Il mondo delle prove di forza e sopravvivenza è un mondo in cui le persone e il ferro dominano. Il laboratorio di test presso l'Ohio Transportation Research Center è una sala echeggiante delle dimensioni di un buon hangar. Non c'è quasi nessun posto dove sedersi ei sedili disponibili sono in metallo nudo senza rivestimento. La stanza è quasi vuota: solo una slitta per il bump test installata proprio nel mezzo e alcuni ingegneri con gli occhiali, che camminano costantemente su e giù con tazze di caffè in mano. Quasi tutta la combinazione di colori della stanza è composta da punti arancioni e rossi: questi sono segnali di pericolo e luci di emergenza.
Il nostro defunto sembra quasi a suo agio. Indossa (chiamiamolo "soggetto F") mutande celesti e niente maglietta - come se si stesse rilassando nel suo appartamento. Sembra davvero profondamente rilassato, come dovrebbe avere un vero defunto. Si distese sulla sedia, le mani flosce sui fianchi. Se il nostro F fosse vivo, ora sarebbe piuttosto nervoso. Dopo un paio d'ore, l'aria compressa spingerà il pesante pistone, con la tenerezza di un blocco di quercia, proprio sotto il sedile a cui è fissata la F. Allo stesso tempo, i tester saranno in grado di regolare sia la forza dell'impatto che la posizione della sedia, a seconda di ciò a cui è rivolto un particolare esperimento. Oggi, gli ingegneri stanno lavorando per la NASA con la nuova capsula di atterraggio Orion, simulando come sarebbe caduta dallo spazio nell'oceano. Il signor F interpreta il ruolo di un astronauta in questo esperimento.
Nei veicoli di rientro, ogni atterraggio è una prova di forza. A differenza della navetta spaziale, che deve essere sostituita dall'Orion con il suo razzo booster, questa capsula di rientro non ha ali né alcun carrello di atterraggio. Non viene dallo spazio, cade e basta. (Se il presidente Obama riuscisse a chiudere il programma Constellation, l'unico scopo della capsula di Orione sarebbe semplicemente cadere a terra ed essere utilizzata come scialuppa di salvataggio per l'evacuazione di emergenza dell'equipaggio della ISS.) Orbita, tuttavia, la loro potenza non è sufficiente ad ammorbidire l'atterraggio. Quando la capsula entra nell'alta atmosfera,il suo fondo largo e piatto rallenterà l'aria che si ispessisce gradualmente. Una grande resistenza dovrebbe rallentare la caduta della capsula a quelle velocità in cui sarà possibile aprire il paracadute senza paura che si rompa.
Un manichino umanoide di prova alla base aerea di Wright-Patterson. Si trova in una slitta di prova d'urto che imita la forma del sedile nella capsula Orion.
Dopodiché, la capsula discenderà dolcemente nell'oceano e galleggerà in acqua relativamente dolcemente. L'impatto sarà come un piccolo incidente stradale - da 2 a 3 g, massimo 7 g.
Fu per mitigare quest'ultimo colpo che si è scelto lo sbarco in acqua, ma anche qui le difficoltà ci sono. L'oceano è imprevedibile. E se, al momento dell'atterraggio, la capsula ricevesse un impatto laterale da un'onda alta? Si scopre che i suoi passeggeri hanno bisogno di protezione non solo dai sovraccarichi associati a una caduta verticale diretta, ma anche dagli urti laterali e persino dalla caduta capovolta.
Ma qualunque sia il trucco che l'oceano lancia, dobbiamo essere sicuri che l'equipaggio della capsula rimanga sano e salvo. Per fare questo, qui, nel centro di ricerca, speciali manichini vengono rotolati più e più volte sulla slitta di un banco di prova a percussioni sulle sedie della nave Orion. Recentemente, in questi esperimenti sono stati utilizzati anche cadaveri veri. Le informazioni ottenute con l'aiuto di manichini specializzati sono insufficienti. Il loro design rigido è molto utile per analizzare gli impatti frontali o laterali, motivo per cui sono così apprezzati dalle case automobilistiche. Ma per valutare come l'impatto al momento dell'atterraggio possa agire sullo scheletro osseo o sui tessuti molli di una persona, è altamente auspicabile che i ricercatori conducano esperimenti su veri corpi umani. Si trovano tra quelli donati ai bisogni della scienza. Le prove qui descritte sono il risultato di una collaborazione tra tre organizzazioni: una struttura di test, la NASA e il Trauma Biomechanics Research Laboratory della Ohio State University (OSU).
Gli incidenti alle gare NASCAR, come quella di Carl Edwards il 26 aprile 2009, possono servire come un buon esempio di ciò che attende gli astronauti quando la capsula di Orione atterra.
Video promozionale:
I vivi e i morti
Lavorando con i morti, i dipendenti della NASA si sentono un po 'a disagio. Non usano la parola "cadavere" nei loro documenti. Invece, è stato introdotto in circolazione un eufemismo - "oggetto umano postumo". I cadaveri finiscono dove i loro proprietari non avrebbero mai sognato di arrivare: sulle navi Challenger, Columbia, Apollo1. Tuttavia, i giovani lo guardano molto più facilmente. Qui ci sono due studenti accanto al Soggetto F che chiacchierano e ridacchiano mentre districano lunghi fili dalle celle di carico montate proprio nelle ossa del Soggetto F. Ai loro occhi, questo cadavere si trova in una sorta di area intermedia della vita. Questa non è più una persona, ma anche non solo un pezzo di tessuto inanimato. Parlano di lui come qualcosa di animato, ma non lo trattano come qualcosa che è in grado di provare dolore.
Il soggetto F è ora seduto su un'alta sedia di metallo accanto alle guide dei pistoni dell'ammortizzatore. Yun-Seok Kang, uno studente laureato dell'OSU, sta dietro di lui e usa una chiave a brugola per inserire un'unità elettronica delle dimensioni di un orologio da polso proprio nella sua spina dorsale aperta. Insieme ai sensori di sollecitazione dinamica, questi dispositivi misureranno le forze che agiscono sul corpo al momento dell'impatto. I guanti di Kang sono lucidi di grasso. C'è molto di lui qui, a causa delle sue dita scivolano, il lavoro di Kang non va bene. Sta scherzando da più di mezz'ora. Allo stesso tempo, il morto rimane infinitamente calmo.
Quindi, è necessario prepararsi a colpi imprevedibili da qualsiasi direzione - questa situazione ha una buona analogia - un incidente in una corsa automobilistica. Nell'aprile 2009, il pilota della NASCAR Carl Edwards si è schiantato contro un'altra vettura mentre volava a 320 km / h. Il suo apparato volò in aria e, rotolando, come una moneta lanciata per fortuna, si schiantò contro il muro. Dopodiché, Edwards, come se nulla fosse successo, scese dall'auto e si allontanò zoppicando dalla scena senza problemi. Com'è possibile? Per citare un articolo dello Stapp Car Crash Journal: "Si tratta di un bozzolo di dimensioni corrette e avvolgente per il pilota". Facciamo attenzione alla scelta delle parole - non dice "posto", ma "bozzolo". Il compito di salvare una persona da colpi imprevedibili non è molto diverso dal compito di imballare un vaso fragile, contando su un lungo viaggio. Non puoi prevedere da che parte il caricatore getterà il tuo vaso nella parte posteriore,quindi deve essere protetto da tutti i lati. Nelle auto da corsa, i sedili sono realizzati su misura per ogni pilota. Si allaccia con un cinturino in vita, due spallacci e un cinturino pettorale (passante tra le gambe). Il sistema HANS (Head and Neck Support) impedisce alla testa di muoversi bruscamente in avanti, ei rulli di supporto verticali sui lati del sedile impediscono alla testa e alla schiena di sobbalzare a sinistra oa destra.
La NASA ha recentemente abbandonato l'uso dei seggiolini per auto da corsa come riferimento per la capsula Orion. Innanzitutto, i cavalieri continuano a guidare seduti, non sdraiati. Per gli astronauti, specialmente quelli che hanno già trascorso un po 'di tempo nello spazio, questa non è l'opzione migliore. La posizione sdraiata non è solo meno pericolosa, ma assicura anche contro la perdita di coscienza. Quando ci alziamo, le vene delle gambe si irrigidiscono e impediscono a tutto il sangue di scorrere verso il basso. Se un astronauta trascorre diverse settimane in assenza di gravità, questo meccanismo di difesa viene semplicemente disattivato. Tuttavia, c'è un altro problema qui. "Abbiamo messo il sedile della macchina da corsa sul retro, abbiamo inserito il soggetto del test e gli abbiamo chiesto di alzarsi da solo", afferma Dustin Homert, esperto della NASA sulla sopravvivenza dell'equipaggio. "Il ragazzo si sentiva come una tartaruga rovesciata sulla schiena."
C'erano anche preoccupazioni sul fatto che l'intricato sistema di cinture di sicurezza utilizzato su gare come NASCAR potesse ritardare in modo significativo la procedura di rilascio e l'astronauta non sarebbe stato in grado di lasciare la capsula Orion in tempo. Per risolvere questo problema, Homert e colleghi hanno condotto diversi esperimenti utilizzando manichini per auto standard utilizzando solo cinghie di supporto per la testa. Homert mi ha suggerito di fotografare come si comportano questi manichini, vestiti con abiti ordinari del supermercato. Poveri manichini! Scorrendo il video al rallentatore, Homert spiega: “Qui la testa rimane al suo posto e tutto il corpo si muove in avanti. Avevamo già paura che il manichino sarebbe stato completamente rovinato . Come compromesso, è stata scelta una variante con spallacci semplificati.
Ed ecco un'altra sfida che l'astronauta deve affrontare. Attaccato alla sua tuta spaziale ci sono un mucchio di tubi: condotti dell'aria, raccordi, cavi, interruttori e connettori. È necessario essere sicuri che le parti dure della tuta spaziale non danneggino i tessuti molli dell'astronauta durante un atterraggio duro. Per questo, il "soggetto F" era vestito con una sorta di imitazione di una tuta spaziale: molti anelli diversi gli venivano incollati con nastro adesivo su diverse parti del collo, delle spalle e dei fianchi. Questi anelli avevano lo scopo di imitare la flessibilità o le cuciture cucite nella tuta. E un'altra preoccupazione preoccupa i tester: in caso di atterraggio su un fianco, uno degli anelli del sistema di flessibilità della tuta spaziale (che fornisce all'astronauta una mobilità sufficiente) può poggiare contro il rullo di supporto laterale e premerlo nel braccio con una forza tale che è possibile anche una frattura ossea.
Far sedere il Soggetto F su una sedia montata su una slitta a percussione non è facile. Immagina di portare un amico ubriaco morto in un taxi. Due studenti sostengono F sui fianchi e uno sulla schiena. F giace con le gambe piegate sollevate, - una persona giace più o meno allo stesso modo se le zampe posteriori della sedia si rompono improvvisamente. Il processo è guidato da John Bolt, Trauma Biomechanics Laboratory dell'OSU. Grida agli studenti: "Uno, due, tre!" Lo spintore a pistone è rivolto verso il lato destro del "soggetto F", cioè attraverso il normale movimento. Questa è la più pericolosa di tutte le direzioni.
Quando la testa non protetta oscilla da un lato all'altro, il cervello dondola all'interno del cranio. Questa sostanza molto delicata subisce periodiche compressioni e stiramenti durante un tale colpo. Un grave impatto laterale può portare a lesioni cerebrali, emorragia, edema e, infine, coma e morte.
Cose simili accadono al cuore. Un cuore pieno di sangue può pesare trecento grammi. C'è molto spazio intorno e, in caso di impatto laterale, può oscillare liberamente da un lato all'altro, tirando l'aorta. Se un cuore pesante tira troppo forte sull'aorta, possono allontanarsi l'uno dall'altro. "Rottura dell'aorta": questo è il verdetto di Homert.
E ora il "soggetto F" è pronto. Siamo andati di sopra per vedere cosa stava succedendo dal pannello di controllo. Un mare di luci divampò e ci fu un forte sospiro. Niente di troppo drammatico. Poiché l'aria compressa fa tutto il lavoro qui, il test dello slittino è sorprendentemente silenzioso, senza rumori di impatto. Inoltre, tutto accade così rapidamente che non noti quasi nulla con i tuoi occhi. L'intero processo è filmato a un frame rate ultra elevato. Quindi tutto questo può essere attentamente esaminato al rallentatore.
Ci siamo aggrappati allo schermo. Il braccio del Soggetto F viene sollevato sotto la tracolla, esattamente dove è stata rimossa la fascia toracica extra. Sembra che la mano abbia un'articolazione aggiuntiva e si pieghi dove la mano non dovrebbe piegarsi. "Questo non va bene", si sente il commento di qualcuno.
Il soggetto F ha ricevuto un colpo corrispondente a 12-15 g. Questa è precisamente la linea in cui un grave infortunio è quasi inevitabile. L'ammontare del danno ricevuto dalla vittima dipende non solo dalla forza del colpo, ma anche dal tempo di esposizione. E l'accelerazione stessa dipende anche dal tempo necessario per fermarsi. Se, diciamo, un'auto si ferma bruscamente dopo aver urtato un muro, in una frazione di secondo il guidatore può subire un sovraccarico di 100 g. Se la stessa vettura ha il cofano accartocciato (e oggigiorno tale caratteristica di sicurezza non è più una rarità), la frenata si allunga nel tempo e il carico di punta raggiungerà, diciamo, solo dieci g. Questa opzione lascia molte possibilità di sopravvivere.
Gli studenti posizionano il Soggetto F su una barella e lo caricano su un furgone. Presso l'OSU Medical Center, verrà scansionato e sottoposto a raggi X. Stampe, radiografie e poi i risultati dell'autopsia mostreranno tutti i danni causati dall'impatto, contribuendo al corpo di conoscenza generale che aiuterà i futuri astronauti a non ripetere il destino del "soggetto F" sulla sedia della loro navicella spaziale.
© 2010 Mary Roach. Estratto da Packing forMars: The Curious Science Of Life in the Void, pubblicato il 2 agosto 2010 da WWNorton. Tradotto da Andrey Rakin.
Mary Roach
