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从太空边缘跳下来是怎样的体验?

2018-10-22体育

据说,从20层掉落,发出的声音是「啊……啪!」从2楼掉落,发出的声音则是「噗通!啊!」那么从4万米的高空落下时,会伴随怎样的音效呢? 2012年以前,还没有人能回答这个问题,现在有人知道答案了。不过对我们来说,在他跳下之后有没有尖叫,仍然是个谜……

是男人就从平流层跳下来 https://www.zhihu.com/video/1037664537910214656

「我刚跳出舱房时,状态很理想,但不久旋转就开始了。我指望自己只会转几次然后稳住,但是事与愿违,动作失控,旋转加速,那感觉非常痛苦。我可能有几秒钟失去了知觉。我甚至没有注意到自己突破了音障,因为我忙着稳定自己。必须承认,这比我想象得要困难的多。」

鲍姆加特纳之所以从如此史无前例的高空跳下还能活着,多亏了现今的高科技。他背后的科技团队无数次用计算机模拟他自由落体的整个过程,以及环境有可能对他造成的影响。不过,在这种挑战极限的尝试中,往往人算不如天算,稍有意外就会导致死亡。

鲍姆加特纳并非冒险狂人,他的壮举是在为未来宇航员逃生采集重要数据。鲍姆加特纳的医疗团队负责人是来自美国NASA的医学专家乔纳森·克拉克,他的妻子在2003年「哥伦比亚」号航天飞机事故中不幸遇难。如果时光能倒流,如果那时就有如今的装备和技术,「哥伦比亚」号在2万米高空爆炸时,机组人员或许就能死里逃生。

费利克斯·鲍姆加特纳Felix Baumgartner

超高空跳伞:运气与科技,很好很强大

1. 任性的「天时」

费利克斯·鲍姆加特纳的这次飞行(和坠落),要受到天气状况制约,不理想的气象情况会危及他的生命。要凑齐以下几个要素,选个好时间起飞,颇不容易。

  • :巨大的气球对风向十分敏感,气球壁只有0.02032毫米厚。在起飞前,狂风如果撕扯气球,会带翻悬挂太空舱的吊车。因此,如果从地面到100~200米高的空中,风速超过每小时3千米,气球就无法起飞。
  • 降水 :无论是雪、冰、雨或雾,都会降低能见度,也可能损害气球。过度结霜,会给薄薄的气球增加负载,无法有效飞行。因此当湿度过高时,发射就必须延期。
  • 云量 :美国联邦航空管理局规定,气球将飞行的区域云量应小于50%、水平能见度应大于4.8千米。晴朗的天空能使设备更精准地跟踪舱房的提升和费利克斯·鲍姆加特纳的下落。
  • 太阳耀斑 :「太阳风暴」会影响卫星和无线电通信,对于依靠大量设备进行数据采集的这次跳伞活动非常不利。幸好,耀斑爆发是可以提前几个小时、甚至几天进行预测。科学团队为费利克斯选择了一个相对平稳的时间段进行跳伞。
  • 2. 高空的极低大气压

    跳伞运动员乘坐增压舱上升,等到舱门打开后,跳伞服就要担负起增压的重担来。失去了大气层的保护,地球的边缘温度极低,几乎没有压力,跳伞服是费利克斯唯一的依靠。

    要是跳伞服出了岔子,未能如计划一样增压,那费利克斯就会被煮熟:因为液体的沸点取决于大气压力。我们位于海拔500米以下的厨房里,烧壶水需要达到100℃。海拔越高,沸点越低,在高原山脉上,沸点已经低到无法煮熟方便面了。而到了2万米以上高空,气压极低,液体沸点也降到了37℃以下,低于人体体温。

    这样一来,人身体里的水分无需加热就会开始沸腾冒泡,身体也会因为蒸汽充盈而膨胀成一个大气球。就像你打开一瓶苏打水:瓶盖开启,释放压力,气泡就腾腾地冒了上来。要是跳伞服出了故障,那费利克斯的处境就可想而知了!所以他的跳伞服必须让他的身体保持在一定的压力中,同时全程提供必不可少的氧气。

    上任超高空跳伞纪录保持者乔·基廷格在下落过程中一只手套破裂,他的手肿胀至原来的两倍大小!在高空的极限环境下,鲍姆加特纳如果跳出舱门时,哪怕只是轻轻碰到舱壁,就可能在太空服上划出口子,导致失去气压。

    3. 突破音障

    在超高空跳伞前,人们普遍认为费利克斯·鲍姆加特纳的超高空自由落体之旅中的危险之一是穿越音障,但这似乎并没有造成多大的伤害。

    当费利克斯高速下降时,身体对气体分子造成冲击,产生以音速传播的压力波,当他自身接近这一速度时,这些波来不及消散,会层层叠叠累积在一起,在头盔处迅速聚集,融汇成一股震波,这就是「音障」。在20世纪中期,早期的高速飞机在音障面前显得非常脆弱,甚至有解体的例子。

    当然,费利克斯不至于沦落到「解体」的地步——毕竟在3万多米的高空本来就没那么多气体分子,因此震波的效力也十分有限。声音传播的速度也会随气温而变化,在费利克斯跳伞的高度,气温徘徊在-40℃左右,音速在这样的环境里大约是306米/秒(在15℃的地球表面,音速为340米/秒)。

    他的跳伞团队的工程师们用电脑进行了大量模拟试验,并得出结论:当费利克斯超过音速时,只会感到一阵轻微的震颤,迅速从头传递到脚,然后就消弭于无形了;等空气逐渐稠密起来,他的下降速度会减缓,回到音速之下后,他有可能再感受到同样的震颤。项目医务总监乔纳森·克拉克(Jonathan Clark)认为这不会是太大的威胁。因为根据法国国家太空研究中心1988年的实验,突破音障并不会对人体造成致命伤害。

    那项实验研究的是太空飞船在紧急情况下将机组人员弹出的可能性:实验中,一个全身挂满测量仪器的人偶被抛到了4万米的高空中,仪器并没有侦测到任何致命的震颤。除此之外,还有一个实例可作旁证:1966年,一名美国歼击机飞行员驾驶的飞机出现故障,他逃生时,抛出速度达到了3倍音速。飞行员当时就昏厥了过去,在着陆后恢复了知觉。而经过费利克斯这一次真人实验,无论从理论上还是实践上,都验证了人类能在适当的保护下安然无恙地突破音障。

    4. 姿势失控

    对于超高空跳伞运动,最现实、也最难把握的危险是「翻筋斗」。在跳下后最初的10千米中,空气非常稀薄,费利克斯几乎是在毫无阻力的环境中下降,根本无从用手臂或双腿来控制方向。如果他不幸在起跳时有一丝不平衡,或者穿越音障时不慎改变了身体姿势,那么他就会没完没了地翻筋斗。

    最坏的情况下,他有可能每分钟旋转240次——口吐白沫、神智不清在所难免!想像一下洗衣机脱水中衣服的感受吧!当年乔·基廷格(没错,又是他)就曾经深受其苦——1960年,他创下纪录的那次跳落中,他不由自主翻起了筋斗并失去知觉,要不是降落伞有自动开启功能,他早就无法活着作为地面指挥参加这一次的行动了。

    基廷格创造纪录的一跳

    在高空「翻筋斗」,可不像孙悟空驾起「筋斗云」这么惬意。眼睛、大脑和血液循环系统都会承受巨大的压力。如果旋转中心位于身体上半部分,那么所有的血液都会流到脚上,让人陷入昏迷。如果旋转中心在身体下半部分,那么大脑将会充血,导致眼球和脑部大出血。对歼击机飞行员来说,类似的黑视(大脑缺血,眼前一片漆黑)和红视(双眼充血,眼前一片鲜红)是家常便饭。

    费利克斯的特制跳伞服里装有重力加速度探测器,一旦发现承受的压力超过地球引力的3.5倍长达6秒钟,一顶小降落伞就会自动打开,防止他继续旋转。但即使如此也没人敢打包票,因为这顶救命伞有可能会缠绕在他的身体上——基廷格的那顶救命伞就没能阻止他变成「陀螺」,他还是在高速旋转中昏了过去。

    编译 / 缪伶超

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