of the normal 30 minutes. LeBlanc recovered almost immediately with just an earache and no permanent damage.[32][33]
Another effect from a vacuum is a condition called ebullism which results from the formation of bubbles in body fluids due to reduced ambient pressure, the steam may bloat the body to twice its normal size and slow circulation, but tissues are elastic and porous enough to prevent rupture.[34] Technically, ebullism is considered to begin at an elevation of around 19 kilometres (12 mi) or pressures less than 6.3 kPa (47 mm Hg),[35] known as the Armstrong limit.[18] Experiments with other animals have revealed an array of symptoms that could also apply to humans. The least severe of these is the freezing of bodily secretions due to evaporative cooling. Severe symptoms, such as loss of oxygen in tissue, followed by circulatory failure and flaccid paralysis would occur in about 30 seconds.[18] The lungs also collapse in this process, but will continue to release water vapour leading to cooling and ice formation in the respiratory tract.[18] A rough estimate is that a human will have about 90 seconds to be recompressed, after which death may be unavoidable.[34][36] Swelling from ebullism can be reduced by containment in a flight suit which are necessary to prevent ebullism above 19 km.[28] During the Space Shuttle program astronauts wore a fitted elastic garment called a Crew Altitude Protection Suit (CAPS) which prevented ebullism at pressures as low as 2 kPa (15 mm Hg).[37]
no subject
Одна из самых страшных опасностей, грозящая человеку, вышедшему в открытый космос в скафандре, произошла в этом полёте. Небольшой штырь в перчатке скафандра Джерома Эпта сдвинулся со своего места и пробил ткань скафандра. Но получился анекдот — отверстие получилось маленьким, кожа астронавта быстро прилипла к нему, и утечка воздуха даже не была замечена автоматикой. Только после возвращения на борт Эпт заметил небольшую потертость под костяшкой правого указательного пальца. Легко отделался!
no subject