Tugevus- ja ellujäämistestide maailm on maailm, kus valitsevad inimesed ja raud. Ohio Transpordi Uurimiskeskuse katselabor on hea angaari suurune kajasaal. Istuda pole peaaegu kuskil ja saadaolevad istmed on paljasmetallist, ilma polstrita. Tuba on peaaegu inimtühi - otse keskele on paigaldatud vaid põrutustestide kelk ja mõni prillide insener, kes käivad pidevalt kohvitassidega üles-alla sammuvat. Peaaegu kogu ruumi värviskeem koosneb oranžidest ja punastest täppidest - need on hoiatusmärgid ja hädavalgustid.
Meie lahkunu näeb peaaegu kodus. Tal on seljas (nimetagem teda subjektiks F) taevasinised aluspüksid ja särk puudub - justkui puhkaks ta oma korteris. Ta näeb välja tõeliselt sügavalt lõdvestunud - nagu oleks pidanud päris surnu. Ta sirutas oma tooli tagasi, jäsemed käed puusadel. Kui meie F oleks elus, oleks ta nüüd päris närvis. Paari tunni pärast surub suruõhk tammeploki õrnusega kolvi otse selle istme alla, mille külge F on kinnitatud. Samal ajal saavad testijad reguleerida nii löögijõudu kui ka tooli asendit, sõltuvalt sellest, millele konkreetne katse on suunatud. Täna töötavad insenerid NASA heaks Orioni uue maandumiskapsliga, simuleerides, kuidas see kosmosest ookeani kukub. Hr F mängib selles katses astronaudi rolli.
Taassisenevates sõidukites on iga maandumine jõuproov. Erinevalt kosmosesüstikust, mille Orion peab asendama oma korduva raketiga, pole sellel taassisenemiskapslil tiibu ega ühtegi maandumisvarustust. See ei pärine kosmosest - see lihtsalt kukub. (Kui president Obama saavutab tähtkuju programmi sulgemise, oleks Orioni kapsli ainus eesmärk langeda lihtsalt maapinnale ja kasutada seda päästepaadina ISS-i meeskonna hädaolukorras evakueerimisel.) orbiidil, aga nende võimest ei piisa maandumise pehmendamiseks. Kui kapsel siseneb atmosfääri ülemisse ossa,selle lai ja lame põhi aeglustab õhu järk-järgult paksenemist. Suur tõmbetugevus peaks aeglustama kapsli kukkumist kiiruseni, kui langevarju on võimalik avada, kartmata, et see puruneb.
Wright-Pattersoni õhujõudude baasis humanoidne testmannekeen. See asub löögikatse kelgus, mis jäljendab Orioni kapslipesa kuju.
Pärast seda laskub kapsel sujuvalt ookeani ja voolab suhteliselt õrnalt vette. Mõju on nagu väike liiklusõnnetus - 2–3 g, maksimaalselt 7 g.
Selle viimase löögi leevendamiseks valiti maandumine veele, kuid ka siin on raskusi. Ookean on ettearvamatu. Mis siis, kui maandumise hetkel saab kapsel tugevast lainest külgkokkupõrke? Selgub, et selle reisijad vajavad kaitset mitte ainult otsese vertikaalse kukkumisega seotud ülekoormuste eest, vaid ka külgkokkupõrke ja isegi tagurpidi kukkumise eest.
Kuid ükskõik, millist trikki ookean viskab, peame olema kindlad, et kapsli meeskond on turvaline ja terve. Selleks veeretatakse siin, uurimiskeskuses, Orioni laeva toolidel asuva löökpillide katsestendi kelgu peal ikka ja jälle spetsiaalseid mannekeenid. Viimasel ajal on nendes katsetes kasutatud ka päris surnukehasid. Spetsialiseeritud mannekeenide abil saadud teave on ebapiisav. Nende jäik konstruktsioon on väga kasulik esi- või külgkokkupõrke analüüsimisel, mistõttu on need autotootjate seas nii populaarsed. Kuid selleks, et hinnata, kuidas mõju maandumise hetkel võib mõjutada inimese luustikku või pehmeid kudesid, on teadlaste jaoks soovitav teha katseid ehtsate inimkehadega. Neid leidub teaduse vajadustele annetatud inimeste hulgas. Siin kirjeldatud katsed on kolme organisatsiooni koostöö tulemus: katserajatis, NASA ja Ohio Riikliku Ülikooli (OSU) Trauma Biomehaanika Uurimislabor.
Õnnetused NASCARi võistlustel, nagu näiteks Carl Edwards 26. aprillil 2009, võivad olla heaks näiteks sellest, mis ootab astronaute Orioni kapsli kõva maa saabudes.
Reklaamvideo:
Elavad ja surnud
Surnutega töötades tunnevad NASA töötajad pisut kohmetust. Nad ei kasuta oma dokumentides sõna "laip". Selle asemel toodi ringlusesse eufemism - postuumselt inimlik objekt. Surnud surnukehad satuvad sinna, kus nende omanikud kunagi unistada ei saanud - laevadel Challenger, Columbia, Apollo1. Noored vaatavad sellesse aga palju lihtsamalt. Siin on kaks õpilast teema F kõrval vestlemas ja muheldes, kui nad lahti harutavad katsealuse luudesse otse paigaldatud laadimisanduritest pikad juhtmed. Nende silmis on see laip omamoodi vahepealses elualal. See pole enam inimene, vaid ka mitte lihtsalt elutu koetükk. Nad räägivad temast kui midagi elulist, kuid ei kohtle teda kui midagi, mis on võimeline valu kogema.
Teema F istub nüüd kõrgel metalltoolil šokkkolvi rööbaste kõrval. OSU magistrant Yun-Seok Kang seisab selja taga ja kasutab kuuskantvõtit, et käekella suurune elektrooniline seade paigaldada otse oma avatud selgroogu. Koos dünaamiliste stressianduritega mõõdavad need seadmed kokkupõrkel kehale mõjuvaid jõude. Kangi kindad on määrdega läikivad. Teda on siin palju, kuna tal sõrmed libisevad, ei lähe Kangi töö hästi. Ta on jamanud juba üle poole tunni. Samal ajal jääb surnud mees lõpmata rahulikuks.
Niisiis, on vaja ette valmistada ettearvamatuid lööke mis tahes suunast - sellel olukorral on hea analoogia - autosõidu õnnetus. NASCARi võidusõitja Carl Edwards kukkus 2009. aasta aprillis kiirusega 320 km / h teise autosse. Tema aparaat lendas õhku ja kukkus, nagu hea õnne eest visatud münt, seina sisse. Pärast seda tõusis Edwards, nagu poleks midagi juhtunud, autost välja ja tõmbas ilma probleemideta sündmuskohalt minema. Kuidas on see võimalik? Tsiteerides Stapi autoõnnetuste ajakirja artiklit: "See on piloodi jaoks õige suurusega ja tihedalt ümbritsetud kookon." Pöörame tähelepanu sõnavalikule - see ütleb mitte "iste", vaid "kookon". Inimese päästmine ettearvamatute löökide eest ei erine palju ülesandest pakkida habras vaas, arvestades pika teekonnaga. Te ei saa ennustada, kummale poole laadur teie vaasi taha viskab,seetõttu tuleb seda kaitsta igast küljest. Võistlusautodes tehakse istmed iga piloodi jaoks mõõtudeks. See kinnitatakse vöörihma, kahe õlarihma ja rinnarihmaga (läbib jalgu). HANS (pea ja kaela tugi) süsteem hoiab ära pea ettepoole hüppamise ning istme külgedel olevad vertikaalsed tugirullid hoiavad pea ja selja eest vasakule või paremale tõmbamist.
NASA lükkas hiljuti Orioni kapsli jaoks välja võidusõiduautode istmete kasutamise. Esiteks sõidavad sõitjad ikkagi istudes, mitte lamades. Astronautide jaoks, eriti nende jaoks, kes on juba mõnda aega kosmoses veetnud, pole see parim valik. Lamamisasend pole mitte ainult vähem ohtlik - see kindlustab ka teadvuse kaotuse. Püsti tõustes pingutavad jalgade veenid ja takistavad kogu vere allavoolu. Kui astronaut veedab mitu nädalat nulljõu raskusega, lülitatakse see kaitsemehhanism lihtsalt välja. Siin on aga veel üks probleem. "Panime võistlusauto istme seljatoele, panime katsealuse sinna ja palusime tal iseseisvalt püsti tõusta," räägib NASA meeskonna ellujäämise ekspert Dustin Homert. "Kutt tundus, nagu oleks kilpkonn seljale keeratud."
Samuti tunti muret, et sellistel võistlustel nagu NASCAR kasutatav keerukas turvavööde süsteem võib vabastamisprotseduuri märkimisväärselt edasi lükata ja astronaut ei saa Orioni kapslist õigeks ajaks lahkuda. Selle probleemi lahendamiseks viisid Homert ja tema kolleegid läbi mitu katset, kasutades tavalisi autokontrolli mannekeene, kasutades ainult pea tugirihmasid. Homert soovitas mul pildistada, kuidas need supermarketi tavalistesse rõivastesse riietatud mannekeenid käituvad. Vaesed mannekeenid! Aegluubis videot kerides selgitab Homert: „Siin jääb pea paika ja kogu keha liigub edasi. Kartsime juba, et mannekeen saab täielikult rikutud. Kompromissina valiti variant lihtsustatud õlarihmadega.
Ja siin on veel üks väljakutse, millega astronaut silmitsi seisab. Tema kosmoseploki küljes on hunnik voolikuid - õhukanalid, liitmikud, kaablid, lülitid ja pistikud. On vaja olla kindel, et kosmoseülikonna kõvad osad ei kahjusta kõva maandumise ajal astronaudi pehmeid kudesid. Selle jaoks oli "subjekt F" riietatud omamoodi kosmoseülikonna jäljendisse - tema kaela, õlgade ja puusade erinevatele osadele kleeplindiga kleepiti talle kokku palju erinevaid rõngaid. Need rõngad olid mõeldud ülikonna sisse õmmeldud painduvuse või õmbluste jäljendamiseks. Ja veel üks mure teeb katsetajatele muret: küljele maandumise korral saab kosmoseülikonna elastsussüsteemi üks rõngastest (mis tagab astronaudile piisava liikumisvõime) vastu külgmist tugirulli ja see surutakse astronaudi käsivarre sellise jõuga, et isegi luumurd on võimalik.
Teema F istumine löökpillide kelgule kinnitatud toolil pole lihtne. Kujutage ette, et surnud purjus sõbra saab taksoks. Kaks õpilast toetavad F puusadel ja üks selga. F lamab ülespoole kõverdatud jalgadega, - inimene lamab umbes samamoodi, kui tema tool murdub järsult tagumistel jalgadel. Protsessi juhib OSU Trauma biomehaanika laboris töötav John Bolt. Ta hüüab õpilastele: "Üks, kaks, kolm!" Kolb-tõukur on suunatud "subjekti F" paremale küljele, see tähendab kogu normaalse liikumise korral. See on kõigist suundadest kõige ohtlikum.
Kui kinnitamata pea pöördub küljelt küljele, ripub aju kolju sees. See väga õrn aine läbib sellise löögi ajal perioodilise kokkusurumise ja venituse. Tugev kõrvalmõju võib põhjustada ajukahjustusi, hemorraagiat, turset ja lõpuks kooma ning surma.
Sarnased asjad juhtuvad ka südamega. Verd täis süda võib kaaluda kolmsada grammi. Ümberringi on palju ruumi ja külgkokkupõrke korral võib see aordi liigutades vabalt küljelt küljele liikuda. Kui raske süda tõmbab aordi liiga kõvasti, võivad nad teineteisest eemale tõmmata. "Aordi purunemine" - see on Homerti otsus.
Ja nüüd on "teema F" valmis. Me läksime ülakorrusele juhtpaneelilt toimuvat jälgima. Tulede meri lahvatas ja kosus valju ohke. Ei midagi liiga dramaatilist. Kuna suruõhk teeb siin kogu töö, on löögikelgu test üllatavalt vaikne, ilma krahhimürata. Lisaks juhtub kõik nii kiiresti, et vaevalt märkate midagi oma silmaga. Kogu protsess on filmitud ülikõrge kaadrisagedusega. Siis saab seda kõike aeglaselt uurida.
Klammerdusime ekraani külge. Katsealuse F käsi tõstetakse õlarihma alla - täpselt sinna, kus lisa rindkere on eemaldatud. Näib, nagu oleks käel täiendav liigend ja see paindub sinna, kus käsi ei peaks painduma. "See pole hea," kuuleb kellegi kommentaari.
Subjekt F sai kokkulangevuse 12-15 g. See on täpselt joon, kus tõsine vigastus on peaaegu vältimatu. Ohvrile tekitatud kahju suurus ei sõltu mitte ainult löögi tugevusest, vaid ka kokkupuute ajast. Ja kiirendus ise sõltub ka peatumiseks vajalikust ajast. Kui näiteks auto peatub pärast seina löömist järsku, võib sekundi murdosa jooksul sõidukijuht läbida 100g ülekoormuse. Kui samal autol on kortsus kapuuts (ja tänapäeval pole selline turvafunktsioon enam haruldus), pikendatakse aja jooksul pidurdamist ja tippkoormus ulatub, näiteks, vaid kümne g-ni. See valik jätab palju võimalusi ellu jääda.
Õpilased asetavad teema F kanderaamile ja laadivad kaubiku. OSU meditsiinikeskuses see skaneeritakse ja tehakse röntgenograafia. Väljatrükid, radiograafid ja seejärel lahkamistulemused näitavad kogu löögi põhjustatud kahju, aidates kaasa üldiste teadmiste kogumile, mis aitab tulevastel astronautidel mitte korrata "subjekti F" saatust oma kosmoselaeva toolil.
© 2010 Mary Roach. Väljavõte pakkimisestMars: elu uudishimulik teadus tühjus, avaldatud WWNortoni 2. augustil 2010. Tõlkinud Andrey Rakin.
Mary Roach
