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Was mit Ihrem Körper im Weltraum ohne Anzug geschieht

Ohne Anzug blieben Ihnen etwa 10 Sekunden nutzbares Bewusstsein, und kehrte die Luft innerhalb etwa einer Minute zurück, könnten Sie sich gut erholen. Sie würden nicht platzen.

Was mit Ihrem Körper im Weltraum ohne Anzug geschieht
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1 / 8 Zwei Minuten im VakuumEin Mensch in Luft auf Meereshöhe befindet sich plötzlich in einem annähernden Vakuum. Die Zeitleiste läuft 120 s mit einer Markierung alle 15 s. Ziehen Sie daran, oder drücken Sie Abspielen und beobachten Sie, wie sich die Anzeige Sekunde für Sekunde ändert.

Ziehen zum Drehen. Mausrad oder zwei Finger zum Zoomen.

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Würden Sie wirklich platzen?

In Filmen öffnet sich eine Schleuse, und wer draußen steht, schwillt an, gefriert zu Eis oder platzt binnen Sekunden. Die Berichte erzählen eine leisere Geschichte. 1965 befand sich ein Versuchsteilnehmer im Manned Spacecraft Center der NASA in Houston in einer Vakuumkammer, als sein Anzug ein Leck bekam. Er blieb etwa 14 Sekunden bei Bewusstsein, und seine letzte Erinnerung war, dass das Wasser auf seiner Zunge zu kochen begann. Die Kammer wurde wieder auf Druck gebracht, und er erholte sich.

Dieses Exponat verfolgt die ersten 120 Sekunden einer solchen Exposition, Sekunde für Sekunde, an einem Schaubild des Körpers. Die Figur hat kein Gesicht und eine durchsichtige Haut, damit Sie die wichtigen Teile beobachten können: die Lunge, die Atemwege, die Zunge, das Gehirn, das Herz, die Gefäße, den Darm und die Gewebeschicht unter der Haut. Mit dem Höhenregler können Sie dieselben zwei Minuten in geringeren Höhen durchspielen, von der Kabine eines Verkehrsflugzeugs über den Gipfel des Everest bis zur Armstrong-Grenze, an der das Körperwasser zu kochen beginnt.

Das Exponat erklärt die Physik und die Physiologie in allgemeinen Worten und stützt sich auf Berichte der NASA, der US-Luftwaffe und der FAA. Es ist keine medizinische Beratung, und nichts hier ist eine Anleitung dafür, was ein einzelner Mensch überleben würde.

Die zwei Minuten der Reihe nach

Die Bühne beginnt mit einem Menschen, der normale Luft auf Meereshöhe atmet: 101,325 kPa mit 21 % Sauerstoff, also unter den Bedingungen, die auch auf der Internationalen Raumstation herrschen. Dann fällt der Außendruck fast sofort auf den Wert in der gewählten Höhe. In einem annähernden Vakuum ist es ungefähr das, was die Berichte beschreiben:

  1. 0 bis 1 s: Die Luft in der Lunge strömt durch die offenen Atemwege hinaus. Wird der Atem angehalten, wird stattdessen die Lunge gedehnt.
  2. 1 bis 5 s: Speichel, Tränen und anderes Wasser an der Oberfläche beginnen zu kochen. Die Haut von Mund und Nase beginnt abzukühlen.
  3. Etwa 9 bis 11 s: Die nutzbare Bewusstseinszeit endet, weil das Blut, das das Gehirn erreicht, seinen Sauerstoff an die leere Lunge abgegeben hat.
  4. 5 bis 45 s: Im Gewebe unter der Haut und in den Venen bildet sich Wasserdampf. Rumpf und Gliedmaßen schwellen an, vielleicht auf das Doppelte ihres normalen Volumens.
  5. Innerhalb von etwa 60 s: Der Venendruck steigt auf den arteriellen Druck, und das Blut hört auf zu zirkulieren. Das Herz verlangsamt sich stark.
  6. Etwa 90 s: die Grenze, die die NASA für ihre Planung verwendet. Tiere, die vor Ablauf dieser Zeit wieder unter Druck gesetzt wurden, erholten sich meist.

Die Zeitleiste unter dem Modell markiert diese Ereignisse für jede gewählte Höhe, mit einer Markierung alle 15 s. Auf Meereshöhe zeigt sie gar nichts, und in der Reiseflughöhe eines Verkehrsflugzeugs zeigt sie nur, dass der Sauerstoff knapp wird.

Ausatmen, nicht den Atem anhalten

Das Gefährlichste, was ein Mensch in der ersten Sekunde tun könnte, wäre, tief einzuatmen und den Atem anzuhalten. Die in der vollen Lunge eingeschlossene Luft behält ihren Druck, während der Druck draußen auf fast nichts fällt. Die Lungenwand ist dünn und kann allein nicht viel Druckunterschied tragen.

Das Kompendium der NASA über die Reaktionen des Menschen auf die Luft- und Raumfahrtumgebung (Roth, 1968) setzt die Grenze für den Druckunterschied zwischen dem Inneren der Lunge und ihrer Umgebung bei etwa 80 mmHg an, das sind 10,7 kPa. Darüber reißt Lungengewebe, in Experimenten wie bei Unfällen an Menschen.

Wie klein sind 10,7 kPa? Es ist etwa der Abfall des Luftdrucks zwischen Meereshöhe und 928 m. Gerätetaucher lernen dieselbe Regel aus demselben Grund: Beim Auftauchen nie die Luft anhalten. Schalten Sie in den Bedienelementen Atem anhalten ein, dann dehnt sich die Lunge auf der Bühne und blinkt rot, und die Anzeige nennt den Druckunterschied zwischen Lunge und Umgebung. Im Vakuum beträgt er mehr als 100 kPa, das Zehnfache der Reißgrenze.

Bei offenen Atemwegen verlässt die Luft den Körper einfach. Die Bühne zeigt in der ersten Sekunde einen Luftstoß aus Mund und Nase und eine Lunge, die ein wenig schrumpft. Dieser Luftverlust ist an sich harmlos; die Probleme, die danach folgen, betreffen den Sauerstoff und nicht eine platzende Lunge.

Dasselbe Gesetz, das Boyle-Mariotte-Gesetz, erklärt, was mit jeder anderen Gasansammlung im Körper geschieht. Bei konstanter Temperatur bleibt das Produkt aus Volumen und Druck eines Gases gleich. Würde also nichts es zurückhalten, dehnte sich Gas von Meereshöhe auf dem Everest auf das 3,2-Fache und an der Armstrong-Grenze auf das 16-Fache aus. Das Mittelohr, die Nasennebenhöhlen und der Darm enthalten alle etwas Gas. Das meiste findet einen Weg nach draußen oder wird vom umgebenden Gewebe zurückgehalten, was schmerzen kann, aber nicht über das Überleben entscheidet.

Warum Speichel kocht, Blut aber nicht

Wasser kocht, wenn sein Dampfdruck, der Druck der aus der Flüssigkeit entweichenden Moleküle, dem Druck gleich ist, der auf ihm lastet. Auf Meereshöhe geschieht das bei 100 °C. Senkt man den Druck, kocht Wasser bei einer niedrigeren Temperatur; deshalb brauchen Nudeln im Gebirge länger.

Bei 6,3 kPa (47 mmHg) kocht Wasser bei 37 °C, der Körpertemperatur. Dieser Druck heißt Armstrong-Grenze. In der Standardatmosphäre wird er in etwa 19 km oder 63.000 ft Höhe erreicht. Oberhalb dieser Höhe kocht Wasser auf der Körperoberfläche, ohne dass Wärme zugeführt wird. Das spürte der Versuchsteilnehmer von 1965 auf seiner Zunge.

Blut in den Arterien ist ein anderer Fall. Es ist nach außen nicht offen: Das Herz drückt es mit einem Druck weit über dem der Außenluft vor sich her, und die Gefäßwände samt dem umgebenden Gewebe halten diesen Druck im Inneren. Arterielles Blut kocht daher nicht sofort. Was stattdessen geschieht, ist langsamer und findet dort statt, wo der Druck am niedrigsten ist: im Gewebe unter der Haut und in den großen Venen nahe am Herzen.

Den Siedepunkt selbst berechnen

Die Bühne berechnet den Siedepunkt mit der Antoine-Gleichung, einer Anpassung an gemessene Dampfdrücke:

log10(P / bar) = A − B / (T + C)

Dabei ist T die Temperatur in Kelvin, und A, B und C sind Konstanten für Wasser aus dem NIST Chemistry WebBook. Das Modell verwendet vier Datensätze des NIST für Wasser zwischen 255,9 und 373 K. Für die Körpertemperatur, T = 310,15 K, liefert der Satz für 304 bis 333 K die Werte A = 5,20389, B = 1733,926 und C = −39,485:

log10(P) = 5,20389 − 1733,926 / (310,15 − 39,485) = 5,20389 − 6,40616 = −1,20227

Also ist P = 0,0628 bar = 6,28 kPa, die Armstrong-Grenze. Um den Siedepunkt bei einem gegebenen Druck zu erhalten, wird dieselbe Gleichung umgestellt: T = B / (A − log10 P) − C.

Der Druck in jeder Höhe stammt aus der U.S. Standard Atmosphere 1976, die die Luft als eine Folge von Schichten mit festgelegtem Temperaturverlauf beschreibt. Bis 11 km fällt die Temperatur um 6,5 K je Kilometer; von 11 bis 20 km bleibt sie bei −56,5 °C. Aus beidem ergeben sich die Siedepunkte, die die Anzeige nennt:

Ort Höhe Druck Wasser kocht bei
Meereshöhe 0 km 101,3 kPa 100 °C
Kabine eines Verkehrsflugzeugs, höchste zulässige Höhe 8000 ft (2,4 km) 75,3 kPa 92 °C
Gipfel des Everest 8849 m 31,5 kPa 70 °C
Verkehrsflugzeug im Reiseflug 35.000 ft (10,7 km) 23,9 kPa 64 °C
Armstrong-Grenze 19,2 km 6,28 kPa 37 °C
Kittingers Ballon, 1960 31,3 km 0,98 kPa 7 °C
Baumgartners Sprung, 2012 39,0 km 0,33 kPa kein flüssiges Wasser

Unterhalb von 0,61 kPa, dem Tripelpunkt des Wassers, kann flüssiges Wasser bei keiner Temperatur existieren. Es kocht und gefriert zugleich, und die Anzeige sagt das auch. Das kleine Diagramm in der Anzeige zeichnet die ganze Kurve auf einer logarithmischen Skala mit der Linie der Körpertemperatur und einem orangefarbenen Punkt für den gewählten Druck.

Etwa zehn Sekunden Sauerstoff

Normalerweise führt Ihre Lunge dem Blut Sauerstoff zu. Im Vakuum tut sie das Gegenteil. Ist kein Sauerstoff in der Lunge, verlässt Sauerstoff das Blut, während es hindurchfließt. Das Blut, das das Gehirn wenige Sekunden später erreicht, enthält also noch weniger Sauerstoff als vor dem Durchströmen der Lunge. Das Gehirn speichert nur den Bedarf von wenigen Sekunden.

Das Bioastronautics Data Book der NASA (1973) rechnet damit, dass ein gewisses Maß an Bewusstsein 9 bis 11 Sekunden anhält, und sagt, ein plötzlich Betroffener hätte wahrscheinlich nicht mehr als 5 bis 10 Sekunden, um sich selbst zu helfen. Hunde, die auf unter 2 mmHg dekomprimiert wurden, brachen nach 9 bis 10 Sekunden zusammen. Die 14 Sekunden des Versuchsteilnehmers von 1965 passen dazu, da sein Anzug vermutlich nie ein hartes Vakuum erreichte.

In geringeren Höhen bleibt mehr Zeit, und die FAA veröffentlicht sie als „Zeit nutzbaren Bewusstseins“. Das ist die Zeit, die ein Pilot hat, um vernünftig zu handeln, nicht die Zeit bis zur Bewusstlosigkeit:

Höhe Üblich Nach einer schnellen Dekompression
18.000 ft 20 bis 30 min 10 bis 15 min
25.000 ft 3 bis 5 min 1,5 bis 2,5 min
30.000 ft 1 bis 2 min 30 s bis 1 min
35.000 ft 30 s bis 1 min 15 bis 30 s
40.000 ft 15 bis 20 s
43.000 bis 50.000 ft 9 bis 12 s

Das Modell verwendet die Spalte der schnellen Dekompression, da die Bühne mit einem plötzlichen Druckabfall beginnt, und von der Armstrong-Grenze an aufwärts den Wert von 9 bis 11 s für ein annäherndes Vakuum. Zwischen den Zeilen zeichnet es eine glatte Kurve. Das orangefarbene Band auf der Zeitleiste ist dieser Bereich, und die Zeile Wach wird rot, wenn das Band beginnt.

Anschwellen, nicht Platzen

Bei Drücken unterhalb der Armstrong-Grenze beginnt das Wasser im Körpergewebe zu Dampf zu werden, ein Vorgang namens Ebullismus. Er beginnt dort, wo am wenigsten Druck dagegenhält: im lockeren Gewebe unter der Haut und im Blut der großen Venen. Das Bioastronautics Data Book beschreibt ein deutliches Anschwellen des Körpers, vielleicht auf das Doppelte des normalen Volumens, sofern nicht ein Druckanzug es zurückhält.

Der Körper platzt nicht. Haut ist zäh und elastisch, und der Dampf bleibt unter ihr. In den Versuchen an Hunden ging die Schwellung stark zurück, sobald der Druck über etwa 50 mmHg stieg. Das Data Book berichtet außerdem, dass ein eng anliegendes, gut sitzendes elastisches Kleidungsstück Ebullismus selbst bei Drücken von nur 15 mmHg vollständig verhinderte. Selbst gewöhnliche enge Kleidung würde ein wenig dagegenhalten.

Auf der Bühne bewegt sich die Haut entlang ihrer Oberfläche nach außen, am stärksten an Armen, Beinen, Händen und Füßen. Die Gewebeschicht darunter bewegt sich weniger, sodass der Abstand zwischen beiden die Schwellung ist. Schalten Sie Haut aufschneiden ein, um diesen Abstand zu sehen, und Gasblasen, um den Dampf als kleine Kugeln zu zeigen. Die Hände sind wegen eines wirklichen Falls ein eigenes Teil. 1960 stieg Joe Kittinger in einer offenen Ballongondel auf 102.800 ft. Der Druckhandschuh an seiner rechten Hand versagte auf dem Weg nach oben, und die Hand schwoll an, schmerzte und wurde unbrauchbar. Er sprang trotzdem, und als er wieder in geringerer Höhe war, wurde die Hand wieder normal.

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Wenn der Kreislauf stillsteht

Der Dampf, der sich in den großen Venen bildet, macht eine längere Exposition tödlich. Roths Kompendium beschreibt Blasen, die sich dort bilden, wo die großen Venen ins Herz münden, und sich durch die Venen zurück ausbreiten, einen „vaskulären Dampfstau“, der den Rückfluss des Bluts zum Herzen unterbindet. Das Herz hat nichts mehr zu pumpen.

Das Data Book nennt den zeitlichen Ablauf: Die Herzfrequenz kann zunächst steigen und fällt dann rasch, der arterielle Druck sinkt über 30 bis 60 Sekunden, und der Venendruck erreicht oder übersteigt den arteriellen Druck innerhalb etwa einer Minute. Danach gibt es praktisch keinen wirksamen Kreislauf mehr. Bei Hunden, die 90 Sekunden lang bei 2 mmHg gehalten wurden, sank die Herzfrequenz auf 10 Schläge pro Minute von normalen 159.

Das Modell zeichnet die Herzfrequenz in den ersten 5 s steigend und danach fallend, und den Kreislauf zwischen 5 und 60 s abnehmend. Diese Kurven sind glatte Linien durch die berichteten Zeiten, keine Messungen an einem Menschen.

Wie lange könnte jemand überleben?

Niemand hat einen Menschen absichtlich getestet, deshalb stammen die Zahlen von Tieren und aus Unfällen. 1964 wurden an der USAF School of Aerospace Medicine 126 Hunde für 5 bis 180 Sekunden auf unter 2 mmHg dekomprimiert. Jeder Hund, der weniger als 120 Sekunden ausgesetzt war, überlebte, nachdem er wieder unter Druck gesetzt wurde, trotz Anzeichen einer Lungenschädigung. Bei Expositionen von 120 bis 180 Sekunden starben etwa 15 % bis mehr als 80 % der Tiere. Schimpansen, die 1965 für die NASA getestet wurden, wurden für 5 bis 150 Sekunden unter 2 mmHg gehalten; alle waren innerhalb von vier Stunden wieder bei ihrer antrainierten Aufgabe, und die Tests fanden keinen Hirnschaden.

Aus diesen Studien folgert das Data Book der NASA, dass eine Rekompression innerhalb von 60 bis 90 Sekunden Überleben und vielleicht eine recht rasche Erholung bedeuten könnte, ohne Garantie: Einige Tiere starben innerhalb von Sekunden, und einige hatten bleibende Schäden. Roths Kompendium rät, für die Planung von Notfallverfahren eine maximale Überlebenszeit von 90 Sekunden zu verwenden. Die Zeile Wenn der Druck jetzt zurückkehrt auf der Bühne folgt diesen Bändern. Sie ist eine Aussage darüber, was bei Tieren beobachtet wurde, keine Vorhersage für irgendeinen Menschen.

Der einzige wirkliche Fall bei vollständiger Vakuumexposition über den gesamten hier betrachteten Zeitraum ist Sojus 11. Im Juni 1971 wurde ein Druckausgleichsventil aufgestoßen, als sich die Landekapsel weit oberhalb der Atmosphäre abtrennte. Die Kabinenluft entwich in weniger als einer Minute. Die drei Kosmonauten, die keine Druckanzüge trugen, verloren das Bewusstsein und starben innerhalb von zwei Minuten. Die Kapsel landete automatisch, und das Bergungsteam fand sie auf ihren Sitzen.

Der Weltraum ist nicht sofort kalt

Ein Vakuum hat keine Luft, es gibt also nichts, was Wärme durch Leitung oder Konvektion abführen könnte. Der einzige Weg nach draußen ist die Strahlung, das Infrarotglühen, das jeder warme Gegenstand aussendet. Bei einer Hauttemperatur von 33 °C, einem Emissionsgrad von 0,97 und etwa 1,5 m² Haut, die dem offenen Raum zugewandt sind, ergibt das Stefan-Boltzmann-Gesetz:

P = 0,97 × 5,67 × 10⁻⁸ × 1,5 × 306,15⁴ ≈ 725 W

Ein Körper von 70 kg speichert etwa 243 kJ je Grad. Bei 725 W kühlt der Körperkern in zwei Minuten um etwa 0,36 °C ab. Es dauerte über fünf Minuten, auf diese Weise 1 Grad zu verlieren. Zwei Minuten im Schatten des Weltraums zu stehen, lässt niemanden gefrieren.

Kalt werden dagegen Mund und Nase. Aus den Atemwegen verdunstet fortwährend Wasser, und die Verdunstung nimmt Wärme mit. Laut Data Book kühlt das Mund und Nase bis nahe an den Gefrierpunkt ab, während der übrige Körper sehr viel langsamer abkühlt. Die Zeile Mund und Nase zeigt diesen Abfall.

Sonnenlicht verändert die Bilanz. In der Entfernung der Erde liefert die Sonne 1361 W/m². Wenn ein halber Quadratmeter des Körpers ihr zugewandt ist und 60 % absorbiert, sind das etwa 408 W Zufuhr, und der Nettoverlust sinkt auf etwa 316 W. Schalten Sie Sonnenlicht aus, um die Körperkerntemperatur ein wenig schneller fallen zu sehen.

Was ein Druckanzug verändert

Ein Raumanzug ist im Wesentlichen ein Ballon, der den Druck auf den Körper aufrechterhält. Er braucht nicht den Druck von Meereshöhe: Ist das Gas reiner Sauerstoff, genügt ein viel niedrigerer Gesamtdruck, damit die Lunge genug Sauerstoff erhält. Die NASA nennt 25,8 kPa für die Apollo-Anzüge, 29,6 kPa (4,3 psi) für den Anzug der Raumstation und 39,2 kPa für den russischen Orlan-Anzug, alle mit 100 % Sauerstoff. Das liegt weit über der Armstrong-Grenze, deshalb kocht kein Körperwasser. Interessanterweise entsprechen 4,3 psi auch ungefähr dem Luftdruck außerhalb eines Flugzeugs in 30.000 ft Höhe.

Ein niedrigerer Anzugdruck macht den Anzug leichter beweglich, besonders die Handschuhe, bringt aber ein anderes Problem mit sich. Der Wechsel von der Stationsluft bei 101 kPa in einen Anzug bei 29,6 kPa lässt im Körper gelösten Stickstoff Blasen bilden, dieselbe Dekompressionskrankheit, die auch Taucher bekommen. Deshalb atmen Astronauten zuerst reinen Sauerstoff, um den Stickstoff auszuwaschen. In einem Protokoll der Station dauert das vom ersten Atemzug Sauerstoff bis zum Ausstieg 2 Stunden und 20 Minuten.

Schalten Sie Druckanzug ein, dann bleibt die gesamte Zeitleiste ruhig: keine Schwellung, kein Kochen, normale Lunge und normaler Sauerstoff.

Tiefer als der Weltraum

Man muss nicht ins All, um einigen dieser Wirkungen zu begegnen. Mit dem Höhenregler und den Chips über der Zeitleiste können Sie dieselben zwei Minuten anderswo durchspielen.

  • Kabine eines Verkehrsflugzeugs: Die US-Vorschriften verlangen, dass eine Druckkabine im Normalflug auf einer Druckhöhe von höchstens 8000 ft bleibt. Das sind etwa 75 kPa, und auf der Zeitleiste geschieht nichts.
  • Everest: etwa 31 kPa in der Standardatmosphäre. Wasser kocht bei etwa 70 °C, nichts im Körper kocht, und die Zeit nutzbaren Bewusstseins beträgt viele Minuten, sodass die Zeitleiste innerhalb von zwei Minuten nichts zeigt. Bergsteiger leiden dennoch über Stunden und Tage unter dem Sauerstoffmangel.
  • Verkehrsflugzeug im Reiseflug: In 35.000 ft ergibt ein plötzlicher Verlust des Kabinendrucks 15 bis 30 s nutzbares Bewusstsein. Deshalb fallen die Sauerstoffmasken herunter. Die US-Vorschriften verlangen Sauerstoff für die Besatzung oberhalb von 12.500 ft für länger als 30 Minuten und für jeden Insassen oberhalb von 15.000 ft.
  • Armstrong-Grenze: etwa 19 km. Darüber ist selbst für eine kurze Exposition ein Druckanzug nötig.

Wie hoch der Preis für das Missachten ist, zeigt der Unfall einer Learjet 35 mit dem Kennzeichen N47BA im Jahr 1999. Der Funkkontakt riss ab, nachdem das Flugzeug auf 39.000 ft freigegeben worden war. Die NTSB stellte fest, dass die Besatzung handlungsunfähig geworden war, nachdem die Kabine ihren Druck verloren hatte und sie keinen zusätzlichen Sauerstoff erhielt. Das Flugzeug flog weiter, bis der Treibstoff ausging, und stürzte in South Dakota ab.

Fälle zum Ausprobieren

Die Liste unter der Bühne enthält 33 Fälle. Jede Karte stellt das Modell auf ihren Druck und ihre Zeit ein, wenn Sie Am Modell zeigen drücken, und die Karten mit einer Zeit in Sekunden haben einen Balken auf derselben Skala von 0 bis 150 s, damit Sie sie vergleichen können. Sie sind in fünf Arten gegliedert:

  • Unfälle: der Kammerversuch von 1965, Kittingers Hand, Sojus 11, der Learjet 1999.
  • Versuche: die Studien an Hunden und Schimpansen, die Lungengrenze von 80 mmHg, das elastische Kleidungsstück, die Rekompression innerhalb von 90 s.
  • Regeln: die FAA-Zeiten nutzbaren Bewusstseins, Sauerstoff- und Kabinenvorschriften, Anzugdrücke und Voratmung.
  • Höhen: der Everest, die Armstrong-Grenze, Rekordsprünge aus dem Ballon, die Oberfläche des Mars und ungefiltertes Sonnenlicht.
  • Filme: Szenen, die ungefähr stimmen, und Szenen, die nicht stimmen, jeweils mit den Berichten verglichen.

Die Oberfläche des Mars ist ein nützlicher Vergleich. Ihr mittlerer Druck beträgt 6,36 mbar oder 0,64 kPa, ungefähr so viel wie die Luft der Erde in der Nähe von 35 km. Für einen ungeschützten Körper ist das fast ein Vakuum, weshalb ein Marsanzug ein vollständiger Druckanzug sein muss.

Was das Modell weglässt

  • Die Figur ist ein Schaubild, kein Mensch. Ihre Form ist aus glatten Kapseln gebaut, und die Organe sind einfache Formen an ungefähr den richtigen Stellen.
  • Arterien sind rot gezeichnet und werden mit sinkendem Sauerstoff violett, Venen sind immer blau. Echtes sauerstoffarmes Blut ist dunkelrot.
  • Die Kurven für Sauerstoff, Herzfrequenz, Kreislauf, Schwellung und Mundtemperatur sind glatte Linien durch die berichteten Zeiten. Auf der Bühne sind sie als Modellwerte gekennzeichnet.
  • Das Szenario nimmt einen plötzlichen Abfall vom Druck auf Meereshöhe an. Ein langsames Leck gibt mehr Zeit, und eine Person, die vorher reinen Sauerstoff geatmet hat, hätte einige Sekunden mehr, wie die von Stickstoff befreiten Hunde.
  • Menschen unterscheiden sich. Die FAA weist darauf hin, dass die Zeiten nutzbaren Bewusstseins stark mit Lungengröße, Hämoglobin und Sauerstoffverbrauch des Körpers schwanken.
  • Die Höhen sind geometrische Höhen in der Standardatmosphäre von 1976. Der wirkliche Druck an einem Ort ändert sich außerdem mit Wetter, Jahreszeit und Breitengrad.
  • Die Wärmeberechnungen berücksichtigen ausschließlich Strahlung. Verdunstung von Haut und Atemwegen würde die Oberfläche schneller abkühlen.

Eine kurze Geschichte

Druckanzüge stammen aus dem Höhenflug, bevor die Raumfahrt sie brauchte. Joe Kittingers Ballonaufstieg 1960 auf 102.800 ft in einer offenen Gondel war zum Teil ein Test eines solchen Anzugs, und seine Hand ohne Druck wurde zum bekanntesten Beispiel dafür, was ohne ihn geschieht.

In den frühen 1960er-Jahren, als Raumfahrzeuge und große Vakuumkammern gebaut wurden, finanzierte das Manned Spacecraft Center der NASA Tierstudien, um herauszufinden, was ein Anzugschaden bewirken würde. Bancroft und Dunn dekomprimierten 1963 und 1964 126 Hunde; das Team von Koestler testete auf der Holloman Air Force Base Schimpansen und berichtete im November 1965. Die Ergebnisse gingen in das Bioastronautics Data Book und in Roths Kompendium ein, die die Zahlen festlegten, die noch heute zitiert werden: etwa 10 Sekunden nutzbares Bewusstsein und etwa 90 Sekunden für die Planung einer Rettung.

Seitdem waren die Fälle am Menschen meist Unfälle mit gutem Ausgang, wie der Kammerversuch von 1965. Sojus 11 im Jahr 1971 bleibt der einzige Fall, in dem Menschen im Weltraum selbst gestorben sind.

Fragen

Würde mein Körper im Weltraum platzen?

Nein. Das Wasser in Ihrem Gewebe würde zu Dampf, und Sie würden anschwellen, vielleicht auf das Doppelte Ihres normalen Volumens, aber die Haut ist stark genug, um ihn zu halten. In den Tierversuchen ging die Schwellung zurück, sobald der Druck wiederkehrte.

Würde mein Blut kochen?

Nicht sofort. Das Blut in den Arterien wird vom Herzen und den Gefäßwänden über dem Außendruck gehalten. Speichel, Tränen und das Wasser im lockeren Gewebe kochen zuerst. In den großen Venen bildet sich tatsächlich Dampf, und er ist es, der den Kreislauf innerhalb von etwa einer Minute zum Stillstand bringt.

Wie lange bliebe ich bei Bewusstsein?

Etwa 9 bis 11 Sekunden in einem annähernden Vakuum, laut dem Bioastronautics Data Book der NASA. Der Versuchsteilnehmer von 1965 schaffte etwa 14 Sekunden. Die nutzbare Bewusstseinszeit, in der Sie etwas Vernünftiges tun könnten, etwa eine Luke schließen, ist noch kürzer.

Wie lange könnte jemand überleben?

Tierstudien legen nahe, dass eine Rekompression innerhalb von etwa 90 Sekunden meist zur Erholung führte, und die NASA plant mit 90 Sekunden. Alle Hunde, die weniger als 120 Sekunden ausgesetzt waren, überlebten; längere Expositionen waren oft tödlich. Den genauen Wert für Menschen kennt niemand.

Sollte ich den Atem anhalten?

Nein. Atmen Sie aus. In der vollen Lunge eingeschlossene Luft würde sie zerreißen, denn schon ein Druckunterschied von nur etwa 10,7 kPa zwischen Lunge und Umgebung kann das bewirken. Bei offenen Atemwegen strömt die Luft harmlos hinaus.

Würde ich sofort gefrieren?

Nein. Ein Vakuum führt keine Wärme ab, der Körper verliert also nur durch Strahlung Wärme, hier etwa 725 W. In zwei Minuten würde der Körperkern um weniger als ein halbes Grad abkühlen. Mund und Nase werden viel kälter, weil dort Wasser verdunstet.

Was ist die Armstrong-Grenze?

Der Druck, bei dem Wasser bei Körpertemperatur kocht, etwa 6,3 kPa oder 47 mmHg. Auf der Erde wird er in etwa 19 km Höhe erreicht. Darüber braucht ein Mensch einen Druckanzug, nicht nur eine Sauerstoffmaske.

Wurde schon jemand tatsächlich einem Vakuum ausgesetzt?

Ja, durch Unfälle. Bei einem Versuch in einer Vakuumkammer der NASA bekam der Anzug eines Teilnehmers 1965 ein Leck; der Teilnehmer erholte sich. Joe Kittingers rechte Hand war 1960 in 102.800 ft Höhe ohne Druck und erholte sich. Die Besatzung von Sojus 11 starb 1971, als ihre Kabine die Luft verlor.

Warum arbeiten Raumanzüge mit so niedrigem Druck?

Ein Anzug mit reinem Sauerstoff bei etwa 30 kPa gibt der Lunge so viel Sauerstoff wie Luft auf Meereshöhe, und ein weicherer Anzug lässt sich leichter bewegen. Der Preis ist eine lange Voratmung von Sauerstoff, damit der Stickstoff im Körper keine Blasen bildet.

Würden meine Augen herausquellen?

Nach den Berichten nicht. Die Tierberichte beschreiben ein Anschwellen von Rumpf und Gliedmaßen und danach kurzzeitige Sehstörungen. Tränen würden auf der Oberfläche des Auges kochen. Dass Augen herausplatzen, ist ein Filmeffekt.

Begriffe

  • Vakuum: ein Raum mit fast keinem Gas. Der Druck im niedrigen Erdorbit liegt weit unter 0,001 kPa.
  • kPa, mmHg, psi: Einheiten des Drucks. Meereshöhe sind 101,3 kPa, 760 mmHg oder 14,7 psi.
  • Dampfdruck: der Druck des Dampfes im Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit. Eine Flüssigkeit kocht, wenn ihr Dampfdruck dem auf ihr lastenden Druck gleich ist.
  • Armstrong-Grenze: etwa 6,3 kPa (19 km), bei denen Wasser bei 37 °C kocht.
  • Tripelpunkt: 0,61 kPa und 0,01 °C. Unterhalb dieses Drucks kann Wasser nicht flüssig sein.
  • Ebullismus: Bildung von Wasserdampf in Körperflüssigkeiten und Gewebe bei niedrigem Druck.
  • Hypoxie: zu wenig Sauerstoff, der das Gewebe erreicht.
  • Zeit nutzbaren Bewusstseins: die Zeit, in der jemand nach dem Ausfall der Sauerstoffversorgung noch vernünftig handeln kann.
  • Dekompressionskrankheit: Erkrankung, bei der gelöster Stickstoff nach einem Druckabfall Blasen bildet.
  • Voratmung: das Atmen reinen Sauerstoffs vor einem Weltraumausstieg, um den Stickstoff aus dem Körper auszuwaschen.
  • Rekompression: das Wiederanheben des Drucks nach einer Exposition.
  • Boyle-Mariotte-Gesetz: Bei konstanter Temperatur bleibt das Produkt aus Druck und Volumen eines Gases konstant.
  • Antoine-Gleichung: eine empirische Formel für den Dampfdruck, log10 P = A − B / (T + C).

Quellen

Alle Adressen wurden am 18. Oktober 2026 geprüft.

Text und Simulation: CC BY-NC-SA 4.0, soweit nicht anders angegeben.

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