A sci-fi filmekben a szkafander nélkül nyílt űrbe kerülő emberről szóló jelenetek általában ugyanúgy néznek ki: a hős vagy azonnal jégszoborrá fagy, vagy a teste szétrobban a nyomáskülönbség miatt.
Az ilyen jelenetek látványosan mutatnak a képernyőn, a világűr valódi fizikája azonban másként működik. Az űrorvostani kutatások rámutatnak, hogy a fő veszélyt nem az azonnali megfagyás vagy a test felrobbanása jelenti, hanem a külső nyomás és az oxigén hiánya.
Az illusztrációk és a számítógépes szimulációk segítenek elképzelni, mi történik a szervezettel egy hirtelen nyomásvesztés során. Különösen ijesztő belegondolni abba a helyzetbe, amikor valaki szkafandert visel, de valamilyen okból a feje védtelen marad a vákuummal szemben. Ilyen esetben a szervezet egyszerre több veszélyes folyamattal szembesül, amelyek közül néhány szinte azonnal megindul.
Miért kezdenek forrni a folyadékok a világűrben?
A nyílt űrbe kerüléskor az első komoly próbatétel a szervezet számára a hirtelen nyomáseséshez kapcsolódik. A Földön a légköri nyomás segít fenntartani a folyadékok megszokott állapotát. Vákuumban megváltozik a helyzet: a rendkívül alacsony nyomáson a víz még az emberi test hőmérsékletén is képes gázhalmazállapotba kerülni. Ezt a jelenséget nevezik ebullizmusnak.
E folyamat miatt a lágy szövetekben található víz gőzzé kezd alakulni, maguk a szövetek pedig megduzzadhatnak. Az a népszerű elképzelés azonban, miszerint a vér azonnal felforr az összes érben, téves. A keringési rendszer belső nyomása és egyéb élettani tényezők megakadályozzák ezt a folyamatot a véráramban, bár ez nem óvja meg a szervezetet a vákuum egyéb következményeitől.
A fej és más lágy szövetek észrevehetően megduzzadhatnak, ödémássá válhatnak. A bőr a vér oxigénhiánya miatt kékes árnyalatot vehet fel. Ugyanakkor az ember nem szakad darabjaira, ahogyan azt olykor a mozifilmekben ábrázolják: a bőr, az izmok és a kötőszövetek kellően erősek ahhoz, hogy egyben tartsák a test belső szerkezeteit. Ez viszont korántsem jelenti azt, hogy a szervezet súlyos károsodások nélkül sokáig kibírná az ilyen körülményeket.
Miért nem robban fel az ember az első másodpercekben?
A nyílt űrrel kapcsolatos egyik legelterjedtebb tévhit az, hogy az emberi testnek szükségszerűen fel kell robbannia a belső és a külső nyomás közötti óriási különbség miatt. A valóságban a szervezet szövetei elég erősek ahhoz, hogy ellenálljanak ennek a tágulásnak, így az egész test azonnali szétszakadása nem következik be.
Mindazonáltal a vákuum hatásai rendkívül súlyosak lehetnek. A szövetek duzzanata, a gázcsere felborulása, az oxigénhiány és az egyes szervek károsodása komoly életveszélyt jelentenek. Ha az ember ráadásul megpróbálja visszatartani a lélegzetét, a helyzet a tüdőben fellépő nyomásváltozás miatt még veszélyesebbé válik.
Külsőre a következmények talán nem festenek olyan drámaian, mint egy sci-fi kasszasikerben, a valós veszély azonban ettől még nem kisebb. Az emberi szervezet a földi körülményekhez alkalmazkodott, ahol adott a légköri nyomás és egy bizonyos oxigénkoncentráció. A nyílt űrben mindkét megszokott tényező megszűnik.
Hány másodperc múlva veszíti el az ember az eszméletét?
Még gyorsabban jelentkezik egy másik veszély, amely az oxigén hiányával függ össze. A szkafander hirtelen nyomásvesztésekor az ember már nem tud normálisan lélegezni, a szervezet oxigéntartaléka pedig rohamosan fogyni kezd. Az agy különösen érzékeny az oxigénhiányra, ezért az eszmélet megtartásának képessége meglehetősen gyorsan megszűnik.
A NASA szakembereinek becslései szerint hirtelen vákuumhatás esetén az ember körülbelül 10–15 másodperc alatt elveszítheti az eszméletét. A pontos időtartam az eset körülményeitől függ, de a cselekvőképesség hosszabb ideig tartó megőrzésére esély sincs.
Ez azt jelenti, hogy még ha a szövetek nem is roncsolódnak azonnal, az embernek rendkívül kevés ideje marad a megmenekülésre. A nyomás és az oxigénellátás gyors helyreállítása nélkül a szervezetben tovább folytatódnak a veszélyes károsodások. Pontosan ezért szerelik fel a szkafandereket összetett létfenntartó rendszerekkel, az űrséták pedig alapos felkészülést és folyamatos ellenőrzést igényelnek.
Miért tilos visszatartani a lélegzetet nyomásvesztéskor?
Létezik még egy fontos szabály, amely elsőre talán nem magától értetődő: ha a szkafander hirtelen elveszíti a nyomást, tilos megpróbálni benntartani a levegőt a tüdőben. Első pillantásra a lélegzet visszatartása természetes reakciónak tűnhet a veszélyre, vákuumban azonban további súlyos sérülésekhez vezethet.
A külső nyomás hirtelen esésekor a tüdőben lévő gáz tágulni kezd. Ha a légutak zárva vannak, és a levegő nem tud szabadon távozni, a kitáguló gáz szétroncsolhatja a tüdőszövetet. Az ilyen sérülés akár halálosnak is bizonyulhat még abban az esetben is, ha az érintett gyorsan visszakerül a normál nyomású környezetbe.
Ezért vészhelyzeti nyomásvesztés esetén rendkívül fontos, hogy ne tartsuk vissza a lélegzetünket. Természetesen egy valós helyzetben az űrhajósnak az adott szkafanderhez előírt vészhelyzeti eljárások és utasítások szerint kell cselekednie, de az általános élettani alapelv változatlan marad: hirtelen nyomásesésnél veszélyes benntartani a levegőt a tüdőben.
Miért nem változik az ember néhány másodperc alatt jégszoborrá?
A filmekben a nyílt űrt gyakran olyan közegként ábrázolják, amelyben az ember azonnal megfagy. A valóságban minden másképp történik. Bár a világűr bizonyos részeinek és egyes objektumainak a hőmérséklete rendkívül alacsony, maga a vákuum nem kényszeríti a testet arra, hogy azonnal leadja a hőt.
A Földön a hő jelentős része a levegő mozgása és más anyagokkal való érintkezés révén adódik át a környezetnek. A vákuumban gyakorlatilag hiányzik a megszokott, konvekció útján történő hőcsere. A szervezet főként hősugárzás útján veszít energiát, ez a folyamat pedig nem vezet a test azonnali lehűléséhez.
Ezért a nyomásvesztést követő első másodpercekben a fő veszélyt nem a hideg jelenti, hanem az oxigénhiány és a rendkívül alacsony nyomás hatása. Ha az ember kellően sokáig marad a vákuumban, a termikus folyamatoknak is jelentősége lesz, ám az azonnali megfagyásról alkotott kép nem felel meg a valóságnak.
Egy valós eset, amely segített a kutatóknak megérteni a vákuum veszélyeit
Az egyik legismertebb ilyen eset a NASA mérnökével, Jim LeBlanc-nal történt 1965-ben. Egy berendezés vákuumkamrában végzett tesztelése során a szkafandere elvesztette a nyomást, és a szakember szinte teljes vákuumnak volt kitéve.
LeBlanc később felidézte, hogy érezte, ahogyan a nyál forrni kezd a nyelvén. Ez az érzés a nyomáseséssel magyarázható, amelynél a folyadék már testhőmérsékleten is gőzzé válhat. A mérnök hamarosan elvesztette az eszméletét, a teszt azonban nem végződött tragédiával: a kamrában gyorsan helyreállították a nyomást, és magához tért.
LeBlanc túlélte az esetet, és később vissza tudott térni a munkájához. Ez az incidens fontos példája lett annak, hogy a vákuum rövid ideig tartó hatása nem feltétlenül vezet azonnali halálhoz, ha a bajba jutottat gyorsan biztonságos körülmények közé juttatják. Ez persze nem bizonyítja azt, hogy egy ilyen kísérlet biztonságosnak tekinthető; épp ellenkezőleg, a történtek ékesen szemléltették, milyen gyorsan elveszíti az ember a cselekvőképességét védelem nélkül.
Az ilyen balesetek rendkívül ritkák, a belőlük szerzett ismeretek azonban felbecsülhetetlen jelentőségűek az űrorvostan számára. Segítenek tökéletesíteni a szkafandereket, az oxigénellátó rendszereket, a nyomásszabályozó eszközöket és azokat a vészhelyzeti protokollokat, amelyekre a Holdra és a Marsra irányuló jövőbeli expedíciók során lesz szükség.
Mi történik, ha kidugod a fejed a szkafanderből?
Ha valaki teljesen leveszi a sisakját a nyílt űrben, a következmények rendkívül súlyosak lesznek. Nem robban fel, és nem válik a másodperc törtrésze alatt jégszoborrá, mint ahogy azt a sci-fi filmekben olykor bemutatják. A nyomás és az oxigén hiánya azonban gyorsan felborítja a szervezet normális működését, az eszméletvesztés pedig már 10–15 másodperc után bekövetkezhet.
Még ha a vákuumhatás rövid ideig tart is, a személy súlyos sérüléseket kockáztat. Megmenteni csak a biztonságos körülmények gyors visszaállításával lehet, de a sikeres kimenetel így sem garantálható. Pontosan ezért az űrruhák nem pusztán védőöltözetek, hanem teljes értékű, egyéni létfenntartó rendszerek.
A világűr jóval veszélyesebb annál, mint amilyennek a filmkockák alapján tűnik, valódi fenyegetései azonban különböznek a megszokott filmes kliséktől. Néha a legfélelmetesebb folyamatok robbanások, tűz és látványos speciális effektek nélkül zajlanak le.
