Survie dans l'espace....

[invitec6306e9e]

Bonjour à toutes et à tous !


Dans Plusieurs Films de "science"-Fictions, j'ai pu voir des bonhommes se retrouver pour X ou Y raison à flotter sans combinaison dans l'espace toujours trop éloignés ou couvert de la lumière du soleil. J'explique dans Sunshine : plusieurs personnes sont entre deux vaisseaux et n'ont qu'une combinaison, ceux qui par malchance n'en n'auront pas devront parcourir une petite distance dans l'espace à -270 ° environ et reviennent avec quelques petites gelures au pied et aux mains dans l'autre vaisseaux
Voila donc les questions :

J'ai entendu dire qu'on pouvait théoriquement rester 10-30 sec dans l'espace sans mourir ( mais en étant bien abimé), Quand est-il vraiment ?


Deuxieme question

Je sais qu'un système, selon les lois de la thérmodynamie, tant à s' équilibré, mais dans cette espace quasiment dépourvu de matière qu'est-ce qui vient "voler" la chaleur du corps ? dans quoi se diffuse/dissipe-t-elle ?

Merci pour vôtre attention et bon Dimanche !
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[Gilgamesh]

Bonjour à toutes et à tous !


Dans Plusieurs Films de "science"-Fictions, j'ai pu voir des bonhommes se retrouver pour X ou Y raison à flotter sans combinaison dans l'espace toujours trop éloignés ou couvert de la lumière du soleil. J'explique dans Sunshine : plusieurs personnes sont entre deux vaisseaux et n'ont qu'une combinaison, ceux qui par malchance n'en n'auront pas devront parcourir une petite distance dans l'espace à -270 ° environ et reviennent avec quelques petites gelures au pied et aux mains dans l'autre vaisseaux
Voila donc les questions :

J'ai entendu dire qu'on pouvait théoriquement rester 10-30 sec dans l'espace sans mourir ( mais en étant bien abimé), Quand est-il vraiment ?


Deuxieme question

Je sais qu'un système, selon les lois de la thérmodynamie, tant à s' équilibré, mais dans cette espace quasiment dépourvu de matière qu'est-ce qui vient "voler" la chaleur du corps ? dans quoi se diffuse/dissipe-t-elle ?

(repost)

Une dizaine de seconde sans séquelle. Sans séquelle grave pendant 30 s environ. Au dela, perte de conscience ; la mort survient dans les une à deux minutes qui suivent, par manque d'O2. Donc pas de perte de conscience instantanée, le corps n'explose pas, ne se congèle pas, le sang ne se met pas à bouillir.

Je traduis de là :

http://www.geoffreylandis.com/vacuum.html

Un certain degré de conscience sera probablement maintenu pendant 9 à 11 secondes. En séquence rapide pour ce qui suit, la paralysie sera suivie de convulsions généralisées puis de paralysie à nouveau. Pendant ce temps, la vapeur d'eau se forme rapidement dans la les tissus mous, un peu moins rapidement dans le sang veineux. Cette évolution de la vapeur d'eau provoque un gonflement marqué de l'organisme peut-être à deux fois son volume normal si le corps n'est pas contenu par un vêtement. (Il a été démontré qu'un vêtement bien ajusté élastique peut prévenir tout ebullisme à des pressions aussi faibles que 15 mm Hg absolus [Webb, 1969, 1970].) Le rythme cardiaque augmente dans un premier temps, mais chute rapidement par la suite. La pression artérielle chute également sur une période de 30 à 60 secondes, tandis que la pression veineuse augmente en raison de la distension du système veineux par le gaz et les vapeurs. La pression peut atteindre ou dépasser la pression artérielle en moins d'une minute. Il n'y a alors pratiquement plus de circulation du sang. Après un premier afflux de gaz dans les poumons lors de la décompression, les gaz et la vapeur d'eau vont continuer de s'écouler vers l'extérieur par les voies respiratoires. Cette évaporation continuelle de l'eau réfrigère la bouche et le nez jusqu'au quasi-gel. Le reste de l'organisme sera également refroidi, mais plus lentement.
(...)

Would Your Blood Boil?

No. (...)

Would You Freeze?

No. (...)



Concernant la perte de pression, les tissus conjonctif et capillaire ont une résistance suffisante pour maintenir la pression interne. Il ne faut pas trop retenir sa respiration car la fragile muqueuse pulmonaire peut subir de graves dégats à cause du différentiel de pression (idem en sens inverse en cas de blast sous l'effet d'une onde de choc : il vaut mieux laisser l'air de poumon s'équilibrer en pression avec l'extérieur).

Sur ta deuxième question, la réponse est dans la question : le vide étant le meilleurs isolant thermique concevable, la seule manière de perdre de l'énergie est de rayonner ce qui prend du temps. La puissance émise est proportionnelle à la surface rayonnante et à la puissance quatrième de la température de surface. Le refroidissement devient de plus en plus lent au fur et à mesure que la température de la peau s'abaisse. Le froid va s'établir plus rapidement sur les surfaces humides : la température d'ébullition est abaissée et l'eau des muqueuses externes (bouche) va se transformer en vapeur rapidement en absorbant de la chaleur. Mais en aucun cas on n'est "saisi" par le froid dans l'espace, même à l'ombre. La scène de Mission to Mars où l'astronaute enlève sa visière et congèle instantanément est totalement fantaisiste.

Si on est exposé au Soleil, en orbite terrestre, on aura au contraire un apport de chaleur assez conséquent (1400 W/m²). En l'absence de filtration atmosphérique, une peau nue exposée choppera de sérieux coup de soleil, mais ça prendra bien plus de temps qu'il n'en faut pour s'asphyxier !

a+

[papy-alain]

Très réjouissant, tout ça.
Quand des astronautes font une sortie, ils doivent être stressés à l'idée de s'accrocher à quelque chose qui pourrait perforer leur combinaison. Mais je suppose qu'elle est super-solide, doublée, etc. et que toutes les précautions sont prises.

[invitec6306e9e]

Merci bien Gilgamesh,

ça répond donc à mes questions.

Donc on ne gel pas instantanément dans l'espace quand on est à l'ombre, on meurt d'asphyxie, c'est bien ça ? Donc le raisonnement que j'avais au début était bon : Pas de matière pas de dissipation de chaleur !


Et l'ont tomberai inconscient à cause du manque d'oxygène ?

Décidément, il ne reste plus rien de scientifique à sauver dans Sunshine :'(.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacquolintégrateur]

Citation de Gilgamesh:

La puissance émise est proportionnelle à la surface rayonnante et à la puissance quatrième de la température de surface.

Bonjour

Je suis d'autant plus intéressé par le document auquel adresse votre lien que je croyais que la mort était foudroyante en cas de dépressurisation. J'avais lu quelque part l'idée des vêtements élastiques mais cela me parraissait douteux, ce que je trouvais très regrettable, car c'est là le moyen de réaliser des scaphandres bien plus pratiques que les appareils standards.
Cordialement.

[Gilgamesh]

Très réjouissant, tout ça.
Quand des astronautes font une sortie, ils doivent être stressés à l'idée de s'accrocher à quelque chose qui pourrait perforer leur combinaison. Mais je suppose qu'elle est super-solide, doublée, etc. et que toutes les précautions sont prises.

Oui, en gros, tu as des couches de Nylon pour la protection contres les micrométéorites, et une couche de Néoprène pour la pressurisation. Et encore du Nylon à l'extérieur (et du Mylar) en tant que protection thermique.

Dans le détail, pour un combinaison lunaire :

Combinaison A7-L (total : 106 kg).

Du corps vers l'espace :

Sous-vêtement en Nylon avec refroidissement intégré, constitué de fins tuyaux en plastique dans lesquels circule de l'eau réfrigérée. La première contrainte c'est la chaleur : on crève de chaud là dessous (dans le vide, la chaleur s'évacue uniquement de façon radiative, mais par ailleurs il faut se prémunir contre le flux radiatif du Soleil, non filtré par une atmosphère. Donc combinaison blanche et qui rayonne mal).

Combinaison présurisée :
* une couche de Nylon percé d'alvéole dans laquelle circule de l'oxygène
* une couche en Néoprène recouverte de Nylon pour maintenir la couche pressurisée
* une couche extérieure en Nylon pour éviter que les couches intérieures ne se distendent.

Protection contre le rayonnement thermique :
* un feuillet isolant léger constitué de cinq couches de Mylar aluminisé entrelacés avec quatre couches de Dacron
* deux couches de Kapton (un Nylon modifié) pour renforcer la protection thermique
* une couche de Beta (fibre de verre ignifugée enduite de Teflon.)

* une dernière couche superficiel en Teflon blanc résistante à l'abrasion et à l'usure mécanique.

[invitee6f0086a]

Mais la pression interne des yeux, qui doit être à un peu plus de 1 bar dans le vide, ne va-t-elle pas faire exploser les yeux ?

[Gilgamesh]

Mais la pression interne des yeux, qui doit être à un peu plus de 1 bar dans le vide, ne va-t-elle pas faire exploser les yeux ?

A priori non, en tout cas il n'est pas question de cela dans "The USAF Flight Surgeon's Guide" cité dans le topo de Landis concernant les décompressions explosives. Il n'est question que du tractus gastro intestinal et des poumons. Je dirais que la pression d'un liquide diminue très vite en cas d'expansion de la cavité, vu que les liquides sont très faiblement compressibles, et donc seules les cavités remplies de gaz posent problème.

[Gilgamesh]

Donc on ne gel pas instantanément dans l'espace quand on est à l'ombre

on meurt d'asphyxie, c'est bien ça ?

Donc le raisonnement que j'avais au début était bon : Pas de matière pas de dissipation de chaleur !

Et l'ont tomberai inconscient à cause du manque d'oxygène ?

Décidément, il ne reste plus rien de scientifique à sauver dans Sunshine :'(.

C'est_bien_ça⁵

[invitee6f0086a]

A priori non, en tout cas il n'est pas question de cela dans "The USAF Flight Surgeon's Guide" cité dans le topo de Landis concernant les décompressions explosives. Il n'est question que du tractus gastro intestinal et des poumons. Je dirais que la pression d'un liquide diminue très vite en cas d'expansion de la cavité, vu que les liquides sont très faiblement compressibles, et donc seules les cavités remplies de gaz posent problème.

Effectivement, il suffira d’une infime augmentation du volume du globe oculaire pour « casser » totalement la pression interne de 1 bar.

[papy-alain]

Dans l'inventaire vestimentaire détaillé plus haut par Gilgamesh (merci beaucoup), je vois une protection contre les micro-météorites. Mais un objet, aussi petit soit il, peut il être réellement stoppé quand on sait que leur vitesse peut atteindre 80 km/s ?

[Gilgamesh]

Dans l'inventaire vestimentaire détaillé plus haut par Gilgamesh (merci beaucoup), je vois une protection contre les micro-météorites. Mais un objet, aussi petit soit il, peut il être réellement stoppé quand on sait que leur vitesse peut atteindre 80 km/s ?

Un objet qui circule sur la même orbite que la Terre mais dans le sens inverse arrive avec une vitesse relative de 30+30 = 60 km/s. Plus la vitesse acquise par sa chute vers la Terre, soit +10 km/s, soit 70 km/s, plutôt que 80.

En dehors de ça on peut juste prendre acte que l'énergie du corps en proportionnelle à sa masse, donc que l'énergie de liaison surfacique de la combinaison donne la masse maxi qu'elle peut stopper pour une vitesse incidente donnée.

[invite117cd21f]

Bjr
Une dépressurisation rapide (ouverture d'écoutille) n'arracherait-elle pas les tympans ? Et le fait de retenir sa respiration ne ferait il pas péter les alvéoles pulmonaires ?
(je viens de voir Gravity )

[invitee6f0086a]

Bonjour,

En complément à cette nouvelle question, j’avais (sur un autre débat) posé une question qui était resté sans réponse.

Je suis dans la navette, et seule ma main traverse la coque, et, est dans le vide spatial. Le reste de mon corps est bien en sécurité à l’intérieur.

Comment réagit mon organisme, ma main, meure-je, bref, que va-t-il se passer ?

[invite7634e9ee]

Salut, je pense que tu vas faire un gros problème d'engelure.

[Gilgamesh]

Bjr
Une dépressurisation rapide (ouverture d'écoutille) n'arracherait-elle pas les tympans ? Et le fait de retenir sa respiration ne ferait il pas péter les alvéoles pulmonaires ?
(je viens de voir Gravity )

Il n'y a rien sur les tympans dans le The USAF Flight Surgeon's Guide, donc je suppose que ce n'est pas un problème majeur. Le danger concerne surtout les poumon et le tractus digestif. Et effectivement, retenir sa respiration est a un mauvais réflexe dans ce cas, à cause de l'effet de la surpression sur la membrane pulmonaire.

Bonjour,

En complément à cette nouvelle question, j’avais (sur un autre débat) posé une question qui était resté sans réponse.

Je suis dans la navette, et seule ma main traverse la coque, et, est dans le vide spatial. Le reste de mon corps est bien en sécurité à l’intérieur.

Comment réagit mon organisme, ma main, meure-je, bref, que va-t-il se passer ?

C'est arrivé à Joe Kittinger en 1960 dans la nacelle non préssurisée d'un ballon qui l'amenait à très haute altitude. Il a perdu la pressurisation de son gant arrivé à l'altitude 30 km. Et il a quand même continué l'ascension, sans avertir personne...

En résumé : la main gonfle (elle double quasiment de volume), la circulation sanguine est bloquée, ça fait mal, mais ce n'est pas mortel, et c'est sans séquelle (si évidemment ça ne dure pas trop longtemps...).

http://www.geoffreylandis.com/vacuum.html

On the subject of partial-body vacuum exposure, the results are not quite as serious. In 1960, during a high-altitude balloon parachute-jump, a partial-body vacuum exposure incident occurred when Joe Kittinger, Jr. lost pressurization in his right glove during an ascent to 103,000 ft (19.5 miles) in an unpressurized balloon gondola, Despite the depressurization, he continued the mission, and although the hand became painful and useless, after he returned to the ground, his hand returned to normal. Kittinger wrote in National Geographic (November 1960):
"At 43,000 feet I find out [what can go wrong]. My right hand does not feel normal. I examine the pressure glove; its air bladder is not inflating. The prospect of exposing the hand to the near-vacuum of peak altitude causes me some concern. From my previous experiences, I know that the hand will swell, lose most of its circulation, and cause extreme pain.... I decide to continue the ascent, without notifying ground control of my difficulty."
at 103,000 feet, he writes:
"Circulation has almost stopped in my unpressurized right hand, which feels stiff and painful."
But at the landing:
"Dick looks at the swollen hand with concern. Three hours later the swelling will have disappeared with no ill effect."
The decompression incident on Kittinger's balloon jump is discussed further in Shayler's Disasters and Accidents in Manned Spaceflight:
[When Kittinger reached his peak altitude] "his right hand was twice the normal size... He tried to release some of his equipment prior to landing, but was not able to as his right hand was still in great pain. He hit the ground 13 min. 45 sec. after leaving Excelsior. Three hours after landing his swollen hand and his circulation were back to normal."
See also from Leonard Gordon, Aviation Week, February 13th 1996.

Salut, je pense que tu vas faire un gros problème d'engelure.

Pas de risque d'engelure dans le vide : c'est le meilleurs isolant qui soit.

[noir_ecaille]

Non justement, pas d'engelure.

Par contre on peut avoir dilatation des différents compartiments liquidiens, particulièrement les vaisseaux sanguins à cause du O₂ qui repasseraient passivement de l'état lié (à l'hémoglobine) à l'état gazeux. Ce serait tout de même limité en volume mais les plus petits vaisseaux où le sang passe lentement pourraient être le lieu de formation de bulles, d'où un risque de thrombose comme les accidents de décompression durant les remontées de plongée sous-marine.

Il faudrait prendre une bonne dose d'aspirine et partir en caisson de re/décompression.

L'autre souci à prévoir, ce seraient les hématomes qui se formeraient là où les capillaires n'auraient pas résisté à la pression gazeuse interne dû à la décompression externe (question de déséquilibre).

[invite7634e9ee]

Ah carrément, je ne pensais pas du tout. Il ne fait pas super froid dans l'espace ?

[Gilgamesh]

Ah carrément, je ne pensais pas du tout. Il ne fait pas super froid dans l'espace ?

On va le faire en 4 étapes (repost) :

Etape 1 : La température c'est l'énergie moyenne d'agitation des particules. En première approximation l'espace est vide (la densité est 20 ordres de grandeur plus faible que celle de l'atmosphère au niveau du sol). Donc en première approximation, le vide spatial n'a pas de température.

Etape 2 : En seconde approximation, si faible soit elle, la densité du vide spatiale est non nulle. Donc on peut bien définir une température de ce milieu résiduel. Elle est très élevée, typiquement 10⁴ K, voir plus, cela dépend du flux coronal du Soleil. Mais la densité est si faible que la chaleur transmise au corps plongés dans ce gaz ultra ténu est tout à fait négligeable (ce qui justifie la première approximation).

Etape 3 : la température est une notion qui s'applique non seulement à la matière mais au rayonnement. Un rayonnement "à 10 000 K" c'est le rayonnement à l'équilibre avec un surface à 10 000 K. La Soleil diffuse au niveau de l'orbite terrestre un flux intense (1400 W/m2) de rayonnement à 6000 K. La température d'une surface recevant ce flux s'équilibre selon la formule que je détaille ci après.

Etape 4 : mais ceci c'est la température du rayonnement solaire. La température du rayonnement "de l'espace" c'est la température du "noir" de l'espace. Ce noir de l'espace rayonne comme une surface à 3K, qui est la température de l'univers.


En définitive, vu que la conduction et convection sont nulle, seul les pertes et les gains radiatifs sont à prendre en compte. Ils dépendent de la température de la surface du corps lui même et de la température de rayonnement de la "parois" qui fait face à l'objet.

Il y en a trois à considérer : le Soleil comme on l'a vu, l'espace et, en orbite terrestre, le rayonnement de la Terre sur tout une moitié du corps. Ce rayonnement est constitué du flux d'albédo (le rayonnement solaire reflechie par la planète) et de son rayonnement thermique dans l'IR. Ensuite faut considérer la fraction d'angle solide qu'occupe la planète dans ton champs de vision.

Si la planète est très éloignée, au point d'être ponctuelle, toute ta parois est constitué par le "fond du ciel" en l’occurrence l'espace profond de température ~ 3K (toujours si tu es à l'ombre évidemment).

Une fois que tu as la température de rayonnement sur la totalité de la sphère qui t'entoures, ça te donne le flux de rayonnement que tu reçoit et il faut avoir le coefficient d'émissivité et d'absorptivité de la surface du corps considéré. Ca se pioche dans des tables.

La température d'équilibre est donnée par



où désigne la cte de Stefan (5,67E-8 J.K^-4.m^-2.s^-1)


Si on considère un corps disons un cadavre pour simplifier (ce genre de discution sur le vide et l'espace tourne systématiquement au macabre ), nu pour simplifier, à l'ombre pour simplifier. Il rayonne initialement une centaine de watt (ça dépend de la température de la peau). Sachant que sa capacité calorifique (celle de l'eau grosso modo) est environ de 4 kJ/kg, on a une Cp globale de disons 10 MJ pour un corps de 75 kg entre 37°C à 0°C

Disons qu'il rayonne 15 kJ par minutes, ça te donne le refroidissement initial de 1°C par quart d'heure. Spa foudroyant . D'autant que plus il se refroidit moins il rayonne...

Et bien sûr, s'il est au Soleil, il reçoit 1400 W par m²... Et là il se réchauffe. Ce qui fait qu'en définitive ce n''est pas un calcul simple. Le cadavre va se dessecher ça c'est sur, mais congeler pas forcément. Au pif je dirais non.

[inviteab12b2ae]

grosse insolation par contre

[invite7634e9ee]

Ah sacré Gilgamesh, je savais que tu me ferais une tartine.^^

En fait, je ne comprends pas très bien, donc en gros il fait bon ?

[invite117cd21f]

Si j'ai bien compris, grosso merdo, tu peux survire une quinzaine de secondes sans perte de connaissance et trop de séquelles à l'ombre en tt cas, car face au soleil tu risques de cuire.
Je se sais pas quelles sensations le vide peut faire, mais a priori tu ne sens pas un froid saisissant équivalent à la même température en présence de matière.

[invitee6f0086a]

... donc en gros il fait bon ?

J’ai aussi du mal à comprendre le phénomène.

Question simple pour comprendre :

De la navette, je sors ma main (a nue) dans le vide (peu importe les conséquences physiologique), je ressens du froid ? à quel niveau ?

[invite79ff59a2]

Bonsoir à toutes et à tous,

J’ai aussi du mal à comprendre le phénomène.

Question simple pour comprendre :

De la navette, je sors ma main (a nue) dans le vide (peu importe les conséquences physiologique), je ressens du froid ? à quel niveau ?

Pour prendre un exemple "de tous les jours" :
- Si on est dehors par 45 degrés à l'ombre, on va avoir très chaud, mais c'est disons "supportable" ...
- Si on plonge dans une piscine à 45 degrés, on en sort vite : c'est brûlant et insupportable.
- Même motif, même punition en sens inverse : de l'air à 5 degrés est "supportable", de l'eau à 5 degrés, c'est autre chose ...

Dans le vide, cet effet (disons "moins dense" ET "plus isolant" = "moins chaud" OU "moins froid") est très fortement multiplié ... Donc, on ne ressent quasiment rien sur la main nue au point de vue "température", on ressent juste l'effet du vide (comparable en plus fort à l'effet d'un tuyau d'aspirateur en marche appliqué sur la main ...).

Voili, voilou, en très grossier ...

Amitiés,

Jean

[Gilgamesh]

Disons : il fait bon si on ne fait pas trop d'efforts.

Dès qu'on s'active, on crève de chaud ! Du moins si on ne peut pas transpirer donc dans n'importe quelle hypothèse où on est séparé du vide par une membrane pressurisée, donc étanche à l'air et donc à l'eau également.

Dans les combis, on utilise un circuit d'eau en contact direct avec la peau pour prélever les calories du corps et les transférer à un échange qui évapore de la glace dans l'espace.

Si on se refroidissait uniquement de façon radiative ce serait compliqué : il faudrait une grande structure, de plusieurs m², qui devrait rester à l'abri du Soleil, faute de quoi, le remède serait pire que le mal.