1947年，美国空军在微重力环境下玩弄小猫。1962年10月，同一家实验室发表了一份题为《失重人：自我旋转技术》的报告。该报告从观察猫在微重力下翻滚中吸取了教训，并将其应用于人类，为未来宇航员在太空中的移动方式制定了指导方针。
这项可爱但依然科学的实验来自俄亥俄州赖特帕特森空军基地的航空医学研究实验室的认知科学实验室。具体来说，它属于7184项目，“高级系统中的人类表现”。
当时，载人航天迫在眉睫，飞行外科医生们担心人类将如何应对失重。没有人完全确定没有重力的情况下人体会发生什么。他的眼球可能会变形，导致他在航天器驾驶舱内几乎失明。他可能无法进食或饮水。内耳中负责地球平衡的液体可能会晃动或积聚，导致他严重迷失方向和恶心。
但让飞行外科医生们担心的不仅仅是身体上的问题。另一个大问题是，人类是否能在太空中移动。很明显，要在太空中有效工作，宇航员必须能够保持稳定，并控制自己相对于所处航天器的姿态和运动。如果他做不到，他将是一个相当无用的工人。
考虑到宇航员可能在很大的空间工作，而可供他们依靠的推动点很少，空军研究了宇航员总是随身携带的东西：他自己的身体。如果他能学会利用自己的运动来获得惯性动量在空间中移动，他将成为一名更有效的宇航员。
为此，1962年10月来自赖特帕特森的报告将人视为一系列圆柱体，每一个都可以作为“马达”进行自我旋转，无论是独立的还是作为一个更大的组合。头部有一个圆柱体，躯干有一个，每只手臂和腿各有一个。所以从空军的角度来看，宇航员基本上变成了一系列翻滚的部件，其中一个部件可以产生小幅运动，而两个或多个部件可以产生大幅运动。由于质心变化会给运动增加角动量，所以每种“马达”组合都略有不同。
无论如何——不论涉及多少肢体或如何移动它们——特定的动作都是利用牛顿的“作用力与反作用力”定律设计的：肢体的每一次动作都会产生全身的反作用力。为了使这一点更具科学性，而不是更人性化，身体被分解为三个控制轴。X轴是穿过身体中心的（肚脐）前后轴，所以一个完整的旋转将是一个侧手翻。Y轴是穿过中间的左右轴，所以一个完整的旋转将是一个前滚翻。Z轴是从上到下（头到脚）的轴，所以一个完整的旋转将是一个旋转。
该报告详细描述了九种特定的运动，并提供了分步说明，认为在失重环境下移动只不过是一种精细的运动管理平衡。如果操作得当，宇航员可以扭动身体并移动一定的距离，而不是翻滚。通过对这九种运动进行微小调整，他的控制能力只会增强。
我在机场的航班延误期间写这篇博文，阅读了实际的描述，读到“风车”时，我笑得太厉害，引起了别人的注意。所以，以下是空军概述的九种具体运动。
Z轴机动
绕Z轴的第一个动作叫做“猫翻身”，其灵感来自于猫本能地旋转以脚着地的能力。身体保持直立，双臂自然下垂，双腿分开。从腰部扭转，保持扭转的同时将手臂向两侧伸展。将双腿并拢，然后放松躯干。你应该以身体直立结束，但已经完成旋转。通过多次重复这个动作，你可以旋转到所需的角度。
“弯曲与扭转”是第二个Z轴机动。同样，身体保持直立，双臂自然垂在身体两侧。然后，向侧面弯曲腰部，并将手臂向上伸展。接下来，整个上半身旋转：手臂从一侧绕过前方到另一侧，而背部保持水平。然后手臂收回，使其平行于躯干，这会减缓旋转，然后躯干恢复到起始的直立位置。
“套索”是第三个Z轴机动，被归类为连续旋转运动，因为手臂在到达目的地之前不会停止移动。保持身体直立，将手臂举过头顶，用双手画出相同的圆圈，本质上用手臂勾勒出两个相同的圆锥体。这里的挑战是保持对称性；如果一只手臂画的圆比另一只大，你就有可能在练习中引入其他运动。但权衡的是，这是一个简单的动作，却能产生巨大的效果。单臂变体也有效，并增添了牛仔的风格。
报告中描述的最后一个Z轴机动是“风车”。这是另一种连续旋转运动，它需要腰部持续施加扭矩。从身体直立开始，用上半身和下半身画出相同的、同向旋转的圆锥体，同时保持腰部作为两个圆锥体的顶点。这个动作很难，因为它极难保持对称性；很少有人能向后弯曲到能够保持圆锥体均匀的程度。反过来说，“风车”产生的惯性力比单独使用“套索”大得多。
X轴机动
第一个X轴机动叫做“信号旗”。这是另一种连续旋转运动，但要简单得多。将双腿收向腹部，然后将一只手臂举过头顶，另一只手臂沿着躯干向下。在一个流畅的动作中，将抬起的手臂向外向下，将垂下的手臂向外向上，有效地勾勒出一个圆圈，使身体像侧手翻一样旋转。
第二个X轴机动是“伸手与转身”。从身体直立开始，将双臂举过头顶。然后向一侧弯曲腰部。在身体侧弯的同时，将膝盖收向腹部，并保持膝盖弯曲，同时将手臂向上向另一侧移动。将手臂放回两侧，然后伸直腿以停止动量。报告强调需要严格按照这些步骤进行。如果在错误的时间收起或伸直腿，你可能会在机动中引入一些不希望的运动。
第三个X轴机动是Z轴“弯曲与扭转”的一个变体（它也是最令人困惑的）。身体保持直立，将手臂平行于Z轴举起，同时将腿收起。向侧面弯曲上半身，然后伸直腿，但不要移动手臂。从这里开始，将整个躯干旋转到另一侧，保持背部挺直。将腿重新收起，然后将躯干旋转回起始位置。重复这些复杂的步骤，报告强调必须按顺序进行，会导致同时绕X轴和Z轴的双重运动。
Y轴机动
第一个Y轴动作是“双风车”。简单地将腿收向腹部，将双臂伸向两侧，并画圆圈。它需要大量的臂部运动才能使整个身体像前滚翻一样运动，但这是最简单、最对称的动作之一。
报告中最后一个动作是“触碰脚尖”。再次从身体直立开始，将腿收向腹部。保持腰部弯曲，将双腿向前伸直。保持腿伸直，向前弯曲，伸展手臂，就像你想触摸脚尖一样。从这个屈体姿势，将腿移回起始的伸直位置，然后将上半身伸直。
这九种自我旋转机动被视为一种起点，用于开发和分类宇航员在“无摩擦”失重环境中真正实现“旋转自给自足”的更有效方法。报告强调，某些类型的自我旋转训练将是宇航员的必需品，甚至可能包括在零重力飞机上进行的自我旋转技术课程。
宇航员过去，现在仍然通过在飞机中飞行抛物线来训练零重力，为他们提供短暂的失重时间。但报告也承认，人类可以非常容易地适应新环境，而这种适应的自然能力在讨论微重力时似乎更为重要。我还能深入研究，但我还没有找到任何宇航员在航天器上实际使用任何特定系列动作来从A点移动到B点的镜头。
来源： 《失重人：自我旋转技术》 ；该视频中的音乐是Robin Vining的“Bicycle Sex”，你可以在这里 收听完整专辑 。
