Le monde des tests de force et de survie est un monde où les gens et le fer règnent. Le laboratoire d'essai du Centre de recherche sur les transports de l'Ohio est une salle de résonance de la taille d'un bon hangar. Il n'y a presque nulle part où s'asseoir et les sièges disponibles sont en métal nu, sans aucun rembourrage. La salle est presque vide - seulement un traîneau de test fonctionnel installé en plein milieu, et quelques ingénieurs en lunettes, arpentant constamment des tasses de café à la main. Presque toutes les couleurs de la pièce se composent de taches orange et rouges - ce sont des panneaux d'avertissement et des lumières de secours.
Notre défunt a presque l'air à la maison. Il porte (appelons-le "sujet F") un slip bleu ciel et pas de chemise - comme s'il se détendait dans son propre appartement. Il a l'air vraiment profondément détendu - comme un vrai défunt aurait dû. Il s'est affalé sur sa chaise, ses mains molles sur ses hanches. Si notre F était vivant, il serait plutôt nerveux maintenant. Au bout de quelques heures, l'air comprimé poussera le gros piston, avec la tendresse d'un bloc de chêne, juste sous le siège auquel le F est attaché. Dans le même temps, les testeurs pourront ajuster à la fois la force de l'impact et la position de la chaise, en fonction de l'objectif visé par une expérience particulière. Aujourd'hui, les ingénieurs travaillent pour la NASA avec la nouvelle capsule d'atterrissage Orion, simulant comment elle tomberait de l'espace dans l'océan. M. F joue le rôle d'un astronaute dans cette expérience.
Dans les véhicules de rentrée, chaque atterrissage est un test de résistance. Contrairement à la navette spatiale, qui doit être remplacée par l'Orion avec son booster, cette capsule de rentrée n'a pas d'ailes ni de train d'atterrissage. Ça ne vient pas de l'espace - ça tombe juste. (Si le président Obama réussit à clôturer le programme Constellation, le seul but de la capsule Orion serait simplement de tomber au sol et d'être utilisé comme canot de sauvetage pour l'évacuation d'urgence de l'équipage de l'ISS.) orbite, cependant, leur puissance n'est pas suffisante pour adoucir l'atterrissage. Lorsque la capsule pénètre dans la haute atmosphère,son fond large et plat ralentira l'air qui s'épaissit progressivement. Une grande traînée devrait ralentir la chute de la capsule à ces vitesses où il sera possible d'ouvrir le parachute sans craindre qu'il se casse.
Un mannequin de test humanoïde à Wright-Patterson Air Force Base. Il se trouve dans un traîneau d'essai d'impact qui imite la forme du siège de la capsule Orion.
Après cela, la capsule descendra doucement dans l'océan et s'effondrera relativement doucement dans l'eau. L'impact sera comme un accident de la route mineur - de 2 à 3 g, maximum 7 g.
C'est pour atténuer ce dernier coup que le débarquement sur l'eau a été choisi, mais là aussi il y a des difficultés. L'océan est imprévisible. Et si, au moment de l'atterrissage, la capsule subissait un impact latéral d'une haute vague? Il s'avère que ses passagers ont besoin de protection non seulement contre les surcharges liées à une chute verticale directe, mais aussi contre les chocs latéraux et même contre les chutes à l'envers.
Mais quel que soit le tour lancé par l'océan, nous devons nous assurer que l'équipage de la capsule reste sain et sauf. Pour ce faire, ici, dans le centre de recherche, des mannequins spéciaux sont roulés encore et encore sur le traîneau d'un banc d'essai à percussion dans des chaises du navire Orion. Récemment, de vrais cadavres ont également été utilisés dans ces expériences. Les informations obtenues avec l'aide de mannequins spécialisés sont insuffisantes. Leur conception rigide est très utile pour analyser les impacts frontaux ou latéraux, c'est pourquoi ils sont si populaires auprès des constructeurs automobiles. Mais afin d'évaluer comment l'impact au moment de l'atterrissage peut agir sur le squelette osseux ou les tissus mous d'une personne, il est hautement souhaitable que les chercheurs mènent des expériences sur de véritables corps humains. On les retrouve parmi ceux donnés aux besoins de la science. Les essais décrits ici sont le résultat d'une collaboration entre trois organisations: une installation d'essai, la NASA, et le laboratoire de recherche sur la biomécanique des traumatismes de l'Ohio State University (OSU).
Les accidents lors de courses NASCAR, comme celui de Carl Edwards le 26 avril 2009, peuvent servir de bon exemple de ce qui attend les astronautes lorsque la capsule d'Orion atterrit.
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Les vivants et les morts
En travaillant avec les morts, les employés de la NASA se sentent un peu gênés. Ils n'utilisent pas le mot «cadavre» dans leurs documents. Au lieu de cela, un euphémisme a été introduit dans la circulation - «objet humain posthume». Les cadavres se retrouvent là où leurs propriétaires n'ont jamais rêvé de monter - sur les navires Challenger, Columbia, Apollo1. Cependant, les jeunes voient cela beaucoup plus facilement. Voici deux élèves à côté du sujet F qui discutent et rient alors qu'ils démêlent de longs fils de cellules de pesée montées directement dans les os du sujet F. A leurs yeux, ce cadavre est dans une sorte de domaine intermédiaire de la vie. Ce n'est plus une personne, mais pas seulement un morceau de tissu inanimé. Ils parlent de lui comme de quelque chose d'animé, mais ils ne le traitent pas comme quelque chose qui est capable de ressentir de la douleur.
Le sujet F est maintenant assis sur une grande chaise en métal à côté des rails de piston d'amortisseur. Yun-Seok Kang, étudiant diplômé de l'OSU, se tient derrière lui et utilise une clé Allen pour insérer une unité électronique de la taille d'une montre-bracelet directement dans sa colonne vertébrale ouverte. Associés à des capteurs de stress dynamiques, ces dispositifs mesureront les forces agissant sur le corps lors de l'impact. Les gants de Kang sont brillants avec de la graisse. Il y a beaucoup de lui ici, à cause de lui les doigts glissent, le travail de Kang ne va pas bien. Il déconne depuis plus d'une demi-heure. En même temps, le mort reste infiniment calme.
Il faut donc se préparer à des coups imprévisibles venant de n'importe quelle direction - cette situation a une bonne analogie - un accident dans une course automobile. En avril 2009, le pilote de NASCAR Carl Edwards s'est écrasé contre une autre voiture alors qu'il volait à 320 km / h. Son appareil a volé dans les airs et, tombant, comme une pièce de monnaie jetée pour la bonne chance, s'est écrasé contre le mur. Après cela, Edwards, comme si de rien n'était, est sorti de la voiture et s'est éloigné de la scène sans aucun problème. Comment est-ce possible? Pour citer un article du Stapp Car Crash Journal: "Il s'agit du cocon correctement dimensionné et bien enveloppant pour le pilote." Faisons attention au choix des mots - il ne dit pas «siège», mais «cocon». La tâche de sauver une personne de coups imprévisibles n'est pas très différente de la tâche d'emballage d'un vase fragile en comptant sur un long voyage. Vous ne pouvez pas prédire de quel côté le chargeur jettera votre vase à l'arrière,il doit donc être protégé de tous les côtés. Dans les voitures de course, les sièges sont fabriqués sur mesure pour chaque pilote. Il se ferme par une sangle de taille, deux bretelles et une sangle de poitrine (passant entre les jambes). Le système HANS (Head and Neck Support) empêche la tête d'avancer et les rouleaux de support verticaux sur les côtés du siège empêchent la tête et le dos de trembler à gauche ou à droite.
La NASA a récemment abandonné l'utilisation des sièges de voiture de course comme référence pour la capsule Orion. Premièrement, les coureurs roulent toujours assis, non couchés. Pour les astronautes, en particulier ceux qui ont déjà passé du temps dans l'espace, ce n'est pas la meilleure option. La position couchée n'est pas seulement moins dangereuse - elle assure également contre la perte de conscience. Lorsque nous nous levons, les veines de nos jambes se resserrent et empêchent tout le sang de couler. Si un astronaute passe plusieurs semaines en apesanteur, ce mécanisme de défense est simplement désactivé. Cependant, il y a un autre problème ici. «Nous avons mis le siège de la voiture de course à l'arrière, mis le sujet de test dedans et lui avons demandé de se lever tout seul», explique Dustin Homert, expert de la NASA sur la survie des équipages. "Le gars se sentait comme une tortue retournée sur le dos."
On craignait également que le système de ceinture de sécurité complexe utilisé sur des courses telles que NASCAR puisse retarder considérablement la procédure de libération et que l'astronaute ne puisse pas quitter la capsule Orion à temps. Pour résoudre ce problème, Homert et ses collègues ont mené plusieurs expériences en utilisant des mannequins de test de voiture standard utilisant uniquement des sangles de soutien de la tête. Homert a suggéré que je prenne des photos de la façon dont ces mannequins, vêtus de vêtements ordinaires du supermarché, se comportent. Pauvres mannequins! En faisant défiler la vidéo au ralenti, Homert explique: «Ici, la tête reste en place et tout le corps avance. Nous avions déjà peur que le mannequin soit complètement gâté. En guise de compromis, une variante avec bretelles simplifiées a été choisie.
Et voici un autre défi auquel l'astronaute est confronté. Attaché à sa combinaison spatiale, il y a un tas de tuyaux - conduits d'air, raccords, câbles, interrupteurs et connecteurs. Il est nécessaire de s'assurer que les parties dures de la combinaison spatiale n'endommageront pas les tissus mous de l'astronaute lors d'un atterrissage brutal. Pour cela, le «sujet F» était vêtu d'une sorte d'imitation de combinaison spatiale - de nombreux anneaux différents lui étaient collés avec du ruban adhésif sur différentes parties de son cou, ses épaules et ses hanches. Ces anneaux étaient destinés à imiter la flexibilité ou les coutures cousues dans le costume. Et une autre préoccupation inquiète les testeurs: en cas d'atterrissage sur le côté, l'un des anneaux du système de flexibilité de la combinaison spatiale (qui offre à l'astronaute une mobilité suffisante) peut s'appuyer contre le rouleau d'appui latéral et l'enfoncer dans le bras avec une telle force que même une fracture osseuse est possible.
Faire asseoir le sujet F sur une chaise montée sur un traîneau à percussion n'est pas facile. Imaginez amener un ami ivre mort dans un taxi. Deux étudiants soutiennent F sur les hanches et un sur le dos. F se trouve avec ses jambes pliées relevées, - une personne ment à peu près de la même manière si sa chaise se brise soudainement dans ses pattes arrière. Le processus est dirigé par John Bolt, le laboratoire de biomécanique des traumatismes de l'OSU. Il crie aux étudiants: "Un, deux, trois!" Le poussoir de piston est dirigé vers le côté droit du "sujet F", c'est-à-dire à travers le mouvement normal. C'est la plus dangereuse de toutes les directions.
Lorsque la tête non sécurisée se balance d'un côté à l'autre, le cerveau se balance à l'intérieur du crâne. Cette substance très délicate subit des compressions et des étirements périodiques lors d'un tel coup. Un impact secondaire grave peut entraîner des lésions cérébrales, une hémorragie, un œdème et, finalement, un coma et la mort.
Des choses similaires arrivent au cœur. Un cœur plein de sang peut peser trois cents grammes. Il y a beaucoup de place autour, et lors d'un impact latéral, il peut se balancer librement d'un côté à l'autre, tirant l'aorte. Si un cœur lourd tire trop fort sur l'aorte, ils peuvent s'éloigner l'un de l'autre. "Rupture de l'aorte" - c'est le verdict d'Homert.
Et maintenant "le sujet F" est prêt. Nous sommes montés pour regarder ce qui se passait depuis le panneau de contrôle. Une mer de lumières s'est allumée et il y a eu un fort soupir. Rien de trop dramatique. Parce que l'air comprimé fait tout le travail ici, le test du traîneau à chocs est étonnamment silencieux, sans bruit de collision. De plus, tout se passe si vite que vous ne remarquez presque rien de l'œil. L'ensemble du processus est filmé à une cadence ultra élevée. Ensuite, tout cela peut être soigneusement examiné au ralenti.
Nous nous sommes accrochés à l'écran. Le bras du sujet F est soulevé sous la bandoulière - exactement là où la sangle pectorale supplémentaire a été retirée. Il semble que la main ait une articulation supplémentaire et qu'elle se plie là où la main n'est pas censée se plier. "Ce n'est pas bon", entend le commentaire de quelqu'un.
Le sujet F a reçu un hit correspondant à 12-15g. C'est précisément la ligne où les blessures graves sont presque inévitables. L'ampleur des dommages subis par la victime dépend non seulement de la force du coup, mais également du temps d'exposition. Et l'accélération elle-même dépend également du temps nécessaire pour s'arrêter. Si, par exemple, une voiture s'arrête brusquement après avoir heurté un mur, en une fraction de seconde, le conducteur peut subir une surcharge de 100 g. Si la même voiture a un capot froissé (et de nos jours un tel dispositif de sécurité n'est plus une rareté), le freinage est prolongé avec le temps et la charge maximale n'atteindra, disons, que dix g. Cette option laisse beaucoup de chances de survivre.
Les élèves placent le sujet F sur une civière et le chargent dans une camionnette. Au centre médical OSU, il sera scanné et radiographié. Des impressions, des radiographies, puis des résultats d'autopsie montreront tous les dégâts causés par l'impact, contribuant à l'ensemble des connaissances qui aideront les futurs astronautes à ne pas répéter le sort du «sujet F» dans le fauteuil de leur vaisseau spatial.
© 2010 Mary Roach. Extrait de Packing forMars: The Curious Science Of Life in the Void, publié le 2 août 2010 par WWNorton. Traduit par Andrey Rakin.
Mary Roach
