Se un astronauta si trovasse nel vuoto senza tuta molte sarebbero le ragioni di una rapida, quasi immediata morte: il vuoto produce infatti mancanza di ossigeno nei polmoni, gran freddo e disidratazione. Certo c'è anche il fenomeno delle bollicine e dell'embolia, ma mi sembra che questo fenomeno entrerebbe in gioco quando gli altri effetti sono già stati letali.

Nel mio addestramento la situazione di rischio più verosimile è quella di una depressurizzazione involontaria della cabina (per esempio da perforazione di micrometeorite); in questo caso ci si preoccupa soprattutto dell'ipossia, ovvero della mancanza di ossigeno, che non si avverte, ma che — se non si scopre la perdita — può portare alla morte. Delle "bollicine" di azoto nel sangue ci si preoccupa molto nelle uscite extraveicolari normali, con tuta. Questo perché l'astronauta passa dalla cabina della nave spaziale, che è pressurizzata a una atmosfera, all'interno della tuta che normalmente è pressurizzzato a 0,33 atmosfere. (La tuta deve essere gonfiata a una pressione non troppo alta, che consenta all'astronauta di piegarla quando deve eseguire dei lavori e dei movimenti.)

Per fare ciò in tutta sicurezza si procede cosl: a) in previsione di una uscita extraveicolare si abbassa la pressione della cabina a 0,66 atmosfere alcune ore prima dell'evento; è come se l'equipaggio si spostasse sulla Terra a una quota più alta, ma l'effetto fisiologico è pressoché insignificante; b) gli astronauti che faranno la sortita extraveicolare si sottopongono a un periodo di respirazione con una maschera a ossigeno (che riduce ulteriormente la percentuale di azoto nei loro tessuti).
Dopo queste procedure, quando gli astronauti si si chiudono nella tuta pressurizzata e escono nel vuoto, il rischio embolia è estremamente basso, come per i sommozzatori che risalgono in superficie dopo un'immersione in mare con le bombole, se hanno fatto bene attenzione ai periodi di sosta alle quote intermedie prima di risalire in superficie.

Non ho una risposta precisa ma penso che il tempo non sia brevissimo, dipende anche da come si arriva al vuoto, una decompressione violenta probabilmente riduce di molto la capacità dell'organismo di resistere nel vuoto. Ripeto però che sono solo congetture e non ho elementi oggettivi per rispondere alla domanda.

La tuta spaziale indossata dagli astronauti durante le attività extraveicolari (in inglese EVA-Extra Vehicular Activity) è il risultato della tecnologia più sofisticata. Il suo ruolo è molteplice. Deve consentire la respirazione, difendere dagli sbalzi di temperatura e proteggere l'astronauta dalla radiazione spaziale. Infatti, l'ambiente spaziale circostante la Terra, riempito di sciami di particelle ad alta energia e di radiazione ionizzante, è impietosamente severo con le cellule umane che vengono attaccate. La radiazione spaziale è infatti essenzialmente radiazione ad alta energia, che trasporta particelle cariche le quali, data la loro alta velocità, possono facilmente penetrare nelle cellule viventi conservando energia sufficiente a rimuovere gli elettroni liberi delle molecole che formano la cellula e interrompendo le normali funzioni della cellula stessa.

Tuttavia, il ruolo principale della tuta spaziale è forse quello di proteggere l'astronauta dal vuoto, un ambiente a pressione zero che sarebbe letale a qualsiasi essere umano, facendo entrare il sangue in ebollizione e congelando all'istante le restanti parti del corpo. Un liquido comincia infatti a bollire quando la pressione esterna risulta essere minore o uguale alla pressione di vapore del liquido. Nelle condizioni ambientali che si ritrovano nello spazio a pressione zero, i liquidi contenuti nelle cellule umane comincerebbero pertanto a bollire immediatamente.
Contemporaneamente si avrebbe una rapidissima diminuzione della temperatura delle altre parti del corpo. Il calore del corpo umano è l'unica sorgente di energia che permette l'ebollizione dei liquidi presenti nell'organismo. Ecco quindi che all'ebollizione istantanea di quest'ultimi dobbiamo associare il congelamento del resto del corpo.
C'è poi un altro elemento che va tenuto in considerazione. I tessuti cellulari che contengono aria comincerebbero a espandersi indefinitamente a causa della pressione zero all'esterno. Il corpo di un astronauta denudato nello spazio finirebbe quindi per scoppiare come un palloncino.

Ecco quindi tre buone ragioni che giustificano perchi le tute spaziali devono essere appositamente pressurizzate: evitare che i liquidi presenti nell'organismo comincino a bollire; evitare che di conseguenza il corpo umano si congeli, perché il calore interno è l'unica fonte di energia affinchi sangue e liquidi comincino a bollire; e in ultimo evitare che il malcapitato astronauta, ritrovatosi improvvisamente senza tuta spaziale, si gonfi e scoppi come un palloncino.