Сможет ли женщина выжить на Марсе, надев обтягивающую рубашку с подогревом, леггинсы с подогревом и кислородный шлем на всю голову

Я пишу рассказ, где Марс с его нынешней атмосферой полностью населен женщинами в «скафандре» со следующими особенностями:

  • плотное прилегание,
  • рубашка с подогревом,
  • леггинсы с подогревом,
  • кислородный шлем на всю голову

Защитит ли этот костюм их достаточно в течение 1 часа на поверхности Марса?

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Ответы (2)

Есть предложения обтягивающих скафандров. По этой ссылке стоит ознакомиться с концепцией плотно облегающего скафандра НАСА.

Массачусетский технологический институт также разработал свою версию облегающего скафандра .

MIT BioSuit™, облегающий скафандр, который предлагает улучшенную мобильность и меньшую массу по сравнению с современными скафандрами с газовым давлением.

Обратите внимание, что MIT Biosuit — это больше, чем просто рубашка с подогревом и леггинсы.

Для будущих астронавтов процесс экипировки может проходить примерно так: вместо обычного громоздкого скафандра с газовым давлением космонавт может надеть легкую эластичную одежду с подкладкой из крошечных, похожих на мускулы, витков. Затем она подключалась к источнику питания космического корабля, заставляя катушки сокращаться и, по сути, сжимать одежду вокруг ее тела.

Плотный, герметичный скафандр не только поддерживает астронавта, но и дает ей гораздо больше свободы передвижения во время исследования планет. Чтобы снять костюм, ей нужно было лишь приложить небольшое усилие, возвращая костюму его более свободную форму.

Теперь исследователи из Массачусетского технологического института на один шаг приблизились к разработке такого активного скафандра «второй кожи»: Дава Ньюман, профессор аэронавтики, астронавтики и инженерных систем в Массачусетском технологическом институте, и ее коллеги разработали активную компрессионную одежду, включающую небольшие пружинообразные катушки, которые сокращаются в ответ на тепло. Катушки изготовлены из сплава с памятью формы (SMA) — типа материала, который «запоминает» заданную форму и при изгибе или деформации может возвращаться к этой форме при нагревании.

Предшественником облегающего скафандра был космический костюм . Первоначально это было предложено еще в 1950-х и 1960-х годах. В 1971 году в отчете Анниса был сделан вывод о том, что эта концепция нуждается в дополнительной доработке, несмотря на то, что она положительно оценивает ее полезность.

Есть ряд предложений по подходящему марсианскому костюму .

Марсианский скафандр или скафандр Марса — это скафандр для выходов в открытый космос на планете Марс. 4 [5] По сравнению с выходом в открытый космос в ближнем вакууме на низкой околоземной орбите скафандры для Марса больше ориентированы на реальную ходьбу и требуют сопротивления истиранию. 4 Гравитация на поверхности Марса составляет 37,8% от земной, что примерно в 2,3 раза больше, чем у Луны, поэтому вес является серьезной проблемой, но тепловые требования ниже по сравнению с открытым космосом.[6] На поверхности скафандры будут бороться с атмосферой Марса, давление которой составляет от 0,6 до 1 кПа (от 6 до 10 миллибар) [7]. На поверхности радиационное воздействие вызывает беспокойство, особенно солнечные вспышки, которые могут резко увеличить количество радиации за короткое время.

Условия, с которыми сталкиваются астронавты на планете Марс, суровы, и любой марсианский костюм должен учитывать их.

Опять же, одно из этих предложений включает биокостюм MIT.

Биокостюм представляет собой костюм с механическим противодавлением, в результате чего он облегает тело.[19] В этом типе костюма давление будет исходить из структуры и эластичности материала, тогда как в предыдущих космических костюмах давление исходит от сжатого газа, такого как наполненный воздушный шар. Давление газа может сделать гибкий костюм очень жестким, как надутый воздушный шар. (см. также костюм для космонавтики)

В заключение, хотя принцип может показаться здравым, Марс, состоящий из рубашки с подогревом, леггинсов и кислородного шлема, фактически не подходит для марсианских условий. Потребуется марсианский костюм, похожий на что-то вроде MIT Biosuit. В противном случае космонавты долго не продержатся. наверное, меньше часа. Разумные астронавты позаботятся о том, чтобы их марсианские скафандры подходили для планетарных условий. Никакие простые утепленные костюмы не подойдут.

Ключевым моментом, я думаю, является то, что атмосфера Марса на 99% состоит из вакуума (или 0,01 атм) — атмосфера есть, но на самом деле ее немного. Людям необходимо парциальное давление кислорода не менее 0,16 атм, чтобы выжить и функционировать, поэтому скафандр должен находиться под давлением. Вы не сможете избавиться от этого требования до тех пор, пока проекты терраформирования не поднимут давление окружающей среды до приемлемого уровня (в этот момент потребуется теплоизоляция и дыхательный аппарат (либо открытый, либо с ребризером).
Как плотная одежда из катушек решит проблему с давлением? Сдавливание конечностей — это не то же самое, что атмосферное давление на молекулярном уровне.
@WakeDemons3: Если он сжимает практически всю вашу кожу, особой разницы нет.
@WakeDemons3 костюм по-прежнему будет полностью закрывать владельца. Разница в том, что вместо атмосферы внутри костюма, создающей давление и превращающей костюм в жесткий воздушный шар, снаружи костюма есть банджи и пружины, прижимающие ткань костюма к носителю, и костюм остается гибким.
Интересно, что они могут захотеть носить и обычную одежду; эти костюмы должны будут сжимать все тело равномерно и с разным давлением на каждую часть тела (иначе мягкие части будут сжаты слишком сильно или даже измельчены), так что это будет похоже на лагерь нудистов.
@J человек в хорошем физическом состоянии со здоровыми легкими может выдержать перепад давления около 0,16 атм без значительного повреждения легких, поэтому теоретически они могут выжить без повышения давления, пока они дышат чистым кислородом. Я не знаю, проверял ли кто-нибудь это на самом деле, поскольку есть другие, болезненные побочные эффекты низкого давления, которые делают непрактичными выходы в открытый космос без скафандра.
@Perkins , возможно, может выжить без повреждений , но я думаю, что после минуты или двух дыхания из пресловутого пожарного шланга вы очень быстро устанете от крайнего дискомфорта от растяжения легких до разрыва при каждом вдохе. И всего лишь при 0,16 атм мы становимся границей гипоксии — любая значительная физическая активность потребует больше кислорода, чем это. Возможно, с кондиционированием и добавкой Diamox вы могли бы сделать такое короткое дыхание, но я ожидаю, что это все равно будет крайне неприятно.
@J О, это определенно было бы неприятно. Но это означает, что вы можете увидеть аварийное оборудование, которое представляет собой не более чем маску для лица, предназначенную для поддержания вашей жизни до прибытия спасательной бригады.
@ Hosch250 как ни странно, об этом рассказывается в отличной, необычной и малоизвестной научной фантастике Стэна Морриса. Например, «Приключение Эми на космическом корабле» . Рекомендуемые!
До сих пор не понимаю, как тесная одежда не даст газам попасть в кровоток.
@ WakeDemons3 Костюм все еще будет находиться под давлением - это должно быть так, чтобы владелец мог дышать. Просто этот костюм от Массачусетского технологического института может быть одновременно и герметичным, и облегающим.
@ WakeDemons3 Создается ли давление оболочкой из сжатого газа или облегающей резинкой, в значительной степени не имеет значения для тела. Все, что имеет значение, это равномерное давление на кожу в достаточном количестве. Возможно, вам даже удастся избежать неравномерного давления, но, скорее всего, вы получите рубцы в области низкого давления.

Если и только если описанные предметы одежды полностью прилегают друг к другу и достаточно жесткие, чтобы компенсировать низкое атмосферное давление, в противном случае носитель почти наверняка истек бы кровью по краям. Полное уплотнение также необходимо для удержания внутренней атмосферы. Им также нужны перчатки и очень серьезные ботинки, они не могут подвергать воздуху какой- либо заметный участок кожи или его отсутствие.

Нагрев - это проблема любого костюма, предназначенного для условий с чрезвычайно низким давлением, и нет, как отметил @Mołot в комментарии, в то время как на Марсе пугающе холодно, атмосфера на самом деле настолько разрежена, что действует как изолятор (что я ранее не рассматривал); поэтому при нагреве костюма, и особенно заботясь о том, чтобы изолировать его от земли (которая будет относительно быстро высасывать из него тепло, и именно здесь пригодятся серьезные ботинки), необходимо убедиться, что он может излучать достаточно тепла при необходимости. В зависимости от уровня активности человека в скафандре тепло тела может убить его; если, например, костюм предназначен для приятной прогулки, а человек, находящийся в нем, бежит, тепловой стресс может его убить. Верно и обратное: посидите в костюме, разработанном с учетом тепловых выходов тяжелой работы, и вы замерзнете насмерть.

Просто мои два цента - насколько я помню, дырки в 1 квадратный миллиметр даже не вызывают синяков при воздействии вакуума. Так что это даже не обязательно должно быть уплотнение, лишь бы оно достаточно плотно облегало шею, чтобы не пропускать воздух вниз, и могло давить на тело. Хорошая молния, наверное, поможет. Или хорошая застежка-липучка.
@ Mołot Да, я думаю, что любой незапечатанный или, по крайней мере, неограниченный переход одежды будет иметь тенденцию открываться, когда тело давит наружу через зазор, создавая критически большие отверстия в швах. Так что, возможно, полная герметизация - это немного радикально, но лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.
Верно - любая неудача будет фатальной. Возможно, хорошо для истории, но плохая инженерия ;) Я очень надеюсь, что кто-то действительно не отправит своих подруг на Марс в ближайшее время в реальной жизни.
@ Mołot Да, не просто смертельно, неприятно смертельно, вы, вероятно, сможете повторно запечатать шов, но только после того, как у вас уже будет кровотечение, вы умрете очень медленно и неприятно.
Нет необходимости в «удержании внутренней атмосферы». Вы думаете о скафандрах 60-х годов, идите в ногу со временем, к следующим 60-м годам должны использоваться механические скафандры противодавления, и это в значительной степени то, что описал спрашивающий.
@Miech Вам нужно некоторое удержание внутренней атмосферы, может быть, не во всем костюме, но немного, иначе вы в конечном итоге попытаетесь дышать марсианским воздухом, а не удобно, также я бы хотел, чтобы воздух попадал на кожу владельца для передачи тепла, может быть, не совсем необходимо, но проще, чем работать с прямой проводимостью.
Кислородной маски достаточно, упомянутого «кислородного шлема с полной головой» должно быть достаточно. Охлаждение наиболее эффективно через испарение, люди делают это, потея. Для охлаждения достаточно облегающего костюма с достаточно редкими плетениями, через которые может испаряться пот.
@Miech Пот не испарится при 210K, он замерзнет, ​​а затем медленно возвысится, владелец получит обморожение и запечется до смерти одновременно. Вот почему я предлагаю воздушный зазор, он позволяет контролировать теплообмен, который не убивает вас так или иначе. Кроме того, я говорю о современных технологиях, потому что нигде в ОП не указывается диапазон дат в будущем, из которого можно строить предположения о технологиях будущего.
Вы когда-нибудь промокли зимой или видели (сумасшедших) людей, занимающихся зимним плаванием? На улице мороз, а вода испаряется из человеческого тела. Потому что тело не в 210K, если ваше тело есть, то уже ничего не имеет значения. Пот испарится, хорошо, вы смотрите на неправильную температуру на фазовой диаграмме.
@Miech Но внешняя поверхность костюма имеет температуру 210K, пот попадет на внешнюю часть костюма, замерзнет и, когда он все еще будет жидким, образует физический мост через ткань, проводя холод внутрь таким образом, что это не способствует выживанию человека. не говоря уже о компрометации физической целостности того же самого.
Перестаньте быть абсурдно ориентированным на Землю. Мы говорим о Марсе. На Марсе почти нет атмосферы. На Земле вы изолируетесь от воздуха, потому что он может быстро украсть тепло. Марсианская атмосфера, вероятно, будет иметь в 100 раз более низкую теплопередачу (дикое предположение, основанное на разнице плотности воздуха в чистом виде). Костюм из облегающей, тонкой, дышащей ткани должен сохранять температуру, близкую к температуре тела, при этом наибольшая потеря тепла происходит за счет испарения.
@Miech Ясно, что я не доказываю свою точку зрения, вы не можете точно контролировать потери тепла на основе метаболических функций, разработанных для Земли, и вам нужен точный контроль.
@Miech: Может быть, я что-то упускаю, но вода имеет тенденцию очень быстро испаряться в [почти] вакууме ...
Потеря уплотнения в скафандрах — серьезная проблема: Project Excelsior
Именно потому, что вода испаряется почти в вакууме, на Марсе с ней не будет проблем. Вакуум — отличный изолятор, а человеческие тела прекрасно регулируют температуру. Как только кто-то потеет, вода выкипает, очень быстро забирая все лишнее тепло. Он не остается на коже, чтобы замерзнуть и отвести дополнительное тепло ... и в любом случае у нас мало атмосферы, куда можно было бы отводить тепло. Как только кто-то перестает потеть, он перестает охлаждаться. За исключением их ботинок или всего, что касается чего-то еще.
@Ghedipunk Этот механизм охлаждения предназначен для работы со скоростью испарения в атмосфере, даже если пот будет полностью испаряться из переплетения, а не замерзать в холодной ткани, чего я не думаю, но я дам ему в пользу сомнения, он будет делать это со скоростью, несовместимой с эволюционными калибровками тела. Каждый год люди попадают в больницу, когда в их организме нарушается терморегуляция, потому что они переехали на несколько сотен миль от того места, где родились и выросли; теперь примените этот эффект к крайностям Земли и Марса.