宇航員可能比預期更快地在月球上行走

阿波羅宇航員在月球上跳躍是因為他們僵硬的宇航服,而不是因為月球的低重力

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一項新的研究報告稱,宇航員可能能夠在月球上比之前認為的更快地行走。

研究人員補充說,這些發現可能有助於科學家設計更好的宇航服,從而幫助宇航員探索月球、火星或小行星。

美國宇航局阿波羅宇航員在月球上的影片通常顯示他們是跳躍而不是行走。然而,與普遍的看法相反,宇航員採用這種運動方式不是因為月球的低重力,而是因為那個時代的宇航服不是為行走而設計的。[宇航服的演變圖片]


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“阿波羅宇航員穿的宇航服不是為了最佳化移動性而設計的,它們是為了最佳化生命支援而設計的,”該研究的主要作者、美國宇航局約翰遜航天中心的高階生物力學專家約翰·德威特說。

德威特告訴Space.com:“宇航服設計師並不關心腿部的移動,而是更關心氧氣、水和冷卻等問題。” “結果,阿波羅宇航員在宇航服裡無法大幅度移動他們的腿,他們發現跳來跳去比走路更容易。”

為了設計能夠允許更大運動自由的現代宇航服,德威特和他的同事們研究了人們在低重力下的移動方式,包括人類從步行轉為跑步的速度。令他們驚訝的是,他們發現宇航員應該在月球上以比想象中更高的速度保持行走。

為了探索月球重力的影響(約為地球的六分之一),研究人員在綽號為“嘔吐彗星”的飛機上進行了實驗。這些飛機以拋物線弧形上下飛行,以暫時誘導宇航員在遠離地球時感受到的重力減弱。

在每個持續約65秒的俯衝弧線中,科學家們只有大約20秒的時間可以在六分之一地球重力的跑步機上測試每個志願者的行走和跑步方式。研究人員招募了三名宇航員和另外五名能夠忍受這種過山車飛行的志願者。

研究人員讓志願者以大約1.5至4.5英里/小時(2.4至7.2公里/小時)的速度移動。他們分析了志願者從步行過渡到跑步的速度,跑步的定義是雙腳離開地面的時間。在地球上,這種過渡發生在約4.5英里/小時(7.2公里/小時)的速度下。

理論計算預測,在月球重力下,步行到跑步的過渡將發生在約1.8英里/小時(2.9公里/小時)。然而,研究人員在實驗中發現,這種轉變的平均速度約為3.1英里/小時(5公里/小時)。這些新發現支援了之前研究的資料,這些研究透過在人們行走和跑步時在頭頂的安全帶上支撐五分之六的人體重來模擬月球重力。

德威特認為,擺動的手臂和腿產生的力可以解釋步行和跑步之間過渡的這種變化。

他說:“擺動手臂和腿產生的力最終會將身體向下推,從而阻止人們離開地面並過渡到跑步。”

德威特說,新資料將有助於為宇航服設計提供資訊。

“我們希望為探索目的製造更好的宇航服,以便宇航員將來登陸其他天體,無論是月球還是火星還是小行星,”德威特說。

科學家們於9月17日在《實驗生物學雜誌》上線上詳細介紹了他們的發現。

 

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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