CASTLE.PRI.EE

Информация научно-исследовательского испытательного центра подготовки космонавтов поможет понять особенности полётов в космос. Наука имеет более чем полувековой опыт изучения влияния на человека пониженного барометрического давления и низкого парциального давления кислорода. В земных условиях человек и животные находятся на уровне моря при атмосферном давлении 1 кг/см2. Таково же суммарное давление газов, растворенных в тканях, жидких средах организма (в крови, лимфе и др.) и заполняющих полые органы (легкие, желудок, кишечник и т.д.).

При быстром падении барометрического давления с подъёмом на высоту происходит резкое расширение газов, заполняющих полые органы и полости тела. Это может вызвать механическое повреждение лёгочной ткани. Расширение газов в желудочно-кишечном тракте часто сопровождается болевыми ощущениями. Происходит механическое и рефлекторное нарушение дыхания и кровообращения.

Газы, растворенные в жидких средах организма, оказывают механическое давление на нервные чувствительные рецепторы тканей. Они вызывают болевые ощущения в суставах и мышцах. Возникают нарушения кровоснабжения отдельных участков тела. Невесомость добавляет к этому новые проблемы.

Эти явления называются «декомпрессионные расстройства». Они возникают при снижении атмосферного давления до уровня ниже 267 мм рт. ст. Это соответствует высоте 8000 м и более над уровнем моря. Кислород – мало помогает. Более того, длительное дыхание чистым кислородом приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы и повреждению органов дыхания (отёк, воспаление лёгких).

Предполагается, что для организма при нормальном барометрическом давлении безвредно содержание кислорода во вдыхаемом воздухе в пределах до 60%. При любом уровне давления в герметической кабине, парциальное давление кислорода в ней должно быть менее 420 мм рт. ст.

Парциальное давление кислорода – это условный параметр. Он означает давление одного отдельно взятого газа, входящего в состав воздуха, как если бы он занимал тот же объем, что все газы вместе. В воздухе содержатся азот, кислород, аргон, углекислый и другие газы. На кислород приходится почти 21%. Его доля в общем объёме одинакова на любой высоте.

Однако, фактическое количество кислорода уменьшается с набором высоты.
Чем выше над уровнем моря поднимается человек, тем меньше становится атмосферное давление. Газы свободно рассеиваются в воздухе. Таким образом, уменьшается и парциальное давление кислорода. Иными словами, мы вдыхаем то же количество воздуха, что и раньше, но кислорода в нём содержится меньше.

На уровне моря парциальное давление кислорода в атмосфере составляет примерно21 кПа. На вершине Эвереста парциальное давление кислорода около 7,1 кПа. Это третья часть от привычной нам нормы. То есть нам нужно прогонять через организм в три раза больше воздуха, чтобы получать привычное количество кислорода.

Важным вопросом при полете человека в космос является обеспечение экипажа кислородом. Однако, при подъёме на высоту одновременно со снижением атмосферного давления уменьшается давление составляющих воздух газов: кислорода, азота, углекислоты. Имеется версия, что к кислородному отравлению и интоксикации приводит нарушение давления совокупности всех этих газов.


В крупных сосудах и в мозге у нас есть рецепторы. Они постоянно замеряют парциальное давление углекислого газа и кислорода в крови. Информация от них поступает в дыхательный центр. Он анализирует показатели и решает, с какой частотой и глубиной нам нужно дышать. Как только показатели отклоняются от нормы, мозг заставляет нас дышать чаще, делая вдохи глубже.

Снижение поступления кислорода в организм с подъёмом на высоту приводит к развитию так называемой высотной болезни. Она проявляется у здоровых людей с 4000-5000 м. На высотах более 12 000 м, уже через 10-15 секунд, наступает потеря сознания.

Для предотвращения этих нарушений, в космическом полете космонавт должен находиться в тщательно изолированной герметической кабине. Она будет защищать его от кислородного голодания и других вредных факторов окружающей внешней среды.

Более или менее нормальные условия для дыхания человека во время полётов в космическом летательном аппарате могут быть созданы только при условии, если в кабине космического корабля будет поддерживаться давление выше 300 мм рт. ст. при давлении кислорода выше 150 мм рт. ст. В связи с этим учёные предложили использование кабин регенерационного типа. В них происходит восстановление (регенерация) газовой среды до указанных пределов. В кабинах происходит поглощение выдыхаемой человеком углекислоты и выделение кислорода.

Большую опасность для космонавта представляет нарушение целостности герметической кабины в случае её пробоя, например, метеором. Если экипаж корабля будет без защитной одежды (скафандра), то, в зависимости от размеров отверстия в кабине, космонавты через 15-30 секунд потеряют сознание. В условиях взрывной декомпрессии, протекающей за доли секунды, возможны, кроме того, разрывы тканей и сосудов внутренних органов со всеми вытекающими последствиями.

Поэтому при полётах в мировое пространство для большей безопасности космонавты должны быть одеты в специальные скафандры. Герметическая кабина должна иметь отдельные отсеки. При разгерметизации отсека космонавты в скафандрах смогут перейти в другой отсек или же устранить повреждение. В скафандре можно выполнять работу вне кабины.

Среднее давление в скафандре космонавта США 190 рт. ст. Это требовалось для уменьшения толщины стенок космического корабля и его веса. North American Aviation предложила использовать смесь кислорода и азота для Apollo, но NASA отклонило это предложение. Конструкция с чистым кислородом была признана более безопасной, менее сложной и более лёгкой по весу (и значительно более пожароопасной).

НАСА пишет: «Поскольку скафандры заполнены чистым кислородом, вместо воздуха, давление может быть ниже, и у астронавтов всё равно будет достаточно кислорода для дыхания и нормального функционирования».

Чистый кислород (даже при давлениях ниже 1 атм.) очень опасен в пожарном отношении. Он насыщает ткани и другие воспламеняющиеся материалы. Эту опасность можно уменьшить, используя несгораемые или огнеупорные материалы. Однако в атмосфере чистого кислорода эти материалы становятся пожароопасными.

Дополнительная опасность возникает в случае пробоя обшивки космического корабля метеоритом. В этом случае расплавленные и превращённые в пар материалы обшивки попадают в кабину и быстро окисляются. Даже удар, без проникновения метеорита сквозь обшивку космического корабля, может привести к тому, что произойдёт её отслоение. В отсеки корабля влетят частицы. Они могут повредить электропроводку, трубопроводы, стенки контейнеров, содержащих горючие материалы, и таким образом вызовут пожар.

P.S. Кислород жизненно важен для поддержания жизни. Имеется версия, что длительное его вдыхание при любом парциальном давлении, может вызвать кислородное отравление или интоксикацию. Например, пилоты на больших высотах дышат чистым кислородом только в экстремальных ситуациях и очень малое время. В полёте они дышат воздухом, обогащённым кислородом.

В зависимости от концентрации кислорода и давления, продолжительность безопасного дыхания чистым кислородом может варьироваться. Рекомендуется дышать им менее 24 часов. В домашних условиях, при использовании кислородных концентраторов, профилактические сеансы обычно длятся 10-20 минут.

Высота после отметки в 8 000 метров, называется «зоной смерти». Альпинисты берут с собой запас кислорода в баллонах. Много богатых людей хотят покорить Эверест. Они могут нанять много шерпов с баллонами. С их помощью подняться на вершину и установить рекорд длительности пребывания на вершине. Однако, что-то мешает им это сделать. Возможно, это связано с опасностью отравления и интоксикации при длительном дыхании кислородом?

Непальский духовный учитель Бхакта Кумар Рай поставил рекорд длительности пребывания на горе Эверест. Он провёл на вершине 32 часа. За это время Рай использовал кислородный баллон только 11 часов. Получается 11 + 11(с кислородом) + 10.

P.P.S. Вероятно, американские астронавты дышали воздухом, сидя на Земле.

Комментарии запрещены.