人直接暴露在太空里会先憋死还是先冻死？

源济

人直接暴露在太空里会先憋死还是先冻死？

知乎高赞  2022-04-30 07:00

在电影《银河护卫队 2》里，勇度为了保护星爵，暴露于太空而死。

勇度的身体逐渐冻成了冰

假如一个正常人暴露于太空之中，也会死于失温吗？

 人直接在太空里暴露会先憋死还是先冻死？ 

| 答主：太空僧（2273 人赞同了该回答）

先说结论：在憋死前，不会冻死。

 

1、先说窒息

 

太空中虽然是接近真空，但相对正常大气压的压差并没有你想象的那么大，但也不小。

 

和潜水的减压病很相似。

 

减一个大气压，也就相当于潜水中的 10 米左右急速上浮。

 

10 米不算太深的深潜，前提是不要憋气，否则会肺内充满气体。

 

当气压快速下降一个大气压时，如果不能顺利呼出气体，其容积会增加一倍，可能导致肺过度膨胀，甚至死亡。

 

另外如果咽鼓管有严重堵塞，耳鼓也会出问题。

 

但理论预测和动物试验证实，除了这些之外，暴露于真空并不会造成即时的伤害。

 

你不会爆炸，血液不会沸腾，你不会冻死，也不会马上失去知觉。

 

但是，不憋气，意味着肺里没有太多的氧气。

 

二氧化碳都没，壮如牛的宇航员也坚持不了 2 分钟。

 

但暴露于太空 30 秒左右不太可能造成永久性伤害。

 

供氧不足的情况下，意识还可以再维持 9-11 秒。

 

紧接着，身体会发生瘫痪和抽搐。

 

这一时期，软组织和静脉中快速形成水汽，导致身体肿胀，除非有增压服能够约束住身体。

 

因为当身体暴露于压力下降的环境时，氮气会溶于离开身体的气体中。

 

若氮气被逼离体液的速度太快时，气泡会在身体内形成，造成减压症的症状，如皮肤发痒及皮疹、关节痛、感觉器衰弱、麻痹及死亡。

 

空气栓塞症也可以了解一下。

 

举 3 个例子：

 

1965 年，在 NASA 的载人航天器中心。

 

一次真空舱宇航服泄露事件中，NASA 曾经有一名被试者不幸暴露于近似真空下（压力小于 1 psi，即 1 磅/平方英寸）。

 

他保持知觉的时间是 14 秒，这大概是氧气从肺部到达大脑所需要的时间。

 

他的宇航服中的条件大概没有达到极强的真空，而且 15 秒后 NASA 就开始给真空舱重新加压。

 

在大约相当于一万五千英尺海拔高度的大气压力下，被试者开始恢复知觉。

 

后来被试者报告说他能感受并听到空气泄露出去，他在失去知觉前最后的记忆是舌头上的水开始沸腾。（低压条件下水的沸点会降低)

1995 年 2 月 13 号的《航空周刊与空间技术》发表了 Leonard Gordon 报道的另一次真空事件的信件：

 

「1960 年 8 月 16 日，发生了飞行员在工作时将一只无加压的手长时间置于接近真空下的情况。

 

在使用开放式的吊舱上升到 102,800 英尺（19.5 英里）高度的过程中，Joe Kittinger 的右手上的加压出了问题。

 

他决定继续任务。如预期的一样，他的手很疼并失去了功能。

 

但是在这次破记录的跳伞后，一回到低海拔，他的手就恢复了正常。」

 

第三个，就是著名的联盟 11 号事件。

 

1971 年 6 月 30 日，1 时 35 分，苏联的联盟 11 号在与礼炮 1 号对接返回进入大气层前。

 

返回舱和轨道舱分离时，返回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，返回舱内空气泄漏，舱内迅速减压，致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。

 

返回舱失压事故时间线：

 

0 秒：当着落返回舱和轨道服务舱分离时，连接轨道舱和返回舱的换气阀门被震开。

 

原因是本应先后引爆的爆炸螺栓同时引爆了。

 

此时高度为 168 千米，开始失压；

 

几秒：气压即已经下降到致命的程度，且气阀位于宇航员座椅的下方，无法定位和封堵；

 

40 秒：飞行数据记录器中的生物传感器显示宇航员死亡；

 

212 秒：舱内气压降到 0 。

 

尽管返回程序都是正常的，返回舱也在降落伞减速下，安然着陆。

 

但当人们打开舱门时，看到的却是已经遇难的 3 名航天员的尸体。

 

结论，10 秒内不会窒息憋死。

 

10 - 20 秒后，开始失去知觉。

 

40 秒后，静脉压由于膨胀而上升，高过动脉压，血液循环停止。

 

1 - 2 分钟后，失氧应该就导致中枢神经系统就真挂了（比有二氧化碳的地面上的窒息要快吧，无试验证实）

 

2、冻死

 

太空是「绝对零度」么？答案：并不是。太空没有温度。

 

太空中的分子很少，不足以表现出「温度」的属性，既不「冷」，也不「热」。

 

真空是一个良好的隔热体，暴露于其中的人，会因为体表水分蒸发而略微感到有一点点冷，但不会冻起来。

 

宇航员如果不穿宇航服就走出舱外，短时间内并不会出现力学上的损伤。

 

但是由于低压导致体表水分迅速气化，会带走热量，很快地将眼鼻口处降温，开始造成冻伤。

 

这里细分为两步。

 

第一步，沸腾蒸发结冰。

 

参照下图，气压低沸点就低，沸腾后剩余水分就结冰（因为沸腾带走了内能），结冰的时间应该也取决于水的多少。

 

 

第二步，升华。

 

此瞬间人体温度应该还能保持在 300K 左右，胖子此刻会更暖和。

 

参照下图（冰有 15 个相），在接近 0 的气压下，冰没有液态相，直接升华为气态。

 

升华过程不断带走更多热量。(关键词：比热容，范德华力，平均自由程)。

 

不断降低内能来补偿升华热，直至其温度与环境温度接近平衡后，升华也就慢慢停止了（如果还有这么多冰的话）。

 

 

此时嘴唇等皮肤表面的口水汗水已经升华了，造成表面冻伤。

 

冻干的皮肤固体物质由于微小的冰晶体的升华而呈现多孔结构，并尽量保持原先冻结时的体积（只是尽量）。

 

细晶在升华后留下的间隙较小，使下层升华受阻。

 

这个过程，在食品行业中，称为冷冻干燥（ Freeze-drying ），简称冻干。

 

同时，肺部气体因减压而快速排出，之后水汽还会持续从气道流出，这种持续的蒸发/升华会令口鼻温度降温到接近结冰点。

 

身体其余部分也会降温，但比较慢，短时间内不致死。

 

另一方面，由于太空中没有臭氧层阻挡阳光，阳光中红外线部分会迅速加热朝阳一面造成烧伤，从 10 秒左右就会开始轻微晒伤。

 

紫外线和其他高能射线又会反复穿透人体，可能超过人体能够容忍的辐射剂量，导致急性辐射损伤。

 

但时间是以分钟乃至小时计，相比憋死来说，还是比较缓慢的过程。

 

总结，在憋死的几分钟内，不会冻死。

 

题图： 《银河护卫队 2》

编辑： 鑫鑫向荣