Ist eine Gasmaske als Raumanzug möglich?

Erstens: Wie wenig Druck hält ein Mensch aus? Die Armstrong-Grenze beträgt 0,0618 Atmosphären oder 60.000 Fuß Höhe. Wasser kocht und wir können das nicht in unseren Lungen haben.

Bei niedrigeren Drücken reicht die Sauerstoffmenge, selbst reiner Sauerstoff, nicht aus. Aus dem oben verlinkten Artikel.

Wenn man auf 11.900 m (39.000 ft) reinen Sauerstoff durch eine unversiegelte Gesichtsmaske atmet, atmet man den gleichen Sauerstoffpartialdruck, den man mit normaler Luft auf etwa 3.600 m (11.800 ft) über dem Meeresspiegel erfahren würde. In größeren Höhen muss Sauerstoff durch eine geschlossene Maske mit erhöhtem Druck zugeführt werden, um einen physiologisch angemessenen Sauerstoffpartialdruck aufrechtzuerhalten. Wenn der Benutzer keinen Druckanzug oder Gegendruckkleidung trägt, die die Bewegung seines Brustkorbs einschränkt, kann die Hochdruckluft die Lunge schädigen.

Wir brauchen also Sauerstoff unter Druck. Das würde Ihre Weltraum-Gesichtsmaske liefern. Machbar?

Der Druck in der Lunge erfordert einen ausgleichenden atmosphärischen Druck, wie er von einem Druckanzug oder von der über meinem Haus aufragenden Luftsäule geliefert wird. Wenn Sie nur Druckluft in die Lunge pumpen, verursacht der Druckunterschied ein Barotrauma. Barotrauma tritt bei Beatmungsgeräten auf, wenn Luft unter zu hohem Druck verwendet wird (um steife kranke Lungen zu überwinden und O2 einzuleiten). Ein Barotrauma kann auftreten, wenn ein Taucher in der Tiefe Druckluft einatmet und dann mit angehaltenem Atem auftaucht. Die unter Druck stehende Luft in den Lungen, die nicht mehr durch einen gleichen Außendruck des Außenwassers ausgeglichen wird, dehnt sich in den Lungen aus. Ihre Brust schwillt an, wenn Ihre Lungen an Größe zunehmen. Hoffentlich atmest du aus und lässt es raus! Zu viel und die Luft platzt heraus – entweder in Körpergewebsräume außerhalb der Lunge oder in die Blutbahn. Letzteres ist eine Luftembolie, die tödlich sein oder einen Schlaganfall verursachen kann.
https://www.bookyourdive.com/blog/2012/6/28/never-hold-your-breath

Aber Überdruckbeatmung wird definitiv die ganze Zeit verwendet. Menschen an Beatmungsgeräten werden oft mit Luft beatmet, die leicht über dem atmosphärischen Druck liegt: Dies ist der positive endexspiratorische Druck oder PEEP . Es hängt mit dem kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck oder CPAP zusammen, das Menschen zu Hause verwenden, um Schlafapnoe vorzubeugen.

Wir können also Druckluft atmen. Ein Barotrauma tritt auf, wenn der Druck zu stark über dem Umgebungsdruck liegt. Bei einem Beatmungsgerät wird es bei 20 mm Hg PEEP (20 mm Hg über dem Umgebungsdruck) wirklich zu viel. Könnten 20 mm Hg Druck in der Raummaske genug Sauerstoff liefern? Von oben sind 39000 Fuß 0,19 Atmosphären Druck, was 144 mm Hg entspricht. Wenn Sie so viel ungehinderten Druck atmen, würden Sie platzen.

Wenn es nur eine Möglichkeit gäbe, die effektive Sauerstoffkonzentration höher zu machen als bei reinem Sauerstoffgas, das Sie unter Druck haben müssen, um genug hineinzubekommen. Gas ist so gasförmig. Könnte man mit einer sauerstofftragenden Flüssigkeit wie Perfluorkohlenwasserstoff eine ausreichende O2-Konzentration bei sehr niedrigem Druck erreichen? Das Einatmen sauerstoffhaltiger Flüssigkeiten wird als Flüssigkeitsbeatmung bezeichnet . Vielleicht würde das System die Lungen und die Gesichtsmaske mit einer sauerstofftragenden Flüssigkeit fluten und sie beim Rückführen in das Reservoir mit Ausatmen unter Druck stark mit Sauerstoff anreichern / CO2 entfernen und es dem Benutzer dann ermöglichen, die Flüssigkeit erneut einzuatmen.

Der oben genannte Armstrong-Grenzwert liegt bei 46 mm Hg, und selbst bei der Flüssigkeitsbeatmung würden die Körperflüssigkeiten immer noch kochen, und das muss schlecht sein.

Ich würde diese Arbeit gerne irgendwie haben, aber ich denke, Ihre Leute werden Druckanzüge brauchen. Sie können sehr schlanke, eng anliegende Anzüge sein, wie sie Eisschnellläufer tragen. Du kannst einige Leute, die sie tragen, auf die Vorderseite deines Taschenbuchs setzen.

Nein, eine Gesichtsmaske reicht nicht aus, um ein menschenähnliches Wesen vor dem Vakuum des Weltraums zu schützen.

Zunächst einmal würde eine solche Vorrichtung nur Atemgas liefern. Das ist nur eine der Funktionen eines Raumanzugs.

Ein solcher Anzug würde keinen Schutz vor dem Vakuum des Weltraums oder den extremen Temperaturunterschieden bieten, die während eines Weltraumspaziergangs auftreten.

Da sie einem Atemgas ausgesetzt sind, entsteht in ihren Lungen ein positiver Druck. Um diesen positiven Druck einzudämmen, ist ein vollständiger Raumanzug erforderlich. Als Joseph Kittingers Handschuh während seines Ballonsprungs nicht unter Druck gesetzt werden konnte, schwoll er auf das Doppelte seiner normalen Größe an und verursachte ihm lähmende Schmerzen. Es dauerte 3 Stunden, bis er wieder seine normale Größe hatte.

Wie bereits erwähnt, benötigen Sie mehr als eine Maske, da Sie auch den Druck eindämmen müssen. Sie können es jedoch mit viel weniger als dem NASA-Problem tun, wenn Sie sich in einer einigermaßen gastfreundlichen Umgebung befinden.

Die Sache ist, die Gliedmaßen brauchen keine Luft, nur Druck. Eine sehr sorgfältig sitzende Kompressionskleidung schützt die Arme und Beine vor Vakuum, Sie brauchen nur einen Druckbehälter um Kopf und Rumpf. Die Arme und Beine müssen nicht nur nicht vollständig luftdicht sein, sondern es gibt einen tatsächlichen Vorteil, sie nicht perfekt zu machen – unser normales Kühlsystem erfolgt durch Schweiß. Wenn die Gliedmaßen etwas porös sind, kann sich der Körper abkühlen.

Solch ein leichter Anzug bietet keinen Schutz vor Kälte oder extremer Hitze, er ist in einigermaßen kontrollierten Umgebungen akzeptabel (z. B. in einer Struktur ohne Luft), aber nicht gut, wenn die Temperaturextreme zu hart sind. Es bietet auch sehr wenig Schutz gegen Mikrometeoriten.

Im Inneren würden ihn die Arbeiter jedoch sehr bevorzugen, da er bei weitem nicht so ermüdend ist wie ein normaler Raumanzug.

Lebende Menschen waren bereits zuvor bei einem sehr unglücklichen Unfall dem Vakuum des Weltraums ausgesetzt .

[...] fanden sie alle drei Männer bewegungslos auf ihren Sofas, mit dunkelblauen Flecken im Gesicht und Blutspuren aus Nase und Ohren [...]

[...] Flugaufzeichnungsdaten des einzelnen Kosmonauten, der mit biomedizinischen Sensoren ausgestattet war, zeigten, dass innerhalb von 40 Sekunden nach Druckverlust ein Herzstillstand auftrat. [...]

Die Autopsien fanden im Militärkrankenhaus Burdenko statt und ergaben, dass die eigentliche Todesursache der Kosmonauten eine Blutung der Blutgefäße im Gehirn war, mit geringeren Blutungen unter der Haut, im Innenohr und in der Nasenhöhle davon trat auf, als die Exposition gegenüber einer Vakuumumgebung den Sauerstoff und Stickstoff in ihren Blutbahnen dazu brachte, Blasen zu schlagen und Gefäße zu platzen . Es wurde auch festgestellt, dass ihr Blut hohe Konzentrationen von Milchsäure enthielt, ein Zeichen für extremen physiologischen Stress. Obwohl sie nach Beginn der Dekompression fast eine Minute bei Bewusstsein hätten bleiben können, wären weniger als 20 Sekunden vergangen, bevor die Auswirkungen des Sauerstoffmangels ihre Funktionsfähigkeit unmöglich machten.

Ich bin kein Arzt, aber ich würde davon ausgehen, dass all dies auch dann passiert, wenn sie eine Gasmaske tragen, mit Ausnahme der Funktionsunfähigkeit aufgrund von Sauerstoffmangel nach 20 Sekunden und dem anschließenden Bewusstseinsverlust.

Es ist jedoch ratsam anzuerkennen, dass verschiedene Quellen die Todesursache als ...

Die Kosmonauten waren an Erstickung gestorben

... was eine Druckgasmaske, die speziell für den Einsatz in Umgebungen mit extrem niedrigem Druck entwickelt wurde, vermutlich hätte verhindern können.

Das sind keine Menschen, sondern eine Rasse deiner Erfindung. Machen Sie sie also einfach toleranter gegenüber Vakuumbedingungen. Wie die geschaffenen humaniformen Wesen in Stross' Saturn's Children , die keinen Anzug brauchen, um das Vakuum kurz zu durchqueren, und auf dem Mars nur warme Mäntel brauchen.

Ja - es wird funktionieren

Falls - Nehmen Sie außerdem an, dass ihre future™-Kleidung die verbleibenden Hohlräume abdichtet

In diesem Fall brauchen Sie keine Gasmaske, da starke plastiktütenartige Sachen aus dem gleichen Material wie Kleidung ausreichen.

Aber im Grunde braucht man eine Art intelligente Materie. Es kann nicht die graue Schmiere wie Smart Matter sein, aber CNT-Fasern wie Smart Matter werden für die Aufgabe ausreichen.

Es kann nach allen Prinzipien der Links aus der Antwort arbeiten und Schutz- und Muskelverstärkungsfunktionen kombinieren.
Es kann transparent sein oder für den Benutzer transparent erscheinen.

Es kann als dünne Schicht auf der Hautoberfläche des Benutzers wirken, es kann eine Konstruktion in den Lungen und Eingeweiden des Benutzers haben usw.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die für Sie benötigte Funktionalität zu implementieren.

Es kann aus CNT oder DNT (Diamond Nanothread) bestehen.

Also ja, die Kausalität des Vakuums ist durchaus möglich.

Als eine Möglichkeit, computerähnliche Strukturen in die Konstruktion einzubauen, können Sie auf Nanostruktur-basierte Vakuumkanaltransistoren verweisen, die mit diesen Arten von Materialien gut funktionieren sollten.

Sie können die Menschen gentechnisch so manipulieren lassen, dass sie vakuumresistente Lungen und vielleicht ein Herz-Kreislauf-System haben, damit sie eine Gesichtsmaske tragen können und keine Embolie bekommen.

Eine andere Möglichkeit sind die künstlichen roten Blutkörperchen von Kurzweil, die sie minuten- bis stundenlang mit Sauerstoff versorgen könnten, ohne zu atmen.

Eine "Gasmaske" bedeutet normalerweise ein Atemschutzgerät, das aus einer Maske und Filtern besteht, manchmal einer Ausatemmaske, um die Atemanstrengung zu reduzieren. Je nach Typ können die Filter Schutz vor Partikeln, Aerosolen und einigen Arten von Dämpfen (normalerweise Dinge wie organische Lösungsmittel mit relativ hohem Molekulargewicht) bieten.

Was diese Art von Maske nicht leisten kann, ist überhaupt keinen Schutz vor Sauerstoffmangel zu bieten.

Obwohl einige Arten von Masken die Filter durch einen an eine Druckluftversorgung angeschlossenen Atemregler ersetzen können, basieren die von Feuerwehrleuten verwendeten Pressluftatmersysteme auf diesem Prinzip.

Sie können auch Notfallsysteme erhalten, die für Fluchtzwecke entwickelt wurden, z. B. in engen Räumen usw. Diese geben nur ein paar Minuten Luft und sind nicht unbedingt für den Betrieb im Vakuum ausgelegt, wären aber wahrscheinlich besser als nichts und im Notfall sehr einfach zu bedienen. .

Eine weitere Analogie aus der realen Welt sind die Notfall-Sauerstoffmasken in Passagierflugzeugen, die Passagiere am Leben erhalten sollen, wenn der Druck in der Kabine abfällt.

Diese Art von Systemen wäre beispielsweise im Falle eines Rumpfverschlusses in Ordnung, wenn Sie nur lange genug am Leben bleiben müssen, um das Leck zu flicken oder durch eine Luke in ein anderes Abteil zu entkommen.

Wenn die Gefahr besteht, versehentlich im Weltraum zu landen, beispielsweise wenn es eine Dekompression und keinen unmittelbaren Fluchtweg gibt, kann es sich lohnen, einen Anzug zu haben, der sich selbst aufblasen kann (ein bisschen wie eine selbstaufblasende Schwimmweste), zusammen mit einem Notfall-Atemmaske. Dies würde zusätzlichen Schutz vor den Auswirkungen des reduzierten Drucks auf das Gewebe bieten, auf Kosten einer effektiven Unbeweglichkeit, aber das könnte in Ordnung sein, wenn Sie nur eine halbe Stunde herumschweben müssen, bis ein Rettungsteam in geeigneten Raumanzügen eintreffen kann. Solange Anzug und Maske getrennt sind, muss das Aufblasgas nicht einmal Luft sein.

Sie könnten auch einen Anzug haben, der eine mechanische Kompression bietet, anstatt sich aufzublasen.

In einer Raumstation oder einem Raumschiff kann es genauso sinnvoll sein, Notfallmasken und Schutzkapseln zu haben, wie es Feuerlöscher in modernen Gebäuden sind.