一名極限運動愛好者從萬米高空墜落,無任何保護措施。假如你作為地面指揮人員,正在預計落點待命,如何在很短的時間里挽救?需要鋪多厚的墊子才能讓他生還?如果從一萬米高空自由落體到大海里又會怎樣?
“粉絲們,現(xiàn)在我將進行一個史無前例的挑戰(zhàn)!”一名極限運動愛好者戴好氧氣面罩,對著攝像機比了一個“耶”,然后跳出飛機艙門——這里距地面有一萬米。他飛速墜落,攝影師卻嚇得目瞪口呆:他忘了背降落傘!
假如你作為地面指揮人員,正在預計落點待命,接到緊急通訊,你只有很短的時間能挽回局面。墜落者體重120斤,那么,你需要鋪多厚的墊子才能讓他生還?
姿勢定生死
從萬米高空落下,墜落姿勢的不同會讓落地速度有很大不同。
人在下落過程中,同時受重力與空氣阻力的作用,其墜落速度、人體迎向風的橫截面積(迎風面積)越大,空氣阻力就越大。
若墜落者身體垂直往下掉,根據(jù)計算,其最終速度將達到約150米/秒。但如果他保持鎮(zhèn)定,張開四肢橫躺著或趴著下落,增大迎風面積,最終速度將只有約47米/秒。在地面有緩沖的情況下,姿勢將決定生死。
據(jù)悉,汽車在高速行駛時急剎車會讓人非常難受,因為乘客會承受數(shù)倍于自身的重量。普通人短時間內(nèi)能承受的最大沖擊為4至6倍自身重量,超過這一限度可能使人輕則骨折、腦震蕩,重則當場死亡。相比之下,飛行員等專業(yè)人士可承受10至20倍自身重量的沖擊。
研究發(fā)現(xiàn),若這名墜落者能承受10至20倍自身重量,他以150米/秒的速度落下,就得堆60至130米厚的棉花墊作為緩沖。但若他以47米/秒的速度落下,就只需要6至12.5米厚的棉花墊。
最高自由落體紀錄
雖然高空落下非常危險,但還是有許多人喜歡這種冒險運動,也創(chuàng)造了不少紀錄。
創(chuàng)造最高海拔跳下世界紀錄的是菲利克斯·保加拿,他是奧地利職業(yè)極限跳傘運動員。2012年10月14日,他在美國墨西哥州東南部羅斯威爾地區(qū),乘坐高空氣球到達39000米高度,一躍而下,創(chuàng)造了最高海拔自由落體、載人氣球最高飛行、自由落體最長距離、最快自由落體四項世界紀錄,其自由落體最高時速達到1342千米/小時。
以上紀錄是身穿抗壓服,最終以降落傘落地的方式降落。而挑戰(zhàn)無傘自由落體的,是美國跳傘教練盧克·艾金斯。2016年,艾金斯不帶降落傘從7620 米的高空跳下,經(jīng)過約2分鐘,他以53.6米/秒的速度落在一張30米長、30米寬的超高分子量聚乙烯網(wǎng)上,毫發(fā)無傷。網(wǎng)掛在45米高的空中,接住艾金斯后向下拉伸了約24米。
與棉花相比,超高分子量聚乙烯可以像弓箭的弦一樣拉伸,同時強度又是鋼鐵的8倍以上,需要非常大的力量才能把這種材料制成的網(wǎng)繩拉斷。若把降落高度升到1萬米,使用更大的網(wǎng),并把它懸掛在更高的位置,同樣能讓墜落者安全著陸。
還有比以上更不可思議的紀錄。1972年,前南斯拉夫一架客機飛行在10160米高空突然爆炸,乘客和機組人員一共128名,只有空姐維斯那·烏洛維奇幸免于難。她掉落在一個雪堆上,頭蓋骨有裂縫,三根脊椎骨粉碎性骨折,手臂和腿骨骨盆全部粉碎性骨折,腰部以下暫時性癱瘓,但她幸運地活了下來,創(chuàng)造了人類無保護高空墜落生還的世界紀錄。
調(diào)查人員認為,飛機墜落并非像一個人從高空直接墜落,期間有機翼等綜合因素影響,掉落速度大大減小,而雪堆的密度比水小很多,且沒有張力,因此大大減緩了沖擊。恐怕世界上沒幾個人能像她那么幸運了。
人類從一萬米高空自由落體到大海里會怎樣
高臺跳水是一項危險運動,如果沒有掌握好入水姿勢,平拍在水面,很可能震破內(nèi)臟導致死亡。
世界極限跳水規(guī)定,男子跳臺最高高度為28米,女子為23米。沒有經(jīng)過專門訓練的人在10米跳臺跳水就非常危險。
如果人在幾米的高度掉落,落在水面與地面的結(jié)果是不一樣的,但如果人從高空掉下,就幾乎沒有區(qū)別了。研究認為,由于水面波浪的不確定性,水面比陸地迫降危險性更大。水的密度是空氣的775倍,是有張力的液體,如果緩慢進入,水會散開,但在高速掉落的情況下,水來不及散開,因此與掉落硬地面差不多。
有人做過一個實驗,將兩頭豬從300米高度掉落,一只掉在海面上,一只掉在陸地上。兩頭豬中,掉在地面比海面骨折得更嚴重,但內(nèi)臟震裂破碎程度差不多。
(《大科技》2023.5.5等)