czyli opowieść o tym, czy da się przeżyć w razie awarii skafandra podczas EVA.
Na pewno niejeden raz oglądaliście filmy science fiction i zastanawialiście się, czy da się przeżyć z dziurą w skafandrze lub hełmie (i to nie na Marsie, a w przestrzeni kosmicznej), a jeżeli tak, to jak długo.
Według wyliczeń naukowców jest to teoretycznie możliwe przez około 90 sekund, choć jeszcze nikt tego nie sprawdził na człowieku w tych warunkach; zresztą po około 15 sekundach rozpocznie się proces odcinania dopływu tlenu do mózgu. Najbliżej był Jim LeBlanc, inżynier NASA, który w 1966 roku testował skafander w komorze próżniowej i musiał poradzić sobie z nagłą awarią – odłączeniem dopływu powietrza.
Dzięki licznym eksperymentom (w tym na zwierzętach) możemy jednak z dużą dozą prawdopodobieństwa przewidzieć, co stanie się w razie awarii skafandra i ile czasu ma astronauta na próbę uratowania się w takiej sytuacji.
Przede wszystkim w razie powstania większej nawet nieszczelności ani się nagle nie wybucha, zamarza, ani też nie odlatuje ze świstem (bo i tak nie byłoby go słychać) w kosmiczną nicość. Pierwszą rzeczą, która dzieje się podczas gwałtownej dekompresji, jest rozszerzenie się gazu znajdującego się w płucach, więc odrobinę może pomóc zrobienie czegoś nieintuicyjnego, czyli szybki wydech i wstrzymanie oddychania. Jednak nawet po wydechu nasze płuca zawierają gaz, który spowoduje uszkodzenia płuc, a następnie zbije się w większe bańki i powędruje do narządów, powodując zator.
Ze względu na wstrzymanie dopływu tlenu do mózgu zemdlejemy po około 15 sekundach, czyli wtedy, kiedy do tkanek tego narządu dotrze krew praktycznie pozbawiona tlenu, gdyż wypuściliśmy powietrze i wstrzymaliśmy oddech – i całe szczęście, bo będą dziać się rzeczy mało przyjemne (ale do około 15 sekund da się nas uratować z niewielkimi uszkodzeniami). Wbrew temu, co widać na filmach, wcale się nagle nie wybucha jak balon, chociaż gaz w komórkach ciała ulega rozszerzeniu i spodnie mogą być przyciasne. Jednak z dużym prawdopodobieństwem skóra sobie poradzi, choć ebulizm* spowoduje obniżenie punktu wrzenia płynów ustrojowych, które zaczną wyparowywać, tyle że nie gwałtownie, jak na filmach.
Jeśli jednak pozostaniemy w przestrzeni kosmicznej, to uciekający z wnętrza gaz (czyli parujące płyny ustrojowe) spowoduje jednocześnie oddanie moczu, kału oraz wymioty na odległość (tzw. projectile vomiting). I w tym momencie zaczyna się zamarzać, poczynając od ust i nosa. Co ciekawe, zamarznięcie całego ciała potrwa dość długo, bo w próżni ciepło niechętnie „podróżuje”. Za to jeśli natrafimy na strumień naładowanych energią cząstek, możemy w niedługim czasie się po prostu ugotować. I tak źle, i tak niedobrze.
W jaki sposób zabezpiecza się więc astronautów przed dekompresją podczas EVA (wyjść poza pojazd w przestrzeń kosmiczną)? Skafandry mają wbudowany szereg zabezpieczeń oraz uszczelnień i nie bez powodu proces ich przygotowania, włącznie z mierzeniem na daną osobę, a także procedura zakładania, trwają bardzo długo. Niedługo opiszę wszystkie obecnie dostępne rodzaje skafandrów, a także prototypy i skafandry niewdrożone do użytku.
Na międzynarodowej stacji kosmicznej (ISS) też może zdarzyć się wypadek związany z dekompresją, a szanse przeżycia zależą od wielu czynników, takich jak rozmiar zniszczeń czy tempo dekompresji, jednak astronauci i kosmonauci mają przećwiczone strategie ratowania się w przypadku większości przewidywalnych zdarzeń, począwszy od odizolowania modułu z przeciekiem, przez naprawy, po plany ewakuacji.
Teraz na pewno już nie będziecie się zastanawiać, dlaczego samo przygotowanie do EVA może trwać nawet do ośmiu tygodni!
* ebulizm: tworzenie się pęcherzyków gazu w płynach ustrojowych, spowodowane spadkiem temperatury wrzenia z powodu zmniejszenia ciśnienia otoczenia.
Zanim zaczniemy, odrobina koniecznej fizyki i ostrzeżenie: niektóre fragmenty tego wpisu mogą być nie dla wrażliwych osób.
Kiedy astronauci docierają na orbitę, doświadczają mikrograwitacji. Przyjęliśmy, że to „zero g” – potocznie brak grawitacji, ale to nie do końca jest prawda. Czym więc jest mikrograwitacja? Otóż mikrograwitacji doświadczamy wtedy, kiedy wyeliminowane (całkowicie lub znacząco) zostaje przyspieszenie, przy czym sama siła grawitacji nadal istnieje. Fachowo więc mówimy właśnie o mikrograwitacji lub stanie nieważkości, zwanym też swobodnym upadkiem „bez końca”. Dlatego też będę używać określenia „stan nieważkości” lub „mikrograwitacja”. Na potrzeby naszego wątku przyjmijmy, że jest to stan, w którym nie ma góry, dołu, nie da się stanąć w miejscu bez złapania się czegoś oraz w którym ciecze, gazy i ciała stałe zachowują się inaczej niż na Ziemi.
Domyślacie się już zapewne, że jednym z problemów z jedzeniem i piciem na ISS jest właśnie stan nieważkości, w którym nie da się wypić kawy z kubka (chociaż obecnie mamy tzw. capillary cup), zjeść sucharka (okruszki znajdą się wszędzie) czy posypać kanapki solą. Oczywiście wewnątrz ciała też mamy różne płyny i gazy, a cały ambaras polega na tym, że w stanie nieważkości w naszym żołądku dzieje się dokładnie to samo, co w butelce miodu, którą pokazał kiedyś Chris Hadfield: ciecz, gaz i fragmenty jedzenia, czyli ciała stałe, pływają sobie w osobnych bańkach, a dodatkowo gaz nie unosi się ku „górze” (przypominam definicję z początku wpisu). Na Ziemi gaz, który jest lżejszy od zawartości żołądka, po prostu unosi się w górę i można się go pozbyć solidnym beknięciem. W mikrograwitacji gaz jest niejako zlepiony w bańki albo znajduje się w połowie zawartości, więc pozbycie się go powoduje automatycznie pozbycie się wszystkiego, co ponad tą bańką mamy w żołądku. Jeśli więc na ISS dopadnie cię potrzeba pozbycia się nadmiaru gazów (choć dietetycy i naukowcy dbają o to, by się to jak najrzadziej przytrafiało), musisz wykonać specjalny manewr, odbijając się od ściany na tyle mocno i szybko, żeby przez moment zawartość żołądka mogła poczuć się jak na Ziemi, w przeciwnym razie przytrafi ci się tzw. bomit (z angielskiego burp + vomit). I tutaj znowu ważna jest dieta, bo o ile na ISS czy innym statku kosmicznym można odepchnąć się od czegoś, to podczas spaceru w przestrzeni kosmicznej może to być utrudnione, a nikt nie chce takiego wypadku, kiedy ma na sobie kombinezon.
Kolejną sprawą jest wpływ mikrograwitacji na astronautę: to SMS, czyli Space Motion Sickness (choroba morska). Trwa zazwyczaj w ostrej formie około tygodnia i wymaga po prostu przystosowania się, ale też diety, bo charakteryzuje się mdłościami i niekontrolowanymi wymiotami. Jeżeli oglądacie loty załóg na ISS, to przyglądajcie się uważnie minom astronautów i kosmonautów wchodzących na pokład stacji kosmicznej: nietrudno zauważyć, kto cierpi na SMS.
Czyli mamy już kilka powodów, dla których jedzenie w kosmosie nie może być takie samo, jak na Ziemi. Do tego dochodzi konieczność odpowiedniej diety: jest on ważna ze względu nie tylko na fakt, że astronauci pozostają w zamkniętym pomieszczeniu czasami nawet ponad rok, w mikrograwitacji, tracąc masę kostna, ale także ze względu na kwestie, hm, hydrauliczne. Otóż toalety w mikrograwitacji nie działają na zasadzie znanej nam wszystkim na Ziemi: nie można sobie w spokoju usiąść z telefonem i poczytać Twitterka…
Dlatego ważne jest nie tylko to, jaką postać ma jedzenie, ale także to, co zawiera i jak jest zbilansowane. Krótko mówiąc, błonnik jest problematyczny, co zresztą było punktem zapalnym między kosmonautami i astronautami, bo rosyjskie jedzenie jest „treściwsze”. Trzeba też dbać o to, by potrawy nie były wzdymające, by raczej były lekkostrawne, ale przy tym smaczne! Pamiętajmy, że rok w kosmosie to potworne obciążenie psychiczne, więc każdy drobny komfort jest na wagę złota. Ale co z tymi wzdęciami? Otóż trzeba ich unikać, bo gazy jelitowe w mikrograwitacji to uciążliwy problem. Od razu rozwieję mit: nie, jak puścisz bąka na ISS, to nie wystrzelisz jak z procy. Nie jest też tak, że gazy jelitowe są ogromnym zagrożeniem pożarowym, choć mogą przyczynić się do pogorszenia ewentualnie istniejącego już pożaru. Więc w czym problem? Otóż na ISS jesteś w zamkniętej przestrzeni praktycznie bez przepływu powietrza… dlatego astronauci chodzą oddawać gazy do toalety. Wewnętrzna wentylacja może nie radzić sobie tak dobrze z pochłanianiem zapachów czy ich rozwiewaniem, więc na ISS po prostu trochę śmierdzi (i nikt o tym głośno nie mówi), zatem dokładanie dodatkowych wrażeń olfaktorycznych jest niewskazane.
Co zatem jada się na ISS i czy tylko niesmaczne papki? W tej kwestii na przestrzeni lat wiele się zmieniło, a najlepiej ilustruje to znany nam dobrze fragment filmu Matrix: być może takie zdrowe zbilansowane mieszanki mają wszystko, ale nie mają najważniejszego: smaku. A smak i zapach oraz konsystencja to coś, co pobudza zmysły, poprawia trawienie dzięki zwiększaniu wydzielania soków żołądkowych jeszcze przed rozpoczęciem posiłku oraz wspiera nasz dobrostan.
Ano właśnie. Na początku jedzenie, które astronauci zabierali w kosmos, było mało smaczne: tubki zmielonej pasty, które wysysało się z worka słomką, a także liofilizowane kawałki jedzenia, które nawadniało się własną śliną.
Obiad Johna Glenna w 1962 roku (fotografia: NASA, licencja: domena publiczna) składał się z tubki musu jabłkowego, tubki purée z warzyw i wołowiny oraz kilku tabletek ze sprasowanej glukozy. Za czasów misji Mercury nadal trzeba było wysysać jedzenie z tubek i woreczków, głównym bowiem problemem dla badaczy z NASA było to, jak zachowuje się organizm w kosmosie. A że jedzenie niesmaczne? Trudno, uznali naukowcy.
Nic dziwnego, że od czasu do czasu na pokładzie, a raczej przed wejściem na pokład następował bunt, skutkujący na przykład przemycaniem kontrabandy w postaci kanapki z wołowiną. Taka kanapka mogła wyrządzić wiele szkód, ale ten żart z pewnością przysłużył się do zmiany kosmicznego menu, zwłaszcza że w planach były trwające wiele dni wyprawy w przestrzeń pozaziemską.
Misje Apollo były już o tyle lepsze, że na pokładzie była gorąca woda, która ułatwiła kwestię przygotowania potraw. Misje Skylab z kolei zapewniały pewien poziom komfortu: była nawet lodówka, astronauci dostali „stoliki”, pojawiły się znane Wam pewnie z filmów srebrne pakieciki.
Najważniejszym czynnikiem wpływającym na dietę na ISS jest to, że nie ma tam lodówek. Jest chłodziarka do napojów, są lodówki techniczne, ale jedzenie trzeba utrzymywać w temperaturze otoczenia. Oznacza to, że świeże produkty dostarczane są tylko wtedy, gdy na ISS dociera misja osobowa lub z zapasami, a warzywa i owoce do tej pory były rzadkością. Jednak z czasem astronauci i kosmonauci zaczęli prowadzić różne eksperymenty uprawne: od szczypiorku z cebuli po papryczki. Ponieważ załoga ISS pochodzi z różnych krajów, często astronauci i kosmonauci zabierają ze sobą jedzenie przygotowane specjalnie dla nich lub też NASA zamawia im pizzę (naprawdę kilka razy ją dostarczono). Jest też ekspres do kawy i wspomniane wyżej kapilarne filiżanki, z których można niemal zwyczajnie napić się kawy.
Pierwsza pizza trafiła na ISS w 2001 roku dzięki Rosjanom, którzy zawarli umowę z… Pizza Hut. Usaczew nakręcił również filmik promocyjny, a komercyjne produkty spożywcze niejeden raz gościły również u Amerykanów, którym jednak umowy zabraniają reklamowania czegokolwiek na terenie ISS.
Ale czy w takim razie załoga ISS nie jada lodów? Jada! Kiedy do stacji leci na przykład Dragon, ma na pokładzie zamrażarki przeznaczone na odbiór zamrożonych próbek, a w tych zamrażarkach wiezie lody i inne pyszności. Hm, ale jak odpiec zamrożone pierogi? Z pomocą mieszkańcom ISS przyszedł piekarnik, dostarczony w listopadzie 2019 roku (sponsorem była sieć hoteli Doubletree Hotels). Parmitano i Koch upiekli wtedy ciastka! (Fotografia: NASA, licencja: domena publiczna)
Ogólnie rzecz biorąc, w kwestii smaków dostępne jest prawie wszystko, poza pieczywem (okruszki!) i dużym wyborem świeżych artykułów. W gotowych daniach natomiast starannie ważone i dobierane są składniki pokarmowe. Czy dieta na ISS jest mniej lub bardziej kaloryczna? Nie. Dzień na ISS jest bardzo intensywny, co ma związek z kwestiami psychologicznymi: NASA daje dużo różnych zadań, starając się zrównoważyć ewentualną tęsknotę za domem i pomóc zająć się pracą zamiast myśleniem o tym, że jesteś w puszce w środku „niczego”. Pamiętajmy też, że najwięcej energii pobiera nasz mózg, który w kosmosie pracuje równie intensywnie, jak na Ziemi. Dodatkowo konieczna jest aktywność fizyczna, ćwiczenia zapobiegające nadmiernej redukcji masy mięśniowej i kostnej. Podaż kalorii jest więc podobna do ziemskiej, różnią się natomiast niektóre składniki pokarmowe: na przykład należy uważać z nadmiarem żelaza. Czemu? W kosmosie zmniejsza się liczba erytrocytów (czerwonych krwinek), co przy wysokiej podaży żelaza może powodować jego nadmiar i konsekwencje dla zdrowia, takie jak zwiększenie stresu oksydacyjnego, ryzyka chorób układu krążenia, toksyczność i przyspieszenie niszczenia masy kostnej.
Dalibyście radę przez rok odżywiać się jak astronauci?
Naukowy 2022 