圣地亚哥·卡拉斯科仰面躺下,注视着暂停播放的《乐一通》片头,一名研究生将心电图电极贴在他的胸前,并将血压袖带绑在他的手臂上。四点式安全带将他固定在即将开始旋转的床上。
灯光变暗,隔壁房间的操作员开启了猪小弟动画。屏幕上直接位于卡拉斯科脸上的卡通片将帮助防止这位20岁年轻人移动头部——控制可能使他感到不适的科里奥利效应。
旋转逐渐开始。当达到稳定速度时,卡拉斯科的双脚被拉入脚踏板。他感觉自己仿佛站在月球上,而不是躺在德克萨斯A&M大学每分钟旋转17次的离心机上。
"我感觉不到自己在旋转,"德克萨斯A&M大学的本科生卡拉斯科说道。"我在心理上知道,但身体上感觉不到。"
德克萨斯A&M大学正在利用这台离心机深入了解人体如何应对月球和火星等低重力环境,NASA希望将宇航员送往这些目的地。
人类是在地球重力环境中进化的,科学家们已在国际空间站上研究了25年的失重状态。但在这两个极端之间会发生什么?月球的重力是地球的六分之一,火星的重力是地球的八分之三。
"我们没有这些数据,因为我们没有在月球上长期停留,也没有人类登上过火星,"德克萨斯A&M大学航空航天工程教授、前NASA宇航员邦妮·J·邓巴说道。"我们希望利用这些环境研究心血管系统等生理系统的变化,以便真正为这些长期任务做好准备。"
德克萨斯A&M大学的这台离心机先前归NASA所有。它是在该机构"星座计划"(之前的登月计划)期间建造的,在该计划被取消后被封存。
后来,它被移交给德克萨斯A&M大学和邓巴教授,后者拥有工程学博士学位并当选为国家工程院院士。KBR公司与德克萨斯A&M签订合同,负责在学院站的安东尼·伍德'87人工重力实验室操作这台4000磅重的离心机,并提供新的显示和仪器系统。
NASA一直在德国的一个设施进行离心机和卧床研究,人们可以在床上度过数周时间来模拟失重效应。德克萨斯A&M大学的新离心机及其周边设施(包括卧床)旨在将这些研究带到学院站。
首个由NASA资助的离心机研究将于今年夏天开始。
"我们称之为回归本土,"邓巴说。"目前唯一能与之相媲美的设施在德国。"
平躺姿势
与军用飞行员使用的离心机不同——他们坐在类似所驾驶飞机的座椅中直立,有时会经历高达地球九倍的重力——德克萨斯A&M大学的离心机将让参与者平躺,以重现低重力环境。
需要明确的是,这些个体无法真正摆脱地球重力来体验失重或月球和火星的重力。相反,他们将参与一种模拟不同重力水平的模拟实验,范围从国际空间站宇航员漂浮时感受到的微重力到地球的全重力。
离心机作为模拟器工作的原理是卧床可以模拟失重状态。
在地球上,当一个人躺下时,心脏、肌肉和骨骼的工作量减少。这比站立时更接近微重力状态,在站立时,心脏必须对抗地球重力将血液从腿部输送到胸部和头部。肌肉和骨骼也必须努力保持直立。
因此,如果平躺类似于处于微重力状态,那么离心机的旋转将增加人体从头到脚的力,使他们不再"失重",而是处于月球或火星上,具体取决于旋转速度。
研究心脏
德克萨斯A&M大学的离心机最初将用于研究心脏如何应对这些不同的重力水平。邓巴表示,这将有助于建立重力与心血管健康(如血压、心率和其他心脏功能)之间的关系。
这些信息将帮助宇航员在远离地球的旅途中保持健康。
德克萨斯A&M大学航空航天工程副教授安娜·迪亚兹·阿蒂尔斯拥有航空学与航天学博士学位,是与邓巴合作开展离心机首个NASA资助研究的主要研究员。离心机数据将补充他们从其他模拟器(包括抛物线飞行和倾斜台)收集的信息。
阿蒂尔斯、邓巴和德克萨斯A&M大学运动机能学与运动管理系副教授迪安娜·肯尼迪(拥有运动机能学-运动神经科学博士学位)还获得了一项NASA资助的拨款,将利用离心机研究月球和火星上的手眼协调能力。
未来的研究可能围绕邓巴的另一个热情:使用数字工程为火星定制太空服。邓巴想知道重力是否会影响身体散热的方式,这可能会影响太空服的设计。
"我们还有很多不知道的,"邓巴说,"所以我们从这里开始一些简单的研究。"
'主要优先事项之一'
德克萨斯A&M大学与NASA已有数十年的合作关系。
20世纪60年代,NASA的首批宇航员前往德克萨斯A&M大学接受计算机培训。该大学的低速风洞后来被用于测试航天飞机模型。
最近,德克萨斯A&M大学NASA太空食品研究设施聘用的学生帮助为国际空间站制作了保质期稳定的餐食。医学院专注于航空航天医学,太空研究所正准备在NASA约翰逊航天中心附近开放,以重现月球和火星的地形,供公司和研究人员测试其硬件。
"(太空)是德克萨斯A&M大学工程学院和德克萨斯A&M大学系统标志性项目之一,也是主要优先事项之一,"德克萨斯A&M大学航空航天工程系临时负责人迪米特里斯·拉古达斯说。"所有这些都将创造一个教育和研究的环境。我们将培养下一代领导者,他们将超越月球前往火星。"
邓巴于2016年加入德克萨斯A&M大学工程学院,帮助大学扩大对载人航天的关注。她将人机系统集成——确保工程师了解如何在设计的栖息地和太空服中保持太空旅行者的生存和健康——作为她教学的关键组成部分。
参与旋转测试的学生卡拉斯科在邓巴的航空航天人机系统实验室工作。他即将进入大四,攻读航空航天工程学士学位,并希望在学院站继续攻读硕士学位。
卡拉斯科对NASA及其月球和火星任务充满热情,希望成为一名监督这些努力的飞行主管。
"能够在大学期间尽我所能做出贡献,对我来说意义非凡,"卡拉斯科说。
【全文结束】

