El mundo de las pruebas de fuerza y supervivencia es un mundo donde la gente y el hierro gobiernan. El laboratorio de pruebas del Centro de Investigación de Transporte de Ohio es una sala resonante del tamaño de un buen hangar. Casi no hay dónde sentarse, y los asientos disponibles son de metal desnudo sin tapizado. La sala está casi vacía: solo un trineo de prueba de impacto instalado justo en el medio, y algunos ingenieros con gafas, paseando constantemente de un lado a otro con tazas de café en las manos. Casi todo el esquema de color de la habitación consta de puntos naranja y rojo, que son señales de advertencia y luces de emergencia.
Nuestro difunto parece casi como en casa. Lleva (llamémosle "sujeto F") calzoncillos azul cielo y no lleva camisa, como si se estuviera relajando en su propio apartamento. Se ve realmente profundamente relajado, como debería estarlo un verdadero difunto. Se echó hacia atrás en su silla, sus manos flácidas en sus caderas. Si nuestro F estuviera vivo, ahora estaría bastante nervioso. En un par de horas, el aire comprimido empujará el pesado pistón con la ternura de un bloque de madera de roble directamente debajo del asiento al que se sujetará la F. Al mismo tiempo, los probadores podrán ajustar tanto la fuerza del impacto como la posición de la silla, según el objetivo de un experimento en particular. Hoy en día, los ingenieros están trabajando para la NASA con la nueva cápsula de aterrizaje Orion, simulando cómo caería del espacio al océano. El Sr. F desempeña el papel de astronauta en este experimento.
En los vehículos de reentrada, cada aterrizaje es una prueba de fuerza. A diferencia del transbordador espacial, que será reemplazado por el Orion con su cohete propulsor, esta cápsula de reentrada no tiene alas ni tren de aterrizaje. No viene del espacio, simplemente cae. (Si el presidente Obama logra el cierre del programa Constellation, el único propósito de la cápsula Orion sería simplemente caer al suelo y usarse como bote salvavidas para la evacuación de emergencia de la tripulación de la ISS). órbita, sin embargo, su poder no es suficiente para suavizar el aterrizaje. Cuando la cápsula entra en la atmósfera superior,su fondo ancho y plano ralentizará el aire que se espesa gradualmente. La gran resistencia debería ralentizar la caída de la cápsula a esas velocidades en las que será posible abrir el paracaídas sin temor a que se rompa.
Un maniquí de prueba humanoide en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson. Se asienta en un trineo de prueba de impacto que imita la forma del asiento de la cápsula Orion.
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Después de eso, la cápsula descenderá suavemente al océano y caerá relativamente suavemente en el agua. El impacto será como un accidente de tráfico menor: de 2 a 3 g, máximo 7 g.
Para mitigar este último golpe se eligió el aterrizaje en el agua, pero aquí también hay dificultades. El océano es impredecible. ¿Y si, en el momento del aterrizaje, la cápsula recibe un impacto lateral de una ola alta? Resulta que sus pasajeros necesitan protección no solo de las sobrecargas asociadas con una caída vertical directa, sino también de los impactos laterales e incluso de las caídas boca abajo.
Pero sea cual sea el truco que lance el océano, debemos asegurarnos de que la tripulación de la cápsula permanezca sana y salva. Para hacer esto, aquí, en el centro de investigación, se hacen rodar maniquíes especiales una y otra vez en el trineo de un banco de pruebas de percusión en sillas de la nave Orion. Recientemente, también se han utilizado cadáveres reales en estos experimentos. La información obtenida con la ayuda de maniquíes especializados es insuficiente. Su diseño rígido es muy útil para analizar impactos frontales o laterales, razón por la cual son tan populares entre los fabricantes de automóviles. Pero para evaluar cómo el impacto en el momento del aterrizaje puede actuar sobre el esqueleto óseo o los tejidos blandos de una persona, es muy deseable que los investigadores realicen experimentos en cuerpos humanos genuinos. Se encuentran entre los donados a las necesidades de la ciencia. Los ensayos descritos aquí son el resultado de una colaboración entre tres organizaciones: una instalación de pruebas, la NASA y el Laboratorio de Investigación de Biomecánica de Trauma de la Universidad Estatal de Ohio (OSU).
Los accidentes en carreras de NASCAR como el de Karl Edwards el 26 de abril de 2009 pueden servir como un buen ejemplo de lo que les espera a los astronautas cuando la cápsula Orion aterrice con fuerza.
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Los vivos y los muertos
Al trabajar con los muertos, los empleados de la NASA se sienten un poco incómodos. No usan la palabra "cadáver" en sus documentos. En cambio, se introdujo en circulación un eufemismo: "objeto humano póstumo". Los cadáveres terminan donde sus dueños nunca soñaron llegar: en los barcos Challenger, Columbia, Apollo1. Sin embargo, los jóvenes ven esto con mucha más facilidad. Aquí hay dos estudiantes al lado del Sujeto F charlando y riendo mientras desenredan largos cables de celdas de carga montadas en los huesos del Sujeto F. A sus ojos, este cadáver se encuentra en una especie de área intermedia de la vida. Ya no es una persona, sino también un trozo de tejido inanimado. Hablan de él como algo animado, pero no lo tratan como algo capaz de experimentar dolor.
El sujeto F ahora está sentado en una silla alta de metal junto a los rieles del pistón de choque. Yun-Seok Kang, un estudiante de posgrado en OSU, se para detrás de él y usa una llave Allen para colocar una unidad electrónica del tamaño de un reloj de pulsera en su columna abierta. Junto con los sensores de tensión dinámica, estos dispositivos medirán las fuerzas que actúan sobre el cuerpo en caso de impacto. Los guantes de Kang están relucientes de grasa. Hay mucho de él aquí, debido a que los dedos se deslizan, el trabajo de Kang no va bien. Ha estado jugando durante más de media hora. Al mismo tiempo, el difunto permanece infinitamente tranquilo.
Entonces, es necesario prepararse para golpes impredecibles desde cualquier dirección, esta situación tiene una buena analogía: un accidente en una carrera de autos. En abril de 2009, el piloto de NASCAR Carl Edwards chocó contra otro automóvil mientras volaba a 320 km / h. Su aparato voló por los aires y, dando tumbos, como una moneda lanzada para la buena suerte, se estrelló contra la pared. Después de eso, Edwards, como si nada hubiera pasado, salió del auto y se alejó cojeando de la escena sin ningún problema. ¿Cómo es esto posible? Para citar un artículo del Stapp Car Crash Journal: "Se trata del capullo del piloto del tamaño correcto y bien envolvente". Prestemos atención a la elección de las palabras: no dice "asiento", sino "capullo". La tarea de rescatar a una persona de golpes impredecibles no es muy diferente de la tarea de empacar un frágil jarrón, contando con un largo viaje. No puede predecir de qué lado el cargador arrojará su jarrón hacia atrás,por lo tanto, debe protegerse de todos los lados. En los coches de carreras, los asientos se fabrican a medida de cada piloto. Se abrocha con una correa de cintura, dos correas de hombro y una correa de pecho (pasa entre las piernas). El sistema HANS (Head and Neck Support) evita que la cabeza se mueva hacia adelante bruscamente, y los rodillos de soporte verticales a los lados del asiento evitan que la cabeza y la espalda se muevan hacia la izquierda o hacia la derecha.
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La NASA abandonó recientemente el uso de asientos de coche de carreras como referencia para la cápsula Orion. Primero, los ciclistas aún viajan sentados, no reclinados. Para los astronautas, especialmente aquellos que ya han pasado algún tiempo en el espacio exterior, esta no es la mejor opción. La posición acostada no solo es menos peligrosa, sino que también protege contra la pérdida del conocimiento. Cuando nos ponemos de pie, las venas de nuestras piernas se tensan y evitan que toda la sangre fluya hacia abajo. Si un astronauta pasa varias semanas en gravedad cero, este mecanismo de defensa simplemente se apaga. Sin embargo, hay otro problema aquí. “Pusimos el asiento del auto de carreras en la parte trasera, colocamos al sujeto de prueba en él y le pedimos que se pusiera de pie solo”, dice Dustin Homert, experto de la NASA en supervivencia de la tripulación. "El tipo se sintió como una tortuga volteada sobre su espalda".
También había preocupaciones de que el intrincado sistema de cinturones de seguridad utilizado en carreras como NASCAR pudiera retrasar significativamente el procedimiento de liberación y el astronauta no podría abandonar la cápsula Orion a tiempo. Para abordar este problema, Homert y sus colegas llevaron a cabo varios experimentos utilizando maniquíes de prueba estándar para automóviles utilizando solo correas de soporte para la cabeza. Homert me sugirió que tomara fotografías de cómo se comportan estos maniquíes, vestidos con ropa común del supermercado. ¡Pobres maniquíes! Al desplazarse por el video en cámara lenta, Homert explica: “Aquí la cabeza permanece en su lugar y todo el cuerpo avanza. Ya teníamos miedo de que el muñeco se estropeara por completo . Como compromiso, se eligió una variante con tirantes simplificados.
Y aquí hay otro desafío al que se enfrenta el astronauta. Atado a su traje espacial hay un montón de mangueras: conductos de aire, accesorios, cables, interruptores y conectores. Es necesario estar seguro de que las partes duras del traje espacial no dañarán los tejidos blandos del astronauta durante un aterrizaje brusco. Para ello, el "sujeto F" se vistió con una especie de imitación de un traje espacial: se le pegaron muchos anillos diferentes con cinta adhesiva en diferentes partes de su cuello, hombros y caderas. Estos anillos estaban destinados a imitar la flexibilidad o las costuras cosidas en el traje. Y una preocupación más preocupa a los probadores: en caso de aterrizar de costado, uno de los anillos del sistema de flexibilidad del traje espacial (que proporciona al astronauta la movilidad suficiente) puede apoyarse contra el rodillo de apoyo lateral y presionarlo contra el brazo con tanta fuerza que incluso una fractura ósea es posible.
Sentar al sujeto F en una silla montada en un trineo de percusión no es fácil. Imagínese meter a un amigo borracho muerto en un taxi. Dos estudiantes apoyan F en las caderas y uno en la espalda. F se acuesta con las piernas dobladas levantadas, una persona se acuesta aproximadamente de la misma manera si su silla se rompe repentinamente en sus patas traseras. El proceso está dirigido por John Bolt, Laboratorio de Biomecánica de Trauma de OSU. Grita a los estudiantes: "¡Uno, dos, tres!" El empujador del pistón está dirigido al lado derecho del "sujeto F", es decir, a través del movimiento normal. Esta es la más peligrosa de todas las direcciones.
Cuando la cabeza no asegurada se balancea de un lado a otro, el cerebro cuelga dentro del cráneo. Esta sustancia muy delicada se comprime y estira periódicamente durante tal golpe. Un impacto lateral severo puede provocar lesiones cerebrales, hemorragia, edema y, en última instancia, coma y muerte.
Al corazón le pasan cosas similares. Un corazón lleno de sangre puede pesar trescientos gramos. Hay mucho espacio alrededor y, en caso de impacto lateral, puede oscilar libremente de un lado a otro, tirando de la aorta. Si un corazón pesado tira demasiado de la aorta, pueden separarse el uno del otro. "Ruptura de la aorta": este es el veredicto de Homert.
Y ahora el "sujeto F" está listo. Subimos las escaleras para ver lo que pasaba desde el panel de control. Un mar de luces se encendió y hubo un fuerte suspiro. Nada demasiado dramático. Dado que el aire comprimido hace todo el trabajo aquí, la prueba del trineo de impacto es sorprendentemente silenciosa, sin traqueteos. Además, todo sucede tan rápido que apenas se nota nada con la vista. Todo el proceso se filma a una velocidad de cuadro ultra alta. Entonces todo esto puede examinarse cuidadosamente a cámara lenta.
Nos aferramos a la pantalla. El brazo del sujeto F se levanta debajo de la correa para el hombro, exactamente donde se quitó la correa extra para el pecho. Parece como si la mano tuviera una articulación adicional y se dobla donde no se supone que debe doblarse. "Esto no es bueno", se escucha el comentario de alguien.
El sujeto F recibió un golpe correspondiente a 12-15 g. Esta es precisamente la línea donde las lesiones graves son casi inevitables. La cantidad de daño recibido por la víctima depende no solo de la fuerza del golpe, sino también del tiempo de exposición. Y la aceleración en sí también depende del tiempo necesario para detenerse. Si, digamos, un automóvil se detiene abruptamente después de chocar contra una pared, en una fracción de segundo el conductor puede atravesar una sobrecarga de 100 g. Si el mismo automóvil tiene el capó arrugado (y en estos días tal característica de seguridad ya no es infrecuente), el frenado se prolonga con el tiempo y la carga máxima alcanzará, digamos, solo una docena de g. Esta opción deja muchas posibilidades de sobrevivir.
Los estudiantes colocan al sujeto F en una camilla y lo suben a una camioneta. En OSU Medical Center, será escaneado y radiografiado. Impresiones, radiografías y luego los resultados de la autopsia mostrarán todo el daño causado por el impacto, contribuyendo al cuerpo general de conocimiento que ayudará a los futuros astronautas a no repetir el destino del "sujeto F" en la silla de su nave espacial.
© 2010 Mary Roach. Extracto de Packing forMars: The Curious Science Of Life in the Void, publicado el 2 de agosto de 2010 por WWNorton. Traducido por Andrey Rakin.
Mary Roach
