Сергей Крикалев объяснил утечку воздуха с МКС
29 сентября 2020 22:51
Пресс-служба Роскосмоса
На МКС обнаружили место утечки воздуха в служебном модуле «Звезда». Насколько эта ситуация серьезная, в эфире телеканала «Россия 24» оценивает исполнительный директор Роскосмоса по пилотируемым программам, космонавт Сергей Крикалев.
На МКС обнаружили место утечки воздуха в служебном модуле «Звезда». Насколько эта ситуация серьезная, в эфире телеканала «Россия 24» оценивает исполнительный директор Роскосмоса по пилотируемым программам, космонавт Сергей Крикалев.
— Насколько эта ситуация серьезна и почему она могла возникнуть?
«Почему она могла возникнуть, сейчас разбираемся, – подчеркивает Сергей Крикалев.
— Можно ли говорить, что завтра все-таки удастся найти точное место, где находится эта утечка?
«Не факт. На самом деле место локализовано в служебном модуле, там достаточно много запанельного пространства, то есть внутри станции, где обитают космонавты, между панелями, которые выходят к экипажу и герметичной оболочкой достаточно много места. Там много различных грузов. Поэтому, если придется открывать все панели и вытаскивать грузы, это может занять некоторое время. Но еще раз говорю, время есть. Течь, конечно, существует, это нехорошо, что она есть, но она не критична с точки зрения безопасности экипажа», – особо отметил проведший 803 дня в космосе Сергей Крикалев.
— На работу экипажа это повлияет на программу экспериментов?
«Повлияет, но только в том смысле, что сейчас обязаны немножко поменять приоритеты и уделить больше внимания этому поиску. Течет немножко больше, чем надо, это непорядок. Но с точки зрения порядка проведения работ, сказать, что это повлияет на программу нельзя – нет, это не повлияет», – настаивает Сергей Крикалев.
— Случай с утечками не первый, стоит ли искать какую-то определенную взаимосвязь?
«На самом деле тут два момента: первый, все объекты не герметичны, вплоть до того, что часть воздуха уходит и сквозь металлическую оболочку, другое дело, что это происходит чрезвычайно медленно и не является критичным. И чем больше систем, тем вероятность утечек выше. Я могу сказать, что, например, на шаттлах вообще была специальная дырочка сделана, специально калиброванная, которая вентилировала объем шаттлов для того, чтобы была более свежая атмосфера. Маленькая дырочка, откуда утекал воздух в космос, была в месте, где хранятся грузы. На самом деле то же самое происходит и в скафандрах. Эти утечки – это нормально, эти утечки предсказуемы. То, что происходит сейчас – это больше чем нормативная утечка и, естественно, если она будет сохраняться длительное время, то это потребует доставки дополнительного объема воздуха на станцию. Но это не является чем-то таким, что повлияет на программу экипажа».
в мире технологии наука интервью поиск безопасность Роскосмос Сергей Крикалев утечка МКС воздух общество новости Только у нас
Что произойдет с человеком, если он окажется в открытом космосе без скафандра
- Образ жизни
Все будет не так эпично, как показывают в кино, но ничем хорошим выход в открытый космос для человека без спецкостюма не закончится.
20 ноября 202141
- Источник:
- pixabay.com
В голливудских блокбастерах нередко можно увидеть, как попавший в открытый космос без специального костюма человек за считанные секунды превращается в ледяную глыбу или вообще взрывается. Однако, как говорят эксперты, на деле все совсем не так.
Реальный случай
В истории уже был случай, когда человек смог ощутить себе нечто похожее на попадание в открытый космос без скафандра.
Все произошло в 1966 году во время тестирования скафандров в огромной вакуумной камере, имитировавшей открытый космос.
В какой-то момент у одного из инженеров NASA Джима Леблана попросту прекратилась подача кислорода в костюм. По его словам, перед тем, как потерять сознание, он ощутил, как его собственная слюна начала шипеть. Все дело в эбулизме — явлении, которое возникает в вакууме.
Читайте также
В космосе, как известно, нет воздуха, нет атмосферы и давления со стороны молекул воздуха. Между тем, именно атмосферное давление определяет температуру, при которой жидкость закипает и становится газом.
Когда давление велико, как это бывает на морском дне, пузырькам газа труднее образовываться, подниматься на поверхность и уйти. Однако поскольку в космосе давления почти нет, температура кипения жидкостей значительно снижается.
Это и есть одна из главных проблем, — отмечает специалист NASA Крис Ленхардт. — Дело в том, что человек на 60% состоит из воды.
Стоит ему очутиться в космосе, как все ткани, содержащее воду, начнут расширяться.
Стоит ему очутиться в космосе, как все ткани, содержащее воду, начнут расширяться.Из-за того, что кровеносная система имеет собственное давление, кровь в венах космонавтов закипит не так быстро, как вода в других тканях, однако этого все же не избежать.
Кроме того, попавший в открытый космос человек быстро задохнется — вакуум вытянет воздух из его легких. Как ни парадоксально, кипение воды также будет иметь охлаждающий эффект — испарение молекул воды поглотит тепловую энергию тела и приведет к тому, что части около носа и рта почти замерзнут.
Однако, вопреки голливудским стереотипам, смерть в подобной ситуации наступит не через пару секунд, а через несколько минут.
Читайте также
Как космос влияет на организм
Впрочем, определенное влияние на организм человека космос оказывает, даже если тот не вылезает из скафандра. Так, покорение просторов вселенной грозит следующими проблемами со здоровьем:
Изменения в работе вестибулярного аппарата и координации движений
Снижение и перераспределение минеральной плотности костей
Изменения гормонального фона и обмена веществ за счет отрицательного азотистого баланса.
Перераспределение жидких сред в организме в связи с отсутствием земной гравитации, в связи с этим — изменение работы сердечно-сосудистой, лимфатической и других систем.
А чем может аукнуться полет в космос ради съемок в кино актрисе Юлии Пересильд, читайте ЗДЕСЬ.
Автор текста:Дарья Гапионок
Сегодня читают
5 лайфхаков от врача, как убрать из птицы, рыбы или мяса антибиотики и гормоны
7 фруктов, которые помогут быстро похудеть и хорошо выглядеть
Не стресс и не кофеин: кардиолог ФМБА назвал неявные причины учащенного сердцебиения
Кардиолог Кореневич перечислила 5 главных причин, почему появляется одышка
6 заблуждений о холестерине, в которые мы продолжаем верить до сих пор
Что происходит с кислородом в космосе?
В космосе никто не услышит ваш крик, и, как известно каждому ученику начальной школы, это потому, что нет воздуха, который распространял бы звуковые волны. Примерно с 350 г. до н.э. мы подозревали — и совсем недавно подтвердили — что космос — это вакуум.
Но что происходит с кислородом в космосе?
Хотя НАСА и другие космические агентства были хорошо подготовлены со скафандрами перед отправкой астронавтов в космос, определение того, что происходит с кислородом в космосе, было менее ясным. Однако изучение атмосферы — или, вернее, отсутствия атмосферы — в космосе недавно показало, что молекулярный кислород там действительно существует, но пока только в двух местах.
Очевидно, что, несмотря на то, что это третий по распространенности элемент во Вселенной, доступного для дыхания кислорода будет крайне мало, когда вы покинете нашу планету. Но есть ли последствия этого? И что мы можем извлечь из этого факта?
Ранние исследования атмосферы предсказали космическую пустоту
То, что происходит с кислородом в космосе, сначала не могло быть подтверждено прямым наблюдением, поскольку пилотируемые космические полеты не проводились до второй половины 20-го века. Вместо этого нехватку кислорода в космосе изначально предсказывали дедукцией, наблюдениями и большим количеством восхождений.
Наша планета окружена атмосферной оболочкой. Слои воздуха, содержащие азот, углекислый газ и другие газы, такие как кислород, поддерживают жизнь на планете. Университетская корпорация атмосферных исследований (UCAR) описывает, как ранние ученые измеряли изменение атмосферы по мере удаления от поверхности Земли.
В 1648 году двое ученых, Блез Паскаль и его шурин Флорин Перье, подняли на вершину горы метровый стеклянный столб ртути. Этот ранний барометр Торричелли показал им, что давление воздуха уменьшается с высотой. В 1787 году дальнейшие исследования, проведенные другим исследователем, который рисковал высотной болезнью на Монблане, самой высокой горе Европы, показали, что вместе с падением атмосферного давления снизилась и температура.
Эти данные свидетельствовали о том, что наша атмосфера освобождалась от гравитации и исчезала в космическом вакууме, что было дополнительно подтверждено дерзкими полетами на воздушном шаре все выше и выше в атмосферу. Рискуя смертью, ранние ученые продемонстрировали не только то, что атмосферное давление было ниже на больших высотах, но и то, что уровень кислорода в четырех милях от атмосферы был настолько снижен, что был почти несовместим с жизнью.
Дальнейшие исследования атмосферы на большей высоте, проведенные с помощью неуправляемых метеозондов, подтвердили, что в верхних слоях нашей атмосферы меньше кислорода и там ниже атмосферное давление.
Откуда берется кислород?
Кислород — третий по распространенности элемент во Вселенной, поэтому теоретически космос должен быть заполнен им. Однако пространство между планетами, звездами и другими небесными телами лишь незначительно заселено пылью, газом и радиацией. Несмотря на десятилетия астрономии, молекулярного кислорода (вещества, которым можно дышать, состоящего из двух соединенных вместе атомов O 2 ) почти не существует. Как отмечает Science.org, в космосе молекулы водорода H
На Земле O 2 в изобилии. Он образуется растениями, водорослями и фитопланктоном в процессе фотосинтеза, когда они поглощают CO 2 и преобразуют его в энергию.
Кислород, пригодный для дыхания, составляет около 20% атмосферы, и гравитация удерживает его тесно связанным с планетой, но в верхних слоях притяжение не так сильно, и космический вакуум поглощает его. Кислород, улетающий в космос на высоте, — вот почему большинству альпинистов необходимо брать с собой резервы для восхождения на Эверест.
Кислород действительно существует в космосе, хотя Центр космических полетов Годдарда отмечает, что он не образовался во время Большого взрыва. Вместо этого он прибыл из-за реакций ядерного синтеза во вновь образовавшихся звездах. Когда звезды потребляли водород и гелий, они создавали углерод и кислород. В конце жизни звезды эти элементы — строительные блоки углеродной жизни — выбрасываются в космос.
Итак, да, мы произошли из звездной пыли, но это также звездная пыль, которая накапливает молекулы кислорода в космосе.
Что происходит с кислородом в космосе?
Кислород был открыт в 1770-х годах, но астрономы только недавно узнали, где его найти в космосе.
И причина его неуловимости — звездная пыль.
В 2015 году НАСА сообщило, что инфракрасные детекторы в обсерватории Гершеля Европейского космического агентства обнаружили молекулярный кислород только в двух местах во Вселенной: в туманности Ориона и в облаке Ро Змееносца. Причиной этого дефицита может быть то, что кислород намного более липкий, чем считалось раньше.
Недавнее исследование, в котором моделировались условия облака космической пыли здесь, на Земле, показало, что энергия связи для элементарного кислорода примерно в два раза сильнее, чем ожидалось. В облаках звездной пыли эта сильная связь означает, что сами атомы кислорода не могут свободно объединяться и образовывать пригодный для дыхания O
Хотя отдельные атомы кислорода распространены вокруг звезд, которые их создают, звездная пыль быстро собирает их и не может легко отпустить.
Когда вы смотрите на звезды ночью, помните об этом факте, и это может дать вам некоторое утешение, если вы узнаете немного больше о том, как устроена наша Вселенная и что происходит с кислородом там, наверху.
Интересуетесь всем, что связано с космосом и исследованиями? Мы тоже. Взгляните на Northrop Grumman и подумайте о присоединении к нашей команде .
Почему не весь наш воздух уходит в космос?
Почти все живущие живут в атмосфере – воздухе, которым мы дышим и в котором живем, который окружает всю Землю.
Но как воздух остается на месте? Мы ощущаем окружающую нас атмосферу как нечто очень легкое и неосязаемое.
Но в эфир не взлетает. Он удерживается на месте той же силой, которая удерживает все остальное на Земле: гравитацией.
«Земля большая и тяжелая, — говорит Бьорн Самсет. Он физик и старший научный сотрудник Центра международных климатических исследований Цицерона в Осло.
«Эти газы не могут уйти, пока есть земля, которая удерживает их на месте».
Земля была создана из целого ряда различных элементов более 4 миллиардов лет назад. В этом процессе молекулы элементов оседают от самых тяжелых внутри к самым легким снаружи, и все удерживается на месте одной и той же силой гравитации.
Самые легкие молекулы подвешены вокруг планеты, подобно тонкой завесе или очень тонкой жидкости.
Самсет указывает, что все эти молекулы в атмосфере скопились бы слоями, от самых тяжелых внизу до самых легких на самом краю, если предположить, что в атмосфере не происходило перемешивания. Но в реальном мире солнце добавляет в атмосферу огромное количество энергии, и там происходит много всего.
Бьёрн Самсет, физик и старший научный сотрудник Центра международных климатических исследований Цицерона. (Фото: Цицерон)
Крошечная часть воздуха уходит в космос. По данным Европейского космического агентства, ежедневно в космос уходит около 90 тонн атмосферы.
Звучит много, но это всего лишь крошечная часть атмосферы.
«Вероятно, пройдет более 150 миллиардов лет, прежде чем атмосфера исчезнет таким образом», — говорит Самсет.
Почему улетучивается часть кислорода — сложный вопрос, но мы вернемся к нему позже в этой статье.
Но сначала: что на самом деле витает в воздухе?
Воздух, который не выходит
Воздух состоит из целого ряда различных газов, но на 80 процентов состоит из азота. Жизненно необходимый кислород составляет около 20 процентов, наряду с меньшими количествами аргона, углекислого газа, гелия, водорода и других веществ.
Но здесь наша интуиция о мире слегка подводит. Мы воспринимаем камни как нечто тяжелое и осязаемое, тогда как воздух — это нечто принципиально иное. Философы древности и других частей света считали четыре элемента земли, огня, воздуха и воды обладающими уникальными и отличными друг от друга качествами.
Но мир устроен не так. Все состоит из элементов, и эти элементы имеют массу и вес.
«На самом деле нет никакой разницы между молекулой азота и камнем, — говорит Самсет.
«Или, как говорит Йода, это „только в твоем уме“».
«Чтобы молекула азота вылетела с Земли, она должна откуда-то получить энергию».
Чтобы молекула азота или камень поднялись над глубоким гравитационным полем Земли, необходима энергия.Когда мы отправляем объекты в космос, мы используем ракеты для противодействия гравитации.
Это требует много энергии, что объясняет, почему ракеты, которые мы используем, такие большие и требуют так много топлива. Чтобы избежать земного притяжения с уровня земли, вы должны подняться со скоростью более 40 000 километров в час.
Ракета «Сатурн-5» доставила на Луну луноход, космический корабль и трех астронавтов общим максимальным весом 130 тонн. Но для запуска в космос вся ракета весила 2 800 тонн, большую часть которой составляло топливо, по данным НАСА.
Молекула с азотом намного легче, чем груз ракеты, но для того, чтобы улететь, ей все равно нужно приложить энергию.
И это может произойти несколькими способами.
Эта ракета высотой более 110 метров состоит в основном из топлива. Чтобы освободиться от гравитационного притяжения Земли, требуется много энергии. (Изображение: НАСА)
Легкие элементы
Некоторые вещества, такие как гелий и водород, легче воздуха. Эти газы поднимаются в атмосферу, но это не значит, что они исчезают в космосе, когда вы прокалываете, например, гелиевый шар.
Небольшое количество гелия рассеяно в атмосфере, а внешний слой атмосферы – экзосфера – содержит крайне тонко рассеянный гелий и водород.
Солнце поставляет энергию, которая нагревает атмосферу и заставляет атомы и молекулы больше двигаться, и эта энергия может выбрасывать материю. Водород и гелий также добавляются в атмосферу от Солнца.
Молекулы в газе все время движутся и сталкиваются друг с другом, а иногда молекулы этих и других газов получают такой мощный толчок, что выбрасываются из атмосферы. Они достигают космической скорости, а затем освобождаются от гравитационного притяжения Земли.
«Там наверху гравитация слабее, чем на уровне земли», — говорит Самсет.
«Некоторые из этих толчков настолько сильны, что газы вырываются наружу. Это почти как случайная ракета».
Но этот эффект «случайной ракеты» составляет лишь малую часть, около 10-20 процентов того, что на самом деле улетает из атмосферы.
Почему исчезают остальные — загадка.
Почему исчезает кислород?
Молекулы кислорода и азота не должны выбрасываться из атмосферы, потому что они слишком тяжелые, говорит Джоран Моэн.
Моэн исследовал нашу просачивающуюся атмосферу с помощью небольших исследовательских ракет, запущенных со Шпицбергена, где он сейчас работает директором Университетского центра на Шпицбергене (UNIS).
Атом кислорода во много раз массивнее атома гелия.
Тем не менее, существует поток кислорода, гелия и водорода, который исчезает над магнитными полюсами Земли – атмосферная утечка. Исследовательские ракеты запускают через утечки, чтобы увидеть, что здесь происходит на самом деле.
Так художник представляет, как выглядит атмосферная утечка на магнитных полюсах Земли. Молекулы из атмосферы выбрасываются двумя потоками, и это составляет около 90 тонн потерянной атмосферы в день. (Фото: НАСА / Скриншот)
Эти утечки почти подобны шлейфам атомов, выступающим за пределы двух магнитных полюсов Земли. А здесь молекулы настолько тяжелые, что для их извлечения требуется много энергии.
Воздух в этих шлейфах очень плотный по сравнению с пространством вокруг них. Моэн описывает, как спутники внезапно испытывают гораздо большее сопротивление, когда они проходят через шлейфы, потому что плотность газа прямо там намного больше.
Моэн объясняет, что они не знают точно, откуда берется вся эта энергия, но ее можно проследить до солнечного ветра — потока заряженных частиц, непрерывно попадающих в атмосферу. Эти частицы также создают северное сияние — явление, связанное с атмосферными шлейфами.
10 000 градусов
«Заряженные частицы создают сильное нагревание атмосферы — от 5000 до 10 000 градусов Кельвина», — говорит Моэн.
Эти температуры приближаются к 10 000 градусов Цельсия.
Однако этот нагрев не генерирует достаточно энергии для выброса тяжелых атомов и молекул.
Моен говорит, что это, вероятно, связано с электрической связью между магнитным полем Земли и солнечным ветром, который сталкивается с магнитным полем.
Муфта добавляет энергии и имеет потенциал для сильного нагрева атмосферы. Частицы нагретой атмосферы могут следовать за магнитными линиями в магнитном поле Земли и выбрасываться над магнитными полюсами, образуя эти шлейфы.
Модель, показывающая магнитное поле вокруг Земли (круг в центре) и то, как оно изгибается под действием сильных солнечных ветров, которые обозначены красным цветом. Магнитные поля представлены всеми линиями. Солнечный ветер исходит слева. (Изображение: НАСА/скриншот)
«Но мы не нашли точных механизмов нагрева», — говорит Моэн. Он говорит, что это постоянная работа.
Магнитное поле Земли на самом деле защищает атмосферу — и всех нас, кто здесь живет — от заряженных частиц, которые приходят с солнечным ветром.