人在太空中,沒有任何保護措施,會發生什麼?
失重?無氧氣,無氣壓?血管會爆炸還是血液不會流動?
NASA(美國國家航空航天局)提供了這方面的資料,英文原文在這裡:Template 。
科學松鼠會denovo翻譯了這部分資料。我將她的翻譯內容摘抄如下:
人沒有保護,在太空中能活多久?
如果你不試圖屏住呼吸,暴露於太空半分鐘左右不太可能造成永久性傷害。正如潛水員上升時需要注意的一樣,屏住呼吸可能會損傷你的肺,另外如果咽鼓管有嚴重堵塞,耳鼓也會出問題。但理論預測和動物試驗證實,除了這些之外,暴露於真空並不會造成即時的傷害。你不會爆炸,血液不會沸騰,你不會凍死,也不會馬上失去知覺。
十秒鐘之後,會有很多較輕微的問題出現,包括晒傷,可能出現減壓症,皮膚和皮下組織發生輕度、可逆、無痛苦的腫脹。然後你會因為缺氧失去知覺。傷害不斷累積,大概一兩分鐘後你將死去,但目前並不了解這個確切的時間限度。
由於你的皮膚和循環系統的包容功能,你不會爆炸,血液不會沸騰。雖然空間環境一般非常寒冷,但熱量不會在很短時間內離開人體,所以你不會立即凍死。只有在體內氧氣耗盡後人才會失去知覺。如果你的皮膚沒有任何保護地暴露於直射陽光的強烈紫外線輻射下,你會有非常糟糕的灼傷。
1965年,在NASA的載人航天器中心(現在更名為Johnson Space Center)一次真空艙宇航服泄露事件中,我們曾經有一名被試者不幸暴露於近似真空下(壓力小於 1 psi,即 1 磅/平方英寸)。他保持知覺的時間是 14 秒,這大概是氧氣從肺部到達大腦所需要的時間。他的宇航服中的條件大概沒有達到極強的真空,而且 15 秒後我們就開始給真空艙重新加壓。在大約相當於一萬五千英尺海拔高度的大氣壓力下,被試者開始恢復知覺。後來被試者報告說他能感受並聽到空氣泄露出去,他在失去知覺前最後的記憶是舌頭上的水開始沸騰。(低壓條件下水的沸點會降低——注。)
1995年2月13號的《航空周刊與空間技術》發表了Leonard Gordon報道另一次真空事件的信件:「1960年8月16日,發生了飛行員在工作時將一隻無加壓的手長時間置於接近真空下的情況。在使用開放式的吊艙上升到 102,800 英尺(19.5 英里)高度的過程中,Joe Kittinger的右手上的加壓出了問題。他決定繼續任務。如預期的一樣,他的手很疼並失去了功能。但是在這次破記錄的跳傘後,一回到低海拔,他的手就恢復了正常。」
除了NASA提供的資料以外,在《太空醫學數據手冊》這本書中也對這個問題作了詳細討論。相關內容可以在NASA的科學家、科幻小說家傑弗里·蘭迪斯的網頁上找到(Explosive Decompression and Vacuum Exposure)。
這本手冊提到:「供氧不足的情況下,意識還可以維持 9-11 秒。緊接著,身體會發生癱瘓和抽搐。這一時期,軟組織和靜脈中快速形成水汽,導致身體腫脹為原來的兩倍,除非有增壓服能夠約束住身體。(已證明:適當配備的彈性服裝可以在壓力低於 15 毫米汞柱的情況下完全阻止體液沸騰。)心率先上升,然後快速下降。動脈血壓在 30-60 秒期間內也快速下降。靜脈血壓由於氣體產生膨脹而上升,一分鐘內會超過動脈血壓。血液循環將停止。肺部氣體因減壓而快速排出,之後水汽還會持續從氣道流出,這種持續的蒸發會令口鼻溫度降溫到接近結冰點。身體其餘部分也會降溫,但比較慢。
有報道稱一些暴露在接近真空的環境下的動物會在一分鐘內因心肌纖維震顫而死亡,但通常,只要在 90 秒內再增壓,動物就可以存活。而一旦心跳停止,死亡就不可避免,即使進行心肺復甦也無效。
及時增壓後,呼吸會自然恢復。通常會出現一些失明或視覺障礙等神經方面的問題,但也會快速消失。
暴露於真空環境下的人只有 5 到 10 秒的時間實施自救。只要立刻實施救援,在 60 到 90 秒內將壓力增加到 200 毫米汞柱(3.8 磅/平方英寸),即使暴露者的外觀和癥狀可能十分嚴重,他還是可以存活下來,並且可能會快速恢復。」
顯然《手冊》提供的信息更具體。另外蘭迪斯在這段後面附註:如果暴露者錯誤地採取了屏住呼吸的操作,在失壓狀況下會導致肺部破裂,造成致命後果。
此外蘭迪斯還解釋道:
你不會被冰凍。與很多人理解不同,太空並非是一個「絕對零度」的環境,事實上,太空沒有溫度。由於太空中的分子很少,不足以表現出「溫度」的屬性,既不「冷」,也不「熱」。真空是一個良好的隔熱體,暴露於其中的人,會因為體表水分蒸發而略微感到有一點點冷,但不會凍起來。
你的血液也不會沸騰。因為一般來說,人的血壓是 75/120(單位是「托」,1 「托」約等於 1 毫米汞柱),這個數值描述的是:人的血壓比外部環境的壓力要高 75-120 托左右。當外部環境壓力是 0 時,血壓至少還能維持在 75 托左右,而在這個壓力下,水的沸點是 46 攝氏度。因此人體體溫(37 攝氏度)還不足以讓血液沸騰。這都是血管的功勞,彈性的血管保證了血液有一定的壓力,防止沸點降低而發生沸騰。(1965年的案例中,暴露者也只是報告說舌頭上的水開始沸騰,這是因為舌頭處的壓力其實也就是環境壓力——注。)
總結起來,不穿宇航服暴露在外太空是很危險的,主要危險來自失壓、缺氧(窒息)和陽光輻射,必須在 90 秒之內恢復環境壓力。施救及時的話,生存下來的機會還是很大的。
推薦閱讀:
※給人類和平的發展一百萬年,人類有可能統治銀河系嗎?
※既然人類知道自己在地球上會有盡頭為什麼不現在團結起來,把一切資源主要用在航空航天技術,早日飛向宇宙?
※如何評價太空時代屬於極權國家的這句話?
※為何諾蘭在《星際穿越》上映前親自欽點關係緊密5部片:太空先鋒,超時空接觸,異形1,第三類接觸,2001太空漫遊?
※土木工程在未來的太空建築領域會大顯身手嗎?