2) 121
3) 18
4) 187 (+)
Минимально допустимое абсолютное давление 187 мм рт. ст. соответствует примерно 24,9 кПа, или 3,6 psi. Такое давление рассматривается как нижняя физиологически приемлемая граница при использовании практически чистой кислородной атмосферы: после насыщения вдыхаемого газа водяным паром и поступления углекислого газа в альвеолы сохраняется парциальное давление кислорода, достаточное для оксигенации артериальной крови. Близкое рабочее давление — 3,7 psi при 100% кислороде — применялось в скафандрах программы Apollo.
Приближённый расчёт по альвеолярному газовому уравнению показывает, что при общем давлении 187 мм рт. ст. альвеолярное парциальное давление кислорода составляет около 90 мм рт. ст.: (187 − 47) − 40/0,8. Здесь 47 мм рт. ст. — давление насыщенного водяного пара при температуре тела, 40 мм рт. ст. — нормальное альвеолярное давление CO2, а 0,8 — дыхательный коэффициент. Дальнейшее снижение давления быстро уменьшает альвеолярную оксигенацию и создаёт риск гипоксической гипоксии, нарушения когнитивных функций, снижения работоспособности и потери сознания.
| Давление в скафандре | Физиологическая оценка | Ожидаемые последствия |
|---|---|---|
| 187 мм рт. ст. | Около 24,9 кПа; нижняя допустимая граница при дыхании практически чистым кислородом | Сохраняется приемлемое альвеолярное давление O2 и возможность выполнения работы |
| 121 мм рт. ст. | Расчётное альвеолярное давление O2 составляет примерно 24 мм рт. ст. | Тяжёлая гипоксемия, резкое снижение внимания и физической работоспособности |
| 107 мм рт. ст. | Альвеолярное давление O2 приближается к критически низким значениям | Высокая вероятность выраженной гипоксии и быстрой утраты сознания |
| 18 мм рт. ст. | Давление ниже давления водяного пара при температуре тела | Несовместимо с нормальным газообменом; возникает опасность эбуллизма и тяжёлой баротравмы |
| Недостаточная концентрация O2 | Даже при формально достаточном общем давлении снижается парциальное давление кислорода | Цианоз, тахикардия, нарушение координации, когнитивная дисфункция |
| Чрезмерное снижение давления после пребывания в азотсодержащей атмосфере | Увеличивается отношение исходного давления азота к давлению в скафандре | Возрастает риск декомпрессионной болезни; требуется предварительная денитрогенизация кислородом |
Низкое давление уменьшает жёсткость оболочки скафандра и облегчает движения, однако его снижение ограничено необходимостью поддерживать адекватное парциальное давление кислорода. Поэтому физиологическая безопасность обеспечивается сочетанием кислородной атмосферы, герметичности, удаления CO2 и контроля влажности. Перед выходом в открытый космос также проводится предварительное дыхание кислородом для уменьшения содержания растворённого азота и профилактики декомпрессионной болезни. Значение 187 мм рт. ст. отражает компромисс между достаточным газообменом и приемлемой подвижностью человека в скафандре.