Image copyright Esa

"5、4、3、2、1…"

没有飞机机长会在起飞前给乘客倒计时,但这并非一架普通的飞机。除机组人员外,这架飞机的所有乘员都是科学家。他们已经通过了包括心脏检查在内的全面体检。这不是为普通乘客服务的航班。

"拉起!30度、40度……"

此时,飞机正在做一项复杂而危险的飞行动作,需要驾驶舱内的三名飞行员通力合作才能完成。飞机从平飞状态迅速拉起,爬升角度不断增大,30度,然后40度。

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在这架空客A310的客舱,所有座椅都被拆除,舱内墙壁装设衬垫遮蔽了所有窗户,乘客们不是站着,就是或坐或躺在地上。

有几位科学家戴着附有电极的帽子。另外一位科学家则把双手放在一个怪异的盒子里,好像他有三只手(后文有详细说明)。好几位科学家紧盯着洗衣机大小、上面遍布开关和屏幕的金属控制柜。我则躺在机舱内被网布隔开的一小块地板上。

Image copyright Sue Nelson Image caption 机上的科学家们将参与多项实验(图片来源: Sue Nelson)

随着超重越来越强,所有人的身体各部位都受到巨大压力,每个人被牢牢压在座椅上。幸好,我们在几秒钟后就将体验到截然不同的感受。

"…50度,发射。"

爬升角度增加到了50°,魔术开始了。飞机此时进入一条抛物线轨迹,飞机在惯性作用下到达抛物线顶点,此时机舱内的噪声突然减弱,发动机噪声则变得尖锐。爬升过程中,飞机处于1.8G超重状态,我自己的体重则达到了平时的两倍。而抛物线的顶点过后,我感觉体重消失了,我的身体被一股神奇的力量带离机舱地板。这就是失重。

这是美妙而自由的20秒。有些不走运的家伙痛苦地坐在飞机后部,手中紧握呕吐袋。我则在机舱内自由漂浮,这是一种非常美妙的体验。

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此时,机上每个人都体验到了微重力,这种感觉和国际空间站(International Space Station, ISS)上的宇航员并无二致。欧洲航天局(European Space Agency, Esa)租用了Novespace公司的零重力飞机,主要用于微重力科学实验,有时候也用于宇航员训练。即便在太空中,宇航员也会受到微小重力的作用,这是由于两个物体之间永远存在万有引力的缘故。因而,微重力这一词汇能够更加准确地描述这种环境,而零重力则是为了吸引眼球的一个不严谨词语。

"我们要在飞机上做12项实验,"登机前,欧洲航天局微重力飞行协调官尼尔·麦尔维尔(Neil Melville)告诉我。"这项实验是为了测试陀螺仪执行器,"他指着一个被网布隔开的,摆满了盒子大小的微小卫星的区域说。"他们用卫星跟踪零重力环境下的球体运动。"

他接着走向另一群科学家,他们正围着一个金属箱坐着。"这项实验是为了研究零重力下,火焰在燃烧室中的扩散规律。"

另一项实验是为了研发一种将在国际空间站上使用的热能泵。麦尔维尔带我走向另一个小组。"这是为了检验弱等效原理——爱因斯坦广义相对论中的一个假设。"

三只手的科学家正在进行"橡胶手错觉"实验。如果在你真正的手旁边放上一只仿真的假手,然后用画笔同时轻刷你的手和假手,一段时候之后大脑就会错误地认为假手是你身体的一部分。在微重力环境下进行这一实验的目的在于检验微重力是否会改变这种感受及相关感觉。

Image copyright Sue Nelson Image caption 某些实验装置上摆着吉祥物。失重作用下,这些吉祥物在空中漂浮(图片来源: Sue Nelson)

"整段抛物线飞行只持续1分钟,其中包括20秒的失重,"麦尔维尔说。"但是飞机每次飞行都会做31次抛物线,每3分钟做一次,因此能够提供总计10分钟的微重力实验时间。"

尽管乘客们在登机前都服用了抗晕机药物,但是仍然有几位不走运的科学家出现了晕机呕吐症状。有些人在几次抛物线飞行后就适应了失重环境,而有些人则在第一次抛物线飞行后就出现恶心呕吐症状,一直到持续到飞行结束。飞行前,机长告诉我,飞机上没有卫生间,"你吃了药就不会想去厕所。"

"其实导致晕机的最大原因是精神紧张,"麦尔维尔说。"如果保持心情镇定就不会晕机。"

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大多数人认为,在飞行即将结束时,从2G过载恢复的正常状态是最难受的,每次飞行平均会有2人晕机。

大多数科学家都能应对这一特殊工作环境。他们在实验装置上系上吉祥物等玩具,在失重条件下这些玩具就会漂浮起来。地板上的下肢固定带可以帮助乘员在失重条件下操作实验时保持身体直立,防止身体漂向一个危险的方向。"否则,一旦零重力状态结束,你就会砸到实验设备上。"

在总共12项实验中,有6项都属于欧洲航天局的"飞行论文"计划。德国体育大学(German Sport University)和澳大利亚阳光海岸大学(University of the Sunshine Coast)的学生提摩·克莱恩(Timo Klein)参与了研究大脑活动与血液流速之间关系的实验。

克莱恩戴着一个帽子,帽子上的电极可以监控他大脑的活动。与此同时他和另外两名受试者在20秒微重力过程中根据音响信号操作键盘,同时解数学方程。"方程不难,但在时间压力下,它的难度会大大提高,从而考验你的认知能力。"

Image copyright Esa Image caption 科学家正在实验微重力是否会影响"橡胶手错觉"(图片来源: Esa)

对于宇航员而言,身体和大脑健康一样重要,必须考虑微重力条件下长期与世隔绝对宇航员身心健康的影响。

"长期与世隔绝会导致认知能力下降,但是,微重力环境会让认知能力有所提升,"克莱因说。"我们对背后的机制很感兴趣。微重力环境下大脑运转速度会加快,我们想深入了解其中的联系。"

除了更深入了解宇航员的太空行为外,这一发现还有助于研发阿兹海默症(或老年痴呆症)的治疗方案。

在最后五次抛物线飞行中,我漂浮到了天花板上。这几次抛物线飞行属于无限制飞行。机舱内的网布被拆除,德国火星协会(German Mars Society)计划释放一个大型银色气球,从而测试未来的充气式太空舱释放装置。

这项实验非常有趣。抛物线后半段进入失重状态后,从一个气缸中射出了原本紧紧折叠起来的气球,与此同时,一个形似手风琴,黄金织物做成的扇子自动伸展开启。

Image copyright Sue Nelson Image caption 飞机的垂直尾翼上的Logo是一个在太空中漂浮的人类(图片来源: Sue Nelson)

这是该计划的首次实验,实验为未来的宇航飞行提供了宝贵的数据。"没人知道这个装置在零重力下是否能正常运作,"协会的塔尼亚·黎曼(Tania Lehmann)表示。"我们原本以为它能从容器中慢慢弹出然后慢慢展开,但实际却是,它弹出后停留了几秒,然后突然展开。"

在未来一两年内,这个充气装置将在大气层内亚轨道火箭上进行更多测试。有朝一日,它将搭载火星探测器抵达火星表面,然后从探测器上释放出来进行科学测量。

这架零重力飞机上的所有科学家都心存高远。这正是飞机蒙皮上的喷绘所展示的精神:从最初的猿猴进化为直立行走的人,最终成为在漂浮于太空中的新人类。

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