Возможен ли противогаз в качестве скафандра?

Первый: с каким малым давлением может справиться человек? Предел Армстронга составляет 0,0618 атмосферы или высота над уровнем моря 60 000 футов. Вода кипит, и мы не можем иметь это в наших легких.

При более низких давлениях количества кислорода, даже чистого кислорода, недостаточно. Из статьи по ссылке выше.

На высоте 11 900 м (39 000 футов), вдыхая чистый кислород через негерметичную лицевую маску, человек дышит таким же парциальным давлением кислорода, как и обычный воздух на высоте около 3 600 м (11 800 футов) над уровнем моря. На больших высотах кислород необходимо доставлять через герметичную маску с повышенным давлением, чтобы поддерживать физиологически адекватное парциальное давление кислорода. Если пользователь не носит скафандр или одежду с противодавлением, ограничивающую движения грудной клетки, воздух под высоким давлением может повредить легкие.

Итак, нам нужен кислород под давлением. Это то, что доставила бы ваша космическая маска для лица. Выполнимо?

Давление в легких требует уравновешивающего атмосферного давления, создаваемого скафандром или столбом воздуха, возвышающимся над моим домом. Если вы просто нагнетаете сжатый воздух в легкие, перепад давления вызывает баротравму .. Баротравма случается у людей на ИВЛ, когда используется воздух под слишком большим давлением (в попытке преодолеть ригидность больных легких и получить кислород). Баротравма может произойти, когда дайвер вдыхает сжатый воздух на глубине, а затем всплывает, задержав дыхание. Сжатый воздух в легких, больше не уравновешенный равным внешним давлением внешней воды, расширяется в легких. Ваша грудь набухает, когда ваши легкие увеличиваются в размерах. Надеюсь, ты выдохнешь и выпустишь его! Слишком много, и воздух вырывается наружу — либо в пространства тканей тела за пределами легких, либо в кровоток. Последнее представляет собой воздушную эмболию, которая может привести к летальному исходу или вызвать инсульт.
https://www.bookyourdive.com/blog/2012/6/28/никогда не задерживай дыхание

Но вентиляция с положительным давлением определенно используется постоянно. Людей на ИВЛ часто вентилируют воздухом с давлением немного выше атмосферного: это положительное давление в конце выдоха, или ПДКВ . Это связано с постоянным положительным давлением в дыхательных путях или CPAP, которое люди используют дома для предотвращения апноэ во сне.

Так что мы можем дышать сжатым воздухом. Баротравма возникает, когда давление превышает окружающее. На аппарате ИВЛ 20 мм рт. ст. ПДКВ (на 20 мм рт. ст. выше атмосферного давления) — это когда его действительно становится слишком много. Может ли давление 20 мм ртутного столба в космической маске обеспечить достаточное количество кислорода? Исходя из вышеизложенного, 39000 футов — это давление 0,19 атмосферы, что составляет 144 мм ртутного столба. Вдохнув столько непреодолимого давления, вы бы лопнули.

Если бы только был какой-то способ сделать эффективную концентрацию кислорода выше, чем у простого газообразного кислорода, который вы должны иметь под давлением, чтобы получить достаточное количество кислорода. Газ такой газообразный. Можно ли достичь адекватной концентрации O2 при очень низком давлении с помощью жидкости, несущей кислород, такой как перфторуглерод? Вдыхание насыщенных кислородом жидкостей называется жидкостной вентиляцией . Может быть, система заполнит легкие и лицевую маску жидкостью, несущей кислород, и при возвращении ее в резервуар с выдохом насытит ее кислородом под давлением / удалит CO2, а затем позволит пользователю снова вдохнуть жидкость.

Приведенный выше предел Армстронга составляет 46 мм рт. ст., поэтому даже при жидкостной вентиляции жидкости тела все равно будут кипеть, и это должно быть плохо.

Я хотел бы как-нибудь поработать над этим, но я думаю, что вашим людям понадобятся скафандры. Они могут быть очень гладкими, облегающими костюмами, как у конькобежцев. Вы можете указать людей, носящих их, на обложке книги в мягкой обложке.

Нет, маски для лица недостаточно, чтобы защитить человека от космического вакуума.

Во-первых, такое приспособление будет производить только пригодный для дыхания газ. Это только одна из функций скафандра.

Такой скафандр не защитит от космического вакуума или резких перепадов температур, возникающих во время выхода в открытый космос.

Поскольку они подвергаются воздействию дыхательного газа, в их легких будет положительное давление. Чтобы сдержать это положительное давление, требуется полный скафандр. Когда в перчатке Джозефа Киттингера не удалось создать давление во время прыжка на воздушном шаре, она увеличилась в два раза по сравнению с нормальным размером и причинила ему изнурительную боль, и ему потребовалось 3 часа, чтобы вернуться к нормальному размеру.

Как уже было сказано, вам нужно больше, чем маска, потому что вам также нужно сдерживать давление. Тем не менее, вы можете сделать это с гораздо меньшими затратами, чем проблема НАСА, если вы находитесь в достаточно гостеприимной среде.

Дело в том, что конечностям нужен не воздух, а только давление. Очень тщательно подобранный компрессионный трикотаж защитит руки и ноги от вакуума, вам нужен только сосуд под давлением вокруг головы и туловища. Руки и ноги не только не должны быть полностью герметичными, но и есть реальное преимущество в том, чтобы сделать их не идеальными — наша обычная система охлаждения работает за счет пота. Если конечности немного пористые, тело может охладиться.

Такой легкий костюм не обеспечивает защиты от холода или экстремальной жары, он приемлем в несколько контролируемых условиях (скажем, внутри структуры, в которой нет воздуха), но не годится, если экстремальные температуры слишком суровые. Он также обеспечивает очень небольшую защиту от микрометеоритов.

Однако внутри рабочие предпочли бы его, поскольку использовать его не так утомительно, как обычный скафандр.

Живые люди уже подвергались воздействию космического вакуума в результате очень неудачной аварии .

[...] они нашли всех троих в своих кушетках, неподвижных, с синими пятнами на лицах и кровавыми дорожками из носов и ушей [...]

[...] Данные бортового самописца одного космонавта, оснащенного биомедицинскими датчиками, показали, что остановка сердца произошла в течение 40 секунд после падения давления. [...]

Вскрытие проводилось в военном госпитале им. Бурденко и установило, что причиной смерти космонавтов явилось кровоизлияние в сосуды головного мозга с меньшим количеством кровоизлияний под кожу, во внутреннее ухо и в носовую полость, все из них произошло из-за того, что воздействие вакуумной среды вызвало пузырьки кислорода и азота в их кровотоке и разрыв сосудов . В их крови также было обнаружено высокое содержание молочной кислоты, что является признаком сильного физиологического стресса. Хотя они могли оставаться в сознании почти минуту после начала декомпрессии, прошло менее 20 секунд, прежде чем последствия кислородного голодания сделали их невозможными.

Я не врач, но я бы предположил, что все вышеперечисленное произойдет, даже если они будут носить противогаз, за ​​исключением невозможности функционировать из-за кислородного голодания через 20 секунд и последующей потери сознания.

Однако разумно признать, что различные источники называют причиной смерти...

космонавты умерли от удушья

... которые, по-видимому, мог бы предотвратить противогаз под давлением, специально разработанный для работы в условиях сверхнизкого давления.

Это не люди, а выдуманная вами раса. Так что просто сделайте их более терпимыми к условиям вакуума. Как сотворенные человекообразные существа из «Детей Сатурна» Стросса, которым не нужен скафандр, чтобы ненадолго пересечь вакуум, а на Марсе нужны только теплые пальто.

Да - будет работать

В случае если - Также предположим, что их одежда future™ позаботится о герметизации оставшихся полостей.

В таком случае противогаз вам не понадобится, достаточно будет прочного полиэтиленового пакета из того же материала, что и одежда.

Но в принципе нужна какая-то умная материя. Это может быть не серая слизь вроде умной материи, а УНТ волокна типа умной материи будет достаточно для задачи.

Может работать на любых принципах из ссылок из ответа совмещая функции защиты и усиления мышц.
Он может быть прозрачным или казаться прозрачным для пользователя.

Он может работать как тонкий слой на поверхности кожи пользователя, может иметь какую-то конструкцию в легких и кишках пользователя и т. д.
Существует множество способов реализации нужного вам функционала.

Он может быть изготовлен из CNT или DNT (алмазная нанонить).

Так что да, причинность вакуума вполне возможна.

В качестве способа встраивания компьютерных структур в конструкцию вы можете обратиться к транзистору с вакуумным каналом на основе наноструктуры , который должен хорошо работать с этими типами материалов.

Вы можете генетически спроектировать людей с устойчивыми к вакууму легкими и, возможно, сердечно-сосудистой системой, чтобы они могли носить лицевую маску и не получить эмболию.

Другая возможность — искусственные эритроциты Курцвейла, которые могли поддерживать их оксигенацию в течение нескольких минут или часов без дыхания.

«Противогаз» обычно означает респиратор, состоящий из маски и фильтров, иногда маски для выдоха, чтобы уменьшить усилие дыхания. В зависимости от типа фильтры могут обеспечивать защиту от частиц, аэрозолей и некоторых типов паров (обычно таких, как органические растворители с относительно высокой молекулярной массой).

Чего этот тип маски не даст, так это никакой защиты от нехватки кислорода.

Сказав, что некоторые типы масок могут быть оснащены фильтрами с регулятором, подключенным к источнику сжатого воздуха, системы дыхательного аппарата, используемые пожарными, основаны на этом принципе.

Вы также можете получить аварийные системы, предназначенные для эвакуации, например, в замкнутом пространстве и т. Д. Они дают только несколько минут или воздух и не обязательно предназначены для работы в вакууме, но, вероятно, это лучше, чем ничего, и их очень легко использовать в чрезвычайной ситуации. .

Еще одна аналогия из реального мира - аварийные кислородные маски в пассажирских самолетах, которые предназначены для поддержания жизни пассажиров в случае разгерметизации салона.

Такого рода системы будут в порядке, скажем, в случае пробоя корпуса, когда вам просто нужно оставаться в живых достаточно долго, чтобы залатать утечку или сбежать через люк в другой отсек.

Если есть риск оказаться в космосе случайно, скажем, если есть декомпрессия и нет пути к немедленному отступлению, возможно, стоит иметь костюм, который может самонадуваться (что-то вроде самонадувающегося спасательного жилета) в тандеме со спасательным жилетом. маска для экстренного дыхания. Это обеспечило бы дополнительную защиту от последствий пониженного давления на ткани за счет того, что вы фактически обездвижены, но это может быть нормально, если вам просто нужно плавать в течение получаса, пока не прибудет спасательная команда в надлежащих скафандрах. Пока костюм и маска разделены, вам даже не нужен газ для накачивания, чтобы быть воздухом.

У вас также может быть костюм, который обеспечивает механическое сжатие вместо надувания.

На космической станции или космическом корабле может иметь смысл разбросать вокруг аварийные маски и капсулы-убежища так же, как огнетушители в современных зданиях.