Почему в космических кораблях и скафандрах не создается давление чистого кислорода 2,5 фунта на кв. дюйм (17 кПа)?

Сегодня 1 атм (101,3 кПа, 14,7 фунта на кв. дюйм) с составом на уровне моря чаще всего используется на космических кораблях, чтобы избежать опасности возгорания, как в Аполлоне-1 (не то чтобы это помогло экипажу Аполлона-1, поскольку они не могли покинуть капсулу, это было бы только отсрочили свою смерть, я думаю). Но космический корабль «Аполлон» использовал давление на борту 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа). Скафандры Space Shuttle используют давление 4,3 фунта на квадратный дюйм (29,6 кПа). Скафандры U2 и Mercury используют (d) 3,7 фунта на квадратный дюйм (25 кПа) чистого кислорода. Это все еще больше кислорода, чем на уровне моря.

Если бы космические корабли, станции и скафандры находились под давлением чистого кислорода 2,5 фунта на кв. дюйм (17 кПа), разве это не сделало бы их легче и лучше предотвратило бы потенциально опасные пожары? Это уровень кислорода, аналогичный 4500 футам (1370 м) над уровнем моря, так что астронавты должны быть в порядке, не так ли?

Чистый кислород очень опасен . Даже если бы у Аполлона-1 было более низкое давление в капсуле, пожар почти наверняка все равно произошел бы.
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Я отредактировал вопрос, включив в него как единицы СИ, так и имперские единицы, и перенес обсуждение относительных достоинств обеих систем в чат.
@gerrit Значения космического корабля / скафандра должны быть в фунтах на квадратный дюйм. Вы можете преобразовать их, но первое значение должно быть значением в фунтах на квадратный дюйм, потому что это то значение, в котором определялось давление, нравится вам это или нет. Мое собственное предложение - 2,5 фунта на квадратный дюйм, а не 17 кПа, поэтому его можно преобразовать, но сначала следует использовать 2,5 фунта на квадратный дюйм. Я заменил агрегаты.

Ответы (2)

Сумма всех парциальных давлений в легких должна равняться атмосферному давлению.

В состав газа внутри легких входит давление пара H₂O при температуре тела, которое составляет около 0,9 фунта на квадратный дюйм. Это не зависит от давления окружающей среды.

Вдыхаемый воздух разбавляется парами H₂O. Он также разбавляется газами мертвого пространства от предыдущего вдоха, что составляет около 150 мл на каждые 500 мл вдоха.

Если бы вы попытались вдохнуть чистый O₂ под давлением 1 psi, ваши легкие были бы заполнены парами H2O (паром). Ваши дыхательные усилия будут бесполезны, так как пары H2O будут перемещаться взад и вперед в мертвом пространстве, и O₂ не попадет в альвеолы. Тем не менее, вы будете чувствовать лишь легкую одышку, пока не потеряете сознание. Это связано с тем, что дыхание определяется в первую очередь уровнем CO₂ в крови, а не насыщением крови O₂. Ваши дыхательные усилия будут продолжать устранять CO₂, несмотря на то, что вы не сможете насыщать кровь кислородом.

Чтобы компенсировать эти эффекты, космические скафандры используют ~ 4 фунта на квадратный дюйм O₂. Более высокое давление может иметь некоторые преимущества для дыхания, но снижает гибкость костюма. Изменениям объема при движении суставов противодействует давление костюма.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Более подробная информация содержится в превосходном ответе на вопрос «Почему скафандр EMU находится под давлением до 4,3 фунта на квадратный дюйм?»

Я никогда не задумывался о давлении паров воды в легких и его эффектах.

Смесь 79 % азота и 21 % кислорода при давлении 1 атм, 14,7 фунта на кв. дюйм или 1,01 бар более пожаробезопасна, чем чистый кислород при давлении 0,21 атм, 3,087 фунта на кв. дюйм или 0,212 бар. Парциальное давление кислорода одинаково для обоих газов.

Содержание азота охлаждает огонь. Существуют трудновоспламеняющиеся вещества, которые поддерживают горение в чистом кислороде при низком давлении, но сами затухают на воздухе.

Можно использовать воздушную смесь Земли с больших высот, например, 0,8 атм, чтобы сделать космический корабль легче.
@ Джованни, ты бы сэкономил 300 кг с космического корабля массой 440000 кг. (МКС объемом 916 м³). Это экономия 0,07%, конечно, астронавты в хорошей форме, но я думаю, нет необходимости рисковать высотной болезнью ради экономии 0,07%.
@Arsenal Высота кабины 4500 футов (1370 м) - это далеко не высотная болезнь, если только вы, возможно, не заядлый курильщик (а астронавты - нет). Высотная болезнь в основном возникает при давлении ниже 10 фунтов на квадратный дюйм (~ 0,67 атм), то есть выше 10 200 футов (3 100 м).
@Giovanni Если есть утечка, требуется несколько часов, чтобы обнаружить, найти, найти и устранить утечку. Так что возможные потери от 1,0 до 0,8 атм нужны для безопасности.
@ Джованни, хорошо, мое исследование показало, что 0,8 атм соответствует высоте около 2000 м, что находится на границе, где у людей могут возникнуть проблемы.
@Arsenal Верно, но у некурящих все еще нет высотной болезни, за исключением расстройства ночного видения и возможной бессонницы на такой высоте.
@Giovanni Зачем даже рисковать бессонницей из-за людей, чье время буквально стоит больше, чем кто-либо другой?
«должны гарантировать, что все работает хорошо и в первую очередь предотвращать стихийные бедствия, вызывающие пожар», включая отказ от использования чистого кислорода в первую очередь.
@Martheen Когда нет огня, это не имеет значения. Вы прочитали последнее предложение? Огонь все равно стал бы слишком сильным, космонавты не могли покинуть корабль, наверное, замки расплавились.
Почему вы зациклились на Аполлоне-1? Решение было принято после инцидента, примененного на современных космических аппаратах различной конфигурации.
Реальность немного сложнее, чем утверждает этот ответ, но для справки вот статья, опубликованная НАСА на тему: Парциальное давление кислорода и воспламеняемость концентрации кислорода: могут ли они быть коррелированы?
@J... спасибо за ссылку на статью.
Почему в космических кораблях и скафандрах не создается давление чистого кислорода 2,5 фунта на кв. дюйм (17 кПа)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v