تحقیق و ترجمه : سینا بهرامیان - دانش پژوه انجمن نجوم آماتوری ایران  



پیشگفتار
از مدتها پیش از نخستین سفر انسان به فضا پژوهشگران با بسیاری از خطراتی که در محیط خلاء و شرایط حاکم بر فضا ، انسان را تهدید می کند آشنا بودند و از همین رو لباس های فضایی به گونه ای طراحی شدند تا محیط فیزیولوژیک لازم برای بقای انسان را فراهم آورند.     ولی براستی چنانچه بدون هیچگونه لباس محافظی در معرض فضای خلا قرار بگیریم چه سرنوشتی در انتظار ماست؟ آیا چنانکه فیلم های فیکشن و داستانهای علمی بازگو می کنند بدن انسان به دلیل فشار درونی و از بین رفتن فشار بیرونی باد می کند؟ آیا بر اثر سرمای شدید خلا در کمتر از ثانیه ای فریز خواهیم شد؟ آیا بر اثر تشعشعات خورشیدی و تابش کیهانی خواهیم سوخت؟ آیا با توجه به اینکه دمای جوش آب به فشار هوا بستگی دارد و در فشا پایین دمای جوش آب هم به سرعت پایین می آید در محیط خلا ناگاه مایعات درون بدن و خون درون رگها ی ما به جوش خواهند آمد؟ و هزاران اگر و امای دیگر... اما جالب است بدانیم که امروزه دانش ما در این خصوص تنها متکی به نظریه پردازی و تخیلات نیست و آزمایش هایی نیز در این خصوص بر روی نمونه های حیوانی صورت گرفته و همچنین جالب است بدانیم که یکبار انسان بر اثر تصادف برای لحظاتی در محیط نزدیک به خلا قرار گرفته.. نتایج این تحقیقات بر روی نمونه های جانوری و سرنوشت انسانی که تصادفا با محیط خلا روبرو شد را در این مقاله مرور کرده و در نهایت به پاسخ پرسش های فوق خواهیم پرداخت. نکته مهم این است که اغلب این تحقیقات در اتاق های خلاء بر روی زمین انجام شده و فشار هوای درون این اتاق ها هرگز همانند خلاء دقیقا صفر نبوده است. از سوی دیگر مطالعات بر روی نمونه های انسانی از نظر اخلاقی صحیح نبوده و با توجه به تفاوت های میان انسان و حیوانات در تعمیم نتایج حاصل از مطالعات حیوانی به انسان باید فوق العاده هوشیار بود. به هر حال احتمال مواجهه تصادفی با محیط خلاء خطری بالقوه است که همواره سرنشینان ایستگاههای فضایی و فضانوردان را تهدید می کند و همین موضوع لزوم تحقیقات بیشتر و بدست آوردن نتایج دقیق در این زمینه را بخوبی نشان می دهد.

مطالعات جانوری و نتایج حاصل از آنها

نخستین تحقیق جامع ناسا در خصوص تاثیرات محیط نزدیک به خلاء در موجودات زنده بر روی گونه ای از میمون های بر جدید بنام «خزمیمون» Squirrel Monkey  انجام شد.



در این تحقیق 3میمون در قالب چهار گروه مجزا تقسیم شدند.
گروه اول گروه کنترل بودند و در شرایط طبیعی باقی ماندند تا نتایج حاصل از گروههای دیگر با آنها مقایسه شود.
گروه دوم به تنفس در فشار 18 سانتی متر جیوه عادت داده شدند و سپس در ظرف یک ثانیه فشار را به 2 میلی متر جیوه! رساندند و نمونه ها را به مدت 3 ثانیه در این فشار نگه داشتند. سپس طی مدت 3ثانیه فشار را به 76 سانتی متر جیوه (فشار متعارف) بازگرداندند.
گروه سوم به تنفس در فشار 18 سانتی متر جیوه عادت داده شدند. سپس فشار را ظرف 3 ثانیه به 2 میلی متر جیوه رساندند و آنها را 6ثانیه در این شرایط نگه داشتند. سپس ظرف 5 ثانیه فشار را به 75 سانتی متر جیوه (فشار متعارفی) بازگرداندند.
گروه چهارم همانند گروه سوم با این تفاوت که مدت زمان حضور آنها در فشار 2 میلی متر جیوه 9ثانیه است.

نتایج حاصل:

	کنترل	گروه دوم	گروه سوم	گروه چهارم
مرگ و میر	-	1 مورد	-	1 مورد

(رفرنس شماره 1)

آزمایش بر روی شمپانزه : آزمایش قبل بر روی نمونه هایی از نخستیان (پریمات) ها صورت گرفته بود ولی به هر حال فاصله تکاملی خزمیمون ها با انسان زیاد است و به راحتی نمی توان نتایج حاصله را به انسان تعمیم داد. نزدیک ترین خویشاوند تکاملی انسان شامپانزه است که در یک دایورژنس (انشعاب) تکاملی در حدود 6 میلیون سال قبل از اجداد هومینید انسان جدا شد. بنا براین نتایج بررسی بر روی شامپانزه می توانست بسیار مفید تر باشد. به همین منظور یک سری از پژوهشگران ناسا در نیومکزیکو تصمیم به انجام آزمایش بر روی شامپانزه گرفتند. در این آزمایش دستیابی به پاسخ سوالات زیر هدف اصلی آزمایش را تشکیل می داد:   1-   آیا یک جانور کاملا متکامل همچون شامپانزه قادر است برای لحظاتی در محیط نزدیک به خلا زنده بماند؟ 2-   اگر پاسخ مثبت است تا چه زمان می تواند زنده بماند؟ 3-   کاهش ناگهانی فشار چه تاثیرات فیزیولوژیکی را برروی شماپانزه برای همیشه بجای می گذارد؟ 4-   مدت زمان داشتن هوشیاری در خلا چقدر است؟ تحقیق فوق الذکر فوق العاده مفصل بود و ما در اینجا تنها به بررسی نتایج مربوط به مدت زمان هوشیاری موجود در خلا می پردازیم:

نام شامپانزه	جنسیت	سن (بر حسب ماه)	مدت زمان هوشیاری (ثانیه)
Jim	نر	81	11
Duane	نر	80	Not available
Jim*	نر	81	16
Rufe	نر	79	11
Clayton	نر	67	12
Shirly	ماده	61	10
Brownie	نر	75	9
Lulu	ماده	70	29
Jake	نر	72	8

جیم دومی دوقلوی جیم اول است و وجود این دوقلوها برای بررسی تاثیرات محیط بر دو سازمان ژنتیکی یکسان لازم بود. (رفرنس شماره 3)
مطالعات انسانی : در یک آزمایش دیگر که جزئیات دقیق آن در دسترس نیست. در سال 196در اتحاد جماهیر شوروی 2انسان جوان با موفقیت فشار 5/8 میلی متر جیوه را برای مدت 17 دقیقه تحمل کردند. و سپس به فشار عادی بازگردانده شدند. فشار 5/8 میلی متر جیوه در واقع فشار اتمسفر در سطح مریخ است و شاید این تحقیق جزئی از برنامه های بلندپروازانه اتحاد شوروی برای فرستادن انسان به مریخ بوده است. همچنین در خصوص اخلاقی بودن انجام اینگونه آزمایش ها بر روی انسان در متن مقالات توضیحی داده نشده و این که افراد تحت آزمایش حقیقتا داوطلب بودند یا ..؟ (رفرانس شماره 2) یکی از مهمترین موارد نتایج تاثیر خلا بر روی انسان مربوط به مواجه تصادفی یکی از کارمندان مرکز فضایی جانسون در امریکا با محیط بسیار نزدیک به خلا است. در این مورد فرد مزبور پس از 14 ثانیه در اتاق خلا از هوش رفت ولی همکارانش جان وی را به موقع نجات دادند. طبیعتا در مدت این 14 ثانیه اکسیژنی که از قبل در خون وی مانده بود او را هوشیار نگه داشته بود. آخرین چیزی که وی پس از بهوش آمدن بخاطر می آورد احساس فرایندی شبیه به بجوش آمدن آب موجود در روی زبانش بود. (رفرانس شماره 4) مورد دیگر گزارشی از سقوط آزاد فردی است که قصد داشت رکوردی تاریخی از خود بجای بگذارد. «جو کیتینگر» دارنده رکورد بلندترین سقوط آزاد (رکوردی که چند روز پیش بدست بومگارتنر اتریشی شکسته شد) سوار بر محفظه ای به کمک بالن هواشناسی به ارتفاع 102 هزارپایی جو رسید و از آنجا به پایین پرید. قبل از انجام پرش وی متوجه شد که پوشش محافظ دست راستش دارای نقص است و دست راستش در معرض هوای با فشار بسیار پایین قرار خواهد گرفت. با این حال وی تصمیم گرفت عملیات را ادامه دهد. و با همان پوشش ناقص از محفظه خارج شد. در طول سقوط آزاد دست راست وی بشدت دردناک شد و توانایی عملکردی خود را از دست داد. با این حال پس  از انتقال به بیمارستان و مراقبت های پزشکی دست وی بهبودی کامل پیدا کرد. و آخرین مورد حادثه کشته شدن سه سرنشین فضاپیمای روسی سایوز هنگام بازگشت از ایستگاه فضایی سالیوت 1 در پروژه سایوز 11 در سال 1971 است. در این ماجرای تاسف بار به دلیل نقص فنی فضاپیما در مسیر بازگشت فشار هوای کابین ناگهان تنزل پیدا کرد و به شرایطی نزدیک به خلا رسید . حادثه ای که به کشته شدن هر سه سرنشین فضانورد منجر شد. پس از آن سازمان فضایی شوروی مقرر کرد تمامی فضانوردان در تمام طول مسیر رفت و برگشت در پروژه های فضایی باید در درون سفینه هم لباس فضایی بپوشند.


سه فضانورد سایوز که در جریان بازگشت از عملیات سایوز 11 جان خود را از دست دادند
پاسخ به پرسش ها زمانی که بدون هرگونه پوشش محافظی وارد فضا شویم ، باید انتظار مواجهه با سه عامل را داشته باشیم : دما ،  فشار و تابش با این حال جالب است بدانید که اگر برای نگه داشتن تنفس خود در سینه تلاش نکنید و اجازه بدهید که هوای درون ریه خالی شود می توانید برای چندثانیه در فضا زنده بمانید. البته این کار بی خطر نخواهد بود. چنانچه به هر طریقی دهان خود را ببندید و اجازه تخلیه هوا را ندهید ریه های شما متورم و پاره خواهند شد و یا دست کم آسیب جدی خواهند دید. همچنین بر اساس پیش فرض ها چنانچه هرگونه گرفتگی در مسیر شیپور استاش (کانال وصل کننده گوش میانی به دهان) وجودداشته باشد به راحتی موجب پارگی پرده گوش خواهد شد. پیش فرضی که با مطالعه بر روی نمونه های حیوانی به تایید رسید. شما در فضا هرگز باد نخواهید کرد. درست است که در درون بدن شما فشار وجود دارد و در بیرون فشار نزدیک به صفر است ولی برای آنکه فشار درونی بدن موجب تورم و باد کردن بدن شما شود میبایست توانایی غلبه بر مقاومت سطحی پوست و ارگانهای محافظتی شما را داشته باشد. فشار درونی بدن آنقدر بالا نیست که بتواند موجب متورم شدن و پاره شدن بدن شما شود. خون شما در فضا به جوش نخواهد آمد. به دلیل ادامه فشار توده بدنی و پوست و همچنین ادامه عملکرد سیستم گردش خون ، مایعات بدن و خون شما به جوش نخواهند آمد ولی همانطور که در مورد حادثه پایگاه فضایی جانسون دیدیم احتمالا مایعاتی که در تماس مستقیم با فضا قرار میگیرند مانند آب دهان و آب موجود بر روی کره چشم ها به سرعت جوشیده و تبخیر میشوند. اولین آسیب های ناشی از تشعشعات خورشیدی و تابش کیهانی از حدود 1ثانیه پس از مواجهه با فضا آغاز میشود. چنانچه مستقیما در مسیر تابش خورشید قرار داشته باشید بیشترین آسیب را در واحد زمان دریافت خواهید کرد.ولی این محدوده زمانی دریافت آسیب های جبران ناپذیر هنوز به خوبی شناخته شده نیست.
جالب است بدانید که شما در فضا یخ نخواهید زد! اگر چه دمای فضا فوق العاده پایین است ولی از نظر علمی شما زمانی احساس سرما خواهید کرد که گرمای بدن خود را از دست داده باشید. از این نظر که در فضا هیچ جرمی در اطراف شما وجود ندارد ،انتقال حرارت به سادگی امکان پذیر نیست و دمای بدن شما حفظ خواهد شد. و یا دست کم از دست دادن دما آنقدر به کندی رخ خواهد داد که از درجه اهمیت ساقط است. همچنین شما به سرعت بیهوش نخواهید شد و تا زمانی که اکسیژنی که از قبل در خون شما مانده به مغز می رسد هوشیاری خود را حفظ خواهید کرد ، با این حال چنانچه حضور شما در فضا به طول بیانجامد بر اثر فقدان اکسیژن از هوش خواهید رفت.مدت زمان لازم برای از هوش رفتن تا کنون به تحقیق بدست نیامده ولی احتمالا بیشتر از 3ثانیه نخواهد بود. رفرنس شماره 4

منابع: 

1-Rumbaugh. D. Learning ability of the Squirrel Monkeys after expose to a near vacuum. Aerospace Med 1965. 36. No 1. 8-12
2-Ivanov.P.N. et al. Decompression phenomenon in the Human body in conditions of extremely low atmospheric pressure.”Biophysics. USSR-1960.5. 797-803
3-Alfred G Koestler. The effect on the chimpanzee of rapid decompression to near vacuum. Holloman Air Force Base . New Mexico.US
4-NASA official website. Human body in vacuum