In einfachen Worten, wie unterscheidet sich die Art und Weise, wie Raumanzüge mit Atemgas umgehen, von der Tauchausrüstung?

Ich sage "atembares Gas", weil das, was sich im Tank befindet, eine Vielzahl von Mischungen sein kann und ich kein einziges Wort für Gasmischung kenne, die Sie sicher atmen können.

Taucher und Astronauten haben Tanks mit Atemgas und verbrauchen beim Manövrieren in ihrer jeweiligen wässrigen und leeren Umgebung etwas davon, stoßen CO 2 , H 2 O, CH 4 , H 2 und andere Dinge hinein, und ihre Ausrüstung stößt schließlich Reste aus in die Umwelt.

Ist es möglich, diese beiden Systeme auf einfache Weise zu vergleichen und gegenüberzustellen?

Zum Beispiel Antworten auf Wären die CO2-Wäscher ausgefallen, bevor die O2-Versorgung während eines Apollo-Mondspaziergangs zu Ende ging? Diskutieren Sie CO 2 -Wäscher, und normale Sporttaucher haben keine, die mir bekannt sind ( Rebreather sind ein separates Thema ).

Erinnerungen an Jaques Cousteaus „Die Unterwasserwelt“ enthalten spezielle Gasmischungen für ihre tiefsten Tauchgänge. Ich interessiere mich hauptsächlich für die am wenigsten exotische Art des Gerätetauchens, die Art, die ein Anfänger lernen würde.

Frage: In einfachen Worten , wie unterscheidet sich die Art und Weise, wie Raumanzüge mit Atemgas umgehen, von der Tauchausrüstung?

Es wird dringend empfohlen, auf vorhandene Antworten zu verlinken, die jeden Aspekt detaillierter abdecken. Was ich hier brauche, ist eine Sicht aus 100.000 Fuß. Es ist nicht nötig, das zu reproduzieren, was bereits in bestehenden Beiträgen gut erklärt wurde. Danke!

Die cabin-atmosphereAnleitung zur Tag-Nutzung beginnt mit „Atmosphäre in einem Raumfahrzeug oder Raumanzug, die ein Astronaut atmen würde …“, also ist es hier angebracht. space.meta.stackexchange.com/a/1580/12102
Das fühlt sich weniger wie eine Frage, sondern eher wie eine Hausaufgabe an. Es ist sehr breit und ziemlich offen. Tauch- und Raumanzüge unterscheiden sich in fast jeder Hinsicht radikal, und diese Frage bemüht sich nicht wirklich, die Antworten auf ein bestimmtes Thema zu konzentrieren. Ihre Fragen sollten einen angemessenen Umfang haben. Wenn Sie sich ein ganzes Buch vorstellen können, das Ihre Frage beantwortet, fragen Sie zu viel.
@J ... bitte lesen Sie den Beitrag noch einmal vollständig durch. das wurde buchstäblich schon angesprochen!

Antworten (4)

In Notfällen, insbesondere beim Auf- und Abstieg, werden fahrzeuginterne Raumanzüge in der Kabine getragen. Die Mercury-Anzüge wurden von Goodrich hergestellt. Fast alle anderen IV-Anzüge wurden von der David Clark Company hergestellt: Gemini, Apollo 1, Shuttle-Schleudersitzanzug, Shuttle LES und Shuttle ACES (alle eine Weiterentwicklung des Gemini-Designs).

IV-Anzüge sind der Tauchausrüstung ziemlich ähnlich. Insbesondere:

  • Die Luftquelle ist anders. Tauchluft kommt vollständig aus einem Tank. IV-Anzüge erhalten ihre Luft durch eine Nabelschnur zum Kabinenumgebungssystem.
  • IV-Anzüge haben auch eine Sauerstoffflasche als Backup in den Anzug eingebaut. Scuba verwendet nur gelegentlich eine zweite Flasche; Die übliche Unterstützung besteht darin, einen anderen Taucher in der Nähe zu haben, mit dem Sie die Luft teilen können. IV-Anzüge waren noch nie in der Lage, einem anderen Anzug Luft zu entnehmen.
  • Der Druck und die Zusammensetzung (dh prozentualer Sauerstoffgehalt) der einströmenden Luft sind sowohl bei Tauch- als auch bei Weltraumprogrammen unterschiedlich.
  • Wo die einströmende Luft verteilt wird, ist unterschiedlich. Die meisten Sporttaucher atmen durch ein Mundstück; weniger verbreitet sind Masken, die das gesamte Gesicht mit Luft versorgen. Frühe IV-Anzüge hatten ein Siegel um das Gesicht oder die Vorderseite des Kopfes. Moderne IV-Anzüge haben das Siegel am Hals.
  • Wohin die ausgeatmete Luft geht, ist ganz anders. Ausgeatmete Tauchluft gelangt in das umgebende Wasser. Bei den Anzügen von David Clark strömt die ausgeatmete Luft durch ein Einwegventil in der Dichtung des Gesichts-/Kopfbereichs und gelangt in den Körper des Anzugs. Im Anzugkörper befindet sich dann ein Überdruckventil, das dann die Abluft in die Umgebungsluft der Kabine abgibt. Somit sind sowohl Tauch- als auch IV-Anzüge offene Systeme.
  • Tauchluft hilft nicht, die Körperwärme zu kontrollieren. Obwohl die Luft in IV-Anzügen eine gewisse Belüftung für den Körper der Anzüge bereitstellt, werden diese Anzüge hauptsächlich durch eine flüssigkeitskühlende Unterwäsche gekühlt.

Außerirdische Raumanzüge werden für Weltraumspaziergänge und Mondspaziergänge verwendet. Einige der David Clark-Anzüge für Gemini wurden für den Einsatz in Elektrofahrzeugen modifiziert. Alle anderen EV-Anzüge wurden von ILC Dover hergestellt: Apollo, Shuttle EMU und die ISS EMU.

EV-Anzüge sind eher mit Rebreathern vergleichbar:

  • Die Luftquelle kann eine Nabelschnur zum Kabinenumgebungssystem (Gemini, Apollo-Start, Apollo-Servicemodul-Weltraumspaziergang) oder von einem tragbaren Lebenserhaltungssystem (Apollo-Mondspaziergang, Shuttle, ISS) sein.
  • Alle EV-Anzüge haben eine in den Anzug oder PLSS eingebaute Reserve-Sauerstoffversorgung. Apollo-Anzüge könnten auch Ressourcen mit einem anderen Anzug teilen (BSLSS).
  • Die einströmende Luft in EV-Anzügen wird sowohl auf das Gesicht als auch auf die flüssigkeitsgekühlte Unterwäsche verteilt.
  • Ausgeatmete Luft kehrt entweder durch die Nabelschnur oder zum PLSS zurück. In beiden Fällen wird die Luft auf CO gereinigt 2 , Feuchtigkeit entfernt, Sauerstoff hinzugefügt und Temperatur konditioniert, damit es zum Anzug zurückkehren kann. Somit sind EV-Anzüge geschlossene Systeme.
  • Luft hilft, EV-Anzüge zu kühlen; Insbesondere leitet es Schweiß ab, um den Astronauten zu kühlen.

Meines Wissens gelten die oben genannten Unterscheidungen auch für die russischen Anzüge Sokol (IV) und Orlan (EV).

Re Scuba verwendet nur gelegentlich eine zweite Flasche. SCUBA-Taucher benötigen eine Sekundärluftversorgung, die in erster Linie von jemand anderem in der Gruppe verwendet werden soll. Sie haben die Wahl zwischen einer Ponyflasche oder einem "Oktopus". Letzteres, häufiger bei modernen (Split-Regler-)Designs, ist ein weiterer sekundärer Atemregler am Ende eines längeren Schlauchs, der beim Schwimmen dem Oktopus-Tentakel ähnelt. Aber wenn man sich die klobigen Atemregler in einer alten TV-Show wie Sea Hunt ansieht , denke ich, dass eine Ersatzflasche damals praktischer wäre.
@JDługosz: Ihr Kommentar bekräftigt nur meinen Standpunkt, dass ein Tank auf jeder Person häufiger ist als zwei.
Es ist heute, mit modernem Split-Regler-Design. Aber zu der Zeit, als die Raumanzüge entworfen wurden? Wenn ich Wikipedia durchblättere, finde ich nur, dass "sie im Laufe der Zeit verbessert wurden und dominant wurden", aber keine bestimmten Jahre. Der Stil von Sea Hunt und Cousteau war noch in den 60er Jahren ikonisch. Oh, ich werde auch daran erinnert, dass die Auftriebskontrollblase als eine weitere Notluftquelle dienen kann.
Zu "Tauchluft hilft nicht, die Körperwärme zu kontrollieren.", das Problem bei fast allen Tauchgängen ist das Zurückhalten der Körperwärme, also Neoprenanzüge und Trockenanzüge, die den Körper isolieren. Raumanzüge, insbesondere solche, die für EVA verwendet werden, haben natürlich das gegenteilige Problem, da sie von Vakuum umgeben sind.

Als Taucher bekam ich einige Bemerkungen.

Ein Raumanzug ist als geschlossenes System mit konstantem Druck konzipiert. Ausgeatmeter Sauerstoff wird wiederverwendet und das ausgeatmete Kohlendioxid wird ausgewaschen. Nur der vom Astronauten verbrauchte Sauerstoff wird nachgefüllt.

Die meisten Tauchausrüstungen sind offene Systeme, das ausgeatmete Atemgas wird nicht wiederverwendet. Die an die Oberfläche aufsteigenden Blasen sind das gesamte ausgeatmete Gas. Es wird kein Wäscher verwendet. Tauchausrüstung wird mit einem Druck zwischen 1 und 5 bar verwendet. Tieftaucher bis 15 bis 30 bar.

Sehr wenige Sporttaucher verwenden geschlossene Systeme, keine Blasen, ausgeatmeter Sauerstoff wird wiederverwendet, ein Wäscher entfernt ausgeatmetes Kohlendioxid. Wenn sie tiefer als etwa 6 m vordringen wollen, können sie keinen reinen Sauerstoff verwenden, sondern eine Mischung aus Sauerstoff mit Stickstoff oder Helium. Wenn das System eine Mischung mit zu wenig oder zu viel Sauerstoff für die tatsächliche Tiefe liefert, kann der Benutzer getötet werden.

Wenn ein offenes Tauchsystem ausfällt, wird das der Taucher auf jeden Fall bemerken und möglicherweise etwas tun, um zu überleben.

Wenn ein geschlossenes Tauchsystem durch zu wenig oder zu viel Sauerstoff oder zu viel Kohlendioxid im Kreislauf ausfällt, bemerkt der Taucher dies möglicherweise überhaupt nicht und wird ohne Vorwarnung getötet. Der Taucher merkt, wenn zu wenig oder zu viel Gas vorhanden ist, aber er spürt nichts, wenn der Sauerstoffgehalt falsch ist oder zu viel Kohlendioxid vorhanden ist.

Es gibt einen großen Unterschied in der erforderlichen Gasmasse. Ein offenes Tauchsystem kann etwa 3 kg Luft für einen Tauchgang von etwa einer Stunde benötigen. Ein Apollo-Astronaut hatte bis zu 4 Stunden lang 0,45 kg Sauerstoff, etwa 0,1 kg pro Stunde. 30-mal und bis zu 150-mal mehr Masse pro Stunde für das offene Tauchsystem.

Ich hatte den Eindruck, dass zu viel Kohlendioxid sehr auffällig ist, sehr unangenehm, lange bevor es giftig ist, aber das ist bei 1 bar. Ich denke an die Szenen mit CO2-Wäscherkanistern in Apollo 13 und Antworten auf Do ISS Astronauts Notice, or erleben Sie Symptome von erhöhten CO2-Werten? Tragen sie regelmäßig Monitore?
@uhoh Es gab Fälle von Tauchern, die geschlossene Systeme verwendeten, die durch zu viel Kohlendioxid durch erschöpften Wäscher getötet wurden. Diese Taucher waren Experten, haben aber vor ihrem Tod nichts gespürt. Wenn sie etwas gespürt hätten, hätten sie etwas dagegen getan. Da war ein deutscher Sporttaucher, den ich persönlich von einem Vortrag kannte. Er war der damalige deutsche Experte für geschlossene Systeme. Ich wurde nach seinem Tod gefragt, ob ich jemanden kenne, der eine Gasanalyse des Restgases seiner Sauerstofftanks durchführt. Ich fand einen Chemiker an der örtlichen Universität, an der ich arbeitete.
@uhoh Also muss ich schlussfolgern: Bei ihm war es nicht auffällig. Wenn er etwas von zu viel Kohlendioxid gespürt hätte, hätte er überlebt.
@uhoh Es gab viele Fälle von Winzern, die in Gärkellern an zu viel Kohlendioxid starben. Diese Winzer bemerkten nichts, sonst hätten sie den Keller verlassen, bevor sie das Bewusstsein verloren hätten.
Das Problem mit (normalem, offenem System) SCUBA ist, dass die verbrauchte Luftmenge mit dem Druck steigt, also geht man in der Tiefe so schnell durch. Die EV-Anzüge verwendeten einen viel niedrigeren Druck, daher müssten Sie extrapolieren, um die Leistung zu vergleichen.
@JDługosz, Die pro Atemzug verbrauchte Luftmenge steigt mit dem Druck im Open-Loop-SCUBA. Das kannst du etwas kompensieren , indem du dir antrainierst, in der Tiefe langsamer zu atmen.
Besonders für Sporttaucher sind die Kosten ein wichtiger Aspekt. Das Auffüllen Ihres Tanks in einem Tauchshop ist im Vergleich zur Aufrechterhaltung eines geschlossenen Systems ziemlich billig.
@SolomonSlow Eine langsamere Atmung in der Tiefe kann Probleme mit einem erhöhten Kohlendioxidgehalt im Blut verursachen. Die Atmung sollte Sauerstoff hinein UND Kohlendioxid hinaus transportieren. In der Tiefe ist viel mehr Sauerstoff als nötig in der komprimierten Luft. Mischgastaucher verwenden in der Tiefe ein Gas mit weniger als 8 % Sauerstoff. Aber der Transport von CO2 vom Blut zum ausgeatmeten Gas wird unter Druck schlechter, da die erhöhte Gasdichte die Lungenventilation reduziert. Um die CO2-Entfernung in der Tiefe zu verbessern, sollte der Taucher nicht langsamer atmen, sondern schneller.
@Uwe, so tief war ich noch nie. Ich war nur dort, wo jeder Atemzug ungefähr die dreifache Masse der Oberflächenluft enthält - Freizeittauchen mit nichts als normaler Luft im Tank.
@Solomon Im Allgemeinen lehren wir (zumindest CMAS) die Leute, den Atem nicht zu schonen oder anzuhalten, unabhängig davon, in welcher Tiefe. Atmen Sie einfach regelmäßig und planen Sie Ihre Tauchgänge entsprechend. Sonst bekommt man bestenfalls Kopfschmerzen vom CO2. Wenn Sie mehr Zeit in der Tiefe verbringen möchten, besorgen Sie sich eine größere Flasche oder eine Bühne ... aber offiziell sollten Sporttaucher niemals Dekompressionsstopps einlegen. Wenn Sie also auf 30 m sind, setzt dies sowieso eine Grenze für die Zeit, die Sie dort unten verbringen.
@Voo, ich habe nie den Atem angehalten . Ich habe nur versucht, mich langsam zu bewegen und auf meine Atmung zu achten. Vielleicht war es nur meine Einbildung, aber ich dachte, wenn ich nicht mehr atmete, als ich brauchte, dass ich in der Tiefe langsamer atmete als nahe der Oberfläche. Es ist aber schon eine Weile her. Ich hatte das Rec-Tauchen satt und hatte nie das Bedürfnis, zu etwas mehr... Ähm... Interessantem überzugehen.

Es gibt mehrere Unterschiede, und ich bin mir ziemlich sicher, dass die folgende Liste nicht vollständig ist.

  • Druck.
    Ein Taucher ist mehr als einer Atmosphäre ausgesetzt. Pro zehn Meter Wassertiefe steigt der Druck um etwa eine Atmosphäre. Sporttaucher müssen sich Sorgen um Stickstoffnarkose, Dekompressionskrankheit und Sauerstofftoxizität machen. Astronauten atmen fast 100 % Sauerstoff bei reduziertem Druck ein. Dies bedeutet, dass Astronauten auf der ISS sich vor einer EVA einer Voratmung unterziehen müssen, um eine Dekompressionskrankheit zu vermeiden, aber ansonsten müssen sich Astronauten keine Sorgen über die Druckprobleme machen, denen Taucher ausgesetzt sind.
  • Kosten für Atemluft.
    Sogar Trimix ist spottbillig im Vergleich zu den weitaus teureren Kosten der Atemluft von Astronauten. Selbst mit dem, was SpaceX getan hat, um die Startkosten zu senken, ist es immer noch sehr teuer, irgendetwas in den Weltraum zu schicken, und dazu gehört natürlich auch die Atemluft.
  • Abluft versus Umluft.
    Sporttaucher geben einfach ihren ausgestoßenen Atem ins Wasser ab. Diese verbrauchte Luft enthält immer noch ziemlich viel Sauerstoff, aber Luft (sogar Trimix) ist billig. Da es sehr teuer ist, irgendetwas in den Weltraum zu schicken, wird die Luft in einem Raumanzug (oder einem Raumschiff) recycelt. Das durch den menschlichen Stoffwechsel entstehende Kohlendioxid wird eingefangen und möglicherweise ausgestoßen. Der verbleibende Sauerstoff wird recycelt.
@uhoh, Ihre Bitte hier um eine strengere Antwort und Ihre Bitte in der Frage nach "in einfachen Worten" stehen im Widerspruch zueinander. Welches ist es?
"Off Topic..." war als Hinweis darauf gedacht, dass das Folgende in irgendeiner Weise nichts mit dem aktuellen Beitrag zu tun hat. "...aber diese Frage ..." verweist auf eine orbitale mechanische Frage in Physics SE. „In einfachen Worten“ gilt also für diese Seite, „eine strengere Antwort“ gilt für die verknüpfte Frage in Physics SE. Sorry für die Verwirrung! Ich werde den ersten Kommentar jetzt löschen und diesen zu gegebener Zeit.
Es gibt eine sehr kleine Anzahl von Sporttauchern, die geschlossene Systeme verwenden, ohne dass ihre Abgase ins Wasser abgegeben werden.
Sie liegen falsch, ISS-Astronauten brauchen vor einer EVA keine Voratmung, um eine Stickstoffnarkose zu vermeiden. Bei Drücken unter etwa 2 bis 3 bar ist eine Stickstoffnarkose nicht möglich. Eine Stickstoffnarkose ist möglich, wenn Luft mit einem Druck von über 3 bis 5 bar in einer Tiefe von 20 bis 40 m eingeatmet wird. Das Voratmen vor einer EVA ist nur erforderlich, um das Risiko einer Dekompressionskrankheit zu verringern.

Die vorherigen Antworten gehen sehr detailliert auf SCUBA ein, aber da Sie speziell nach der Art gefragt haben, die ein Anfänger verwenden würde:

Die atmungsaktive Mischung ist reine Luft, komprimiert in einem einzigen Tank.

Wie bereits erwähnt, kann es einen oder zwei Atemregler (Mundstücke) geben, wobei der zweite als Backup dient, falls der erste ausfällt, oder um einem anderen Taucher zu helfen, dessen Luft ausgegangen ist oder dessen Atemregler ausgefallen ist.

Teil des Anfängertrainings ist in jedem Fall die „Buddy-Atmung“, das Erlernen, wie man im Notfall einen einzigen Atemregler sicher zwischen zwei Tauchern teilt.

Ein weiterer Teil des Trainings ist zu lernen, was zu tun ist, wenn Ihnen die Luft ausgeht. Sie lernen (und werden darin getestet), wie Sie ohne Luftversorgung sicher aus einer Tiefe von 20 Metern aufsteigen. Wenn Sie wissen, wie einfach das ist, geraten Sie weniger in Panik, wenn Ihnen die Luft ausgeht.

Anfängern wird beigebracht, nicht tiefer als 30 Meter abzutauchen, und sie werden in der Verwendung von Tauchtabellen geübt, um sicherzustellen, dass sie nicht zu viel Zeit in Tiefen von über 30 Fuß verbringen.

"Sie lernen (und werden darin getestet), wie man ohne Luftzufuhr sicher aus einer Tiefe von 20 Metern aufsteigt." Welche verrückte Organisation hat eine solche Ausbildung? CMAS und PADI sicherlich nicht. Sie brauchen mehrere Minuten , um sicher aus 20 m aufzusteigen, nachdem Sie einige Zeit dort unten verbracht haben. Nur sehr wenige Menschen werden die Luft dazu haben und einfach an die Spitze rasen, mit sehr schlimmen Folgen, einschließlich des Todes. Auch wenn du mal auf 20m ohne Luft landest, ist vorher so viel schief gelaufen, dass du bei richtiger Ausbildung niemals in eine solche Situation geraten solltest.
In einfachen Worten, wie unterscheidet sich die Art und Weise, wie Raumanzüge mit Atemgas umgehen, von der Tauchausrüstung?
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