www.98455.com如果从太空往地球跳伞,人还能安全着

2019-08-22 16:45栏目:科学

首先要确定太空的含义,什么是太空?一般情况下,科学界对于太空的定义是人造卫星距离地面的最低高度为太空的下限边缘,这个高度是100公里左右,也就是说我们所说的太空在距离地球高度100公里外的空间!

www.98455.com 1

一个人如果从太空往地球跳伞,它究竟能不能够成功活着落地呢?每个人心中的答案一定都是不一样的。那到底是,在穿过大气层的时候被烧为灰烬,粉身碎骨,还是平安穿过大气层,安全着陆。但不可否认,总有一些人会向我们证明我们心中的猜想。

  南方日报10月22日A17版整版报道“有时你必须飞得足够高才能理解自己是多么的渺小,我现在要回家了。”话音刚落,43岁的奥地利极限跳伞运动员费利克斯·鲍姆加特纳便从美国新墨西哥州39000米的高空上纵身一跃。这轻轻一跃,一举打破了起跳高度和空中下落速度两项世界纪录,并轻松刷新Youtube用户同时观看一场视频节目的最高纪录。10月14日,这位地球上首位成功完成超音速自由落体的跳伞运动员同时成为了全世界飞得最高的人与降得最快的人。   回到地面后,鲍姆激动地伸开双臂,庆祝自己的胜利。空中一分钟,地面多年功。虽然从地球边缘回家只用了4分20秒,但却花了鲍姆整整7年的准备时间。  第一阶段 气球发动,舱内载有鲍姆   第二阶段经过约两个半小时,气球到达平流层边缘   第三阶段 在大约39000米的高度,鲍姆降低舱内气压后走出舱门,纵身跳下   第四阶段 当鲍姆试图超越音速时,他的飞行跳伞服为他保证了生命必须的氧气和气压   第五阶段 在经过大约10000米的自由落体后,鲍姆最终在空气阻力的作用下减速   第六阶段 鲍姆在大约1500米的高度打开降落伞   第七阶段 鲍姆在打开降落伞大约10分钟后落地

www.98455.com,世界高空跳伞纪录的保持者是一位美国人,它是美国空军的一名试飞员,在1960年,他乘坐着将近有20层高的氦气球升空,他原本计划要从四万米的高空纵身一跃,四万米已经接近太空的边缘,但氦气球上升到三万米的时候,发生一些意外,这名美国人不得不从三万米的高空向下跳,以超音速的速度向地球坠落,短短40秒,他的速度就从零上升到了每小时1000英里的超音速,在距离地球3089米的时候打开降落伞,并安全着陆,这打破了四项吉尼斯世界纪录。

过程:高刺激伴随高风险

www.98455.com 2

  为了超音速降落,鲍姆加特纳放弃了释放稳定伞,在所有人都为之欢呼的4分20秒中,他其实在穿过同温层下降的过程中失控地旋转了40秒   现年43岁的鲍姆加特纳是直升机和热气球驾驶员,也是职业跳伞家,曾在里约热内卢的基督像、台湾101大楼等全球许多著名建筑物进行过定点跳伞。   北京时间10月14日22时20分,待飞的氦气球开始充气。1小时10分钟后的23时30分,史上最大的气球充气完毕。10分钟后,鲍姆加特纳坐进被气球拖动的吊舱,从新墨西哥州的罗斯韦尔机场升空。   次日0时50分,气球升至23000米高空,地球轮廓初现。1时32分,气球升至34668米,美国海军军官罗斯和普拉泽在1961年创造的载人气球最高飞行记录被打破。1时48分,鲍姆加特纳开始准备起跳前的各项工作。2时3分,鲍姆加特纳从吊舱跃下,4分20秒的自由落体后,鲍姆打开了降落伞。2时16分,他最终平安降落到美国新墨西哥州的指定地点。   直播画面显示,鲍姆加特纳从离开到返回地面,他的母亲阿瓦至少哭了两次。这次跳伞原定于本月9日进行,因为天气问题被迫推迟,这让鲍姆的家人承受了巨大的压力。   两个半小时的升空稍显冗长,但最后4分20秒的坠落高潮迭起,将先前的烦闷一扫而光。离开气球吊舱大约40秒后,平流层稀薄的空气促使自由落体的鲍姆开始进入超音速。降至29000米左右时,由于空气密度增加,飞行速度开始减慢。继续坠落2000米后,鲍姆开始落后于音速。降至10000米时,加速度明显减慢,航天服上的压力减轻。降至1500米时,降落伞打开。强大的向上拉力最终帮助他平稳降落。   在选择跟随上升的装备中,鲍姆作出了取舍:放弃释放稳定伞。对于这种选择,华南理工大学交通学院工程力学系主任汤立群认为是为了追求达到超音速降落的效果,“每增加一个设备背在身上,都会增加空气阻力,例如宽松的衣物会增加空气摩擦力,更何况是伞。”   这种取舍带来了一些风险。稳定伞的作用在于帮助降落人保持平稳姿态,防止不受控制地在空中打转。当年,基廷纳即按照程序,默认打开稳定伞。事实上,在穿过同温层下降的过程中,鲍姆确实失控地旋转了40秒。   这种旋转相当危险。团队的项目主管将可能出现的后果唤作“恐怖电影”:旋转会使鲍姆眼部的血管极度膨胀,一旦超过极限,血管便会爆裂,眼球也可能会被喷张的血液挤出眼眶。   在汤立群看来,即便没有上述可怕的后果,这个险情也极易使鲍姆神志不清,迷失方向感,最终错过开伞时间,造成不可挽回的后果。当年基廷纳就在降落俯冲过程中出现了晕厥,幸好自动开伞装置帮助其打开了降落伞。   降落过程中,正确的姿势应当是在自由落体时头部朝下,手臂向后掠,身体整体保持三角形的姿态,以垂直方式达到最快速度。“三角形具有运动稳定性,最有利于控制速度与姿态。”汤立群认为鲍姆的旋转相当于飞机的侧翻,危险性极大。   但改变错误的旋转姿态并非易事。高空跳伞如果是在对流层,由于空气阻力大,人们可以通过手臂与头部的位置变化来寻求身体平衡。但鲍姆刚开始降落的轨迹尚处在平流层,空气阻力几乎为零。因此他无法通过改变身体来保持平衡,身体只能以任意姿势下落。   好在鲍姆很放松,40秒后,空气渐渐增多,他开始按照平时训练调整姿态,稳住了自己。在这期间,他体验了约2.5倍的地心引力。

虽然三万米并不是太空的边缘,但无疑这已经接近极限,究竟从太空跳伞,能否成功活着着陆到地面,难道三万米就已经是极限了吗?

装备:科技支撑超音速坠落

随着时间的推移,人们对太空跳伞的向往一天天增强,终于在2008年,有一名太空,跳伞极限运动,爱好者出现,他希望打破前者的记录,他身穿专业高空跳伞服,同样乘坐氦气球,准备升空至四万米的高空,来到太空边缘进行跳伞,经过长达40分钟的升空,氦气球在39000千米的时候,因为压力的原因炸裂,该名美国人不得不从39000千米的高空向下跳伞,虽然没有来到四万米,没有完全进入太空边缘,但这已经接近大气层的边缘,它究竟能不能成功呢?

  这项惊人大冒险的成功除了靠鲍姆加特纳的勇气和技巧外,密闭加压飞行服、吊舱、氦气球等高科技装备也有很大功劳   要从39000米的高空跳下,应当选用什么样的工具或飞行器?为什么最终采用的是氦气球而不是飞机或其他热气球?史上最大的气球吸引了不少关注。   事实上,绝大多数的飞机都只能在对流顶层飞行,波音747型飞机的飞行高度极限为14000米,美国知名的高空侦察机U-2的极限高度为23000米,而美国于1960年研制的SR-71黑鸟高空速侦察机的水平持续飞行高度为25930米,为飞机飞行高度世界纪录保持者。这些都与39000米的目标高度相去甚远,其原因在于飞机的升空原理。   汤立群解释说,飞机滑动时,机翼上侧空气压力小于下侧,这使得飞机产生向上升力,当滑行速度足够时,该升力便可“托起”飞机,而这需要一定量的空气。但在距地20公里至100公里的近空间,由于空气太过稀薄,产生的升力不足以支持飞机重量,因此根本无法依靠飞机升至39000米高空。   而一直以来,热气球都是深空探测的主力军。这种飞行器利用加热或低密度气体产生浮力的原理升空,其中,利用氦气的热气球飞行高度可达40000米,并且状态稳定、安全可靠。“氦气是惰性气体,不可燃,不易发生化学反应。早期的飞艇、热气球则采用氢气,但氢气易爆炸,不安全。”汤立群说。   如此高的高度使得这个升空氦气球的体积庞大得史无前例。造价高达24.2万美元,直径近80米,灌入一次氦气需要一支10人的团队外加两辆货车,充完气后,它有55层楼那么高,比自由女神像还要高,体积也相应膨胀为85万立方米。   39000米的平流层已接近太空边缘,不仅极度缺氧,温度低于零下57摄氏度,而且大气压只有地球表面的千分之四。由于气压极低,人体血液中的氧气会直接沸腾,紧接着就是昏迷甚至是死亡。此外,在高空低压状态下,溶解在脂肪组织中的氮气会游离出来,造成气栓堵塞血管,让人痛不欲生,即所谓的“减压病”。   为了去除上述风险,鲍姆加特纳需要在升空前吸足氧气,用以排尽体内的氮气。但这还远远不够。真正的救命恩人是挂在热气球下固若金汤的吊舱和穿在他身上那件价值不菲的特制飞行服。   这个形似宇宙飞船的气球吊舱据说由设计美国隐形轰炸机的科学家设计而成。高3.4米,直径达2.4米,重约1.13吨,与一辆“甲壳虫”汽车相当,舱外表层由铬合金钢锻造而成,硬度高、耐热强,打造的外壳既绝热又抗压,加压式密封使得舱体可抵御约零下21摄氏度的低温。   仿若高空碉堡的吊舱足以让之前一直保持超高空极限跳伞记录的前美国空军上校基廷纳艳羡,1960年,他创造了约30000米的跳伞极限。与鲍姆加特纳的装备相比,基廷纳对当时他的吊舱这样评价道:“那就是一个简单的吊舱,舱门永远是开着的,关不上。”   当年,基廷纳从太空边缘返回陆地靠的只是一套加压服和一顶降落伞。与前辈相比,鲍姆加特纳则显得有些“奢侈”。他的特制飞行服价值20.2万美元,光服装包就有4层,外表绝缘,能经得起零下60摄氏度的超低温严寒考验,又能自动降温,避免落入大气层后因高速飞行产生的摩擦而燃烧。汤立群认为,这可能借鉴了舱外宇航服的面料,“因为在太空行走,如果背对太阳时会降到零下100摄氏度,而面对太阳时可升到200摄氏度,但穿上舱外航天服就可以保持恒温。”   可以说,鲍姆加特纳身上背的所有东西都关乎着他的生命。   8磅重的头盔内有耳机及麦克风,维系着他与地面的通讯。而头盔内的液氧系统则通过供氧软管,与背部降落伞包里的供氧装置相连,构成了鲍姆的生命线。   通过左手臂的高度计,鲍姆可以清晰地得知距离地面的高度,以保证正确开伞的时间。事实上,虽然鲍姆跳伞的高度远远高于基廷纳,但其打开降落伞的高度仅为1500米,远低于基廷纳的5300米。汤立群分析,除了进入对流层后受到空气阻滞,速度有所减缓之外,可能还与鲍姆的降落伞结构更优越,以及对开伞安全距离预测更准确相关。   而在护目镜里,温度调节器可以消除雾霜对视线的影响;胸包则装有GPS和包含IMU速度及方向传感器,这些装置可以实时监测速度,并向地面传输鲍姆的各项数据,进而指导鲍姆据此作出调整。   一切装备都是保护鲍姆不受高温、低温、极速伤害所必须的,任何一个小的失误或遗漏都会导致致命的伤害。在跳出舱门之前,鲍姆加特纳例行进行最后一分钟检查,这时他才发现遮阳板、加热器不能正常工作。这意味着他呼出的气体会在头盔里变成雾气模糊视线,以致当时差点取消了此次任务。   在1960年12月出版的国家地理杂志上,基廷纳回忆自己跳伞的一刻时,不无落寞:“当我注视这一景象,我的脑海中同时涌现出敬畏和陌生的感觉,它几乎吞噬了我。我感到孤立无助,远离亲友,如果发生意外没有人能帮我。”但与前辈相比,鲍姆是幸福的,“我知道整个世界正在观看直播。”鲍姆跃下的那一刻,全球有超过800万的观众正通过Youtube直播观看。

版权声明:本文由www.98455.com发布于科学,转载请注明出处:www.98455.com如果从太空往地球跳伞,人还能安全着