Можно ли отразить воздух обратно?

[sharp]

Ведь никакой насос не откачает весь воздух...

Значит, нужно этому насосу помочь. Газ может находиться только там, где есть свободный объем. Нет объема - нет газа.
Соответственно, для полного удаления газа нужно сделать так, чтобы весь доступный объем шлюзовой камеры был занят космонавтом.
Подумайте теперь как это сделать.

[crazy_terraformer]

Жидкостные шлюзы забыли. В их числе мой  ртутный(безумная идея ).
Колонизация Марса

[neolopus]

это место работы прежде всего. ну как вахта на буровой вышке (суть та же), "ощущение дома" там никто создавать никогда и не пытался.

Вы не совсем правы.
Люди пишут с буровых станций, сидят в интернете, общаются, смотрят фильмы. В свободное от вахты время. Почему? А потому, что человек - что на буровой, что в армии - остаётся человеком. И точно также хочет ну хотя бы небольшого комфорта. Это необходимо для продуктивной работы.

Погоня за универсальностью не во всех случаях имеет смысл.
Приведите пример чего такого позарез нужно занести снаружи внутрь?

Ну, скажем, своего товарища, попавшего под камнепад. Или подвернувшего ногу.

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

Что значит "прямолинейно"? Кто их перед вылетом построил в колонны и шеренги строго перперндикулярно выходному отверстию?

Ну, может быть, Бойль-Мариотт?  Или Больцман. Или ещё какой-нибудь основатель (или основатели) Молекулярно-Кинетической Теории?

Ведь она нас учит, что молекулы движутся равномерно и прямолинейно. Ну пока не столкнутся с другой молекулой.

Вот они и начнут двигаться прямолинейно. От того места, где они сконцентрированы. Радиально. И во все стороны. Что-то вроде разлёта дроби.

Поэтому если напротив выходного отверстия разместить стенку - сферически-вогнутую ли, или просто длинную и протяжённую в стороны (влево и вправо) - то львиная часть молекул (если не все из них) врежутся в эту стенку. Ведь это следует из нашего понимания МКТ. Разве нет?

И вот с врезавшимися в стенку молекулами уже можно что-то и сделать.
Можно попытаться "приморозить" их сильно охладив стену, можно постараться отбить их обратно во вход сферической стенкой, можно попытаться "отбить" в горловину воздухособирающего насоса, в ионизатор, или ещё что-нибудь с ними сделать...

По идее всё это не противоречит законам механики. Имхо, это так. Или я ошибаюсь?

Вряд ли молекулы воздуха обладают скоростью, достаточной для ухода от Земли.

Очень даже обладают и уходят.

Вот это уже не особо хорошо...
Значит в этом пункте я ошибался. Спасибо, что исправили.
Значит Земля - плохая гравитационная ловушка для воздуха с Луны...

Ведь никакой насос не откачает весь воздух...

Значит, нужно этому насосу помочь. Газ может находиться только там, где есть свободный объем. Нет объема - нет газа.
Соответственно, для полного удаления газа нужно сделать так, чтобы весь доступный объем шлюзовой камеры был занят космонавтом.
Подумайте теперь как это сделать.

Мягкий, ну скажем из губки, или просто из надутой плёнки, потолок-поршень.
Ну или стены-поршни.
Которые впритых (но мягко) сдавливают астронавта в шлюзе, так, что пустого пространства там попросту не остаётся. И насос не нужен. Открыли дверь, астронавт зашёл, поршни его сжали, помещение занято только астронавтом, дверь закрыли, другую дверь закрыли, поршни разошлись. Всё, можно выходить наружу.

Насос вообще не нужен.
Но вот с предметами сложной конфигурации, которые так легко "не обожмёшь" - будет пичалька.

Жидкостные шлюзы забыли. В их числе мой  ртутный(безумная идея ).
Колонизация Марса

Ртуть всё-таки немного испаряется. Она будет улетучиваться в вакуум. С одной стороны.
А с другой - в жилые помещения. Астронавты будут в восторге.

Нужна какая-нибудь нелетучая жидкость. Какой-нибудь мазут тоже вряд ли подойдёт - мало кто захочет вылезать наружу или возвращаться в заляпанном и перемазанном скафандре, который невозможно очистить.

Тут нужна жидкость, не испаряющаяся, несмачивающая материалы скафандров (вот тут ртуть бы подошла), неядовитая для человека, не взаимодействующая с кислородом воздуха или содержащейся в нём водой... Инертная, неядовитая, неиспаряющаяся, несмачивающая...
Где бы такую найти?..

[crazy_terraformer]

Ртуть - тяжёлая жидкость, налейте сверху что-нибудь лёгкое для подавления испарения ртути внутрь помещения, а снаружи в вакууме(или при низком атмосферном давлении) просто тамбур с плотными дверьми для уменьшения потерь на испарение, и пусть конденсат стекает обратно со стенок, крыши и пола из-за их наклона.

Сквозь ртуть пройдут только вещи тяжелее ртути или прикреплённые к протягиваемым через неё тросам. А человек в скафандре явно легче ртути.

[Rattus]

Ведь она нас учит, что молекулы движутся равномерно и прямолинейно. Ну пока не столкнутся с другой молекулой.

Про угол этого движения там ничего не сказано. Ну и струя под давлением сама по себе никак не является идеальным газом.

Что-то вроде разлёта дроби.

Из дула размером с апертуру градильни (на самом деле даже больше). Вы себе представляете масштаб размеров моедкулы вообще?

то львиная часть молекул (если не все из них) врежутся в эту стенку.

Что не все - см. выше, а что какая часть - так на то уже есть насосы, о которых Вам написано выше.

Можно попытаться "приморозить" их сильно охладив стену, можно постараться отбить их обратно во вход сферической стенкой, можно попытаться "отбить"

И какие энергозатраты этого будут по сравнению с традиционными методами восстановления давления Вы посчитали? А посчитайте.

Нужна какая-нибудь нелетучая жидкость.

У ртути - самое низкое давление насыщенного пара из всех известных веществ. Жидкости, остающейся таковой при менее низком давлении чем 0,165 миллипаскаль просто не существует. И даже это - далеко не космический вакуум.

[noxx77]

Для ускорения выхода сейчас уже разработаны системы, в которых не нужна шлюзовая камера, а сам скафандр пристыкован люком к кораблю или станции снаружи. Зазор между внутренним люком и скафандровым при выходе можно и уменьшить и воздух откачать.

[николай теллалов]

Товарища, подвернувшего ногу (хотя скафандр вроде должет такое предотвратить) пусть лучше занесет сам скафандр, сконструированный как робот с экзоскелетом. Космонавт в бессознании - скафандр включает автопилот и идет к стыковочному узлу, затем раненого или заболевшего вытаскивают через люк.

[LonelyWanderer]

Я как-то предлагал гидравлический шлюз, не требующий мощных шлюзовых дверей и через который можно переносить грузы в принципе любых размеров. Даже иллюстрировал где-то, но лень искать. Но кое-какие  не мощные двери всё-таки понадобятся - жидкая вода не любит давление ниже 0.01 бар, но может, есть более подходящие жидкости. А ещё гидравлический шлюз в отличии от дверей не может в принципе пропускать воздух - для этого пришлось бы удалить всю воду.

[LonelyWanderer]

Ещё интересно было бы "засунуть" всю Луну или астероид или космический корабль в какой-нибудь пластиковый пакет, грубо говоря.


Не, я не сошёл с ума.
Просто сделать сплошной купол из какой-нибудь тонкой плёнки. В случае пробития её микрометеоритами через микроотверстия и выйдут микроколичества воздуха...

Грубо говоря в жилых помещениях 1 бар, выход "на улицу" означает под плёнку - там давление 0,1 или 0,01 бар. Или ещё меньше. Вообще 0.001 бар. И под плёнкой работают насосы, собирающие воздух обратно, в помещения. Если выйти окончательно "на улицу", за плёнку - то потери воздуха становятся вообще мизерными... (хотя всё равно, увы, они будут)

А если плёнка ещё и самозатягивающейся будет... (вот только как такую сделать)

Тоже предлагал похожее.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,110853.320.html

Пост 331. Купол, уравновешенный сверху грунтом. Годится для тел от 100 километров в диаметре. От пожалуйста, дуйте шарик, может получится и очень большим, эдакое воздушное царство.

[LonelyWanderer]

Жидкостные шлюзы забыли. В их числе мой  ртутный(безумная идея ).
Колонизация Марса

Да, была у нас такая дискуссия, спасибо за ссылку, а то мне лень было искать . Вода
 - только до 0.01 бар, ртуть - дорога и ядовита, может есть ещё подходящие жидкости? Ну какой-то компромисс по вредности и характеристикам.

[sharp]

Мягкий, ну скажем из губки, или просто из надутой плёнки, потолок-поршень.
Ну или стены-поршни.
Которые впритых (но мягко) сдавливают астронавта в шлюзе, так, что пустого пространства там попросту не остаётся. И насос не нужен. Открыли дверь, астронавт зашёл, поршни его сжали, помещение занято только астронавтом, дверь закрыли, другую дверь закрыли, поршни разошлись. Всё, можно выходить наружу.

Да, примерно так. Принцип вакуумной упаковки Только тут даже поршни не нужны, эффективнее всего пленку прижмет к скафандру разницей давлений.
Человек стоит в скафандре в небольшой камере, и его таким образом "упаковывают" полностью выгоняя воздух из камеры. После чего от него отлепляют пленку - и фактически мы добились того, что он находится в камере в абсолютном вакууме. После чего можно, собстно, выпускать его наружу.

Но вот с предметами сложной конфигурации, которые так легко "не обожмёшь" - будет пичалька.

Использовать контейнеры.

[LonelyWanderer]

У ртути - самое низкое давление насыщенного пара из всех известных веществ. Жидкости, остающейся таковой при менее низком давлении чем 0,165 миллипаскаль просто не существует. И даже это - далеко не космический вакуум.

Нужна какая-нибудь нелетучая жидкость. Какой-нибудь мазут тоже вряд ли подойдёт - мало кто захочет вылезать наружу или возвращаться в заляпанном и перемазанном скафандре, который невозможно очистить.

Тут нужна жидкость, не испаряющаяся, несмачивающая материалы скафандров (вот тут ртуть бы подошла), неядовитая для человека, не взаимодействующая с кислородом воздуха или содержащейся в нём водой... Инертная, неядовитая, неиспаряющаяся, несмачивающая...
Где бы такую найти?..

Через все эти жидкости, вода то или ртуть, лучше в скафандрах с ластами не плавать. Да и в ртути вы ничего не увидите, да и малоприятное это занятие - плавать в ртути (хотя для пляжного отдыха сошла бы, здесь Мертвое море по плотности отдыхает).

Лучше применять какое-то подобие водолазного колокола. По мере подъёма колокола воздух будет оттуда естественным образом уходить, нужно только его собирать каким-нибудь шлангом и отводить. Когда нижний обрез колокола сравняется с уровнем жидкости, давление внутри будет практически нулевым. Для более надёжного удаления газов, чтобы там и тысячной доли газа на оставалось (если нижний край колокола будет погружен на 1 сантиметр, то некоторое количество воздуха там останется), лучше нижний обрез не оставлять открытым, использовать простенький люк, способный удерживать сотые доли атмосферного давления, а отвести тонкий шланг вниз для того, чтобы колокол можно было поднять над поверхностью жидкости и абсолютно все газы ушли в эту трубку, которую потом можно отсоединить.

Теперь по поводу испаряемости жидкости. Есть предложение использовать сверху твердое легкоплавкое вещество меньшей плотности, которое в неиспользуемым виде бы застывало и почти не испарялось. Оно же могло бы служить ещё одним барьером надёжности от разгерметизации. Представьте себе ствол шахты, залитый водой, в виде трубы.  Сверху налито более лёгкое вещество, не растворяемое в воде и имеющее температуру плавления чуть выше постоянной. Толщиной сантиметров 30. Скажем, если обычная температура 5 градусов, то там пусть будет температура плавления 15 градусов . На стенках  ствола этой шахты будет паз по уровню этой жидкости. Эта жидкость разольётся по поверхности условно воды  и заполнит паз, затем застынет. Образуется столь непроходимый барьер, что воду снизу можно даже откачать и воздух не выйдет. Когда нам нужно шлюзоваться мы подогреваем верхний слой жидкости, он плавится и можно сквозь него проходить.

[AlexAV]

У ртути - самое низкое давление насыщенного пара из всех известных веществ.

Всё же это не совсем так. У ионных жидкостей и ряда кремнийорганических полимерных жидкостей существенно меньше. Для одного из класса ионных жидкостей данные можно скажем в этой статье посмотреть: https://pdfs.semanticscholar.org/019a/46f5867fa06012c2a9f368bfebd96ea88d4a.pdf

[AlexAV]

может есть ещё подходящие жидкости?

Органические ионные жидкости (их много разных) и кремнийорганика вроде ПФМС-2/5.

[Ruslan_Sharipov]

В чем проблема собственно?

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

Если одна станция МКС, один шлюз, стыковка раз в полгода и выходы в космос с такой же частотой, то никаких проблем. Но если целое поселение с каждодневной хозяйственной деятельностью, с многочисленными входами и выходами, то миллиграммы потерь сложатся в граммы, граммы сложатся в килограммы, килограммы в тонны и так по возрастающей. А материя в космосе (газы тоже материя) - это драгоценность. Поэтому Вакуумные люди с внутренним дыханием - это настоятельная необходимость.   

[neolopus]

Ртуть - тяжёлая жидкость, налейте сверху что-нибудь лёгкое для подавления испарения ртути внутрь помещения, а снаружи в вакууме(или при низком атмосферном давлении) просто тамбур с плотными дверьми для уменьшения потерь на испарение, и пусть конденсат стекает обратно со стенок, крыши и пола из-за их наклона.

Жидкая "заглушка" для подавления испарения - это действительно остроумно.

Сквозь ртуть пройдут только вещи тяжелее ртути или прикреплённые к протягиваемым через неё тросам. А человек в скафандре явно легче ртути.

Это - да. Только насильно тащить. Преодолевая нехилое выталкивание.
Разве что можно будет делать "неглубокие", "плоские" шлюзы. Хотя 760 мм со стороны вакуума никуда не денутся и в них надо будет насильно лезть в обязательном порядке.

А надо ли?
Можно ведь выходить через неглубокий со стороны жилого помещения ртутный шлюз, а заходить через обычный. Вход там, выход тут. Заходить через обычный вакуумный шлюз, открыл, он пустой, зашёл, закрыл внешнюю дверь, открыл внутреннюю, воздух в шлюзе, и я захожу. Сделать много шлюзов на один заход каждый. А потом часами удалять из него воздух. Медленным энергосберегающим насосом, или просто выталкивая каким-либо поршнем до упора. Торопиться некуда - рядом есть десятки таких же шлюзов "на вход". Удалили из него каким-либо образом воздух - он снова становится готов на вход.

А выходить через ртуть. Со стороны жилого помещения погрузиться надо на глубину десяток-другой см - в принципе можно "насильно" залезть. А из того колена, что в вакууме - 760 мм рт. ст. сами вытолкнут, буквально вышвырнут.

Вообще в случае раздельных шлюзов надо бы ещё разобраться - что мы хотим делать быстрее? Входить или выходить?
Что нам важнее - быстрее заскочить из вакуума в помещение или быстрее выскочить из помещения в вакуум? Что чаще будет требоваться?

Принцип "вакуумной упаковки" - поршня, слегка "прижавшего" астронавта к стене и "выдавившего" весь воздух - тоже имеет смысл рассмотреть достаточно серьёзным образом. Почему бы и нет?

Но все эти конструкции подразумевают - что надо то куда-то лезть с усилием, грести, преодолевая силу Архимеда и опасаясь разбить внутри ртути стекло шлема. То принимать какие-то позы словно в метро - прижатые к двери. Ртуть дорогая, опасная, надо следить за водой в колене, не размахивать руками, не брызгаться. Ну и так далее.

Согласитесь - насколько проще было бы - просто взять и выйти? Или взять и зайти?

[neolopus]

Ну и струя под давлением сама по себе никак не является идеальным газом.

Только её давление будет падать по мере расширения в безвоздушном пространстве. Чем сильнее расширилась - тем ближе к идеальному газу, больше похожа на него.

Вы себе представляете масштаб размеров моедкулы вообще?

Да, представляю. Немного представляю. Очень маленькие.
Что-то порядка 10^-8 см, емнип. Ну, или если Вам будет удобнее - порядка 10^-10 м. Ну очень маленькие. Меньше нанометра. Представляете какие маленькие?
Хотя есть и молекулы-гиганты. Ну там полимеры, или молекулы ДНК.
Но мы в данном случае говорим о молекулах газов, входящих в состав воздуха.
Я прошёл экзамен?

И какие энергозатраты этого будут по сравнению с традиционными методами восстановления давления Вы посчитали? А посчитайте.

Ну, смотря на что уйдут эти энергозатраты.
К примеру, "стенка-зеркало" для молекул вообще не потребляет никакой энергии. Точно также не потребляет никакой энергии комнатное зеркало у Вас дома, когда Вы в него смотритесь. Или стенка, когда Вы с ней играете в теннис или футбол. Она не тратит ни джоуля своей собственной энергии, чтобы отбить мяч Вам обратно.

Какой-нибудь сверхпроводящий магнит-соленоид, загоняющий ионы в некую горловину - тоже не потребляет вообще ничего - если у него постоянное магнитное поле. Или потребляет на уровне компенсации потерь. Если материал с низким сопротивлением - это тоже будут ватты, с падением напряжения в несколько вольт. Запитайте его последовательно, ну скажем, со станционным освещением - лампы же на станции горят всё время? - и энергопотери будут не так уж и велики.

Приморозка будет требовать бОльшей энергии - но и она может быть пригодна.
Вот посмотрите:
Кубометр воздуха в тамбуре соответствует примерно 1,3 кг воздуха. Который надо будет охладить от 27 градусов Цельсия (300 К) до где-то 50К. Очень грубо Q=cm дельта t. Тоже не мегаватты.

Плюс ко всему подразумевается, что дело обстоит на теле, на котором нет атмосферы. И значит там будет ну достаточно солнечной энергии.

У астронавтов/колонистов могут быть и другие виды энергии.

Далее - стенку можно "холодить"не только холодильником. Если её затенить от Солнца - она сама очень сильно остынет, как уже выше было замечено. Это ватты и киловатты для охлаждения сами получатся, исходя из температуры космического пространства.

Далее - не исключено, что станция сама будет греться. Жизнедеятельностью людей. И её понадобится охлаждать. Вот и охлаждайте её через этот холодильник для ловли молекул воздуха. Через ледяную стенку. Стенка ледяная, на охлаждение уходит энергия - так не зря же уходит? Открыли тамбур - на неё попал воздух. Примёрз. Соскоблили лёд, подали в помещение, лёд отобрал тепло, испарился и стал воздухом. Охладив попутно внутренние помещения.

При желании многое можно совместить друг с другом.
А взамен приобретается комфорт - не ждать, не сидеть в очереди.  Надо войти по делу (или даже без такового) - взять и войти. Надо выйти по делу (или тоже без такового) - взять и выйти.

За какой компьютер Вы сядете с бОльшим удовольствием - за тот, который будет тормозить на каждом шаге? Или который будет "летать"?

Вот точно также и колонисты будут шлюз выбирать. "Я так думаю" (с)(к/ф "Мимино")

[neolopus]

Если одна станция МКС, один шлюз, стыковка раз в полгода и выходы в космос с такой же частотой, то никаких проблем. Но если целое поселение с каждодневной хозяйственной деятельностью, с многочисленными входами и выходами, то миллиграммы потерь сложатся в граммы, граммы сложатся в килограммы, килограммы в тонны и так по возрастающей. А материя в космосе (газы тоже материя) - это драгоценность. Поэтому Вакуумные люди с внутренним дыханием - это настоятельная необходимость.   

А если всё-таки людям остаться обыкновенными людьми?
Не вакуумными, дышащими внутрь - а обычными?
Если бы мне, к примеру, сейчас сказали "давай мы сделаем тебя вакуумным, дышащим внутрь самого себя человеком" - я б, наверно, отказался...
Ну или хотя бы уточнил - я смогу после этого делать то, что обычно делаю? Смогу есть то, что обычно ем? Или меня "кремнифицируют" и придётся есть камни? Смогу пить то, что привык? Ну и так далее, остальные человеческие потребности и маленькие радости.

[neolopus]

Поэтому Вакуумные люди с внутренним дыханием - это настоятельная необходимость.   

Великий Жак Ив Кусто, если я ничего не путаю, предполагал подобное развитие людей будущего - дескать им делают жабры, а лёгкие чем-то заполняют во избежание травм от перепадов давления воды. И готово - человек может неограниченное время жить в воде. Есть, пить, спать; размножаться тоже, наверно, сможет.

Огромный ресурс в распоряжении человечества. Максимум что мы сейчас может - подпрыгнуть на полметра, ну на метр. А так - вся толща воды в нашем распоряжении! Хорошо же?

Но если спросить, прямо сейчас - кто захочет навсегда превратиться в водное существо - думаю, леса рук не будет...

Полагаю, что нечто похожее будет и с вакуумными людьми...

[noxx77]

Это - да. Только насильно тащить. Преодолевая нехилое выталкивание.

Урановые ботинки для выравнивания плавучести.

Кстати, саму жидкость можно использовать исключительно для откачки воздуха из камеры: залил доверху - откачал воздух - слил стенки шлюза - супер гидро-олеофобные, чтобы не оставлять испаряющей поверхности. Сам скафандр тоже.