Наші тіла дивовижно стійкі до багатьох факторів, проте швидке прискорення не є одним з них. У той час як людський організм здатний витримувати будь-яку постійну швидкість (будь то 20 км/год або 20 000 000 000 км/год), варто нам прискоритися або сповільнитися занадто швидко, і вогонь в наших очах згасне назавжди.
Падаєте ви з літака або з дивана, ваше падіння регулюється силою земного тяжіння. Ця сила змушує падаючі предмети прискорюватися зі значенням 9,8 м/с , поки вони не досягнуть кінцевої швидкості.
Прискорення щодо гравітації визначається за допомогою коефіцієнта g - номенклатури, відомої кожному зі шкільного курсу фізики. 1g - це еквівалент тиску, що додається до людського тіла гравітаційної постійної на рівні моря. Сили, що перевищують це значення, не можуть бути викликані однією лише гравітацією: тут повинна мати місце і механічна сила.
Коли ви рухаєтеся, сили g класифікуються як позитивні або негативні. Залежно від цього кров прагне або до ваших ніг, або до голови. Коли ми говоримо про літаки, все стає набагато складніше. Бачте, літаки рухаються в трьох вимірах (на відміну від автомобілів, які оперують лише в двох). Їх пілоти відчувають три форми g, які додані до осей x, y і z. Сили gx втискають пілота в крісло під час зльоту і змушують його повисати на ремені при гальмуванні. Сили gy набувають чинності при обертанні навколо осі (наприклад, при виконанні «бочки») і зазвичай не впливають на здатність пілота керувати повітряним судном. Сили gz наступають при швидкій зміні вертикального напрямку (наприклад, коли літак виходить з крутого піке). Саме тому ваш живіт намагається вирватися через горло, коли ви проходите перший елемент на американських гірках. Цей тип g може спричинити втрату свідомості.
За нормальних умов наше тіло має підтримувати кров'яний тиск 22 мм рт. ст., щоб кров з серця надходила в мозок. Кожне додаткове позитивне значення gz означає відтік крові до ніг. При значенні 5gz більшість людей непритомніють через кисневе голодування, оскільки вся кров залишається зосередженою в ногах.
Цей стан відомий як «втрата свідомості під впливом перевантажень». Пілоти винищувачів за допомогою спеціальних костюмів, що витісняють кров з нижніх кінцівок, а також завдяки спеціальним методам дихання можуть витримувати до 9 позитивних gz.
Негативні gz - це зовсім інша справа. Буквально жодна людина (в спеціальному костюмі чи ні) не здатна протистояти більш ніж 2 або 3 негативним g, після чого обов'язково настає непритомність, так як вся кров, грубо кажучи, буде хлюпатися в голові.
Проте найбільш екстремальні сили g, коли-небудь створювані людиною, відбувалися тут, на землі. Наприклад, у повоєнну епоху лікар ВВС Джон Степп присвятив свої дослідження поліпшенню дизайну кокпіта. Щоб довести, що людське тіло може протистояти набагато вищим g, ніж диктує народна мудрість, Степп розробив Gee Whiz - так званий ракетний візок.
У 1948 році Степ перестав використовувати в своїх дослідах манекени і став використовувати себе. Завдяки експериментам, в яких візок розганявся і різко зупинявся, Степп продемонстрував, що людина витримує до 35g і виживає.
У 50-х роках Степп побудував і протестував наступника Gee Whiz на ім'я Sonic Wind. Він прискорився до 1017 км/год за 5 секунд і зупинився за 1 секунду. Це згенерувало приголомшливі 46,2 g (тобто його 76-кілограмове тіло стало важити 3,5 тонни) і піддало Степпа 2 тоннам тиску повітря під час поїздки. Дивно, але Степ залишився живим і неушкодженим, довівши, що людина витримує сильні перевантаження, але лише протягом короткого часу.
Цей рекорд був побитий в 70-х роках на борту Daisy Decelerator. Майор Джон Бідінг пережив колосальні 83g (правда, протягом всього 0,4 секунди) і не отримав жодного пошкодження.
Всі ці тести сфокусовані на ефектах надзвичайно великих g протягом ультракоротких періодів часу головним чином тому, що наше тіло залишається неушкодженим тільки в таких обставинах. Це має важливе значення не тільки на землі, але і в наших прагненнях до освоєння космосу. Пояснює експерт NASA Брюс Томпсон:
Людський організм витримує дикі прискорення протягом коротких періодів. Однак дуже тривалі періоди прискорення будуть згубні для людини і тому виключені.
Уявіть собі подорож на Марс з постійним прискоренням 3g. Ви б важили в три рази більше під час всієї поїздки і ледь могли б рухатися. Високе прискорення - це прискорений процес старіння. Тканини виходять з ладу, капіляри виходять з ладу, а серце має багаторазово виконувати свою роботу. Не розраховуйте прибути на Марс в хорошій формі.
Цікавий парадокс. Чим ближче до швидкості світла ми подорожуємо, тим повільніше ми старіємо (відносно). Однак чим швидше ми прискорюємося, щоб досягти цієї швидкості, тим швидше руйнується наше тіло. Сподіваємося, що майбутні досягнення в кріогенику або заповнені рідиною відсіки, здатні поглинути силу стійкого прискорення, дозволять значно знизити ці впливи.