模型尸体和活人用什么姿势落地，才不会

（贺金/译）

“他们只是不停地说，什么‘比整个航天史上所有别人都要快’。就像这是什么好事情一样，他们只是要把我拖进他们的疯狂计划里。是哈，比整个航天史上所有别人都要快，因为你们要用一辆敞篷卡车把我发射进太空！……再说了，物理学家在形容加速度这种东西的时候，是不会用‘快’这个词的。他们这么干只是希望我不会提出反对意见。这简直疯了，因为他们觉得我会喜欢‘比别人都快’这种说法。我是挺喜欢的。相当喜欢。但我不会告诉他们的。”

在《火星救援》将近结尾，马特·达蒙坐在火星车里发了一大段牢骚——因为，要想和来救他的太空船对接，他得把自己的太空船拆得只剩一个壳。壳倒也罢了，最大的问题是拆完之后的极高加速度，接近人体极限——后来发射过程中，他也的确昏迷了。

现实中的宇航员（暂时）倒还不会被丢在火星，可是他们面临的加速度问题一点都不少——特别是，在落地的时候。拍电影的马特·达蒙只需要几个特效，可真的宇航员要怎么保证自己落地之后不变成一摊？

办法当然是老三招：模型，尸体，和活人。

《火星救援》中的战神3号。图片来源：火星救援剧照。

（下文节选自果壳阅读·第六日译丛《太阳系三环到四环搬迁纪要》）

太空舱降落可没那么简单

就太空舱来说，每次着陆基本都可以算是迫降。因为太空舱和飞机或者航天飞机不同，太空舱没有机翼，也没有起落架。猎户座太空舱有推进器可以纠正它的轨迹或者减缓从轨道掉落的速度，但这种推进力远不足以减缓着陆。在太空舱回到地球大气层时，它那宽阔的尾部首先进入浓密的空气，摩擦力会将它的速度减缓到可以放出降落伞而不被撕坏的程度。放出一系列降落伞后，太空舱飘落入海，如果一切顺利的话，这种着陆的感觉就像一场轻微的小车祸——也就到3个G，撑死了7G。

降落在水上要比降落在土地上更柔和,弊端则是海洋太难以预测。万一巨浪在太空舱降落的过程中拍到它怎么办？所以太空舱的乘客们既需要太空舱能保护他们免受降落的冲击力伤害，也需要免受侧面落下或大头朝下的降落带来的冲击力。

为了确保无论大海有多狂野，猎户座太空舱的乘员都不会受到伤害，冲撞测试人体模型们——还有晚些会参与进来的尸体们——要在交通运输研究中心这里乘上一个模拟的猎户座太空舱座椅。着陆模拟是研究中心、NASA和俄亥俄州立大学损伤生物力学研究室合作建立的。

冲击力有多大？

尸体F坐在活塞轨道旁的一把高高的金属椅子上。研究生康允石站在他身后，正在用一把扳手将一块手表大小的仪器嵌在他一块暴露在外的脊椎上。这些仪器将和粘在他胸前各种骨头上的应变计一起，测量出冲撞产生的冲击力。傍晚的扫描和尸体解剖会让人了解这种冲击力造成的所有伤害。F的侧轴将受到撞击。想象桌上足球里的一个玩偶——那种胸腔侧面被杆子穿起来的小木头足球运动员。这根杆子就是这具尸体的侧轴。就好像这个小木头人开车出去兜风，结果在十字路口被另一辆车从侧面撞上。他的身体和器官——如果他有的话——将会沿着这根杆子从左边或右边飞出去。如果是迎头撞上或者追尾的话，他的身体和器官应该会沿着横轴飞出去——从前向后，或者从后向前。研究人员接触到的第三种轴是纵轴，也就是沿脊椎方向的轴。假如这个小木头人正在操纵直升飞机，然后直升飞机熄火了，直直落向地面，那么他的心脏会像蹦极一样将他的主动脉拉下去。

躺枪的桌上足球玩偶。图片来源:shutterstock/OlegMalyshev友情提供。

由于降落时，宇航员是靠在背上的，所以落入海中的太空舱在正常情况下应该会产生横轴力——从前向后——这是目前为止人体最容易承受的角度。（在躺着的情况下，整个后背都受到支撑和固定，这样与坐着或站立导致的纵轴受力相比，他们可以承受3-4倍的引力——高达45G/0.1秒。）

通常冲击不只会造成一根轴受力，而往往是两到三根轴都在受力。（虽然模拟实验一次只对付一根轴。）如果把海中的巨浪加入太空舱着陆的场景中，你就需要考虑多轴受力的情况。对于NASA必须要计划的冲击很有帮助的一个模式就是——赛车事故。在一场多轴冲撞中保护一个人和在运输中保护一个花瓶的原理是一样的。你不知道联合包裹的人会把它丢在什么东西上，你只能把它里里外外全都固定好。赛车手都是被一根安全腰带、两根肩式安全带和一根防止他们从安全腰带中滑落的胯部固定带紧紧绑在适合他们体型的座位上的。有一套汉斯（HANS，头颈部保护系统）装置防止头部前移，座位侧面还有许多垂直的支撑物，防止头部和脊椎左右摆动。

太空舱座位应该啥样？

NASA的一位生存能力专家达斯汀·高默特花了很多时间跟为赛车设计约束系统的人讨论。早些时候，NASA放弃了为猎户座装赛车座位的想法。因为赛车手是直坐在车里，不是后躺的。而直坐对于在太空中呆了一段时间的宇航员来说不是个好主意。平躺不仅更安全（反正你也不用把握方向盘），而且可以保护宇航员不会眩晕。腿部肌肉静脉在站立时通常是收紧的，以防止血液聚积在脚部。在过了几周没有重力的生活后，这种功能就会懒得工作了。而身体的血液量感应器又是在上半身的。没有重力时，更多血液会在上半身聚积；感应器会将这种状况误读为血液过量，就会发出指令切断造血。宇航员在太空中比在地球上要少用10%-15%的血液。而在太空中呆久了再回到有重力的地方，血液量低加上静脉偷懒就会导致宇航员头昏眼花。这叫做直立性低血压，有时候很丢人的，宇航员完成任务后会在记者招待会上晕倒。

而穿着宇航服躺在一把非常安全的椅子上也有问题：“我们将一把赛车椅放倒，上面放上一个人，然后问他：‘你出得来吗？’”高默特回忆说，“这就像把一只乌龟四脚朝天放在地上。”能够迅速逃出太空舱主要是以备不时之需，如太空舱沉入海里，或者着火候。上一次出问题的太空舱是联盟号。在年9月带着国际空间站第16和第17考察队的队员返回地球时，出位干扰了通常用来平缓过程并减缓再入和着陆的气动升力。再入过程给队员们带来了整整一分钟的8G体验——正常情况下最高也只有4G——着陆时的撞击更是达到了10G。太空舱远远偏离了预定降落地点，落在了哈萨克大草原上的一块旷野里。撞击造成的火花还引起了一场草地火灾。

联盟号的座位就像赛车座位一样，头部两边都有约束，长度和躯体长度一样。这样它会更安全，除非你要抓紧从里面逃出来。因为担心纳斯卡式的肩部垫枕可能会增加宇航员逃出舱外的时间，所以高默特和他的同事们就做了一些测试，看只装头部垫枕会怎样。他们是用撞击测试人偶做的这些测试，作为折中保留了肩部垫枕，但是按比例缩小了尺寸。

正在做冲撞实验中的假人。图片来源：NASA

帮宇航员再抱怨一句，跟赛车手不一样：宇航员的衣服里有一个吸尘器——有洞，有喷嘴，有耦合，有开关。为了确保宇航服里坚硬的部分不会在着陆过猛时伤到宇航员柔软的部分，F还要穿一套模拟宇航服：一组用布基胶带缠在他脖子上，肩膀上，大腿上的圆环。那些圆环模拟的是宇航服的活动轴承，或者叫关节。今天的一个特别







































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