Можно ли отразить воздух обратно?

[neolopus]

Здравствуйте, уважаемые собеседники.

Позвольте задать вам вот такой вот, вынесенный в названии темы и может быть, детский вопрос.

Не секрет, что освоение космического пространства подразумевает строительство объектов и нахождение либо в открытом космосе, либо у поверхности тел, обладающих слабой гравитацией. То есть фактически в вакууме. И если человек хочет находиться в жилых помещениях без круглосуточных скафандров - то жильё надо как-либо герметизировать. Это аксиома.

Но герметизация подразумевает различные шлюзы для входа и выхода. Они должны плотно задраиваться, всё равно при их открытии будут небольшие утечки воздуха, его надо откуда-то брать, подкачивать в помещение. Поломка, ну скажем, двери шлюза означает разгерметизацию помещения, аварийную ситуацию, постоянное нахождение в скафандрах, невозможность нормально работать, и т.д.

В этой связи давно возникал у меня вот такой вопрос - а можно ли не очень сильно герметизировать жилые помещения, находящиеся в вакууме?

Понятно, что воздух начнёт вырываться наружу. Однако воздух - это поток молекул. Которые стремятся двигаться равномерно и прямолинейно. Их можно попытаться "отбить", как теннисный мячик ракеткой; их можно ионизировать и "завернуть" магнитным полем; возможно с ними можно сделать что-то ещё...

Можно ли вырывающийся, просачивающийся, утекающий из жилых помещений воздух каким-либо способом "отразить" обратно?
Какими-нибудь относительно несложными устройствами "собирать" и "загонять" обратно в помещение?
Чтобы разбитое окно, иллюминатор, незакрытая дверь - не означала катастрофы?
Чтобы можно было от души хлопнуть дверью, ходить в гости не простаивая кучу времени в шлюзах, чтобы вынести на улицу или занести что-то крупногабаритное на превращалось в проблему на весь день?

Чтобы вот так, просто, открыл дверь и вышел, открыл и вошёл?

Возможно ли это вообще теоретически, практически, при каком условии?
Вот такой вот детский вопросик.

[Ruslan_Sharipov]

Чтобы вот так, просто, открыл дверь и вышел, открыл и вошёл?

Вот как раз для этого и нужы вакуумные люди.

Можно ли вырывающийся, просачивающийся, утекающий из жилых помещений воздух каким-либо способом "отразить" обратно? Какими-нибудь относительно несложными устройствами "собирать" и "загонять" обратно в помещение?

Проблема такая остаётся и в случае, когда все люди станут вакуумными. Останутся технологические процессы, проводимые в газовой среде или же происходящие с выделением газов. Они конечно же будут прооводиться в герметичных помещениях. Однако полностью предотвратить местные утечки газов невозможно. Газы, утекающие из орбитальных поселений вакуумных людей будут ионизироваться солнечным ультрафиолетовым излучением. Для их возврата будут применяться крупномасштабные электромагнитные ловушки.

[николай теллалов]

Думаю, что проще примириться с утечками.
Сделать более безопасные шлюзы и системы самозатыкания пробоин.
Или изобрести "силовое поле", которое окружает корабль. Как именно и на каких принципах - неизвестно. Скорее всего такое "поле" останется лишь на страницах НФ.

[николай теллалов]

Вакуумные люди = киборги. Сами себе скафандры.
Тоже вариант.

[sharp]

Понятно, что воздух начнёт вырываться наружу. Однако воздух - это поток молекул. Которые стремятся двигаться равномерно и прямолинейно. Их можно попытаться "отбить", как теннисный мячик ракеткой; их можно ионизировать и "завернуть" магнитным полем; возможно с ними можно сделать что-то ещё...

Просто нужно делать многосекционный шлюз. Предположим, снаружи у нас вакуум, внутри давление 1 бар. Тогда делаем шлюз из 10 секций: в первой давление 0 бар, во второй 0.1 бар, в следующей 0.2 бар, и так далее до 1 бар.

Так мы во-первых значительно облегчаем проход шлюза: вы просто идете или стоите на траволаторе. Испытывая лишь некоторое неудобство из-за того, что при перемещении из одной секции в другую будет ощущаться довольно сильный ветер.

Во-вторых, практически исключена взрывная декомпрессия шлюза: отказ герметичности одной из секций не ведет к отказу всего шлюза.

В-третьих, нагрузка на элементы шлюза снижается, потому что теперь отдельно взятая герметичная дверь должна держать давление не более 0.1 бар.

В-четвертых, уменьшатся и потери.

[alena_korf]

Просто нужно делать многосекционный шлюз. Предположим, снаружи у нас вакуум, внутри давление 1 бар. Тогда делаем шлюз из 10 секций: в первой давление 0 бар, во второй 0.1 бар, в следующей 0.2 бар, и так далее до 1 бар.

это излишнее усложнение системы

[николай теллалов]

Всамделе - десять секций черезчурно.

[sharp]

это излишнее усложнение системы

Ничего сложно как раз тут нет. Проще некуда, я бы даже сказал Единственное, будет занимать определенное место, поэтому для космических кораблей не подойдет, а вот для планетарных баз - вполне.

[библиограф]

 Нет ничего проще. Надо всего лишь устроить выход через криоконденсационный насос
Если стенки шлюза имеют достаточную поверхность и охлаждены до температуры жидкого
гелия, весь воздух тут же вымерзнет на охлажденных стенках в виде снега.
Такими насосами , например, откачивают реактор ИТЭР
https://tnenergy.livejournal.com/9492.html

[alena_korf]

Ничего сложно как раз тут нет.

ага. вместо одного шлюза - десять. не сложно ни разу, ага   

[sharp]

Ничего сложно как раз тут нет.

ага. вместо одного шлюза - десять. не сложно ни разу, ага   

Вместо одного сложного шлюза 10 простых
Ну и чего вы только критикуете, сами предложите что-то по теме...

[николай теллалов]

для космических кораблей не подойдет, а вот для планетарных баз - вполне.

Убедительно.
Соглашаюсь, тем более, что позволяет некоторые удобства.

А при входе с поверхности в базу позволит и сдуть пыль и прочие нежелательные вещества со скафандра.

Недурно.

[alena_korf]

Вместо одного сложного шлюза 10 простых

с чего вы взяли, что эти десять будут "простыми"?  каждый из них будет ровно таким же, как был бы один. со всеми системами управления, электропитания и т.д. это в 10 раз усложнит систему.

Ну и чего вы только критикуете, сами предложите что-то по теме...

обычный шлюз. с откачкой и закачкой воздуха. потери разумеется будут, ну так они и неизбежны. не бывает 100% эффективных систем.
в чем проблема собственно?

[Rattus]

Однако воздух - это поток молекул. Которые стремятся двигаться равномерно и прямолинейно. Их можно попытаться "отбить", как теннисный мячик ракеткой

Поздравляю с изобретением демона Максвелла! Почему он не работает - можно прочитать на Википедии.

[библиограф]

Поздравляю с открытием принципа работы турбомолекулярного вакуумного насоса
Не вдаваясь в детали, лопатки ротора, вращающегося 50000 об/мин, отражают летящие молекулы,
как теннисные мячики. Только вот пройти между лопатками будет трудновато...

[ziggyStardust]

Есть еще принцип ионного ветра. Правда нужно что-бы не "пробило" на проходящего.

[neolopus]

Спасибо за ответы, уважаемые форумчане.

обычный шлюз. с откачкой и закачкой воздуха. потери разумеется будут, ну так они и неизбежны. не бывает 100% эффективных систем.
в чем проблема собственно?

Проблема может быть в том, что в некоторых случаях может быть жалко воздуха. Или какого-либо его составляющего.
К примеру если дело происходит на Луне и если атмосфера в поселении азотно-кислородная - то потери кислорода ещё можно компенсировать электролизом породы. А с потерей азота или водяных паров дело может обстоять хужее...

Поздравляю с изобретением демона Максвелла! Почему он не работает - можно прочитать на Википедии.

А если просто стенка? Ну напротив выхода? "Зеркало" для прямолинейно летящих шариков молекул?

Поздравляю с открытием принципа работы турбомолекулярного вакуумного насоса
Не вдаваясь в детали, лопатки ротора, вращающегося 50000 об/мин, отражают летящие молекулы,
как теннисные мячики. Только вот пройти между лопатками будет трудновато...

Да, жаль - могла бы быть неплохая дверь, в принципе. Дверь, открытая и при этом не выпускающая воздух...
Жаль что она никого другого тоже не выпустит.

Газы, утекающие из орбитальных поселений вакуумных людей будут ионизироваться солнечным ультрафиолетовым излучением. Для их возврата будут применяться крупномасштабные электромагнитные ловушки.

Есть еще принцип ионного ветра. Правда нужно что-бы не "пробило" на проходящего.

Это тоже замечательная могла бы быть задумка. Ведь вылетевшие из помещения молекулы воздуха (газов, входящих в состав воздуха) после своей ионизации начинают отклоняться в магнитном поле. Значит, в принципе, их можно вернуть в горловину некоего вакуумного насоса, который закачает их обратно в помещение.

Потому что если есть какой-то механизм глобального возвращения убежавшего воздуха - то можно не конопатить каждую щель и не следить пристальнейшим образом за каждой трещиной. Согласитесь, уважаемые собеседники - меньше стресса - это же тоже положительный фактор.

Нет ничего проще. Надо всего лишь устроить выход через криоконденсационный насос
Если стенки шлюза имеют достаточную поверхность и охлаждены до температуры жидкого
гелия, весь воздух тут же вымерзнет на охлажденных стенках в виде снега.

Неожиданное решение!
А попробуем совместить его с этим?

Просто нужно делать многосекционный шлюз. Предположим, снаружи у нас вакуум, внутри давление 1 бар. Тогда делаем шлюз из 10 секций: в первой давление 0 бар, во второй 0.1 бар, в следующей 0.2 бар, и так далее до 1 бар.

Только многосекционный шлюз делать не будем. Всего две двери. наружная и внутренняя. Обыкновенный тамбур. Одна открыта - другая закрыта, и наоборот. Хотя бы потока воздуха не будет наружу.

Выход можно сделать в туннель, идущий перпендикулярно самому выходу. Стенку напротив выхода охлаждать до глубокого холода, ну, скажем, элементами Пельтье. Теплоёмкость воздуха невелика, вылетать наружу будет немного и нечасто, и сильных холодовых мощностей не понадобится. Электрический холодильник подойдёт. Наверно.

Что происходит при открытии наружной двери, если в тамбуре уже был воздух?
Он тут же выйдет. Молекулы шарики полетят по прямым линиям. Из тамбура. И как раз в промороженную стенку, расположенную напротив. На которой и осядут.
Достаточно собрать собравшийся (да, хорошо сказал, собрать собравшийся) лёд и пропустить через нагреватель в помещение. Всё. Воздух вернулся обратно.

Цель - максимально упростить вход-выход. В идеале вообще обойтись слабой герметизацией, а если нет - то хотя бы убрать простои времени в шлюзовых камерах и свести к минимуму потери воздуха. Чтобы войти-выйти было не сложнее, как нам сейчас из наших домов на улицу.

Вот как-то так...

[neolopus]

Кстати, можно использовать ещё и гравитационную ловушку.
Но это только в том случае, если дело обстоит на орбите у крупной планеты.

Куда денется воздух, выпущенный на Луне?
Рассеется в пространстве.
Но ведь Луна - спутник Земли. Вряд ли молекулы воздуха обладают скоростью, достаточной для ухода от Земли. Выходит, они существуют в околоземном пространстве?
Значит рано или поздно на Землю они и вернутся.
Представим себе компрессор.  Закачивающий воздух на Земле в снаряды. Электромагнитной пушкой снаряды отправляются на Луну. Там воздухом дышат колонисты. Утекший у них воздух рассеивается в окололунном (околоземном) пространстве и возвращается на землю. Цикл замкнут, ловушка сработала.


Вот чего-то такого хотелось бы. Но только поменьше и подешевле. И побыстрее работающего.

[alena_korf]

Проблема может быть в том, что в некоторых случаях может быть жалко воздуха. Или какого-либо его составляющего.

если воздух откачивать перед открытием шлюза, то потери будут минимальные.

[neolopus]

Проблема может быть в том, что в некоторых случаях может быть жалко воздуха. Или какого-либо его составляющего.

если воздух откачивать перед открытием шлюза, то потери будут минимальные.

Это - время.
Минуты, возможно десятки минут.
И снова-таки потери.
Ведь никакой насос не откачает весь воздух...