למה אי אפשר לנשום בחלל?
מה גורם לחוסר חמצן בחלל? ומה הפתרונות לכך? האם יש עוד פתרונות חוץ מחליפת חלל?
החלל החיצון הוא מה שנמצא מחוץ לגופים שמימיים כמו כדור הארץ והאטמוספרה שלהם. צפיפות החלקיקים במרחב הזה נמוכה במיוחד ולכן הוא מכונה גם רִיק (ואקום). כבידת כדור הארץ שומרת על מולקולות הגזים שמהן מורכב האוויר, ובהן גם החמצן שאנו נושמים, ומונעת מהן לברוח. התוצאה היא האטמוספרה - שכבת גזים המקיפה את כדור הארץ.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן:
זה הזיכרון, שרלוק
הדגים ששורדים בנהרות מזוהמים
המתמטיקאי שגילה את האלקטרון
אין נקודה מוגדרת שמעבר לה החלל מתחיל והאטמוספרה נגמרת. במקום זה, ככל שמגביהים מעל פני כדור הארץ, צפיפות החלקיקים הולכת ופוחתת. למרות זאת, מקובל להתייחס לגובה של 100 קילומטרים מעל גובה פני הים כאל הקו שמעבר לו החלל החיצון מתחיל.
ככל שנתרחק מפני כדור הארץ יהיו פחות גזים מעלינו, ולכן הלחץ האטמוספרי - הלחץ שמפעילה עלינו האטמוספרה - יקטן. בגובה רב גם האוויר סביבנו נתון ללחץ קטן יותר, ומולקולות הגזים יכולות להתפשט ולתפוס נפח גדול יותר, כך שצפיפות האוויר תרד. לכן מטפסי הרים שעולים לגובה רב נדרשים להשתמש בבלוני חמצן שיספקו להם את החמצן הדרוש לנשימה תקינה - בגבהים האלה צפיפות האוויר נמוכה מדי עבור נשימה יעילה.
לצורך פעולת הנשימה - הכנסת גזי האוויר לריאות והוצאתם - אנו משתמשים בשתי מערכות שרירים, שרירי כלוב החזה ושריר הסרעפת. הפעלתם גורמת להגדלת נפח בית החזה, שבתורו מגדיל את ההפרש בין לחץ האוויר סביבנו לבין הלחץ בתוך הריאות. האוויר נכנס לריאות וכך משווה את הלחצים.
מפני שאין בחלל אוויר, אדם שימצא את עצמו לפתע פתאום בחלל, או בכל סביבה אחרת שאין בה אוויר, לא יוכל לנשום וימות מחנק. גם אם ינסה לעצור את נשימתו, סביר להניח שריאותיו יתפוצצו בשל הפרשי הלחצים שבין פנים הריאות (שם הלחץ אמור להיות אטמוספרה אחת, או כמאה קילו פסקל) לבין הלחץ האפסי השורר בחלל שיגרום להגדלת נפח האוויר וליציאתו מהריאות. הפרש הלחצים אף יגרום לטמפרטורת הרתיחה של הגזים המומסים בכלי הדם ובמערכת העיכול לרדת אל מתחת לטמפרטורת הגוף והדם פשוט ירתח ויבעבע.
אחדים מהפתרונות שמאפשרים לאדם לנשום בחלל הוא להשתמש בחליפת חלל - חליפה שמספקת הגנה בתנאים השוררים בחלל החיצון - לחץ נמוך, היעדר חמצן וטמפרטורה קיצונית. החליפה מספקת גם אוויר מתאים לנשימה וגם לחץ אטמוספרי מתאים. בלעדיה פשוט אי אפשר לשרוד. פתרון נוסף שאפשר להעלות על הדעת הוא ליצור סביבה שתספק אוויר ולחץ אטמוספרי, למשל בדמות חללית.
הנשימה לא תלויה אם כך בכוח הכבידה, אלא בלחץ. האסטרונאוט שלנו יוכל לנשום כל עוד נספק לו סביבה עם לחץ אטמוספרי מתאים ותערובת גזים הדומה לאוויר ומכילה חמצן.
איך מאין מגיע החמצן של האסטרונאוטים לחלל? אפשרות אחת היא לשאת בחללית מכלים או בלוני חמצן, בדומה לבלוני צלילה. בפועל משתמשים באפשרות זו רק בחלק מועט מהשהייה בחלל, למשל בזמן הליכת חלל שבה האסטרונאוטים יוצאים מהחללית או מתחנת החלל. כמותם פשוט מוגבלת. אפשרות אחרת היא לייצר את החמצן בחלל. תחנת החלל הבינלאומית נושאת לוחות סולריים המפיקים אנרגיה מהשמש. חלק מהאנרגיה מנוצל לתהליך האלקטרוליזה שבו מולקולות מים (H2O) מפורקות למימן ולחמצן, והחמצן מוזרם בלחץ מתאים לנשימה.
אז כאשר נגיע לירח בגיל 21, מוטב שנעשה את זה בחליפת חלל מתאימה, או לפחות בחללית אטומה.
עמית שרגא, דוקטורנט במכון ויצמן וכותב באתר מכון דוידסון
לפנייה לכתב/ת 
