ソユーズ宇宙船の緊急減圧と減圧症?

Soyuz宇宙船は、ISSと同様に、1バールの圧力で21%の酸素と79%の窒素の雰囲気を使用します。

緊急時にカプセルが圧力を失うと、住人は密閉されたスーツからガスを吸い込みます。しかし、スーツと手袋の十分な柔軟性のために、スーツの圧力は0.4バールに低下する。スーツが硬すぎると、圧力はさらに0.27バールに低下することがあります。

発射前および飛行中に宇宙飛行士が常に空気を吸い込むと、1からわずか0.4バール(1/2未満)の圧力低下が減圧病を引き起こす可能性があります。このリスクは、発射前に数時間純粋な酸素を呼吸することで減少する可能性があります。体内の分解された窒素の量はこのように減少します。

宇宙飛行士は、打ち上げ前に空気だけを呼吸するか、減圧症を防ぐために純粋な酸素を呼吸しますか?

ベストアンサー

TLDR:Soyuzを含む1バーミッションのクルーは、事前呼吸を使用したことがないようです。以前のミッションは、低圧の宇宙散歩をする人々のように、長期の低圧環境に向かいました。高酸素予備呼吸のリスクが減圧病のリスクよりも大きいと考えられている証拠がいくつかあります。

NASAのヒューマンリサーチ・プログラムのレポート「減圧のリスクシックネス」(リンクは非壁画の日付のないバージョンへのリンクです)では、呼吸前のプロトコルについても説明しています。
SpaceLab、Apollo、およびそれ以前の宇宙飛行士は、1バール未満の圧力で飛行環境に向かい、事前呼吸を使用しました。
1気圧の環境を持っていたスペースシャトルプログラムは、飛行前に事前呼吸するプロトコルを持っていませんでしたが、EVAに使用しました。

ソユーズのクルーのタイムライン(ここここここ)は、事前呼吸のための時間がないようです。スーツは最後の瞬間にのみ閉じられ、クルー写真は、マスクを呼吸することなく歩いて座っていることを示しています。

事前呼吸とトレードオフの関係は何ですか?

0.4バールのスーツ内圧力は、約24,000フィート相当の高度です。 0.27は約32,000フィート相当です。

1999年のNASAの研究「証拠に基づくアプローチ
航空機操作における減圧病気リスクを推定するための方法

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(黄色と青色の線は、それぞれ32kと24kフィートで追加されました)

これらは「宇宙飛行士」のためのもので、必ずしも宇宙飛行士レベルの医学的レビューではありませんが、0.27バールの線はより長時間の曝露で減圧症の重大な可能性を示しています。これらの確率は、減圧事象の確率(EVAの確実性はあるが、ロケット打ち上げのためにはるかに少ない)とその後の減圧症の医学的重症度と組み合わされなければならない。

脇に、彼らの方法論はそれについてのいくつかの洞察を提供します:

NASA
T-38の典型的な飛行プロファイルは、15分の平均海抜を約41,000フィート上回る高度、約1.3時間の高度でのクルーズ飛行、降下および着陸の10分です。キャビンの加圧スケジュールは周囲圧力で、8,000フィート(10.9
psi)まで上昇し、8,000フィートの圧力を約23,000フィート(5.9 psi)に上昇するまで維持し、キャビンの圧力を5
psiの差。
NASAの乗務員は通常100%酸素を事前に吹き飛ばしておらず、通常は「通常の」希釈器需要モードで酸素レギュレーター(CRU-73/A)で飛行します。呼吸混合物中の酸素パーセントは、酸素レギュレーターの通常の変動性に基づいて可変であるが、アビエーターの血液中の海面相当の酸素張力を維持するように設計されている。
     

NASA T-38では年間約600便が運航されています。
20年の航空機の安全性データをレビューしたところ、2年ごとに約1機のキャビン圧力システムの故障が報告され、DCS(Personal
Communications、NASA/JSC Safety Office、Ellington
Field)は報告されていません。年間600回の飛行を20年とし、DCSを観測しなかった場合、DCSの確率は各飛行ごとに0.025%以下である(95%の上限信頼限界は
  (1-p)= 0.05またはp = 1-(0.05)を解くことによって表されるn 1/n)。 USAF
T-38の飛行操作の類似のレビューでは、高度が17,000〜43,000フィート(個人通信、本部、エアフォース・セーフティー・センター、Kirtland
AFB)の1987〜1992年に294の機室加圧システムの故障を示した。 p>

減圧リスクは、純粋な酸素を事前呼吸するリスクと重くなる必要があります。
0.4気圧を超える部分圧(一部の文献では0.3)を有する酸素は、複数時間の時間スケールにわたる医療上の危険と考えられている。例えば:

正常な酸素分圧に長期間さらされたり、分圧が非常に高い場合、細胞膜に酸化的損傷を引き起こし、肺の肺胞の崩壊、眼の網膜剥離および後線維増殖を引き起こす可能性があります。発作。肺機能検査の低下は、100%酸素への連続曝露から24時間以内に起こり得る。
48時間、酸素散布による肺胞損傷、無気肺、および急性呼吸窮迫症候群(肺水腫)が起こりうる。

JS Cooper et al より)その他の最近の仕事では、短時間で発症する可能性を示しています:

通常の大気圧(0.1
MPa)で95%以上の酸素を呼吸する健康な人では、気管気管支炎が4〜22時間の潜伏期後に発症します。

通常の呼吸前の予定よりわずかにわずか4時間です。

A minimum 3-hr in-suit PB was performed before launch in all
NASA programs prior to the Shuttle (Maio et al. 1970) symptoms
consistent with DCS while at 5.0 psia. Michael Collins, during
Gemini X and later during Apollo 11, believed he had symptoms of
pain-only DCS in his left knee that eventually resolved in the 100%
O2 atmosphere as the missions proceeded (Hawkins & Zieglschmid
1975). This was not an unexpected outcome based on previous PB
validation trials reported by Maio et al. (1969, 1970). Astronauts
on subsequent EVAs from the Apollo spacecraft and Skylab, as well
as on moon walks from the Lunar Module, in suits pressurized to 3.7
psia were not at risk for DCS due to denitrogenation during their
extended time in the hypobaric and hyperoxic breathing
environment.

さて、高O2
/低N2予燃焼ガスの他に、他の可能性がある。ヘリウムまたはアルゴンのいずれかとの混合物はN2を回避する。しかし、これらのガスはいずれも他の複雑な問題を引き起こします。高いヘリウム雰囲気はシステムやパッケージングに拡散する傾向があり、アルゴンは呼吸中に多くの監督を必要とする生理的な問題があります。私は宇宙飛行前呼吸で使用するために開発された証拠は見つけられませんでした。

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