宇航员可能比预期更快地在月球上行走

阿波罗宇航员在月球上跳跃是因为他们僵硬的宇航服,而不是因为月球的低重力

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一项新的研究报告称,宇航员可能能够在月球上比之前认为的更快地行走。

研究人员补充说,这些发现可能有助于科学家设计更好的宇航服,从而帮助宇航员探索月球、火星或小行星。

美国宇航局阿波罗宇航员在月球上的影片通常显示他们是跳跃而不是行走。然而,与普遍的看法相反,宇航员采用这种运动方式不是因为月球的低重力,而是因为那个时代的宇航服不是为行走而设计的。[宇航服的演变图片]


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“阿波罗宇航员穿的宇航服不是为了优化移动性而设计的,它们是为了优化生命支持而设计的,”该研究的主要作者、美国宇航局约翰逊航天中心的高级生物力学专家约翰·德威特说。

德威特告诉Space.com:“宇航服设计师并不关心腿部的移动,而是更关心氧气、水和冷却等问题。” “结果,阿波罗宇航员在宇航服里无法大幅度移动他们的腿,他们发现跳来跳去比走路更容易。”

为了设计能够允许更大运动自由的现代宇航服,德威特和他的同事们研究了人们在低重力下的移动方式,包括人类从步行转为跑步的速度。令他们惊讶的是,他们发现宇航员应该在月球上以比想象中更高的速度保持行走。

为了探索月球重力的影响(约为地球的六分之一),研究人员在绰号为“呕吐彗星”的飞机上进行了实验。这些飞机以抛物线弧形上下飞行,以暂时诱导宇航员在远离地球时感受到的重力减弱。

在每个持续约65秒的俯冲弧线中,科学家们只有大约20秒的时间可以在六分之一地球重力的跑步机上测试每个志愿者的行走和跑步方式。研究人员招募了三名宇航员和另外五名能够忍受这种过山车飞行的志愿者。

研究人员让志愿者以大约1.5至4.5英里/小时(2.4至7.2公里/小时)的速度移动。他们分析了志愿者从步行过渡到跑步的速度,跑步的定义是双脚离开地面的时间。在地球上,这种过渡发生在约4.5英里/小时(7.2公里/小时)的速度下。

理论计算预测,在月球重力下,步行到跑步的过渡将发生在约1.8英里/小时(2.9公里/小时)。然而,研究人员在实验中发现,这种转变的平均速度约为3.1英里/小时(5公里/小时)。这些新发现支持了之前研究的数据,这些研究通过在人们行走和跑步时在头顶的安全带上支撑五分之六的人体重来模拟月球重力。

德威特认为,摆动的手臂和腿产生的力可以解释步行和跑步之间过渡的这种变化。

他说:“摆动手臂和腿产生的力最终会将身体向下推,从而阻止人们离开地面并过渡到跑步。”

德威特说,新数据将有助于为宇航服设计提供信息。

“我们希望为探索目的制造更好的宇航服,以便宇航员将来登陆其他天体,无论是月球还是火星还是小行星,”德威特说。

科学家们于9月17日在《实验生物学杂志》上在线详细介绍了他们的发现。

 

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大众科学. 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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