¿Por qué las naves espaciales y los trajes espaciales no están presurizados a 2,5 psi (17 kPa) de oxígeno puro?

Hoy en día, 1 atm (101,3 kPa, 14,7 psi) con composición a nivel del mar se usa más comúnmente en naves espaciales para evitar riesgos de incendio como en el Apolo 1 (no es que hubiera ayudado a la tripulación del Apolo 1 ya que no podían salir de la cápsula, sería solo han pospuesto sus muertes, supongo). Pero la nave espacial Apolo usó una presión a bordo de 5 psi (34 kPa). Los trajes espaciales del transbordador espacial utilizan 4,3 psi (29,6 kPa). Los trajes espaciales U2 y Mercury usan (d) 3,7 psi (25 kPa) psi de oxígeno puro. Eso es todavía más oxígeno que al nivel del mar.

Si las naves espaciales, las estaciones y los trajes estuvieran presurizados a 2,5 psi (17 kPa) psi de oxígeno puro, ¿no los haría esto más ligeros y evitaría mejor los posibles incendios peligrosos? Es un nivel de oxígeno similar a 4500 pies (1370 m) sobre el nivel del mar, por lo que los astronautas deberían estar bien, ¿no?

El oxígeno puro es algo muy peligroso . Incluso si el Apolo 1 tuviera una presión de cápsula más baja, es casi seguro que el incendio habría ocurrido.
Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
He editado la pregunta para incluir unidades SI e imperiales, y he movido una discusión sobre los méritos relativos de ambos sistemas al chat.
@gerrit Los valores de la nave espacial / traje deben estar en psi. Puede convertirlos, pero el primer valor debe ser el valor psi porque ese es el valor en el que se determinó la presión, le guste o no. Mi propia sugerencia es 2,5 psi, no 17 kPa, por lo que uno puede convertirlo, pero 2,5 psi debería ir primero. Reemplacé las unidades.

Respuestas (2)

La suma de todas las presiones parciales en los pulmones debe sumar la presión ambiental.

La composición del gas dentro de los pulmones incluye la presión de vapor de H₂O a la temperatura corporal, que es de aproximadamente 0,9 psi. Esto es independiente de la presión ambiental.

El aire inhalado se diluye con este vapor de H₂O. También se diluye con los gases del espacio muerto de la respiración anterior, que son aproximadamente 150 ml por cada 500 ml de respiración.

Si intentara respirar O₂ puro a 1 psi, sus pulmones estarían llenos de vapor de H2O (vapor). Sus esfuerzos respiratorios serían inútiles ya que el vapor de H2O se movería de un lado a otro en el espacio muerto y el O₂ no llegaría a los alvéolos. Sin embargo, solo sentiría una leve dificultad para respirar hasta que perdiera el conocimiento. Esto se debe a que la respiración está impulsada principalmente por los niveles de CO₂ en la sangre, no por la saturación de O₂ en la sangre. Sus esfuerzos respiratorios continuarían eliminando el CO₂ a pesar de no poder oxigenar su sangre.

Para compensar estos efectos, los trajes espaciales usan ~4 psi de O₂. Una presión más alta podría tener algunas ventajas para la respiración, pero disminuiría la flexibilidad del traje. Los cambios de volumen con el movimiento de las articulaciones se oponen a la presión del traje.

ingrese la descripción de la imagen aquí

ingrese la descripción de la imagen aquí

Se proporcionan más detalles en la excelente respuesta a ¿ Por qué el traje espacial EMU está presurizado a 4.3 psi específicamente?

Nunca he pensado en la presión de vapor del agua en los pulmones y sus efectos.

Una mezcla de 79 % de nitrógeno y 21 % de oxígeno a una presión de 1 atm, 14,7 psi o 1,01 bar es más ignífuga que el oxígeno puro a una presión de 0,21 atm, 3,087 psi o 0,212 bar. La presión parcial de oxígeno es la misma para ambos gases.

El contenido de nitrógeno enfría el fuego. Hay sustancias poco inflamables que mantendrían un fuego en el oxígeno puro a baja presión pero se extinguirían por sí mismas en el aire.

Se podría usar la mezcla de aire de la Tierra desde altitudes más altas, por ejemplo, 0,8 atm, para hacer una nave espacial más liviana.
@Giovanni ahorrarías 300 kg de una nave espacial a 440000 kg. (ISS con un volumen de 916 m³). Eso es un ahorro del 0,07 %, seguro que los astronautas están muy en forma, pero supongo que no hay necesidad de arriesgarse al mal de altura por un ahorro del 0,07 %.
@Arsenal La altitud de cabina de 4500 pies (1370 m) no se acerca al mal de altura, a menos que uno sea un fumador empedernido (y los astronautas no lo son). El mal de altura ocurre principalmente por debajo de 10 psi (~0,67 atm), es decir, por encima de los 10.200 pies (3.100 m).
@Giovanni Si hay una fuga, se necesitan algunas horas para detectar, buscar, localizar y reparar la fuga. Por lo tanto, la posible pérdida de 1,0 a 0,8 atm es necesaria por seguridad.
@Giovanni está bien, mi investigación mostró que 0,8 atm tienen una elevación de alrededor de 2000 m, que está en el límite donde las personas pueden tener problemas.
@Arsenal Así es, pero aún no hay mal de altura para los no fumadores, excepto por una afección de la visión nocturna y un posible insomnio a esa altitud.
@Giovanni ¿Por qué incluso arriesgarse al insomnio para el tipo de personas cuyo tiempo literalmente vale más que casi cualquier otra persona?
"debería asegurarse de que todo funcione bien y prevenir desastres que provoquen incendios en primer lugar", incluido el no usar oxígeno puro en primer lugar.
@Martheen Cuando no hay fuego, no importa. ¿Leíste la última oración? El fuego se habría vuelto demasiado fuerte de todos modos, los astronautas no podían abandonar la nave espacial, supongo que las cerraduras estaban fundidas.
¿Por qué estás colgado en el Apolo 1? La decisión se tomó después del incidente y se aplicó en naves espaciales modernas con varias configuraciones.
La realidad es un poco más complicada de lo que afirma esta respuesta, pero como referencia, aquí hay un artículo publicado por la NASA sobre el tema: Presión parcial de oxígeno e inflamabilidad de la concentración de oxígeno: ¿pueden estar correlacionados?
@J... gracias por el enlace al artículo.
¿Por qué las naves espaciales y los trajes espaciales no están presurizados a 2,5 psi (17 kPa) de oxígeno puro?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v