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從太空邊緣跳下來是怎樣的體驗?

2018-10-22體育

據說,從20層掉落,發出的聲音是「啊……啪!」從2樓掉落,發出的聲音則是「噗通!啊!」那麽從4萬米的高空落下時,會伴隨怎樣的音效呢? 2012年以前,還沒有人能回答這個問題,現在有人知道答案了。不過對我們來說,在他跳下之後有沒有尖叫,仍然是個謎……

是男人就從平流層跳下來 https://www.zhihu.com/video/1037664537910214656

「我剛跳出艙房時,狀態很理想,但不久旋轉就開始了。我指望自己只會轉幾次然後穩住,但是事與願違,動作失控,旋轉加速,那感覺非常痛苦。我可能有幾秒鐘失去了知覺。我甚至沒有註意到自己突破了音障,因為我忙著穩定自己。必須承認,這比我想象得要困難的多。」

鮑姆加端拿之所以從如此史無前例的高空跳下還能活著,多虧了現今的高科技。他背後的科技團隊無數次用電腦模擬他自由落體的整個過程,以及環境有可能對他造成的影響。不過,在這種挑戰極限的嘗試中,往往人算不如天算,稍有意外就會導致死亡。

鮑姆加端拿並非冒險狂人,他的壯舉是在為未來太空人逃生采集重要數據。鮑姆加端拿的醫療團隊負責人是來自美國NASA的醫學專家莊拿芬·克拉克,他的妻子在2003年「哥倫比亞」號太空穿梭機事故中不幸遇難。如果時光能倒流,如果那時就有如今的裝備和技術,「哥倫比亞」號在2萬米高空爆炸時,機組人員或許就能死裏逃生。

費利克斯·鮑姆加端拿Felix Baumgartner

超高空跳傘:運氣與科技,很好很強大

1. 任性的「天時」

費利克斯·鮑姆加端拿的這次飛行(和墜落),要受到天氣狀況制約,不理想的氣象情況會危及他的生命。要湊齊以下幾個要素,選個好時間起飛,頗不容易。

  • :巨大的氣球對風向十分敏感,氣球壁只有0.02032毫米厚。在起飛前,狂風如果撕扯氣球,會帶翻懸掛太空艙的吊車。因此,如果從地面到100~200米高的空中,風速超過每小時3千米,氣球就無法起飛。
  • 降雨 :無論是雪、冰、雨或霧,都會降低能見度,也可能損害氣球。過度結霜,會給薄薄的氣球增加負載,無法有效飛行。因此當濕度過高時,發射就必須延期。
  • 雲量 :美國聯邦航空管理局;規定,氣球將飛行的區域雲量應小於50%、水平能見度應大於4.8千米。晴朗的天空能使器材更精準地跟蹤艙房的提升和費利克斯·鮑姆加端拿的下落。
  • 太陽耀斑 :「太陽風暴」會影響衛星和無線電通訊,對於依靠大量器材進行數據采集的這次跳傘活動非常不利。幸好,耀斑爆發是可以提前幾個小時、甚至幾天進行預測。科學團隊為費利克斯選擇了一個相對平穩的時間段進行跳傘。
  • 2. 高空的極低大氣壓

    跳傘運動員乘坐增壓艙上升,等到艙門開啟後,跳傘服就要擔負起增壓的重擔來。失去了大氣層的保護,地球的邊緣溫度極低,幾乎沒有壓力,跳傘服是費利克斯唯一的依靠。

    要是跳傘服出了岔子,未能如計劃一樣增壓,那費利克斯就會被煮熟:因為液體的沸點取決於大氣壓力。我們位於海拔500米以下的廚房裏,燒壺水需要達到100℃。海拔越高,沸點越低,在高原山脈上,沸點已經低到無法煮熟即食麵了。而到了2萬米以上高空,氣壓極低,液體沸點也降到了37℃以下,低於人體體溫。

    這樣一來,人身體裏的水分無需加熱就會開始沸騰冒泡,身體也會因為蒸汽充盈而膨脹成一個大氣球。就像你開啟一瓶蘇打水:瓶蓋開啟,釋放壓力,氣泡就騰騰地冒了上來。要是跳傘服出了故障,那費利克斯的處境就可想而知了!所以他的跳傘服必須讓他的身體保持在一定的壓力中,同時全程提供必不可少的氧氣。

    上任超高空跳傘紀錄保持者喬·基廷格在下落過程中一只手套破裂,他的手腫脹至原來的兩倍大小!在高空的極限環境下,鮑姆加端拿如果跳出艙門時,哪怕只是輕輕碰到艙壁,就可能在太空服上劃出口子,導致失去氣壓。

    3. 突破音障

    在超高空跳傘前,人們普遍認為費利克斯·鮑姆加端拿的超高空自由落體之旅中的危險之一是穿越音障,但這似乎並沒有造成多大的傷害。

    當費利克斯高速下降時,身體對氣體分子造成沖擊,產生以音速傳播的壓力波,當他自身接近這一速度時,這些波來不及消散,會層層疊疊累積在一起,在頭盔處迅速聚集,融匯成一股震波,這就是「音障」。在20世紀中期,早期的高速飛機在音障面前顯得非常脆弱,甚至有解體的例子。

    當然,費利克斯不至於淪落到「解體」的地步——畢竟在3萬多米的高空本來就沒那麽多氣體分子,因此震波的效力也十分有限。聲音傳播的速度也會隨氣溫而變化,在費利克斯跳傘的高度,氣溫徘徊在-40℃左右,音速在這樣的環境裏大約是306米/秒(在15℃的地球表面,音速為340米/秒)。

    他的跳傘團隊的工程師們用電腦進行了大量模擬試驗,並得出結論:當費利克斯超過音速時,只會感到一陣輕微的震顫,迅速從頭傳遞到腳,然後就消弭於無形了;等空氣逐漸稠密起來,他的下降速度會減緩,回到音速之下後,他有可能再感受到同樣的震顫。專案醫務總監莊拿芬·克拉克(Jonathan Clark)認為這不會是太大的威脅。因為根據法國國家太空研究中心1988年的實驗,突破音障並不會對人體造成致命傷害。

    那項實驗研究的是太空飛船在緊急情況下將機組人員彈出的可能性:實驗中,一個全身掛滿測量儀器的人偶被拋到了4萬米的高空中,儀器並沒有偵測到任何致命的震顫。除此之外,還有一個例項可作旁證:1966年,一名美國殲擊機飛行員駕駛的飛機出現故障,他逃生時,投擲速度達到了3倍音速。飛行員當時就昏厥了過去,在著陸後恢復了知覺。而經過費利克斯這一次真人實驗,無論從理論上還是實踐上,都驗證了人類能在適當的保護下安然無恙地突破音障。

    4. 姿勢失控

    對於超高空跳傘運動,最現實、也最難把握的危險是「翻筋鬥」。在跳下後最初的10千米中,空氣非常稀薄,費利克斯幾乎是在毫無阻力的環境中下降,根本無從用手臂或雙腿來控制方向。如果他不幸在起跳時有一絲不平衡,或者穿越音障時不慎改變了身體姿勢,那麽他就會沒完沒了地翻筋鬥。

    最壞的情況下,他有可能每分鐘旋轉240次——口吐白沫、神智不清在所難免!想像一下洗衣機脫水中衣服的感受吧!當年喬·基廷格(沒錯,又是他)就曾經深受其苦——1960年,他創下紀錄的那次跳落中,他不由自主翻起了筋鬥並失去知覺,要不是降落傘有自動開啟功能,他早就無法活著作為地面指揮參加這一次的行動了。

    基廷格創造紀錄的一跳

    在高空「翻筋鬥」,可不像孫悟空駕起「筋鬥雲」這麽愜意。眼睛、大腦和血液迴圈系統都會承受巨大的壓力。如果旋轉中心位於身體上半部份,那麽所有的血液都會流到腳上,讓人陷入昏迷。如果旋轉中心在身體下半部份,那麽大腦將會充血,導致眼球和腦部大出血。對殲擊機飛行員來說,類似的黑視(大腦缺血,眼前一片漆黑)和紅視(雙眼充血,眼前一片鮮紅)是家常便飯。

    費利克斯的特制跳傘服裏裝有重力加速度探測器,一旦發現承受的壓力超過地球重力的3.5倍長達6秒鐘,一頂小降落傘就會自動開啟,防止他繼續旋轉。但即使如此也沒人敢打包票,因為這頂救命傘有可能會纏繞在他的身體上——基廷格的那頂救命傘就沒能阻止他變成「陀螺」,他還是在高速旋轉中昏了過去。

    編譯 / 繆伶超

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