探索宇航员训练的极限:约翰sville离心机的故事

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在宇航员训练设施和狂欢节之间,你可能会惊讶地发现它们有一个共同点:离心机。想象一下,穿上奇异的服装,跳进机器,然后像唱片一样被旋转,感觉仿佛有人坐在你的胸口上。你可能会感到一点恶心,或者结束时因为平衡感被完全打乱而跌倒。

但是,宇航员所经历的离心机远比过山车和昂贵的零食摊之间的任何设施都要刺激。今天,我们就来聊聊最著名的一款——约翰sville离心机。半个世纪以来,它是世界上功率最大的离心机。

离心机骑行是宇航员标准训练计划的一部分。NASA 从一开始就使用它们。早在NASA的早期年代,科学家们就开始了解极端加速度对人体的效应。这里要引入一个术语——G力。因为从你自己的内部参照点来看,加速似乎可以产生与重力相同的效果。1g代表等于你在地球表面行走时因重力作用体验到的加速度——9.8米每平方秒。所以,任何高于1g的数字,都会让你感觉比平时重。

例如,在航天飞机发射期间,宇航员会承受最大3g的力。在进入轨道的某个时刻,一个60公斤的宇航员会感觉自己重达180公斤。与此同时,在德克萨斯州的高速赛车场上,驾驶员在转弯时可以体验到高达5g的力。而一款真正刺激的过山车在非常短的时间内可以达到约6g。

这与NASA的水星和双子座计划中的宇航员进入地球轨道时经历的力相似。这也与宇航员在俄罗斯联盟号飞船着陆时预期的体验相似。但在2008年的一次事件中,宇航员承受了超过8g的力。一位宇航员表示,在那段时间里,她呼吸困难,另一位因为颈背疼痛剧烈而被送医院。

你可能在想:“我还不是宇航员……但我能承受多少?”在正常情况下,普通人可以在非常短的时间内承受约12g的力。在那段时间里,你感觉像是胸口上压着11个你。不用说,这并不特别愉快。

但是,长时间的高G力环境对任何身体都是相当困难的,即使是处于最佳状态的宇航员或军事试飞员也不例外。因为约翰sville离心机并不是为了训练宇航员而建造的。想象一下,那是1940年代,美国军方意识到在地面进行一些基于测试的培训可能是个不错的主意,然后再让飞行员驾驶那些新型的高速飞机。

于是,1947年,在宾夕法尼亚州沃明斯特的约翰sville海军航空发展中心开始建造一个训练离心机。到NASA挑选了一群军事试飞员作为第一批宇航员时,他们已经有一个巨大的离心机可以让他们进去。当然,不是一次性把整个水星7号都塞进去……

根据时代,离心机的吊舱要么是一个3米乘2米的球体,要么是一个直径3米的球体。它安装在15米长的臂端,由一个4000马力的电动机驱动。得益于所有的马力,离心机可以在短短7秒内将骑手加速到最大40g,以防万一真的需要这样做。

spoiler alert:实际情况并没有这样。几十年来,在这个设备内接受G力训练的飞行员和宇航员也充当了试验品。记录显示,在国会通过规范人体实验的立法之前,他们也测试了动物,包括一些活体猴子、黑猩猩,甚至是狗,它们在约翰sville离心机面临的极端加速度下丧生。

但是,尽管有一个潜在的副作用是自发死亡,因为你的心脏在努力向身体其他部分泵血,最后不堪重负,但在这个离心机上,没有人受过严重的伤害。其他不那么严重的副作用包括暂时性失明,以及因为血液无法到达大脑而昏厥的现象,称为G-LOC。

你还可能会出现一种类似麻疹的皮疹,因为血液渗过你的皮肤毛细血管。当然,还有标准的呼吸困难。因为在你呼出所有空气后,你的肺部失去空气,胸部的其余部分会向内塌陷,你无法再次吸气。

但所有这些试验品的研究最终让科学家们找到了正确的呼吸技巧和保护措施。

包括加压的G服,它既能帮助你呼吸,又能让大部分血液保持在需要的地方。所以我们非常感谢那些曾经置身于《时代》杂志曾描述的“折磨室”中的飞行员和宇航员。但他们并不是唯一进行极端骑行的人。因为无论你从事哪个科学领域,你都会找到一个愿意当试验品的科学家。

例如,1958年的“铁处女”实验,由平民心理学家R.弗拉纳根·格雷设计。他注意到鱼似乎不受加速度的影响,因此他假设如果将人类浸入大量水中,他们就能更好地承受高G力环境。

所以,格雷博士建造了一个大致呈人形的铝制胶囊,将其安装在离心机臂上,装满水,然后自己进去,将离心机开到最高速度。大约25秒后,他达到了刚刚

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