空軍はなぜ宇宙で猫と遊んだのか？

1947年、空軍は微小重力下で子猫と遊んだ。1962年10月、同じ研究所は「無重力人間：自己回転技術」と題する報告書を発表した。他の研究とともに、微小重力下で暴れる猫を観察して得た教訓を人間に適用し、将来の宇宙飛行士が宇宙でどのように移動するかのガイドラインを示した。

この愛らしいけれども科学的な実験は、オハイオ州ライト・パターソン空軍基地の航空宇宙医学研究所内の行動科学研究所で行われました。具体的には、プロジェクト番号 7184、「先進システムにおける人間のパフォーマンス」という名の下に行われました。

当時、人類の宇宙飛行が間近に迫っていたため、航空医たちは人類が無重力にどう対処するかを心配していた。重力のない人間の体に何が起こるか、誰も完全にはわかっていなかった。宇宙船のコックピットでは眼球がゆがんでほとんど目が見えなくなるかもしれない。食べたり飲んだりできないかもしれない。地球上でバランスを保つ役割を担っている内耳の液体が揺れたり溜まったりして、ひどく方向感覚を失ったり吐き気を催したりするかもしれない。

しかし、航空医官を心配させたのは身体的な問題だけではありませんでした。もう一つの大きな疑問は、宇宙で人間が動けるかどうかでした。宇宙で効果的に働くには、宇宙飛行士は自分の姿勢を安定させ、自分が乗っている宇宙船に対する姿勢と動きを制御できなければならないことは明らかでした。それができなければ、彼はまったく役に立たない労働者になるでしょう。

宇宙飛行士は、移動するための足場がほとんどない広大なエリアで作業する可能性があることを知っていた空軍は、宇宙飛行士が常に持っているもの、つまり自分の身体に着目した。もし宇宙飛行士が自分の動きを利用して慣性運動量を得て移動する方法を学ぶことができれば、宇宙飛行士ははるかに有能になるだろう。

この目的のため、ライト＝パターソンの 1962 年 10 月の報告書では、人間を一連の円筒として捉え、各円筒は単独で、またはより大きなグループの一部として、自己回転の「モーター」として使用できるものとしました。頭部に 1 つの円筒、胴体に 1 つ、腕と脚に 1 つずつ円筒がありました。つまり、基本的に空軍の視点から見ると、宇宙飛行士は、1 つの円筒では小さな動きを実現でき、2 つ以上では大きな動きを実現できる、一連の激しく揺れる部品に過ぎないことになります。重心の変化によって動きに角運動量が加わるため、「モーター」の組み合わせはそれぞれ少しずつ異なります。

いずれにせよ、関係する手足の数や動かし方に関係なく、特定の動きはニュートンの作用反作用の法則を利用するように設計されました。つまり、手足のあらゆる動作は、全身の反応を生じます。これをさらに科学的にし、非人間的にするために、体は 3 つの制御軸に分割されました。X 軸は、体の中心 (へそ) を通る後ろから前への軸なので、完全に回転すると側転になります。Y 軸は中心を通る左右の軸なので、完全に回転すると宙返りになります。そして、Z 軸は上から下 (頭からつま先) への軸なので、完全に回転するとピルエットになります。

報告書は、9 つ​​の具体的な動作を段階的な指示とともに説明し、無重力状態での移動は動作を微妙なバランスで管理することに過ぎないと結論付けている。適切に行えば、宇宙飛行士は体をひねったり、一定距離を移動したりすることができ、もがくことはない。そして、この 9 つの動作を少し変えるだけで、制御力は向上する。

飛行機が遅れている間に空港でこのブログ記事を書いていて、実際の説明を読んでいたのですが、「風車」にたどり着いたところで、思わず笑い出してしまい、気まずいほど注目を集めてしまいました。そこで、空軍が概説した 9 つの具体的な動きをご紹介します。

Z軸操作

Z 軸周りの最初の動きは「猫反射」と呼ばれ、猫が足を下ろして着地する本能的な回転からヒントを得ています。まず体をまっすぐにし、腕を下ろし、足を広げます。腰からひねり、ひねりながら腕を横に伸ばします。足を揃えて、胴体のひねりを戻します。最終的には体がまっすぐになりますが、回転しているはずです。この動きを何度も繰り返すことで、必要なだけ回転させることができます。

ベンド アンド ツイストは、2 番目の Z 軸動作です。ここでも、体を真っ直ぐに伸ばし、腕を体の横に下ろした状態から始めます。次に、腰を横に曲げ、腕を上に伸ばします。次に、上半身全体を回転します。背中は水平のまま、腕は前方の片側から反対側に動きます。次に、腕を胴体と平行になるように引き戻して回転を減らし、胴体を最初の直立位置に戻します。

ラッソは 3 番目の Z 軸動作で、目的の場所に着くまで腕の動きが止まらないため、連続回転動作に分類されます。体をまっすぐに保ったまま、腕を頭上に上げ、手で同じ円を描きます。基本的には、腕で 2 つの同じ円錐を描きます。ここでの課題は対称性です。片方の腕がもう片方の腕よりも大きな円を描くと、エクササイズに別の動きが加わる恐れがあります。しかし、その代わりに、簡単な動作で大きな効果が得られます。片腕のバリエーションも機能し、カウボーイ気分を盛り上げます。

報告書で説明されている最後の Z 軸操作は、ピンホイールです。これも連続回転運動で、腰に継続的なトルクが必要です。体を真っ直ぐにした状態で、腰の位置を両方の円錐の頂点に保ちながら、上半身と下半身で同じ方向に回転する同一の円錐をなぞります。これは対称性を維持するのが非常に難しいため難しいです。円錐を均等に保つために、前方に曲げるのと同じくらい後方に曲げることができる人はほとんどいません。逆に、ピンホイールは Lasso だけよりもずっと大きな慣性力を生成します。

X軸操作

最初の X 軸の動きはシグナル フラッグと呼ばれます。これも連続回転運動ですが、はるかに簡単です。足をお腹まで引き寄せ、片方の腕を頭上に上げ、もう片方の腕は胴体に沿って下ろします。1 つの滑らかな動きで、上げた腕を外側と下に回転させ、下げた腕を外側と上に回転させます。これにより、効果的に円を描き、側転のように体を回転させます。

2 つ目の X 軸動作は、リーチ アンド ターンです。体をまっすぐにした状態で、両腕を頭の上に上げます。次に、腰から片側に曲げます。横に曲げた状態で、膝をお腹に押し込み、そのまま曲げたまま、腕を反対側まで上げます。腕を横に下ろし、脚をまっすぐにして勢いを止めます。レポートでは、これらの手順に正確に従う必要があることを強調しています。間違ったタイミングで脚を押し込んだり開いたりすると、動作に不要な動きが加わる可能性があります。

3 番目の X 軸操作は、Z 軸の曲げとねじりのバージョンです (最もわかりにくい操作でもあります)。体をまっすぐにし、腕を Z 軸と平行に上げ、同時に脚を折り上げます。上半身を横に曲げ、腕を動かさずに脚を伸ばします。ここから、背中をまっすぐにしたまま、胴体全体を反対側に回転させます。脚を折り上げて元に戻し、胴体を回転させて開始位置に戻します。レポートでは順番に行う必要があると強調されているこれらの複雑な手順を繰り返すと、X 軸と Z 軸の同時二重動作につながります。

Y軸操作

最初の Y 軸の動きは、ダブル ピンホイールです。足をお腹に引き寄せ、両腕を横に伸ばし、円を描くように動かすだけです。宙返りのような動きを全身で行うには、腕を大きく動かす必要がありますが、最も簡単で対称的な動きの 1 つです。

レポートの最後の動きは、つま先に触れることです。体を再びまっすぐにした状態で、脚をお腹に引き寄せます。腰を曲げたまま、両脚を前方に伸ばします。脚を伸ばしたまま、前に曲げ、つま先に触れるかのように腕を伸ばします。このピケの姿勢から、脚をまっすぐにした開始位置に戻し、上半身をまっすぐにします。

これら 9 つの自己回転運動は、宇宙飛行士が本当に「摩擦のない」無重力環境で回転自立できるようになるためのより効率的な方法を開発し、分類するための出発点として提示されています。報告書では、ある種の自己回転トレーニングが宇宙飛行士にとって必須となり、無重力航空機で実施される自己回転技術のクラスにまで至る可能性があると強調しています。

宇宙飛行士は、無重力状態で短時間の無重力状態を体験するために、空の飛行機の中で放物線飛行する無重力訓練を過去も現在も行っています。しかし、この報告書では、人間は新しい環境に非常に簡単に適応できることも認めており、この自然な適応能力は微小重力について議論する際にはるかに重要であるように思われます。さらに調査することはできますが、宇宙船に搭乗した宇宙飛行士が実際に特定の一連の動作を使って A 地点から B 地点まで移動している映像はまだ見つかりません。

出典: Weightless Man: Self-Rotation Techniques。; このビデオの音楽はRobin Viningの「Bicycle Sex」で、フルアルバムはこちらから入手できます。