成功太空潜水的 5 个秘密

说高空气球跳伞（更不用说从 23 英里高空跳伞）难度极大，实在是太轻描淡写了。昨天，红牛 Stratos 的发射因风在充气过程中扭曲聚乙烯气球并最终将其推倒触地而中止。

气球非常脆弱，由厚度仅为 0.0008 英寸的聚乙烯制成，因此很容易被拉伸和撕裂。如果气球在太空舱高度不到 4000 英尺时升空，并且织物被撕裂，则很可能造成致命后果：在这样的高度，太空舱的回收降落伞无法完全展开，鲍姆加特纳将没有足够的时间跳出。

但天气只是决定此类项目成败的一个变量。自 1960 年空军试飞员乔·基廷格从 103,000 英尺高空跳伞以来，许多人都试图打破他的纪录，但都以失败告终。 《前宇航员：太空门槛上的载人气球》一书的作者克雷格·瑞安对为什么会出现这种情况进行了深入思考。我们与他讨论了菲利克斯·鲍姆加特纳必须具备哪些要素才能成功完成平流层跳伞。

技术

这样的尝试涉及四种主要设备，它们都很复杂：运载火箭、降落伞、压力服和气球。对于 Red Bull Stratos，鲍姆加特纳将上升到 120,000 英尺，然后跳回地球——如果一切按计划进行，在下降过程中达到超音速。基廷格乘坐的是开放式吊舱，但鲍姆加特纳要上升到 20,000 英尺高，因此他需要额外的保护以抵御近真空环境。定制的太空舱和降落伞经过精心设计，可防止他在上升过程中患上减压病，并在下降过程中可能失控。

压力服也是一项重要装备。1962 年，俄罗斯跳伞者 Pyotr Dolgor 在一次 93,970 英尺的高空跳伞中，他的压力服因失压而死亡；他在离开飞行器时损坏了压力服。（在约 63,000 英尺的高度，水蒸气会从体液中冒出，氧气会从肺部涌出。）很少有公司生产压力服，而且正如有志于成为高空跳伞者的人所发现的那样，压力服很难获得。制造 NASA 宇航服的 David Clark 公司同意为 Baumgartner 设计一套关节更灵活的跳伞服——但该公司过去拒绝了无数这样的请求。

正如我们昨天所看到的，高空任务中最棘手的技术是气球外壳。它像干洗袋一样薄，像足球场一样大，很少有人知道如何制造它们。“让一个气球真正能带你飞到 10 万英尺以上是一件棘手的事情，”瑞安说，“许多项目都因气球故障而失败。”法国跳伞运动员米歇尔·福尼尔的三次尝试都因气球故障而告终：2002 年，风吹断了充气管，2003 年气球爆裂。五年后，气球在离开地面时与太空舱分离，福尼尔留在了机场。鲍姆加特纳的气球容量超过 2900 万立方英尺——是基廷格气球的 10 倍，是福尼尔气球的 3 倍——一旦开始充气，就不能重复使用。

专业知识

正如没有很多制造商生产这种技术一样，也没有多少机构专门发射高空气球——当然不是载人气球。大多数此类项目都是空军或海军开展的科学计划，它们发生在 20 世纪 50 年代和 60 年代。“以前没有多少人做过这样的事情，”瑞安说。“这有点类似于美国在 20 世纪 60 年代和 70 年代初的登月之旅。如果我们今天要重返月球，参与其中的大多数人都已经很老了，或者已经去世了。基廷格是个例外。”

1960 年，在 Excelsior 计划中创下最高自由落体纪录（至今仍保持这一纪录）后，基廷格成为首位独自驾驶氦气球飞越大西洋的人。他也曾多次被邀请支持高空跳伞活动；直到 Red Bull Stratos 出现，他才全部拒绝。正是这支团队的素质（包括航空航天、生命支持、太空医学、跳伞和飞行测试方面的专家）说服了他报名。“我从未遇到过像 Red Bull 这样专业团队的人 [找我]，他们知道自己在做什么，并且不想偷工减料，”他说。

Sage Cheshire Aerospace 副总裁 Art Thompson 帮助 Baumgartner 组建了团队，作为技术总监，他负责监督过去几年为本周的最终潜水而建立的测试计划。“我们之所以能够聚集我们拥有的专家并与我们的同级别人员合作，原因之一是他们认为我们对所做的事情非常认真，”Thompson 说。“这绝对不是噱头。”

领导

“这一点至关重要，这也是我认为乔的项目成功的原因之一，”瑞安说。“你真的需要有操作纪律，以及一个最终对项目负责的人，如果情况不对，他有权停飞。”这正是美国跳伞运动员尼克·皮安塔尼达所不具备的要素。他有技术：位于南达科他州的 Raven Industries 为他提供了气球，该公司在 1960 年创下了科学气球飞行的高度记录，大卫·克拉克为他提供了宇航服。他的团队拥有专业知识。但皮安塔尼达在 1966 年升至 57,600 英尺后死亡，瑞安认为，他打开了面罩以除雾或吹一口冷风。“他是一个非常勇敢的人，”瑞安说——但他没有管理项目的经验，也没有为飞行做好充分准备的纪律。

福尼尔的团队也缺乏领导力：在他最近一次尝试中，即 2010 年在萨斯喀彻温省，他的法国支持团队和美国气球团队沟通不畅。然后，当气球在停机坪上且部分充满气时，福尼尔的备用降落伞在压力测试中在舱内弹出，导致发射中止。尽管天气恶劣且气球外壳受损，法国团队仍想继续前进。由于对此类技术故障感到沮丧，并且对福尼尔的同胞缺乏信心，气球团队决定提前返回德克萨斯州。

“领导力是乔和军队为 Excelsior 计划带来的，”瑞安说道，他也是基廷格最近自传《Come Up and Get Me》的合著者。基廷格对 Red Bull Stratos 计划也采用了类似的纪律。在最近的一次新闻发布会上，汤普森说道：“我们有一个由科学家和工程师组成的优秀团队，他们共同制定了这个项目，我认为没有人比乔更努力。他有时会在太空舱里坐上几个小时，思考整个过程，查看开关面板、仪表，做笔记。他回来后会说，‘阿特，我们需要更换 32 号线。’乔非常善于利用他的所有经验和专业知识，真正帮助 Stratos 计划得以实施。”

使命

瑞恩说，基廷格的成功跳伞与随后的尝试之间最大的区别在于，精进号项目有一个明确、合理且紧迫的使命：证明飞行员可以安全地从超高空飞行器中逃生。这一点尤其重要，因为喷气式飞机的性能越来越高，而水星计划很快就会将人类送入太空。“后来的民用项目都没有这种紧迫性，”瑞恩说。“他们中的大多数都试图制造一个任务，而且通常涉及某种科学议程，但没有一个像精进号这样紧迫。”

红牛平流层飞行器计划的科学依据无疑也很大胆。平流层飞行器的医疗总监乔恩·克拉克说：“我们不知道人类在没有飞机的情况下突破音障时会承受怎样的痛苦。”他们计划一探究竟。鲍姆加特纳将从 12 万英尺的高空跳入近乎真空的环境；前 20 秒他将无法控制自己。然后，他将尝试采取德尔塔姿势（即 45 度头朝下），这将减少阻力并将速度提高到接近 700 英里每小时。克拉克预测，30 到 40 秒后，他将突破音障。曾有 SR-71 黑鸟飞行员在以 3.2 马赫的速度飞行时从超音速变为亚音速，最后在新墨西哥州南部上空解体。但从来没有人从亚音速变为超音速并再变回超音速。

基廷格的 Excelsior 项目跳伞测试了高空飞行员使用的分压服，这也是 NASA 为宇航员设计的发射进入服额定高度为 100,000 英尺的原因。如果鲍姆加特纳成功，全压服认证可能会再增加 20%。这对目前正在规划亚轨道飞行的商业公司也大有裨益。“他们正在我们所处的领域开展业务，”克拉克说，“如果他们遇到问题，特别是在试飞期间，需要逃生能力，他们现在就有一套行之有效的系统。” Stratos 团队还在开发治疗方案——例如，如果飞行员暴露在真空或极寒中该怎么办——这将应用于急救医学。

钱

将所有这些元素结合在一起是一项昂贵的工程。“人们很难为这类项目找到赞助商，因为可能会发生悲剧，”瑞安说，“或者这个项目可能会失败，让人尴尬。我很高兴看到有公司愿意参与这样的事情。”红牛不会透露它在 Stratos 项目上花费了多少钱——其中包括 2011 年的一场庭外和解的诉讼，该诉讼是由一名男子提出的，该男子声称该公司窃取了他的创意。但它与今年私营企业发起的其他雄心勃勃、最值得注意的是成功的探索并不落伍。

今年 3 月，导演詹姆斯·卡梅隆成为首位独自潜入世界海洋最深处——马里亚纳海沟挑战者深渊的人，也是继 1960 年美国海军中尉唐·沃尔什之后，首位驾驶潜艇潜入该处的人。今年 5 月，SpaceX 的龙飞船成为首艘与国际空间站对接的私人飞船。周日，该公司发射了首个商业补给任务。克拉克指出，这些都曾是政府的冒险行为。“你看到的并不是昙花一现，”他说，“你看到的是各行各业的创业探索。”

那么，菲利克斯·鲍姆加特纳成功创造高空自由落体纪录的几率有多大呢？“这很难做到，”瑞安说。“真的很难。要让这一切顺利完成，需要很多因素。”首先，天气看起来周四有发射的潜力。Stratos 气象学家唐·戴指出，对于这么大的气球，他们需要抓住机会，因为合适的天气并不常见。从 1966 年到 7 月鲍姆加特纳 71,581 英尺的训练跳伞，没有一次高空载人气球飞行离开地面。“如果他们能离开地面，”瑞安说，“他们就有很大的成功几率。”