關於這個問題,我們通常的誤解是:當人暴露在近乎真空的環境時,會立即失去意識,血液開始沸騰,然後發生爆炸。在極度“寒冷”的太空中會被凍住。
但事實上,在真空環境中,只要不屏住呼吸,讓肺部的氣體迅速排出去,人可能會保持清醒10-15秒。如果憋氣就會導致肺部破裂,直接喪命。在失去意識之後,只要在90秒內被救回到加壓環境中,人就會蘇醒過來。有些動物甚至能夠存活長達3分鐘,因為黑猩猩就做到了這壹點,而且蘇醒後並沒有留下什麽後遺癥,沒有長久的損傷。妳可能奇怪這些說法是怎麽來的?其實這些數字是根據人類事故和動物實驗得出來的。
人類在動物身上的實驗
例如,1965年,德克薩斯州布魯克斯空軍基地的研究人員對人類最好的朋友(狗)進行了壹系列的實驗。他們將狗暴露在接近真空(正常大氣壓的1/380)的環境中,測試不同的時間,以觀察動物的身體反應。在大多數情況下,只要時間少於90秒,狗就可以在沒有受到永久性傷害的情況下存活下來。壹旦把時間推到兩分鐘,狗就會出現心臟驟停並死亡。
在實驗中,這些狗在10-20秒後失去了知覺。還會同時伴隨排尿、噴射性嘔吐和排便,後兩種癥狀是由消化道的氣體迅速排出造成的。許多狗也經歷了劇烈的痙攣。壹些狗的舌頭上結了壹層薄薄的冰,這是因為嘴裏的水分蒸發,舌頭迅速冷卻造成的。最後,狗的身體膨脹到正常大小的兩倍,看起來就像“壹個充氣的山羊皮囊”。
現在想來這些狗應該已經沒有生還的希望了,但事實上,只要在90秒前恢復了氣壓(狗的心臟還在跳動),他們都活了下來,並且事後沒有明顯的後遺癥。其直接的後果是,在恢復正常大氣壓後,狗大約在10-15分鐘無法行走。再過幾分鐘,視力會逐漸恢復。除此之外,這些狗看起來都很好,沒有落下病根。
這是狗,那人類呢?於是黑猩猩被選為了實驗小白鼠。它的表現要比狗狗好得多,黑猩猩大多數都能存活3分鐘,最高紀錄是3.5分鐘。然而,除了依靠動物實驗。這些年來發生在人類身上的減壓事故已經夠多的了。
發生在人類身上的減壓事故
第壹次發生這樣的事故是在1965年,約翰遜航天中心的壹名技術人員不小心拔掉了壹根軟管,導致太空服減壓。大約在15秒的時候,其他的技術人員開始對艙室重新加壓,但是這個過程也需要花很長的時間,這讓我們得以壹窺人類在這種情況下的表現。
具體來說,事故人員保持清醒14秒。在這段時間裏,他能感覺到舌頭上的水很快地蒸發。在其他人員往艙室加壓大約27秒的時候,在4500米高的大氣壓下恢復了知覺。事後唯壹短暫的後遺癥是,他嘗不出任何東西的味道,但味覺在壹周內恢復了正常。
在另壹起減壓事故中,當事人就沒這麽幸運了。救援人員總***用了大約3分鐘的時間才給事故人員所在的艙室重新加壓。由於時間太長,事故人員已經停止了心跳。
更嚴重的事故是在1971年的“聯盟-11”任務中,3名宇航員喪生於減壓事故中。當機組人員回到地球時,壓力平衡閥發生故障,在160公裏的高空太空艙開始失去壓力。
三名機組人員暴露在近乎真空的環境中大約11分30秒。太空艙降落時,救援人員發現三名宇航員看起來都像是睡著了,第壹眼看上去並沒有真正的組織損傷。直到近距離觀察,才註意到壹些組織損傷。現在我們有了壹個很好的概念回到這個問題,如果整個身體暴露在壹個近乎完美的真空環境中,人能堅持多久?如果身體的壹部分暴露在近乎真空的空間中,會發生什麽?
關於身體的壹部分,我們可以回答這個問題的原因是,因為在1960年8月16日,美國空軍上校季丁格(JoeKittinger)從19500米高空跳傘時,設備出現了故障。在他上升的過程中,發生了以下事情:
在上升到13000米的高空,季丁格感覺到右手不正常。並且檢查了壓力手套,發現氣囊沒有膨脹,也就是說右手處在失壓的狀態下。隨後手腫了起來,失去了大部分的血液循環,並引起極度的疼痛,著陸後腫脹的手三小時後恢復正常,沒有任何不良反應。
他的總上升時間為1小時31分鐘,在最高高度停留了12分鐘,總下降時間為13分45秒,因此他的手在接近真空的環境中暴露了相當長的壹段時間,但沒有長期的不良影響。
綜上所述,如果暴露在近乎真空的空間中,只要不屏住呼吸,不阻礙身體減壓,就會發生以下的事:
保持清醒10-15秒,在此期間,會感到水分從舌頭上蒸發,皮膚上的水分也在蒸發。蒸發會帶走熱量,因此真空會讓人感到寒冷。可能會嘔吐、排便,也可能不會,因為胃和腸子裏的氣體會迅速排出(註意:在進入太空之前,最好不要吃辣椒和可樂)。心率會上升,然後穩步下降,動脈血壓也會如此。當氣壓恢復時,靜脈壓力會穩步上升。如果沒有穿緊身衣服,身體會膨脹到正常尺寸的兩倍。根據《生物航天數據手冊》,只要有壹套設計合理、尺寸合適的彈力服,實驗表明,即使在15托(參考760托為正常大氣壓,月球上的大氣壓為10-11托)的環境下,也能防止體液中形成氣泡。47托是血液正常的沸點。身體的腫脹是由於軟組織中的水分變成了氣態。但是,我們的皮膚足夠強韌,可以承受膨脹的壓力。所以人不會爆炸,只會膨脹。在這個過程中,身體會不斷地通過嘴和鼻子排出氣體和水蒸氣,這些氣體和水蒸氣隨著水分的蒸發而變得越來越冷,嘴或舌頭會凍結。如果恰巧處在陽光直射的地方,就會遭受極端的輻射曬傷,因為沒有地球大氣層或其他介質保護人體免受太陽強紫外線的傷害。皮膚會因為缺氧而開始變成藍紫色。大腦和心臟將在壹段時間內保持相對完好,心臟將繼續跳動直到90-180秒。如果壓力及時恢復,會暫時失明,行動不便,但這兩種癥狀都會緩解。很明顯,還會在幾天內失去味覺。如果屏住呼吸或試圖阻止空氣在爆發性減壓過程中被呼出的速度,肺和胸腔會因為過高的內壓而過度膨脹,造成肺組織和毛細血管的撕裂和破裂。被困住的空氣通過肺部進入胸腔,空氣可以通過破裂的血管直接註入到壹般的循環系統,大量的氣泡在身體各處流動,並停留在重要的器官,如心臟和大腦。這也適用於在高海拔的商用飛機上減壓,所以如果妳在飛機上遇到這種情況,壹定不要屏住呼吸。