在41419米高空,挑战人类极限
2021-12-11吴军
吴军
在41419 米高的平流层跳伞,是比攀登珠峰还困难的任务。后者至少还能借鉴前人的经验,万一遇险也能求救,而前者面临着完全未知的风险。但是,一位50 多岁的谷歌工程师做到了,这位世界最高跳伞纪录的打破者叫艾伦·尤斯塔斯。
为什么一位业余爱好者能完成这个看似不可能完成的任务?
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尤斯塔斯是谷歌工程与研究高级副总裁。谷歌今天还在用的员工360 度考核制度、晋升制度、岗位定级和能力评价体系,都是他设计的。而且,他不仅仅是一位技术官僚,对计算机系统和算法也极为精通。
虽然跳伞不是尤斯塔斯的主业,但他跳伞的历史非常长,而且是这个领域的高手,曾尝试过在各种复杂条件、高难度场景下跳伞。另外,尤斯塔斯还会开双引擎的喷气式飞机,这也是一个需要下功夫的复杂技能。
在我看来,一个人是业余还是专业,不在于他养家糊口的职业是什么,而在于他在一个领域比同行多花了多少功夫,和是否以专业的精神在做事。
由于长期从事跳伞运动,尤斯塔斯对不同高度大气层有深刻了解。
如果你学过中学地理,可能还有印象,距离海平面平均约11000 米以下的大气层叫对流层(中国民用航空局数据),海拔越高,温度越低。这一层大气运动很活跃,风雨雷电就发生在这一层。
再往上平均约11000 ?80000 米的高度,是平流层,和对流层相反,这里气温反而会升高,差不多能升到零度及以上,用尤斯塔斯的话说,“只看温度,不用什么防护,也能生存下去”。
尤斯塔斯忍不住想知道:人类有没有可能在平流层中停留呢?能不能去那里体验或者探险呢?他动了一个念头:上去看看。
工程思维
从这么高的地方跳下来,可不是一般的跳伞任务,它是一个巨大的系统工程。
从2011 年开始, 尤斯塔斯就和环境学家泰伯·麦卡勒姆一同钻研如何完成从平流层跳伞的任务。他们遇到了数不清的困难。首先是怎么上去。
目前飞机飞行的高度,一般在平流层底部,这个区域跟对流层交接,温度还没上升到零度,气流也不稳定。
要想在平流层跳伞,必须上升到更高的高度,这是目前飞机到不了的。尤斯塔斯和他的团队只能用氦气球。
决定用氦气球带人升空以后,就要考虑氦气球的大小和安全性。氦气球的大小和人的负重直接相关。负重大,气球就要做得大。不过,气球越大就越容易破损,尤其是到了平流层以后,周围几乎是真空,气球在内部压强作用下会涨得非常鼓,这就会非常危险。
所以,接着就要解决人的装备问题。
在尤斯塔斯之前,奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳完成了从39000 米高空跳伞的纪录。鲍姆加特纳用的装备是小型密封太空舱。因为平流层空气极为稀薄,只有千分之一个大气压,人除非待在一个封闭的空间里,否则无法生存。
可太空舱本身非常重,尤斯塔斯想要超过鲍姆加特纳的高度,还要继续加重。他和团队估算了一下,如果采用类似方案,重量差不多得到1360 公斤。
把那么重的太空舱送到平流层不是一件容易的事。这需要一个非常大的氦气球,至少要五倍大差不多,但随之而来的难度和风险,却远超五倍。
尤斯塔斯想到的解决方案是用太空服,这样可以把整个装置的重量降低到大约227 公斤。
这对太空服的要求非常高。它不能出现任何破损,否则人在那么高的地方必死无疑。据说苏联一位飞行员试图创造高空跳伞纪录,但由于太空服质量问题,降落到地面时已经冻成冰了。
尤斯塔斯找到一家为军方提供设备的公司,专门制作了一种密封的、在真空和太空中能够保持内部气压,而且绝對保温的太空服。
装备问题解决了,最后就是怎么跳下来。
人在下落时,因为失重很容易水平旋转,加上又穿着太空服,身后降落伞的带子很容易缠绕在身体上,不能完全发挥作用,导致人被摔死。
尤斯塔斯在工程师的帮助下,设计了一种管状的背带子,它展开后,会像吸管一样撑开,是刚性的,这样就不会和身体缠绕在一起。
除此之外,这次高空跳伞还有常人难以想象的困难。比如,太空服的重心不稳定,高空中又没有空气阻力,一旦人在空中翻滚,速度就会非常快,血液很容易冲进脑子,导致脑损伤。很多高空跳伞运动员都有不同程度的脑损伤,也没法康复。
这对人的要求就很高了,需要他能够控制自己的下落,确保自己在打开降落伞之前不翻滚。
这也是为什么开头我会说,它比攀登珠峰难度要大得多。这类极限运动,遇到的每一个风险都是完全未知的。
还有,人在下降的时候速度非常快,最快时会超过音速,突破音障,这个过程中,运动的物体会产生巨大的冲击波。平常人即使坐在超音速飞机中,在跨越音障时都会不舒服,更何况穿着太空服直接和大气摩擦。
突破极限
实验和测试也是工程思维中很重要的环节。3年准备时间里,尤斯塔斯和他的团队做了250 次测试。2014 年10 月24 日,尤斯塔斯正式的高空跳伞开始了。整个过程有点像小规模的火箭发射。
早晨,身着太空服的尤斯塔斯被运到试验场,在工作人员的帮助下,他被悬挂在氦气球上。
随后,地面工作人员松开气球。气球缓缓上升,带着尤斯塔斯,用了两个多小时,上升到41419 米的高度,这比之前鲍姆加特纳的纪录足足高出了2419 米。
这时,尤斯塔斯切断他和气球之间的纽带,以自由落体的加速度下降。在失重状态下持续了37000 米,这也打破了鲍姆加特纳的纪录。
终于,在离地面大约5000 米的地方,尤斯塔斯打开降落伞。尤斯塔斯正常下降速度非常快,只用了4 分半钟,就完成了这次人类历史上的壮举。
最后落地时,因为负重高达227 公斤,尤斯塔斯不得不用后滚翻的姿势保护自己。尤斯塔斯开玩笑说,这是他最难看的一次着陆。
极限运动挑战的是人类未曾到达的极限,完成那些壮举,不仅证明了人类在恶劣环境下的生存能力,也做出了一个又一个如何解决复杂难题的示范。
尤斯塔斯给我们的最大启示,是一种值得学习的工程学思维——一个目标无论多宏大、多困难,我们都可以把它拆成一个个可以执行的小项目,通过完成小项目让大目标得以实现。
(摘自“得到app”,陈卓今图)