科技武裝的“飛人”

“有時你必須飛得足夠高才能理解自己是多么的渺小，現(xiàn)在我要回家了。”話音剛落，43歲的奧地利極限跳傘運動員費利克斯·鮑姆加特納便從美國新墨西哥州3.9萬米的高空上縱身一躍。這輕輕的一躍，一舉打破了起跳高度和空中下落速度兩項世界紀(jì)錄，并輕松刷新了Youtube用戶同時觀看一場視頻節(jié)目的最高紀(jì)錄。

鮑姆加特納是直升機和熱氣球駕駛員，也是職業(yè)跳傘家，曾在里約熱內(nèi)盧的基督像、臺灣101大樓等全球許多著名建筑物上進(jìn)行過定點跳傘。2012年10月14日，這位地球上首位成功完成超音速自由落體的跳傘運動員同時成為全世界飛得最高與降得最快的人。

然而，這項驚人大冒險的成功除了靠鮑姆加特納的勇氣和技巧外，密閉加壓飛行服、吊艙、氦氣球等高科技裝備也有很大的功勞。

要從3.9萬米的高空跳下，應(yīng)當(dāng)選用什么樣的工具或飛行器？為什么最終采用的是氦氣球而不是飛機或其他熱氣球？人們對鮑姆加特納所乘坐的史上最大的氣球充滿了好奇。

事實上，絕大多數(shù)的飛機都只能在對流頂層飛行，其原因在于飛機的升空原理。飛機滑動時，機翼上側(cè)空氣壓力小于下側(cè)，這使得飛機產(chǎn)生向上升力，當(dāng)滑行速度足夠時，該升力便可“托起”飛機，但這需要一定量的空氣。而在距地2萬米至10萬米的近空，由于空氣太過稀薄，產(chǎn)生的升力不足以支持飛機重量，因此根本無法依靠飛機升至3.9米高空。

波音747型飛機的飛行高度極限為1.4萬米，美國知名的高空偵察機U-2的極限高度為2.3萬米，而美國于1960年研制的SR-71黑鳥高空超音速偵察機的水平持續(xù)飛行高度為2.593萬米，是飛機飛行高度世界紀(jì)錄保持者。這些都與3.9萬米的目標(biāo)高度相去甚遠(yuǎn)，所以不得不尋找另外一種升空的方法。

一直以來，熱氣球都是深空探測的主力軍。這種飛行器利用加熱或低密度氣體產(chǎn)生浮力的原理升空，其中利用氦氣的熱氣球飛行高度可達(dá)4萬米，并且狀態(tài)穩(wěn)定、安全可靠。這是因為氦氣是惰性氣體，不可燃，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。早期的飛艇、熱氣球則采用氫氣，但氫氣易爆炸，不安全。

如此高的高度使得這個升空氦氣球的體積龐大得史無前例。它造價高達(dá)24.2萬美元，直徑近80米，灌入一次氦氣需要一支10人的團隊外加兩輛貨車。充完氣后，氦氣球有55層樓那么高，比自由女神像還要高，體積為85萬立方米。

3.9萬米的平流層已接近太空邊緣，那里的溫度低于零下57℃，不僅極度缺氧，而且大氣壓只有地球表面的4‰。由于氣壓極低，人體血液中的氧氣會直接沸騰，緊接著就會導(dǎo)致昏迷甚至死亡。此外，在高空低壓狀態(tài)下，溶解在脂肪組織中的氮氣會游離出來，造成氣栓堵塞血管，讓人痛不欲生，產(chǎn)生所謂的“減壓病”。

為了避免上述風(fēng)險，鮑姆加特納需要在升空前吸足氧氣，用以排盡體內(nèi)的氮氣，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。真正的救命恩人是掛在熱氣球下固若金湯的吊艙和穿在他身上那件價值不菲的特制飛行服。

形似宇宙飛船的氣球吊艙據(jù)說是由設(shè)計美國隱形轟炸機的科學(xué)家設(shè)計而成，用來供飛行者乘坐。它高3.4米，直徑達(dá)2.4米，重約1.13噸，與一輛“甲殼蟲”汽車相當(dāng)。艙的外表層由鉻合金鋼鍛造而成，硬度高、耐熱強，既絕熱又抗壓，加壓式密封使得艙體可抵御約零下21℃的低溫。

仿若高空碉堡的吊艙足以讓之前一直保持超高空極限跳傘記錄的前美國空軍上校基廷納艷羨，1960年，他創(chuàng)造了約3萬米的跳傘極限。與鮑姆加特納的裝備相比，基廷納對當(dāng)時自己的吊艙這樣評價道：“那就是一個簡單的吊艙，艙門永遠(yuǎn)是開著的，關(guān)不上。”

當(dāng)年，基廷納從太空邊緣返回陸地靠的只是一套加壓服和一頂降落傘。與前輩相比，鮑姆加特納則顯得有些“奢侈”。他的特制飛行服價值20.2萬美元，光服裝包就有4層，外表絕緣，能經(jīng)得起零下60℃的超低溫嚴(yán)寒考驗，又能自動降溫，避免落入大氣層后因高速飛行產(chǎn)生的摩擦而燃燒。

可以說，鮑姆加特納身上背的所有東西都關(guān)乎著他的生命。8磅重的頭盔內(nèi)有耳機及麥克風(fēng)，維系著他與地面的通訊。而頭盔內(nèi)的液氧系統(tǒng)則通過供氧軟管，與背部降落傘包里的供氧裝置相連，構(gòu)成了他的生命線。通過左手臂的高度計，他可以清晰地得知距離地面的高度，以保證正確開傘的時間。

而在護(hù)目鏡里，溫度調(diào)節(jié)器可以消除霧霜對視線的影響；胸包則裝有GPS和包含IMU速度及方向傳感器，這些裝置可以實時監(jiān)測速度，并向地面?zhèn)鬏旛U姆加特納的各項數(shù)據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)他據(jù)此作出調(diào)整。

一切裝備都是保護(hù)鮑姆加特納不受高溫、低溫、極速傷害所必須的，任何一個小的失誤或遺漏都會導(dǎo)致致命的傷害。在跳出艙門之前，鮑姆加特納例行進(jìn)行最后一分鐘檢查，這時他才發(fā)現(xiàn)遮陽板、加熱器不能正常工作。這意味著他呼出的氣體會在頭盔里變成霧氣模糊視線，以致當(dāng)時差點取消了此次任務(wù)。

針對鮑姆加特納神秘的特制飛行服，有評論稱類似于美國高空U-2偵察飛行員穿著的服裝，也有意見認(rèn)為類似于航天飛機或宇宙飛船的宇航服。這三者之間有何異同？

據(jù)中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司劉長明介紹，其實，高空U-2偵察飛行員所穿的服裝是一種高空飛行密閉服。這種帶密閉頭盔的密閉飛行服裝通常由非透氣性材料制成。密閉服裝內(nèi)的氣體會對人體表面施加一定的、均勻的氣體壓力，以保證人體正常的生命活動，多適用于長時間飛行的高空偵察機、海軍飛機等。

由于該類服裝主要用于保障氣密性，避免由于氣壓過低而造成對人體的傷害，并充分供氧，所以一般由兩個基本部分構(gòu)成：即氣密衣面與密閉頭盔。以美國于1955年研制成功的MK-4密閉壓力服為例，它的主要部件為頭盔、微型氧氣調(diào)節(jié)器、服裝限制層、氣密拉鏈及可卸氣密靴，可以提供具有一定壓力的氣密空間與持續(xù)供氧。

事實上，高空飛行密閉服是早期宇航服的雛形。美國最早的載人航天飛船計劃——水星計劃的亞軌道飛行所采用的航天服，即是由MK-4型密閉壓力服加以改進(jìn)制成的。

但畢竟宇宙空間不同于地球高空大氣空間，宇航服除了需要具備飛行密閉服功能之外，還需要具備抵抗懸殊高低溫、太陽輻射及微流星等危險因素的功能。因此，現(xiàn)代的艙外用宇航服除了氣密限制層外，還有真空隔熱層、液冷服等結(jié)構(gòu)。所以與飛行密閉服相比，宇航服龐大、臃腫得多。

從目前公開的資料來看，鮑姆加特納的飛行服不同于飛行密閉服與宇航服，多了主降落傘手柄、緊急備用降落傘手柄、降落傘剝離手柄等與跳傘相關(guān)的特殊裝置。

在防寒保暖方面，三種飛行服的功效也有差別。飛行密閉服主要通過提供氣密性來抵御高低溫的沖擊，手段較單一、效果較差；宇航服除了氣密之外，還能通過真空隔熱層與水冷裝置來維持體溫，功能強大；而鮑姆加特納的飛行服由于需要避免與大氣層摩擦而產(chǎn)生高溫，因此采用了特制的防火絕熱面料，并且具有自動降溫功能。

通過氣密層與限制層來提供一個恒壓、有氧的密閉空間可說是三者最大的共同點。此外，三者在衣物設(shè)計形態(tài)上也有一些共同之處，比如衣面各部件力求做成旋轉(zhuǎn)體形，人體軀干是圓筒形，臀部是半球形，前臂是截圓錐形等等。

因為這種設(shè)計能最大限度地求得活動自如、牢固、氣密、舒適、輕巧等多種要素間的平衡，因此該設(shè)計理念從高空飛行密閉服開始，到歷代航天服都被繼承下來，從鮑姆加特納的飛行衣中，我們也可以看到這種設(shè)計理念的烙印。

北京時間2012年10月15日凌晨，這位被科技武裝的“飛人”帶著降落傘成功落地，瞬間成為全世界矚目的對象。

鏈接：

1.在低氣壓的環(huán)境下，高空跳傘會出現(xiàn)一種叫作“平轉(zhuǎn)”的情況，也就是在水平面上不停旋轉(zhuǎn)。想象一下，如果費利克斯·鮑姆加特納不能控制水平旋轉(zhuǎn)，那么他就會被轉(zhuǎn)得失去意識，血液就會向他的四肢和大腦沖去。如果血液沖到眼睛里，會導(dǎo)致暫時性失明，而一旦血沖到腦子里，可能會導(dǎo)致腦出血或者凝血。

2.高空空氣極其稀薄，氣壓非常低，如果沒有保護(hù)措施，低氣壓會使血液里形成泡沫，一個泡沫就足以阻止血液流入主動脈，這是致命的。而且突然的減壓可能會使肺部脹大，直至破裂。

3.我們都知道，每上升1000米的高度，溫度會下降6℃。在3.9萬米高空，溫度大概是零下23℃。當(dāng)飛行員快速下跌時，他可能會經(jīng)歷零下56℃的低溫。如果體溫下降到28℃，飛行員可能會失去意識。而體溫低于21℃可能導(dǎo)致死亡。

4.如果下降速度接近聲速，在下降過程中會與空氣碰撞，這種力量可能會使加壓套裝損壞而危及安全。

5.如果下降速度太快，很容易“砰”的一聲，把地面砸出一個大坑。