O mundo dos testes de força e sobrevivência é um mundo onde as pessoas e o ferro governam. O laboratório de testes do Ohio Transportation Research Center é uma sala cheia de ecos do tamanho de um bom hangar. Quase não há lugar para sentar e os assentos disponíveis são de metal sem estofamento. A sala está quase vazia - apenas um trenó de teste de resposta instalado bem no meio e alguns engenheiros de óculos, constantemente andando para cima e para baixo com canecas de café nas mãos. Quase todo o esquema de cores da sala consiste em pontos laranja e vermelhos - são sinais de aviso e luzes de emergência.
Nosso falecido parece quase em casa. Ele está vestindo (vamos chamá-lo de "sujeito F") cuecas azul-celeste e nenhuma camisa - como se estivesse relaxando em seu próprio apartamento. Ele parece profundamente relaxado - como um falecido de verdade deveria estar. Ele desabou na cadeira, as mãos moles nos quadris. Se nosso F estivesse vivo, ele ficaria muito nervoso agora. Depois de algumas horas, o ar comprimido empurrará o pistão robusto, com a maciez de um bloco de carvalho, bem sob o assento ao qual o F está preso. Ao mesmo tempo, os testadores serão capazes de ajustar a força do impacto e a posição da cadeira, dependendo do objetivo de um determinado experimento. Hoje, os engenheiros estão trabalhando para a NASA com a nova cápsula de pouso Orion, simulando como ela cairia do espaço no oceano. O Sr. F desempenha o papel de um astronauta neste experimento.
Em veículos de reentrada, cada pouso é um teste de força. Ao contrário do ônibus espacial, que será substituído pelo Orion com seu foguete impulsionador, esta cápsula de reentrada não tem asas nem trem de pouso. Não vem do espaço - apenas cai. (Se o presidente Obama conseguir o encerramento do programa Constellation, o único propósito da cápsula Orion seria simplesmente cair no chão e ser usada como um barco salva-vidas para a evacuação de emergência da tripulação da ISS.) Esta cápsula está equipada com propulsores que podem corrigir o curso ou desacelerar para sair órbita, no entanto, seu poder não é suficiente para suavizar o pouso. Quando a cápsula entra na atmosfera superior,seu fundo largo e plano irá desacelerar o ar que se torna gradualmente mais espesso. Um grande arrasto deve reduzir a queda da cápsula para as velocidades em que será possível abrir o paraquedas sem medo de que ele se quebre.
Um boneco de teste humanóide na Base Aérea de Wright-Patterson. Ele fica em um trenó de teste de impacto que imita o formato da sede da cápsula Orion.
Depois disso, a cápsula desce suavemente para o oceano e cai com relativa suavidade na água. O impacto será como um pequeno acidente rodoviário - de 2 a 3g, máximo de 7g.
Foi para amenizar este último golpe que se escolheu o pouso na água, mas também aqui há dificuldades. O oceano é imprevisível. E se, no momento do pouso, a cápsula receber um impacto lateral de uma onda alta? Acontece que seus passageiros precisam de proteção não apenas contra sobrecargas associadas a uma queda vertical direta, mas também contra impactos laterais e até mesmo contra quedas de cabeça para baixo.
Mas seja qual for o truque que o oceano lance, precisamos ter certeza de que a tripulação da cápsula permanece sã e salva. Para fazer isso, aqui no centro de pesquisa, manequins especiais são rolados repetidamente no trenó de uma bancada de teste de percussão em cadeiras da nave Orion. Recentemente, cadáveres reais também foram usados nesses experimentos. As informações obtidas com o auxílio de manequins especializados são insuficientes. Seu design rígido é muito útil para analisar impactos frontais ou laterais, razão pela qual são tão populares entre as montadoras. Mas para avaliar como o impacto no momento da aterrissagem pode atuar no esqueleto ósseo ou nos tecidos moles de uma pessoa, é altamente desejável que os pesquisadores conduzam experimentos em corpos humanos genuínos. Eles são encontrados entre aqueles doados para as necessidades da ciência. Os testes descritos aqui são o resultado de uma colaboração entre três organizações: uma instalação de testes, NASA e o Laboratório de Pesquisa em Biomecânica de Trauma da Ohio State University (OSU).
Acidentes em corridas da NASCAR, como o de Carl Edwards em 26 de abril de 2009, podem servir como um bom exemplo do que espera os astronautas quando a cápsula Orion aterrissar.
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Os vivos e os mortos
Trabalhando com os mortos, os funcionários da NASA se sentem um pouco estranhos. Eles não usam a palavra "cadáver" em seus documentos. Em vez disso, um eufemismo foi introduzido em circulação - “objeto humano póstumo”. Os cadáveres acabam onde seus proprietários nunca sonharam em encontrar - nos navios Challenger, Columbia, Apollo1. No entanto, os jovens vêem isso com muito mais facilidade. Aqui estão dois alunos ao lado do Sujeito F conversando e rindo enquanto desembaraçam fios longos de células de carga montadas bem nos ossos do Sujeito F. Aos olhos deles, esse cadáver está em uma espécie de área intermediária da vida. Este não é mais uma pessoa, mas também não apenas um pedaço de tecido inanimado. Eles falam dele como algo animado, mas não o tratam como algo que é capaz de sentir dor.
O sujeito F está agora sentado em uma cadeira alta de metal ao lado dos trilhos do pistão de choque. Yun-Seok Kang, um estudante graduado da OSU, está atrás dele e usa uma chave allen para encaixar uma unidade eletrônica do tamanho de um relógio de pulso em sua coluna aberta. Junto com sensores dinâmicos de estresse, esses dispositivos medem as forças que atuam no corpo no momento do impacto. As luvas de Kang estão brilhantes de graxa. Tem muito dele aqui, por causa dele escorregar os dedos, o trabalho de Kang não vai bem. Ele está brincando há mais de meia hora. Ao mesmo tempo, o morto permanece infinitamente calmo.
Portanto, é preciso se preparar para golpes imprevisíveis de qualquer direção - essa situação tem uma boa analogia - um acidente em uma corrida de automóveis. Em abril de 2009, o piloto da NASCAR Carl Edwards bateu em outro carro enquanto voava a 320 km / h. Seu aparelho voou para o alto e, caindo, como uma moeda jogada para dar sorte, se chocou contra a parede. Depois disso, Edwards, como se nada tivesse acontecido, saiu do carro e saiu mancando do local sem problemas. Como isso é possível? Para citar um artigo do Stapp Car Crash Journal: "É tudo sobre o tamanho correto e o casulo bem envolvente para o piloto." Vamos prestar atenção à escolha das palavras - não diz "assento", mas "casulo". A tarefa de resgatar uma pessoa de golpes imprevisíveis não é muito diferente da tarefa de embalar um vaso frágil, contando com uma longa jornada. Você não pode prever de que lado o carregador jogará seu vaso na parte de trás,portanto, deve ser protegido de todos os lados. Nos carros de corrida, os assentos são feitos sob medida para cada piloto. É preso com uma faixa de cintura, duas alças de ombro e uma faixa de peito (passando entre as pernas). O sistema HANS (Suporte para Cabeça e Pescoço) evita que a cabeça se mova bruscamente para a frente e os rolos de suporte verticais nas laterais do assento evitam que a cabeça e as costas se movam para a esquerda ou para a direita.
A NASA abandonou recentemente o uso de assentos de carros de corrida como referência para a cápsula Orion. Primeiro, os pilotos ainda andam sentados, não reclinados. Para os astronautas, especialmente aqueles que já passaram algum tempo no espaço sideral, esta não é a melhor opção. A posição deitada não é apenas menos perigosa - também protege contra a perda de consciência. Quando nos levantamos, as veias de nossas pernas se contraem e impedem que todo o sangue flua para baixo. Se um astronauta passar várias semanas em gravidade zero, esse mecanismo de defesa é simplesmente desligado. No entanto, há outro problema aqui. “Colocamos o assento do carro de corrida na parte de trás, colocamos o sujeito de teste nele e pedimos que ele se levantasse sozinho”, disse Dustin Homert, especialista da NASA em sobrevivência de tripulações. "O cara parecia uma tartaruga virada de costas."
Havia também a preocupação de que o intrincado sistema de cinto de segurança usado em corridas como a NASCAR pudesse atrasar significativamente o procedimento de liberação e o astronauta não seria capaz de deixar a cápsula Orion a tempo. Para resolver esse problema, Homert e colegas conduziram vários experimentos usando bonecos de teste de carro padrão usando apenas tiras de cabeça. Homert sugeriu que eu fotografasse como esses manequins, vestidos com roupas comuns do supermercado, se comportam. Pobres manequins! Percorrendo o vídeo em câmera lenta, Homert explica: “Aqui a cabeça permanece no lugar e todo o corpo avança. Já estávamos com medo de que o manequim ficasse completamente estragado. Como compromisso, foi escolhida uma variante com alças simplificadas.
E aqui está outro desafio que o astronauta enfrenta. Preso a seu traje espacial está um monte de mangueiras - dutos de ar, acessórios, cabos, interruptores e conectores. É necessário ter certeza de que as partes duras do traje espacial não danificarão os tecidos moles do astronauta durante um pouso forçado. Para isso, o "sujeito F" foi vestido com uma espécie de imitação de um traje espacial - muitos anéis diferentes foram colados nele com fita adesiva em diferentes partes do pescoço, ombros e quadris. Esses anéis foram feitos para imitar a flexibilidade ou as costuras costuradas no traje. E mais uma preocupação preocupa os testadores: no caso de pousar de lado, um dos anéis do sistema de flexibilidade do traje espacial (que fornece ao astronauta mobilidade suficiente) pode repousar contra o rolo de suporte lateral e será pressionado no braço do astronauta com tal força que até mesmo uma fratura óssea é possível.
Não é fácil sentar o Sujeito F em uma cadeira montada em um trenó de percussão. Imagine colocar um amigo bêbado morto em um táxi. Dois alunos apoiam F nos quadris e um nas costas. F deita-se com as pernas dobradas levantadas, - uma pessoa deita-se da mesma maneira se sua cadeira quebrar repentinamente nas pernas traseiras. O processo é liderado por John Bolt, Laboratório de Biomecânica de Trauma da OSU. Ele grita para os alunos: "Um, dois, três!" O empurrador do pistão é direcionado para o lado direito do "sujeito F", ou seja, através do movimento normal. Esta é a mais perigosa de todas as direções.
Quando a cabeça desprotegida balança de um lado para o outro, o cérebro balança dentro do crânio. Esta substância muito delicada sofre compressão e alongamento periódicos durante esse golpe. Um impacto lateral grave pode causar lesão cerebral, hemorragia, edema e, por fim, coma e morte.
Coisas semelhantes acontecem com o coração. Um coração cheio de sangue pode pesar trezentos gramas. Há bastante espaço ao redor e, em um impacto lateral, ele pode balançar livremente de um lado para o outro, puxando a aorta. Se um coração pesado puxar com muita força a aorta, eles podem se afastar um do outro. "Ruptura da aorta" - este é o veredicto de Homert.
E agora o "sujeito F" está pronto. Subimos para ver o que estava acontecendo no painel de controle. Um mar de luzes se acendeu e houve um suspiro alto. Nada muito dramático. Como o ar comprimido faz todo o trabalho aqui, o teste do trenó de impacto é surpreendentemente silencioso, sem ruído de colisão. Além disso, tudo acontece tão rapidamente que você quase não nota nada com os olhos. Todo o processo é filmado em uma taxa de quadros ultra-alta. Então, tudo isso pode ser examinado cuidadosamente em câmera lenta.
Nós nos agarramos à tela. O braço da pessoa F é levantado sob a alça de ombro - exatamente onde a alça de tórax extra foi removida. Parece que a mão tem uma junta adicional e se curva onde a mão não deveria se dobrar. "Isso não é bom", o comentário de alguém é ouvido.
Sujeito F recebeu um acerto correspondente a 12-15g. Esta é precisamente a linha em que lesões graves são quase inevitáveis. A quantidade de dano recebido pela vítima depende não só da força do golpe, mas também do tempo de exposição. E a própria aceleração também depende do tempo necessário para parar. Se, digamos, um carro parar abruptamente após bater em uma parede, em uma fração de segundo o motorista pode passar por uma sobrecarga de 100g. Se o mesmo carro tiver um capô amassado (e hoje em dia esse recurso de segurança não é mais incomum), a frenagem é estendida com o tempo e a carga de pico atingirá, digamos, apenas 12 g. Essa opção deixa muitas chances de sobreviver.
Os alunos colocam o sujeito F em uma maca e carregam em uma van. No OSU Medical Center, ele será examinado e radiografado. Impressos, radiografias e resultados de autópsias mostrarão todos os danos causados pelo impacto, contribuindo para o conhecimento geral que ajudará os futuros astronautas a não repetir o destino do "sujeito F" na cadeira de sua espaçonave.
© 2010 Mary Roach. Trecho de Packing forMars: The Curious Science Of Life in the Void, publicado em 2 de agosto de 2010 por WWNorton. Traduzido por Andrey Rakin.
Mary Roach
