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工人日报 2014年08月15日 星期一

【探秘】超音速跳伞有多难?

《工人日报》(2014年08月15日 06版)

你能想象吗——从离地球3.9万多米高的地方一跃而下?这简直比钢铁人还疯狂还刺激,但奥地利跳伞好手鲍嘉纳完成了这项壮举。

2012年月10月14日,鲍嘉纳从美国新墨西哥州搭乘氦气球吊挂的太空舱,以每分钟304米的速度升空。抵达平流层的中间区域后,鲍嘉纳以“自由落体”的方式一跃而下。他在下坠过程中剧烈翻腾,最后才稳住身体。最后在几乎没有空气阻力的情况下,因重力加速度而越来越快,甚至突破音速。

鲍嘉纳在自由落下4分半钟后打开降落伞,并在重力与空气阻力的平衡作用下,历时9分多钟,从高空安然降落地面,完成前无古人的划时代挑战。要完成这项超音速跳伞任务,鲍嘉纳需要突破以下难关。

●度过温度气压降低关卡:鲍嘉纳必须经过对流层,穿过平流层底,抵达高度约离地3.9万米处。在此过程中,他必须克服对流层压力和温度都降低的考验。一般而言,对流层温度改变趋势为向上1000米,温度下降约6.5℃,他跳伞的高度预计气温低达-57℃。

再者,大气压力越来越小,大约升高1公里,气压就下降约8厘米水银柱。温度越来越低,气压越来越小,对人体是莫大的考验。因此足够的氧气筒和抵御低压低温的压力装,是必要装备。

●选择气流平稳的平流层:平流层空气垂直上下的运动较弱,气流较稳定,因此往欧美地区的长程客机都是在平流层底部飞行,以避免对流层的乱流影响飞行安全。

●使用稳定而质轻的氦气球:热气球和天灯的升空原理,都是利用热源造成热空气,应用“热空气比冷空气轻”的原理。当热源或加热器加热气囊中的空气时,内、外气体密度差异造成浮力,就能将热气球向上推升。

但热气球只能用在离地表短距离的航程,并不适合长程高度,因此这趟任务使用了“活泼性小”且质量比空气轻很多的惰性气体氦气。

●突破音速:“音速”或“声速”,是指振动源发出声波,声波在环境的介质中传播的速率。音速会受环境介质的影响而改变,如声波从空气传到水中,音速就变快。一般而言,在20℃的空气中,音速大约每秒343米。如果在相同环境中,物体如飞机的飞行速率超过声波传递速率,就称“超音速”。

物体飞行速率与音速的比值称为“马赫数”,这次鲍嘉纳自由落体的速率可达时速1342公里,比当时环境的音速快,大约是音速的1.24倍,就称为1.24马赫。

通常当战斗机飞行速率超过音速时,地面会因为空气冲击而产生巨大声响,也就是“音爆”。音爆具有杀伤力,窗户可能被震坏,鸡鸭也可能被震死。还好,特制压力装让鲍嘉纳感觉不到急速穿过的空气,也听不到超音速时产生的巨大声响,更不会受到与大气层摩擦生热的灼伤。

这位勇于追求梦想,准备充分而获得成功的极限运动家平安返回后说:“站在世界顶端,你会变得非常谦虚──因为知道自己有多渺小。”(冬梅)

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