Världen med tester av styrka och överlevnad är en värld där människor och järn styr. Testlaboratoriet vid Ohio Transportation Research Center är en ekande hall i storleken på en bra hangar. Det finns nästan ingenstans att sitta, och de tillgängliga sätena är av metall utan klädsel. Rummet är nästan tomt - bara en bult testsläde installerad mitt i mitten, och några få ingenjörer i skyddsglasögon, ständigt steg upp och ner med kaffemuggar i händerna. Nästan alla färgskalor i rummet består av orange och röda fläckar - det är varningsskyltar och nödljus.
Vår avlidne ser nästan hemma. Han bär (låt oss kalla honom "ämne F") himmelblå underkläder och ingen skjorta - som om han kopplar av i sin egen lägenhet. Han ser riktigt djupt avslappnad ut - som en riktig avliden borde ha gjort. Han spred sig tillbaka i stolen, med halta händerna på höfterna. Om vår F levde, skulle han vara ganska nervös nu. Efter ett par timmar kommer tryckluften att trycka på den starka kolven, med ömheten i ett ekblock, precis under sätet till vilket F är fastsatt. Samtidigt kommer testarna att kunna justera både slagkraften och stolens position, beroende på vad ett specifikt experiment syftar till. Idag arbetar ingenjörer för NASA med den nya landningskapseln Orion, som simulerar hur den skulle falla från rymden i havet. Herr F spelar rollen som en astronaut i detta experiment.
I reentry-fordon är varje landning ett styrktest. Till skillnad från rymdfärjan, som ska ersättas av Orion med sin booster-raket, har denna reentrykapsel inga vingar eller något landningsutrustning. Det kommer inte från rymden - det faller bara. (Om president Obama uppnår stängningen av Constellation-programmet skulle Orion-kapselns enda syfte vara att helt enkelt släppa ner till marken och användas som en livbåt för nödutrymning av ISS-besättningen.) Denna kapsel är utrustad med thrusterar som kan korrigera banan eller bromsa ner för att lämna omloppsbana, men deras kraft är inte tillräckligt för att mjuka upp landningen. När kapseln kommer in i den övre atmosfären,dess breda och platta botten kommer att bromsa den gradvis förtjockande luften. Stor drag bör bromsa kapselns fall till de hastigheterna när det kommer att vara möjligt att öppna fallskärmen utan rädsla för att den går sönder
En humanoid testdummy vid Wright-Patterson Air Force Base. Den sitter i en slagtest som släpper efter formen på Orion-kapselstolen.
Därefter kommer kapseln smidigt att sjunka ner i havet och floppa relativt försiktigt i vattnet. Påverkan kommer att vara som en mindre trafikolycka - från 2 till 3 g, högst 7 g.
Det var för att mildra detta sista slag som landningen på vattnet valdes, men också här finns det svårigheter. Havet är oförutsägbart. Vad händer om kapseln vid ett landningsögonblick får en sidoeffekt från en hög våg? Det visar sig att passagerarna behöver skydd inte bara mot överbelastningar som är förknippade med ett direkt vertikalt fall, utan också mot sidoeffekter och till och med från att falla upp och ner.
Men oavsett vilket trick havet kastar, måste vi vara säkra på att kapselbesättningen förblir säker och sund. För att göra detta, här, i forskningscentret, rullas speciella dummies om och om igen på släden på en slagverkstest i stolar från Orion-fartyget. Nyligen har riktiga lik också använts i dessa experiment. Informationen som erhållits med hjälp av specialiserade dummies är otillräcklig. Deras styva konstruktion är mycket användbar för att analysera front- eller sidopåverkan, varför de är så populära bland biltillverkare. Men för att bedöma hur påverkan vid landningens ögonblick kan verka på benets skelett eller mjuka vävnader är det mycket önskvärt för forskare att genomföra experiment på äkta mänskliga kroppar. De finns bland de som doneras till vetenskapens behov. De här beskrivna försöken är resultatet av ett samarbete mellan tre organisationer: en testanläggning, NASA, och Ohio State University (OSU) Trauma Biomechanics Research Laboratory.
Olyckor vid NASCAR-tävlingar, som Carl Edwards den 26 april 2009, kan vara ett bra exempel på vad som väntar på astronauter när Orion-kapseln hårt landar.
Kampanjvideo:
De levande och de döda
Arbetar med de döda känner NASA-anställda lite besvärliga. De använder inte ordet "lik" i sina dokument. Istället introducerades en eufemism i cirkulationen -”postumt mänskligt objekt”. Döda kroppar hamnar där deras ägare aldrig drömde om att få - på fartygen Challenger, Columbia, Apollo1. Men ungdomar tittar på detta mycket lättare. Här är två elever bredvid ämne F och pratar när de lossnar långa ledningar från lastceller monterade rätt i ämnet F: s ben. I deras ögon ligger detta lik i ett slags mellanområde i livet. Det här är inte längre en person, utan också bara en bit livlös vävnad. De talar om honom som något animerat, men de behandlar inte honom som något som kan uppleva smärta.
Ämne F sitter nu i en hög metallstol bredvid chockkolvskenorna. Yun-Seok Kang, en doktorand vid OSU, står bakom honom och använder en insexnyckel för att montera en elektronisk enhet med armbandsur i ryggen. Tillsammans med dynamiska spänningssensorer kommer dessa enheter att mäta krafter som verkar på kroppen vid påverkan. Kangs handskar är glänsande av fett. Det finns mycket av honom här, på grund av honom fingrar glider, Kangs arbete går inte bra. Han har rotat i över en halvtimme. Samtidigt förblir den döda mannen oändligt lugn.
Så det är nödvändigt att förbereda sig för oförutsägbara slag från vilken riktning som helst - denna situation har en god analogi - en olycka i ett autolopp. I april 2009 kraschade NASCAR-åkaren Carl Edwards i en annan bil när han flög 320 km / h. Hans apparat flög upp i luften och, tumlande, som ett mynt kastat för lycka, kraschade in i väggen. Efter det gick Edwards, som om ingenting hade hänt, ur bilen och hobbade bort från scenen utan problem. Hur är detta möjligt? För att citera en artikel från Stapp Car Crash Journal: "Det handlar om korrekt storlek och tätt omsluten kokong för piloten." Låt oss uppmärksamma valet av ord - det står inte "säte", utan "kokong". Uppgiften att rädda en person från oförutsägbara slag är inte mycket annorlunda än uppgiften att packa en ömtålig vas, räkna med på en lång resa. Du kan inte förutsäga vilken sida lastaren kommer att kasta din vas i ryggen,därför måste det skyddas från alla sidor. I tävlingsbilar görs sätena för varje pilot. Den är fäst med en midjeband, två axelremmar och en bröstrem (passerar mellan benen). HANS (Head and Neck Support) -systemet förhindrar att huvudet rycker framåt, och vertikala stödvalsar på stolens sidor förhindrar att huvudet och ryggen rycker åt vänster eller höger.
NASA drog nyligen användningen av tävlingsbilsäten som referens för Orion-kapseln. Först rider cyklarna fortfarande sittande, inte vila. För astronauter, särskilt de som redan har tillbringat lite tid i rymden, är detta inte det bästa alternativet. Liggpositionen är inte bara mindre farlig - den försäkrar också mot medvetenhetsförlust. När vi står upp stramar venerna i benen och förhindrar att allt blod rinner ner. Om en astronaut tillbringar flera veckor i nollgravitet stängs denna försvarsmekanism helt enkelt av. Men det finns ett annat problem här. "Vi satte sätet från racerbilen på baksidan, satte testämnet i det och bad honom stå upp på egen hand," säger Dustin Homert, NASA: s besättningsöverlevnadsexpert. "Killen kändes som en sköldpadda vände på ryggen."
Det fanns också oro för att det komplicerade säkerhetsbältesystemet som använts vid raser som NASCAR avsevärt kunde försena frisättningsförfarandet och astronauten inte skulle kunna lämna Orion-kapseln i tid. För att ta itu med denna fråga genomförde Homert och kollegor flera experiment med vanliga biltestdummor med endast huvudstödband. Homert föreslog att jag skulle ta bilder av hur dessa skyltdockor, klädda i vanliga kläder från stormarknaden, uppför sig. Dåliga skyltdockor! Genom att rulla genom videon i slow motion förklarar Homert:”Här förblir huvudet på plats och hela kroppen rör sig framåt. Vi var redan rädda för att dummy skulle bli helt bortskämd. Som kompromiss valdes en variant med förenklade axelband.
Och här är en annan utmaning som astronauten står inför. På hans rymddrag finns en massa slangar - luftkanaler, beslag, kablar, strömbrytare och kontakter. Det är nödvändigt att vara säker på att de hårda delarna av rymddräkten inte skadar astronautens mjuka vävnader under en hård landning. För detta var "ämnet F" klädd i en slags imitation av en rymddräkt - många olika ringar limmades på honom med tejp på olika delar av hans nacke, axlar och höfter. Dessa ringar var tänkta att härma flexibiliteten eller sömmarna sys i kostymen. Och ytterligare en oro oroar testarna: vid landning på sin sida kan en av ringarna i rymdsuitens flexibilitetssystem (som ger astronauten tillräcklig rörlighet) vila mot sidor stödrullen och trycka den in i armen med så kraft att till och med ett benfraktur är möjligt.
Att sitta ämne F i en stol monterad på en slagsläde är inte lätt. Föreställ dig att få en död berusad vän till en taxi. Två studenter stöder F på höfterna och en på ryggen. F ligger med böjda ben upphöjda, - en person ligger ungefär på samma sätt om hans stol plötsligt bryts i bakbenen. Processen leds av John Bolt, OSU: s Trauma Biomechanics Laboratory. Han ropar till eleverna: "En, två, tre!" Kolvpusher är inriktad på höger sida av "ämnet F", det vill säga över den normala rörelsen. Detta är det farligaste av alla riktningar.
När det osäkrade huvudet svänger från sida till sida dinglar hjärnan in i skallen. Denna mycket känsliga substans genomgår periodisk komprimering och sträckning under ett sådant slag. En allvarlig sidoeffekt kan leda till hjärnskada, blödning, ödem och i slutändan koma och död.
Liknande saker händer med hjärtat. Ett hjärta fullt med blod kan väga tre hundra gram. Det finns gott om utrymme runt, och i en sidoeffekt kan den svänga fritt från sida till sida och dra åt aorta. Om ett tungt hjärta drar för hårt på aorta, kan de dra sig ifrån varandra. "Rubriken i aorta" - detta är Homerts dom.
Och nu är "ämne F" klart. Vi gick på övervåningen för att se vad som hände från kontrollpanelen. Ett ljus av ljus blossade upp och det var ett högt suck. Inget för dramatiskt. Eftersom komprimerad luft gör allt arbete här, är slagtestet förvånansvärt tyst utan krasch. Dessutom händer allt så snabbt att du knappast märker något med ögat. Hela processen filmas med ultrahög bildhastighet. Då kan allt detta noggrant undersökas i slow motion.
Vi höll fast vid skärmen. Ämne F's arm lyfts under axelremmen - exakt där den extra bröstbandet har tagits bort. Det verkar som om handen har en ytterligare fog och den böjs där handen inte ska böjas. "Det här är inte bra", hörs någons kommentar.
Ämne F fick en träff motsvarande 12-15 g. Det är just denna linje där allvarliga skador är nästan oundvikliga. Mängden skada som offret har fått beror inte bara på slagkraften utan också på exponeringstiden. Och själva accelerationen beror också på den tid som krävs för att stoppa. Om, till exempel, en bil stannar plötsligt efter att ha träffat en vägg, på en bråkdel av en sekund kan föraren genomgå överbelastningar på 100 g. Om samma bil har en skrynklig huva (och i dessa dagar är en sådan säkerhetsfunktion inte längre en sällsynthet), förlängs bromsningen med tiden och toppbelastningen når bara tio g. Detta alternativ ger många chanser att överleva.
Studenter placerar ämne F på en bår och laddar i en skåpbil. På OSU Medical Center kommer det att skannas och röntgenas. Utskrifter, röntgenbilder och sedan obduktionsresultat kommer att visa alla skador som orsakats av påverkan, vilket bidrar till den allmänna kunskapskroppen som hjälper framtida astronauter att inte upprepa ödet för "ämne F" i sitt rymds ordförande.
© 2010 Mary Roach. Utdrag från Packing forMars: The Curious Science Of Life in the Void, publicerad 2 augusti 2010 av WWNorton. Översatt av Andrey Rakin.
Mary Roach
