Организмы при пониженном давлении.

[Вадим Вергун]

Известно что при условии нормальной акклиматизации люди могут спокойни жить неограниченное время на высоте 5км (Шерпы в Непале). Давление там составляет около половины от атмосферного. Но что если заменить воздух на кислород? Можно ли тогда снизить давление еще в 5 раз до 0.1атм? С точки зрения обеспечения организма кислородом ничего не изменится так как азот не принимает никакого участия в обменных процессах. Такие условия были бы очень интересны для космонавтики и высотной авиации так как если человек может жить при таком давлении то жилые модули можно рассчитывать под куда меньшее давление, а значит делать их менее прочными и более легкими. Кроме того в случае аварийной разгерметизации при более низком давлении снижается вероятность повреждения внутренних органов от взрывной разгерметизации. Но почему-то на МКС и других станциях используют обычный воздух, значит есть какие-то причины? Какие? Если никаких таких причин нет то как Вы думаете какой была бы жизнь в таких условиях? 

[Максим0]

6 минут назад, Вадим Вергун сказал:

Известно что при условии нормальной акклиматизации люди могут спокойни жить неограниченное время на высоте 5км (Шерпы в Непале). Давление там составляет около половины от атмосферного. Но что если заменить воздух на кислород? Можно ли тогда снизить давление еще в 5 раз до 0.1атм? С точки зрения обеспечения организма кислородом ничего не изменится так как азот не принимает никакого участия в обменных процессах. Такие условия были бы очень интересны для космонавтики и высотной авиации так как если человек может жить при таком давлении то жилые модули можно рассчитывать под куда меньшее давление, а значит делать их менее прочными и более легкими. Кроме того в случае аварийной разгерметизации при более низком давлении снижается вероятность повреждения внутренних органов от взрывной разгерметизации. Но почему-то на МКС и других станциях используют обычный воздух, значит есть какие-то причины? Какие? Если никаких таких причин нет то как Вы думаете какой была бы жизнь в таких условиях? 

0) При +34^оС давление паров воды - 5 кПа, или 0,05 атм.

1) Чистый кислород, даже разреженный, намного пожароопаснее воздуха.

2) Отсутствие азота даёт эффект обратный азотному опъянению водолазов, длительно он не полезен.

[Вадим Вергун]

5 минут назад, Максим0 сказал:

0) При +34^оС давление паров воды - 5 кПа, или 0,05 атм.

1) Чистый кислород, даже разреженный, намного пожароопаснее воздуха.

2) Отсутствие азота даёт эффект обратный азотному опъянению водолазов, длительно он не полезен.

0) Не забывайте о давлении внутренней среды организма. Даже если все внешнее давление пропадет внутри организма вода будет кипеть только при 42С. Хотя наверное это приведет к высушиванию слизистых, это должно решаться насыщением атмосферы некоторым давлением воды. Я не предлагаю загнать человека в вакуум, а лишь снизить давление в 5 раз, так что с кипением воды я проблем не вижу))

1)С этим согласен, но думаю эффект от разрежения должен скомпенсироваться эффектом от удаления разбавителя, но и эту проблему можно решить вводя в газовую смесь небольшие количества перфторуглеводородов ингибирующих горение.

2)Можно пруфы? (я без упрека, просто интересна эта тема). 

[Максим0]

49 минут назад, Вадим Вергун сказал:

0) Не забывайте о давлении внутренней среды организма. Даже если все внешнее давление пропадет внутри организма вода будет кипеть только при 42С. Хотя наверное это приведет к высушиванию слизистых, это должно решаться насыщением атмосферы некоторым давлением воды. Я не предлагаю загнать человека в вакуум, а лишь снизить давление в 5 раз, так что с кипением воды я проблем не вижу))

1)С этим согласен, но думаю эффект от разрежения должен скомпенсироваться эффектом от удаления разбавителя, но и эту проблему можно решить вводя в газовую смесь небольшие количества перфторуглеводородов ингибирующих горение.

2)Можно пруфы? (я без упрека, просто интересна эта тема). 

0) В норме выдыхаемый воздух содержит 5% водяного пара и 4% углекислоты, если оставить на входе лишь кислород без буферного газа, то начнётся кислородное голодание, для предотвращения которого давление кислорода придётся приподнять примерно на 10 кПа.

1) В кислороде становятся сильно огнеопасны материалы обычно таковыми не считающиеся - к примеру человеческие волосы горят как-будто смоченные бензином... огонь в кислороде добравшись до головы моментально делает человека лысым на всю жизнь - от ожога дохнут даже волосяные луковицы.

2) Нельзя пруфы, есть причины... Скажу лишь что азотный наркоз оказывает тормозящее действие, растворимость азота (а значит и биологическое действие) в воде почти линейно зависит от давления - поэтому его отсутствие будет существенно возбуждать человека

Поэтому  в полужёстком скафандре или высотном костюме 30 кПа кислорода - просто прекрасно, тонизирует и сковывает меньше чем воздух... но чтоб высыпаться или при нефизической работе в помещении нормальный воздух гораздо лучше. В чистом кислороде плохо спится, а плохо выспавшись и работать плохо будешь.

Изменено 15 Июля, 2019 в 20:12 пользователем Максим0

[Вадим Вергун]

8 минут назад, Максим0 сказал:

0) В норме выдыхаемый воздух содержит 5% водяного пара и 4% углекислоты, если оставить на входе лишь кислород без буферного газа, то начнётся кислородное голодание, для предотвращения которого давление кислорода придётся приподнять на 5-10 кПа.

2) Нельзя пруфы, есть причины... Скажу лишь что азотный наркоз оказывает тормозящее действие, растворимость азота (а значит и биологическое действие) в воде почти линейно зависит от давления - поэтому его отсутствие будет существенно возбуждать человека

Поэтому  в полужёстком скафандре или высотном костюме 30 кПа кислорода - просто прекрасно, тонизирует и сковывает меньше чем воздух... но чтоб высыпаться или при нефизической работе в помещении нормальный воздух гораздо лучше. В чистом кислороде плохо спится, а плохо выспавшись и работать плохо будешь.

Газы в газовой смеси "не видят друга" так что удалив разбавитель парциальные давления всех газов как на входе так и на выходе останутся неизменными, а именно парциальными давлениями определяются все равновесия. Так что не вижу причин для гипоксии, возможно я неверно понимаю происходящие процессы. Единственный изменяющийся фактор - в газовой смеси будет куда большее абсолютное давление водяного пара, так что давление прийдется несколько поднять, но не так уж значительно. Например находясь в бане в парилке люди долговременно выдерживают куда большую абсолютную влажность и ничего с ними не происходит. Относительно азотного опьянения могу сказать что, ксенон действует на организм так же как и азот но эффект проявляется куда сильнее. Так что можно ввести в сесь еще несколько кПа ксенона чтобы решить проблему с возбуждением, либо давать людям препараты. 

[Максим0]

36 минут назад, Вадим Вергун сказал:

Газы в газовой смеси "не видят друга" так что удалив разбавитель парциальные давления всех газов как на входе так и на выходе останутся неизменными, а именно парциальными давлениями определяются все равновесия. Так что не вижу причин для гипоксии, возможно я неверно понимаю происходящие процессы. Единственный изменяющийся фактор - в газовой смеси будет куда большее абсолютное давление водяного пара, так что давление прийдется несколько поднять, но не так уж значительно. Например находясь в бане в парилке люди долговременно выдерживают куда большую абсолютную влажность и ничего с ними не происходит. Относительно азотного опьянения могу сказать что, ксенон действует на организм так же как и азот но эффект проявляется куда сильнее. Так что можно ввести в сесь еще несколько кПа ксенона чтобы решить проблему с возбуждением, либо давать людям препараты. 

0) Поясню:

0.0) Человек вдыхает смесь 20% кислорода + 80% азота, выдыхает смесь 5% воды + 4% углекислоты +15% кислорода + 76% азота. Соотношение кислород/углекислота=4.

0.1) Человек вдыхает 20% кислорода без 80% азота, выдыхает смесь 5% воды + 4% углекислоты + 11% кислорода. Соотношение кислород/углекислота=3.

В последнем случае человек постоянно будет слегка задыхатся. Думаю очевидно что при 24 кПа чистого кислорода ситуация сравняется с нормальным воздухом... вот только опыт говорит о точке эквивалентности воздуху около 30 кПа чистого кислорода - что-то крупное в этих расчётах неучтено.

1) Может и так, а может и не так... форма молекулы азота как-бы отличается от формы атома ксенона, и нужно быть уверенным что механизм опъянение от азота совпадает с ксеноновым, а не только что есть абстрактное "опъянение" - иначе точной компенсации не выйдет. К примеру опъяняют и высокое давление азота, и высокое давление кислорода, но если кислород возбуждает, то азот тормозит. Замена 80 кПа азота на 10 кПа кислорода компенсирует опъянение, но вылазит эффект следующего порядка малости - нарушение сна - он вроде бы и есть, и даже длится немного дольше нормы, но при этом оказывается некачественным, а человек хоть и не сонным, но неполностью отдохнувшим - и оттого чем дальше, тем чаще устраивает косяки - завязывая с ними после первого же нормального сна в нормальном воздухе.

Изменено 15 Июля, 2019 в 21:05 пользователем Максим0

[Paul_K]

Не знаю, как сейчас, но в 70-е годы пиндосские астронавты дышали смесью, обогащенной кислородом при давлении около трети атмосферного. Где-то читал, что это была смесь кислорода с гелием. С этим были связаны проблемы во время стыковки Союз-Аполлон.

https://www.bbc.com/russian/international/2015/07/150715_soyuz_apollo

Главная техническая сложность заключалась в том, что на борту "Союзов" воздух был близок по составу к земной атмосфере при давлении 730 мм ртутного столба, а американцы дышали смесью с повышенным содержанием кислорода при давлении в 280 мм.

Поскольку "Аполлон" был значительно крупнее, именно его оснастили специальным стыковочным модулем в форме цилиндра длиной более трех метров, диаметром 1,4 метра и массой в две тонны. Фактически, стыковочный модуль устанавливался вместо спускаемого лунного модуля.

Состав воздуха в нем приближался к земному, космонавты и астронавты проходили там трехчасовую акклиматизацию, а командный модуль "Аполлона" в это время оставался закрытым.

В свою очередь, на борту "Союза" давление понижалось до 520 мм ртутного столба.

Советские скафандры становились пожароопасными в атмосфере "Аполлона" из-за повышенного содержания кислорода в ней. Группа химиков под руководством Евгения Фокина разработала новый термостойкий полимер.

[Metilen]

10 часов назад, Вадим Вергун сказал:

Известно что при условии нормальной акклиматизации люди могут спокойни жить неограниченное время на высоте 5км (Шерпы в Непале). Давление там составляет около половины от атмосферного. Но что если заменить воздух на кислород? Можно ли тогда снизить давление еще в 5 раз до 0.1атм? С точки зрения обеспечения организма кислородом ничего не изменится так как азот не принимает никакого участия в обменных процессах. Такие условия были бы очень интересны для космонавтики и высотной авиации так как если человек может жить при таком давлении то жилые модули можно рассчитывать под куда меньшее давление, а значит делать их менее прочными и более легкими. Кроме того в случае аварийной разгерметизации при более низком давлении снижается вероятность повреждения внутренних органов от взрывной разгерметизации. Но почему-то на МКС и других станциях используют обычный воздух, значит есть какие-то причины? Какие? Если никаких таких причин нет то как Вы думаете какой была бы жизнь в таких условиях? 

"Насколько опасна обогащенная кислородом атмосфера говорит тот факт, что если в воздухе процентное содержание кислорода  увеличивается с 21-ого %-та до 24-рех %-тов, то скорость горения увеличивается в двое, если до 40%-тов то скорость горения увеличится в 10 раз
Если 100% - горение почти мгновенно. Причем решающее значение имеет именно процентный состав а не парциальное давление."

[Вадим Вергун]

1 час назад, Paul_K сказал:

Не знаю, как сейчас, но в 70-е годы пиндосские астронавты дышали смесью, обогащенной кислородом при давлении около трети атмосферного. Где-то читал, что это была смесь кислорода с гелием. С этим были связаны проблемы во время стыковки Союз-Аполлон.

https://www.bbc.com/russian/international/2015/07/150715_soyuz_apollo

Главная техническая сложность заключалась в том, что на борту "Союзов" воздух был близок по составу к земной атмосфере при давлении 730 мм ртутного столба, а американцы дышали смесью с повышенным содержанием кислорода при давлении в 280 мм.

Поскольку "Аполлон" был значительно крупнее, именно его оснастили специальным стыковочным модулем в форме цилиндра длиной более трех метров, диаметром 1,4 метра и массой в две тонны. Фактически, стыковочный модуль устанавливался вместо спускаемого лунного модуля.

Состав воздуха в нем приближался к земному, космонавты и астронавты проходили там трехчасовую акклиматизацию, а командный модуль "Аполлона" в это время оставался закрытым.

В свою очередь, на борту "Союза" давление понижалось до 520 мм ртутного столба.

Советские скафандры становились пожароопасными в атмосфере "Аполлона" из-за повышенного содержания кислорода в ней. Группа химиков под руководством Евгения Фокина разработала новый термостойкий полимер.

Спасибо Вам за информацию, значит это все таки возможно и имеет смысл. Почитаю про атмосферу на Аполлонах. 

[stearan]

у начал активной космонавтики, советской и американской, преобладали идеи о технических преимуществах чисто кислородной атмосферы и пониженного давления. у тех и других случились пожары с жертвами. советская космонавтика перешла на естественную атмосферу раньше, американцы модифицировали состав и давление в сторону понижения опасности,  в принципе сохранив пониженное давление и повышенное содержание кислорода вплоть до окончания программы "apollo". потом и они перешли на естественную атмосферу.