最終極限：太空蹦極跳

□ 謝 懿/編譯

基廷格在1960年進行的創(chuàng)紀錄的一跳

當美國空軍上尉喬·基廷格站在艙口的時候，他距離地面31千米，那時他或許在想，我是不是正在犯下一個致命的錯誤？在上升到這一高度的過程中，他的加壓服手套被撐破了，而這恰恰是他活著重返地面的關鍵。

基廷格，一個兩次打破傘跳紀錄的老兵，他沒有告訴任何人。他知道，如果地面人員發(fā)現了，他們會取消這一行動，這是他不希望看到的。憑借著試飛員的勇敢，他決心咬緊牙關放手一博。

暴露在接近真空的平流層，他所處的位置大約是民航客機巡航高度的3倍，由于他的手腫脹到了正常大小的兩倍，因此他必須忍受劇烈的疼痛。但正如事后所發(fā)現的，恰恰是這一腫脹救了他的命。它堵住并且密封了他的加壓服套，使得其身體的其他部分免于經歷致命的失壓。基廷格從他的氣球吊艙縱身跳下，很快在稀薄的空氣中就以近每小時1000千米的速度下降。在距離地面約5千米的地方，他打開了主降落傘。在離開吊艙13分45秒后安全著地。四小時之后，他手部的腫脹才得以消退。

當時是1960年8月16日，這一被稱為“精益求精”的計劃和基廷格的冒險壯舉為高空跳傘創(chuàng)下了一項高度紀錄。

2012年10月14日，這項保持了52年的紀錄成為了歷史。奧地利跳傘員菲利克斯·鮑姆加特納在距離地球表面39千米的平流層高空嘗試自由落體運動，在降落傘打開安全著陸前，他在空中最高下降速度達到超音速的1342千米/小時，這是人類第一次依靠自由落體突破音速。

和使用氦氣球吊艙的鮑姆加特納不同，有科學家和工程師提出，他們最終的目標將是從一枚火箭的頂部跳下。而這一火箭是設計來把乘客送入太空體驗幾分鐘的失重狀態(tài)并且一覽地球壯觀景色的。

這聽起來似乎非常冒失，但其實還不止這些。這些冒險家以及他們背后的安全專家和工程師將借此測試和改進加壓服、降落傘和生命維持系統(tǒng)。一旦商業(yè)太空飛行變得普及，這些東西都將成為必需品。這些裝備有朝一日興許會挽救因緊急情況而無法正常返回地面的太空游客的生命?？傊鼈儗⒊蔀樘諘r代的救生艇。

尋求刺激

太空旅行是有風險的。到目前為止大約有500人進入過太空，其中在飛行或者測試階段有22人死亡，死亡率接近5%。勞雷爾·克拉克就是其中之一，她在2003年“哥倫比亞”號航天飛機再入事故中罹難。她的丈夫喬納森·克拉克之前是美國航宇局的外科醫(yī)生和軍方高空跳傘員，現在則正在花大量時間來開發(fā)能拯救未來遇到類似情況的太空旅客的設備和技術上。

把超高空跳傘做為一項追求刺激的運動來開發(fā)是在這條道路上邁出的第一步。極限運動經常會為某些活動的安全措施打下基礎，后者隨之就會慢慢普及。例如，賽車運動中就率先采用了許多今天我們習以為常的技術，其中包括了第一條汽車座位安全帶。

現在，有數家公司正在投資數百萬美元來開發(fā)新型火箭把付費的旅客送入太空。其中一些把太空跳傘看作是處于胚胎期的太空旅游業(yè)的一項收入。對于一般人而言，一次火箭飛船之旅可能就已經足夠了。但是，對于熱衷于尋求刺激的極限運動愛好者而言，他們才是真正的“回頭客”。

2007年克拉克和其他幾個人創(chuàng)立了“太空跳傘”公司，以此來開發(fā)和推廣這項運動。在此之前，他創(chuàng)辦了“軌道旅行用品”公司來設計、制造和出租供未來太空愛好者穿的太空服?？偠灾?，這是推動太空跳傘的前所未有的努力。

他們正在開發(fā)一種乍看之下非常奇特的方法來把太空跳傘員送入太空。有一家美國的宇航公司正在研制一種可以運送游客、垂直起降的航天器，它可以為太空跳傘者提供完美的起跳點。在垂直飛行路線的頂端，粗短的圓錐形火箭會滑行減速直到落回地球。他們計劃在火箭的頂部建一個平臺，由此可以把一個身著航天服的乘客送入太空。

在飛行的最高點，使用氣囊或彈簧座椅，這名乘客會被彈射出座艙。這里的關鍵是要使得跳傘員盡快遠離航天器，以避免兩者發(fā)生碰撞。

接下去跳傘員必須依靠航天服、生命支持系統(tǒng)和降落傘來安全返回地面。最初的下降過程應該盡可能的快速，以此來減少跳傘員暴露在低溫、幾近真空的環(huán)境中的時間。在被彈射出火箭之后，和基廷格以及鮑姆加特納那一跳一樣，太空跳傘員一開始會感到令人恐怖的寂靜。由于地處30千米的高空，空氣非常稀薄，根本感覺不到運動，因為沒有空氣沖擊或壓力。而下方的地面又太遙遠，感覺不到自己在下落。

漸漸地，隨著空氣密度的升高，空氣對跳傘員身體的壓力也會增加，由此造成減速。一個仍有待解決的問題是，如何避免跳傘員在這個過程中姿態(tài)出現旋轉，這可能會讓他們昏迷。在早期高空氣球跳傘中這時有發(fā)生。可以通過為加壓服配備穩(wěn)定翼或噴射低溫氣體來控制姿態(tài)。就像常規(guī)的跳傘一樣，太空跳傘員姿態(tài)哪怕是微小的調整都是需要技巧的。到底是采用頭沖下的姿勢還是經典的四肢水平展開的姿勢會達到最好的效果目前還沒有定論。一旦距離地面只有1千米～2千米主降落傘會自動打開，跳傘員隨之將輕輕觸地。

鮑姆加特納從高空躍下的實拍圖像

未來太空跳傘員身著航天服的概念圖

為了紀念1960年破紀錄的壯舉，用于首次太空跳傘的火箭被命名為“精益求精”2。在“精益求精”計劃執(zhí)行時還沒有任何人乘坐火箭進入過太空，而測試人類在太空中的生存能力則是它的主要目的之一。

更重要的是，運送跳傘員的飛船將由地面控制，這樣在跳傘員彈出之后它可以在無人駕駛的情況下返回地面。由于不需要駕駛員，人員生命安全的風險就下降了50%。

在真正的太空跳傘前，需要先進行低空測試。首先，工程師們會使用假人來測試火箭的彈射系統(tǒng)。然后，一名跳傘員會乘坐火箭升空并且在大約3千米的高空跳下，用來證明跳傘員可以安全地與火箭分離，而他/她也將成為第一個從火箭上跳傘的人。這些早期的測試將會是證明這一方案可行性的關鍵證據。

但這遠不是問題的全部。航天服的設計還有很長的一段路要走，降落傘也是如此。設計師們正在和美國航宇局噴氣推進實驗室的工程師合作，后者有著為火星著陸器設計降落傘的豐富經驗，精通在火星稀薄的大氣中進行傘降。一旦這項極限運動流行起來，它反過來還會為未來的火星任務設計者積累切身體會的經驗。

太空跳傘的航天服也在研發(fā)中。低空游客身著的航天服具有和1986年“挑戰(zhàn)者” 號航天飛機失事之后航天員所穿的橙色加壓服具有相同的功能。它的作用是在座艙突然失壓或者被迫彈射的情況下保護人體。為太空跳傘設計的后續(xù)版本則更類似于航天員進行太空行走時所穿著的航天服，但它動起來會更靈活，同時還會為下降階段提供生命保障系統(tǒng)。

處于真空的太空或者是接近真空的高空，人的血液會沸騰，因此保持壓力是至關重要的。對于太空跳傘而言溫度控制也是一個尤為棘手的問題。由于空氣摩擦的積累，航天服外側的溫度會大為升高。隨后，當跳傘員減速的時候，冰冷的地球上層大氣又會將其冷卻到-40℃左右。

為此需要一個使用液體循環(huán)的溫度控制系統(tǒng)來在這兩個階段保持跳傘員的舒適。而工程師的最終目標是開發(fā)出能應對任何情況的航天服。為此，需要審視整個過程的每個細節(jié)，并且不停地問自己“如果這里出了問題，會怎么樣？該怎么辦？”這是保全跳傘員性命的關鍵步驟。

太空救生艇

鮑姆加特納身著的跳傘服

作為新一代，鮑姆加特納首先打破了基廷格的紀錄，從距離地面39千米躍下。接下去興許則是上升到91千米處完成真正意義上的“太空第一跳”。

而最終的目標則是能研發(fā)出一個系統(tǒng)，它能夠讓航天員脫離軌道飛行器并且安全返回地面。例如，國際空間站的軌道高度在320千米～350千米之間，但高度本身并不是問題：任何可以讓人安全從太空邊緣安全著陸的系統(tǒng)同樣也可以用于更高的靜止跳躍。真正的挑戰(zhàn)是，如何把跳傘員每小時數萬千米的軌道速度降低并且把這部分能量在再入的過程中耗散到大氣中去。

多年來工程師們研究了許多不同的方案，其中包括了小型充氣“救生船”。但最大的問題是如何把熱量散布到一個足夠大的面積上并由此耗散掉。另一個方案則是使用類似“太空船一號”這樣的無人駕駛太空飛機。它不需要乘客干預，甚至可以運送已經失去知覺的病人。它的作用更像是軌道救護車。

在這些太空救生船真正成為現實之前，眼前的重點還是研發(fā)太空傘降系統(tǒng)，這是一項有趣的挑戰(zhàn)。

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刺激2012：首次超音速自由落體

自52年前基廷格創(chuàng)下31,333米的紀錄之后，雖然也有人試圖打破這一紀錄，但都沒有成功——1966年5月1日美國人尼克·皮安塔尼達在乘坐氣球上升過程中因航天服失壓導致昏迷，并于1966年8月29日去世?，F在，奧地利跳傘員菲利克斯·鮑姆加特納打破了這一紀錄。

2003年鮑姆加特納成為了第一個以自由落體的形式橫跨英吉利海峽的人。2012 年10月14日，這一次他乘坐氦氣球上升到39045米的高空。在歷時約2.5小時的上升階段之后，他打開重一噸的密封艙的艙門，然后縱身跳下，旨在打破跳傘的最高高度以及最快、持續(xù)時間最長的自由下落紀錄。

這一跳是極端危險的。在跳出密封艙之后幾十秒，他的速度就會達到超音速，由此產生的激波將是一個大問題。在飛行器研發(fā)的早期，人們相信“音障”是一道無法逾越的墻，硬闖的后果只有粉身碎骨。而鮑姆加特納則用血肉之軀來挑戰(zhàn)這一極限。

不過，擔任這次跳傘醫(yī)療主任的克拉克指出，目前已經有在3倍音速下飛機被毀但飛行員幸存的案例，因此這不僅僅存在理論上的可能性。

在下降大約6分鐘之后，鮑姆加特納在距離地面1,520米左右的高度打開他的降落傘。

這次跳傘的高度遠遠高于19,000米的阿姆斯特朗線，在阿姆斯特朗線上由于大氣壓過低液體開始沸騰。因此，如果在這個過程中鮑姆加特納打開了他的面罩或者航天服，那么他的體液會沸騰，會從他的眼睛和口腔滲出，短時間內就會死亡。場景堪比任何恐怖電影。

為了保護自己，鮑姆加特納穿著和航天飛機上所使用的相同氣密加壓航天服，但他的會更加靈活。這使得他能夠擺出標準的跳傘減速姿勢。

另一個問題是不受控制的旋轉會使人昏迷。遍布航天服的傳感器不斷地監(jiān)測他的加速度、姿態(tài)和心跳，并且通過無線電發(fā)回地面。如果需要，一個小降落傘會被打開以此來穩(wěn)定他的下落狀態(tài)。

通過彰顯一個人能夠從特定的高度以超凡的速度安全返回地面，鮑姆加特納及其背后的團隊說明，如果不得已棄船，航天員使用類似的系統(tǒng)也能生還。

基廷格說：“更快、更強是人類的天性?！钡@絕對不是為了冒險而冒險。這一跳為下一代的航天服收集了重要的數據。