Warum der menschliche Körper nicht verarbeiten kann schwere Beschleunigung

Unsere Körper sind in vielen Situationen überraschend widerstandsfähig, aber schneller Beschleunigung ist nicht einer von ihnen. Während der menschliche Körper konstanten Geschwindigkeit standhalten kann – sei es 20 Meilen pro Stunde oder 20 Milliarden Meilen pro Stunde — wir können diese Rate des Reisens nur relativ langsam ändern. Geschwindigkeit zu schnell bzw. langsam nach unten und es ist Licht aus für Sie, dauerhaft.

Die A-B-Gs der Beschleunigung

Egal, ob Sie aus einem Flugzeug springen oder stolpern über eine Ottomane, unterliegt der Schwerkraft der Erde Ihre fallen zu Boden. Diese Kraft bewirkt, dass herabfallende Gegenstände, mit einer Rate von 32 Fuß pro Sekunde im Quadrat bis sie Endgeschwindigkeit (das ist die Kraft eines Objekts ziehen gleich und weitere Beschleunigung aufhebt), oder die Talfahrt Objekt wirkt sich auf ein anderes Objekt, das der Herbst hält zu beschleunigen.

Beschleunigung im Vergleich zu Schwerkraft wird quantifiziert, in "Gs", eine Nomenklatur, die am häufigsten in der Luftfahrt, und derjenige, der Sie sicherlich zuvor gehört habe. 1 G entspricht der Druck auf den menschlichen Körper durch die Gravitationskonstante (9,80665 Meter pro Sekunde Quadrat) auf Meereshöhe. Das heißt, herumstehen nur. G-Kräfte höher als dies können nicht durch die Schwerkraft allein hergestellt werden; Es muss eine mechanische Kraft in der Tat so gut zu sein.

Wenn Sie umziehen, sind G es als positiv oder negativ eingestuft. Positive G (+ Gx) schieben Sie zurück in Ihren Sitzplatz oder bewirkt, dass das Blut zu hetzen, um Ihre Füße, negative G (-Gx) ziehen Sie ins Gurtzeug und bringt der Magen in den Hals wie das Blut zu Ihrem Kopf eilt.

Mit Flugzeugen wird es noch komplizierter. Da Flugzeuge fliegen in drei Dimensionen (im Gegensatz zu Autos, die auf eine 2D-Ebene zu betreiben), unterliegen ihre Piloten drei Formen von G-Force, ausgerichtet mit seinem x y und Z-Achse. GX-Kräfte Push von vorne nach hinten, der Pilot während des Starts zurück in seinen Sitz Pressen und ziehen ihn nach vorne gegen den Sicherheitsgurt, wenn verlangsamt; GY-Kräfte werden wirksam, wenn drehte sich um die körpereigene y-Achse wie Fassrollen, während in der Regel nicht beeinträchtigen ein Pilot eines Flugzeugs zu verwalten; und Gz-Kräfte ins Spiel kommen, wenn sich rasch verändernden vertikalen Richtung, z. B. wenn ein Flugzeug aus einem steilen Sturzflug zieht. Das macht den Bauch in Ihren Hals zu heben, wenn Sie über die ersten Buckel auf einer Achterbahn fahren. Dies ist auch die Art des G, das macht Sie ohnmächtig werden.

Unter normalen Bedingungen muss Ihren Körper 22 Millimeter Quecksilber Blutdruck Ihr Gehirn Blut aus deinem Herzen zu bewahren. Jede weitere + Gz (Blut fließt aus dem Kopf zu den Füßen), die ein Mensch erlebt multipliziert diese Anforderung: der Körper muss doppelt so hoch bei 2g aufbringen, Dreibettzimmer mit 3g und so weiter, bis sie getroffen, um 4 oder 5 G, an welcher Stelle die meisten Leute werden ohnmächtig werden aufgrund von Sauerstoffmangel weil das Blut in den Füßen bleibt.

Diese Bedingung bekannt als G-LOC (G-induced Verlust des Bewusstseins). Kampfpiloten, mit Hilfe von Flug-Anzüge voller Luft-Blase, die Blut aus den unteren Extremitäten sowie spezielle Atmung und Anspannung Techniken zu erzwingen, kann ausgebildet werden, um bis zu 9 + Gz zu widerstehen.

Pro die Federal Aviation Administration die + Gz Effekten gehören:

(1) Grayout. Es gibt Ergrauen der Vision durch verminderten Blutfluss zu den Augen verursacht. Zwar gibt es keine damit verbundenen körperlicher Beeinträchtigung, sollte diese Bedingung als eine Warnung über eine erhebliche Beeinträchtigung der Durchblutung des Kopfes dienen.

(2) Blackout. Vision ist vollständig verloren. Dieser Zustand führt, wenn die Sauerstoffversorgung der lichtempfindlichen Netzhaut Zellen stark reduziert wird. Im Gegensatz zu anderen gemeinsamen Verwendungen des Begriffs wird Bewusstsein aufrechterhalten. Stromausfall einige geistige Aktivität und Muskel-Funktion bleibt, so warnt das Auftreten von Blackout ernsthaft verminderter Blutfluss zum Kopf und ein hohes Risiko für Verlust des Bewusstseins. Hinweis: In einigen Studien Zentrifuge hatte 50 Prozent der Piloten gleichzeitige Blackout und Verlust des Bewusstseins. Daher kann keine Pilot auf Blackout vor Verlust des Bewusstseins verlassen.

(3) Verlust des Bewusstseins. Wenn der Blutfluss durch das Gehirn zu einem bestimmten Niveau reduziert wird, wird der Pilot das Bewusstsein verlieren. Er oder sie möglicherweise Rucken, krampfhafte Bewegungen; Diese sind in vielen Fächern der Zentrifuge Studien und in einige Piloten während der eigentlichen Flug gesehen worden. Der Pilot wird in seinen Sitzplatz Einbruch. Gegebenenfalls wird der Pilot fallen gegen die Steuerelemente verursacht das Flugzeug Flug Konfigurationen eingeben, aus denen es wiederherstellen kann, selbst wenn ist das Bewusstsein wiedererlangt. In der Zentrifuge Studien viele Piloten verloren (und wieder) Bewusstsein ohne es zu merken, dass sie dies getan hatte.

Negative Gz-Kräften, sind jedoch eine ganz andere Sache. Niemand, buchstäblich kein Mensch — Anti-g Anzug oder nicht — übersteht mehr als 2 oder 3 negative Gs vor dem Bewusstsein durch das Blut in ihrem Körper Bündelung in ihrem Kopf zu verlieren. Wie die FAA fährt fort:

b. negative Auswirkungen der Gz. Negative Gz ist anzutreffen, wenn Beschleunigung in einem Fuß, Kopf Richtung ist wie beim Rückenflug oder während einer äußeren Schleife oder Schwächling gewonnen werden könnte zu manövrieren (siehe Abbildung 2). Blut wird dann in Richtung zum Kopf geschoben, und die Menge des Blutes wieder aus dem Kopf ist vermindert, so dass das Blut stagnieren tendenziell, besonders im Kopf. Unter milden Bedingungen - Gz Kräfte fühlen der Pilot Staus, als wenn man auf seinen oder ihren Kopf steht. Stauung der Blutgefäße verursacht eine Rötung oder Spülung der Gesichtshaut. Blutgefäße in den Augen wird erweitert werden. Einige Personen können Kopfschmerzen auftreten. Eine Bedingung genannt "Redout" auftreten. Dies kann auf Überlastung zurückzuführen, sondern kann auch auftreten, wenn das untere Augenlid, reagieren auf - Gz, steigt um die Pupille zu decken, so dass man Licht durch das Augenlid sieht.

Die stärkste Gs fühlte sich je

Flugzeuge, Züge und Autos sind nicht die einzigen Orte Menschen erleben die Kräfte. Astronauten ertragen routinemäßig 3g während Shuttle Starts, 8g auf einer Quecksilber-Ära Atlas-Trägerrakete, 7,25 g an Bord einer Rakete Gemini-Ära Titan und ca. 4g für die Saturn 5 s. Auch Wiedereintritt Astronauten zu extremen Kräften ausgesetzt: Mercury Kapseln hit 7,8 g beim Wiedereintritt, Apollo Kapseln gekrönt 6g.

Jedoch den extremsten, die G-Kräfte Menschheit je hervorgebracht hat tatsächlich entstanden hier auf der Erde. Zum Beispiel in der sofortigen Pfosten-WWII Ära Luftwaffe Arzt John Stapp machte sich daran forschen, wie Verbesserung der Cockpit-Designs, um sie sicherer und besser machen schützen Piloten gegen nicht nur die G-Kräfte in einem Absturz (was als die Hauptursache der pilot Todesfälle zurück im ersten Weltkrieg galten), sondern auch die qualvollen Auswirkungen des Flugzeugs als es zerfiel beim Aufprall (das ist was wirklich Piloten getötet wurde).

Um zu beweisen, dass dies der Fall war und dass der menschliche Körper viel höheren Gs als konventionelle Weisheit standhalten konnte diktiert Stapp der "Gee Whiz", ein raketengetriebenes entwickelt, kettengeführte Beschleunigung Schlitten, um zu sehen, wie viele Gs, die der menschliche Körper wirklich verarbeiten konnte.

1948 Stapp Test Dummies an Bord der Gee Whiz aufgehört hatte und hatte begonnen, sich stattdessen zu verwenden. Durch diese Experimente – in die der Schlitten dann gewaltsam beschleunigt wurde nur so abrupt gestoppt – Stapp zeigte, dass der Körper bis zu 35 Gs zu widerstehen und überleben könnte.

In den 1950er Jahren Stapp gebaut und getestet die Gee Whiz' Nachfolger, der Sonic Wind, der ihm bis 632 km/h in weniger als 5 Sekunden beschleunigt, dann in nur einer Sekunde gestoppt. Dies erzeugt eine Staffelung 46,2 g (was bedeutet, dass seine 168 Pfund umrahmt es wog knapp über 7.700 anfühlt) und Stapp 2 volle Tonnen des Luftdrucks während der Fahrt ausgesetzt. Überraschenderweise ging er weg von der Fahrt ohne einen Kratzer – was beweist, dass der menschliche Körper in der Lage, massive G ist geladen wird, wenn auch nur für kurze Zeit.

Dieser Rakete Schlitten-Datensatz wurde in den 1970er Jahren an Bord der Daisy-Verzögerer, die errichtet wurde, um die Auswirkungen der Gx - Kräfte zu testen, dann wieder gebrochen. Major John Beeding, eine Luftwaffe freiwilliger, hielt eine satte 83g (für.04 Sekunden) während der Schlitten nahezu sofortige Stopp. Er ging auch Weg von den Experimenten Horoscope Verschleiß.

Beide dieser Experimente konzentrierte sich nur auf die Auswirkungen der überaus großen G-Kräfte über sehr kurze Zeiträume vor allem, weil das ist, was der menschliche Körper verarbeiten kann. Dies hat wichtige Auswirkungen, nicht nur hier auf der Erde, aber für unsere Space Exploration Bestrebungen sowie. Wie Bruce Thompson von der NASA Quest erklärt:

Der menschliche Körper verträgt gewalttätigere Beschleunigungen für kurze Zeiträume, ich Interessenfeld längerer High-g-Beschleunigung notwendig, die Umlaufbahn der Erde zu erreichen. Aber sehr längere High-g Beschleunigung während der Fahrt zwischen Planeten sehr schädlich für den Körper, und daher aus der Frage wäre.

Stellen Sie sich vor Reisen zum Mars, bis hin zu 3 Gewichte zu beschleunigen. Sie würde für die Dauer der Reise dreimal Ihr normale Gewicht Gewicht und wäre kaum in der Lage zu bewegen, aber was würde die unerbittliche Beschleunigung für Ihren Körper tun? Starke Beschleunigung ist eine beschleunigte Alterungsprozess. Gewebe abbauen, Kapillaren abzubauen und das Herz muss viele Male seine richtige Arbeit zu tun. Sie könnten nicht rechnen als in guter Verfassung, als Sie ankamen.

Es ist ein interessantes Paradox. Je näher Alter-zünden wir reisen, je langsamer wir (relativ); noch beschleunigen schneller wir um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, desto schneller unsere Körper brechen. Hoffentlich werden zukünftige Fortschritte in der Kryotechnik oder zumindest Flüssigkeit gefüllten Schoten, die helfen würden, die Kraft der anhaltend hohe-G Beschleunigung absorbieren ermöglichen, diese Dauer deutlich zu verkürzen.

[FAA - NASA - NOVA - Universität von Ohio - GForces - AV Stop - Soaring Sicherheit]