说高空气球跳伞——尤其是从23英里(约37公里)的高度跳伞——极其困难,这是一种严重的轻描淡写。昨天红牛平流层项目的发射因风导致充气时聚乙烯气球扭曲,最终触地而被迫中止。
这个气球非常脆弱——它由厚度仅为0.0008英寸(约0.002厘米)的聚乙烯制成,很容易被拉伸和撕裂。如果气球发射后,在舱体距离地面4000英尺(约1200米)以内时织物破裂,这很可能是致命的:在该高度,舱体的恢复降落伞无法完全展开,鲍姆加特纳也没有足够的时间跳出。
但天气只是可能使项目成功或失败的一个因素。自1960年美国空军试飞员乔·基廷格(Joe Kittinger)从103,000英尺(约31400米)的高度跳伞以来,已有许多人尝试打破他的纪录,但都失败了。克雷格·瑞安(Craig Ryan),《太空先驱:太空边缘的载人热气球》(The Pre-Astronauts: Manned Ballooning on the Threshold of Space)一书的作者,一直在思考其原因。我们与他谈论了费利克斯·鲍姆加特纳要成功完成平流层跳伞需要具备哪些要素。
技术
这类尝试涉及四种主要类型的复杂设备:发射载具、降落伞、压力服和气球。在红牛平流层项目中,鲍姆加特纳将升至120,000英尺(约36600米)的高度,然后跳回地球——如果一切按计划进行,他将在下降过程中达到超音速。基廷格乘坐的是一个开放式吊舱,但鲍姆加特纳将上升20,000英尺(约6100米),因此需要额外的保护来应对接近真空的条件。特制的舱体和降落伞已被设计出来,以防止他在上升过程中患减压病,并可能在下降过程中失控旋转。
压力服也是关键装备。1962年,俄罗斯跳伞运动员彼得·多尔戈夫(Pyotr Dolgor)在一次93,970英尺(约28600米)的跳伞中,因出舱时损坏了服装导致减压而死亡。(在约63,000英尺(约19200米)以上的高度,体液中的水会蒸发,氧气会从肺部逸出。)很少有公司生产压力服,正如雄心勃勃的高空跳水者发现的那样,它们很难获得。制造美国宇航局(NASA)宇航服的大卫·克拉克公司(The David Clark Company)同意为鲍姆加特纳设计一款带有额外关节灵活性的跳伞专用服装——但该公司过去已拒绝了无数此类请求。
正如我们昨天所见,高空任务中最 problematic 的技术一直是气球的蒙皮。它像干洗袋一样薄,却像足球场一样大,而且很少有人知道如何制造它们。瑞安说:“制造一个能将你带到100,000英尺(约30480米)以上高度的气球是一件棘手的事情,而且许多项目都因气球故障而失败。”法国跳伞运动员米歇尔·弗尼耶(Michel Fournier)曾三次尝试,都因气球问题而中断:2002年,大风刮走了充气管;2003年,气球爆炸。五年后,气球在离开地面时与吊舱分离,导致弗尼耶被留在机场。鲍姆加特纳的气球容量超过2900万立方英尺(约82万立方米),是基廷格气球的10倍,是弗尼耶气球的3倍,一旦充气完成就无法重复使用。
专业知识
正如这类技术制造商不多一样,专门从事高空气球发射的机构(尤其是载人飞行)也不多。大多数此类项目是美国空军或海军在20世纪50年代和60年代进行的科学项目。“现在很少有人经历过这种事情了,”瑞安说。“这有点类似于美国在20世纪60年代和70年代初进行的登月任务。如果我们今天要去月球,参与其中的大多数人要么年纪很大,要么已经不在了。基廷格是个例外。”
在1960年“Excelsior计划”中创造了最高自由落体纪录(至今仍保持)后,基廷格成为第一位乘坐氦气球独自飞越大西洋的人。他也曾多次被邀请支持高空跳伞任务;直到红牛平流层项目,他都拒绝了。正是这个团队的卓越水平——包括航空航天、生命支持、太空医学、跳伞和飞行测试领域的专家——说服他加入。“我从未遇到过像红牛这样专业、懂行且不愿偷工减料的团队,”他说。
Sage Cheshire Aerospace公司的副总裁Art Thompson帮助鲍姆加特纳组建了团队,并作为技术总监,负责监督过去几年为本周的最终跳跃而进行的测试项目。汤普森说:“我们能够聚集我们拥有的专家,并与我们合作的各界人士一起工作,这其中一个原因是他们认为我们对待工作非常认真。”“这绝对不是一次特技表演。”
领导力
“这一点至关重要,这也解释了为什么我认为乔的项目能够成功,”瑞安说。“你确实需要严谨的运作纪律,以及一个对项目负最终责任并拥有在情况不对时暂停飞行的权力的人。”而美国跳伞运动员尼克·皮安塔尼达(Nick Piantanida)却缺乏这一点。他拥有技术:南达科他州的Raven Industries公司提供了他的气球(该公司在1960年创下了科学气球飞行高度纪录),大卫·克拉克公司提供了他的宇航服。他的团队也具备专业知识。但皮安塔尼达于1966年去世,当时他升至57,600英尺(约17560米)的高度,瑞安认为他打开了面罩,可能是为了除雾或吸入冷空气。“他是一个非常勇敢的人,”瑞安说——但他缺乏管理项目的经验,也缺乏为飞行做好充分准备的纪律。
弗尼耶的团队也缺乏领导力:在他最近一次尝试(2010年在萨斯喀彻温省)中,他的法国支持团队和美国气球团队沟通不畅。然后,在气球已经放在停机坪上并部分充气时,弗尼耶的备用降落伞在压力测试中意外弹出,导致发射中止。法国团队希望继续进行,尽管天气恶劣且气球蒙皮已损坏。由于技术故障让他沮丧,并且对弗尼耶的同胞缺乏信心,气球团队决定提前返回德克萨斯州。
“(领导力)是乔和军事结构在“Excelsior计划”中带来的,”瑞安说,他还是基廷格最近的自传《Come Up and Get Me》的合著者之一。基廷格也对红牛平流层项目运用了类似的纪律。在最近的一次新闻发布会上,汤普森说:“我们有一支由科学家和工程师组成的杰出团队,他们一起完成了这个项目,我认为没有人比乔更努力。他有时会坐在舱里几个小时,只是思考整个过程,查看开关面板,查看仪表,做笔记。他回来后说:‘亚特,我们需要修改第32行。’乔凭借他所有的经验和专业知识,并将其结合起来,对促成平流层项目起到了惊人的作用。”
任务
瑞安说,基廷格成功跳伞与之后尝试的尝试之间最大的区别是,“Excelsior计划”有一个清晰、合理且紧迫的任务: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,因为喷气式飞机性能越来越高,而且“水星计划”即将把人类送入太空。“之后进行的民用项目都没有这种紧迫的任务感,”瑞安说。“大多数人都试图制造一项任务,通常涉及某种科学议程,但都没有达到“Excelsior计划”的程度。”
红牛平流层项目也有一个毋庸置疑的、大胆的科学议程。“我们不知道一个人在没有飞机的情况下加速穿过音障时会经历什么,”平流层项目的医疗总监乔恩·克拉克(Jon Clark)说。他们计划找出答案。鲍姆加特纳将从120,000英尺(约36600米)的高度跳入近乎真空的环境;在最初的20秒内,他将无法控制自己。然后,他将尝试采取“Delta”姿势(即俯冲45度),以减小阻力,将速度提高到近700英里/小时(约1126公里/小时)。克拉克预计,在30到40秒内,他将突破音障。曾有一名SR-71“黑鸟”飞行员在飞机于新墨西哥州南部以3.2马赫的速度解体时,从超音速变为亚音速。但没有人曾从亚音速加速到超音速然后再减速回来。
基廷格在“Excelsior计划”中的跳伞测试了高空飞行员使用的部分压力服,这也是NASA的航天器发射入口服额定高度为100,000英尺(约30480米)的原因。如果鲍姆加特纳成功,全压力服的认证认证度可能会再提高20%。这对于目前计划进行亚轨道飞行的商业公司也有价值。“他们在我们所在的领域进行探索,”克拉克说,“如果他们遇到问题,尤其是在测试飞行中,需要逃生能力,那么现在他们将拥有一个被证明有效的系统。”平流层团队还在制定治疗方案——例如,如何处理飞行员暴露于真空或极端寒冷的情况——这些方案将在急救医学中得到应用。
资金
将所有这些要素结合起来是一项昂贵的工程。“人们很难为这类项目找到赞助,因为潜在的悲剧,”瑞安说,“或者因为项目可能失败而带来尴尬。我很高兴看到一家公司愿意参与其中。”红牛拒绝透露在平流层项目上花费了多少资金——这包括2011年与一名声称公司窃取其想法的人达成的庭外和解。但这与其他公司今年进行的雄心勃勃且(最值得注意的是)成功的探索项目不相上下。
3月份,导演詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)成为第一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,也是自1960年美国海军中尉唐·沃尔什(Don Walsh)以来第一个驾驶潜艇到达那里的人。5月份,SpaceX的“龙”号飞船成为第一艘与国际空间站对接的私人航天器,并且在周日,该公司完成了首次商业补给任务。克拉克指出,这些过去都是由政府进行的。“你看到的不是孤立的事件,”他说。“你看到的是那些将横跨整个领域的创业探索的萌芽。”
那么,费利克斯·鲍姆加特纳成功创造高空自由落体纪录的机会有多大呢?“这(项事业)是*非常*困难的,”瑞安说。“真的很难。有很多环节需要协同工作才能使整个事情成功。”就天气而言,周四似乎有发射潜力。平流层项目的气象学家唐·戴(Don Day)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经常出现。在1966年至鲍姆加特纳71,581英尺(约21818米)的训练跳跃(7月)之间,没有一次载人高空气球飞行成功起飞。“如果他们能起飞,”瑞安说,“他们就有很大的成功机会。”