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科技+人类极限 =1:59!人类马拉松成绩首次突破2小时

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  突破人类力量和速度的极限,我们需要传奇,也依赖科技。

  北京时间 10 月 12 日下午,为马拉松纪录保持者基普乔格专门设计的 INEOS1:59 挑战赛鸣枪起跑。1:59:40 后,基普乔格只身冲过终点线,人类第一次以 2 小时内的成绩完成全程马拉松。

  这场精心准备的马拉松比赛的参赛者只有基普乔格自己,而他要赢下的不只是他自己,更是“2 小时完成全程马拉松”,这项从未有人企及的目标。


基普乔格冲线瞬间。来源:INEOS

  自去年柏林马拉松打破世界纪录之后,肯尼亚马拉松运动员基普乔格已经无愧于马拉松第一人的称号。截止目前,在他跑过的 12 场正式马拉松赛中,他赢得了 11 个冠军,堪称传奇。

  基普乔格曾在 2017 年首次尝试突破马拉松 2 小时大关,遗憾的是仅以 25 秒之差未能实现目标。今年四月,基普乔格再度参加了伦敦马拉松,并以 2 小时 2 分 38 秒的成绩实现伦敦马拉松四冠王。

  在那之后。基普乔格宣布了他马拉松“挑战 1:59”的计划,第二次的“破 2”尝试,他终于得偿所愿,最终成为马拉松跑进 2 小时大关的第一人。

  要创造纪录,基普乔盖跑每公里的平均时间要低于 2 分 51 秒。对于许多非专业运动员来说,这是骑自行车都未必达到的速度。

  为了取得更好成绩,昨日基普乔格在起跑后,7 名陪跑员采取前 5 后 2 的队形将基普乔格夹在当中。之所以这样配置,是因为按照“挑战 1:59”科学团队的研究,这是最佳配速员防风阵型,会形成一道挡风屏障,有利于挑战者创造好成绩。


来源:NTV 直播画面

  而在他们身前,还有一辆配速车,以 2 分 50 秒行进一公里的恒定速度(250 配速)前行,车上的激光会在跑道上标注绿线,以此帮助整个挑战团队和基普乔格调整配速。

  团队会对基普乔格完成每公里的时间进行了精确的计算,同时比赛过程中还会实时给出预估完赛的时间。

  在比赛的前几公里,基普乔格配速都保持得较为稳定,均维持在 250 左右。在跑到 20 公里左右,基普乔格在速度上出现了一些起伏配速在 248 和 252 之间。23 公里到 26 公里,基普乔格又恢复了稳定的配速,四个 250 的配速再次把预估时间稳定在了 1:59:49 的位置。

  而到了赛道最后四分之一部分,基普乔格连续跑出精确的 250 配速,最终提前了约 20 秒稳稳拿下这项“人类纪录”。

  所谓天时地利人和,完成这个成绩不只是他一个人的能力,也是整个团队的贡献。

  肯特大学生理学家 Mark Burnley 对人的耐力进行了深入研究。他曾表示,有三项指标会直接影响长跑的表现。一是最大摄氧量,剧烈运动时身体最多能使用多少氧气;二是乳酸阈值,即在身体不残留多余乳酸的情况下所能达到的最快速度;三是跑步效率,相当于人类的“油耗”,要在跑步中有效利用资源。

  要在长跑中获得更好成绩,三项指标需要尽可能地高。反过来,这三项指标也正是限制人类突破长跑极限的关键因素。

  跑出“人类最好成绩”并不是要运动员在各项指标均拿下第一,而是把现有最快跑者的供氧与跑步效率结合,做到最优均衡。这就需要科学且严格的训练。为了长期保持顶尖的运动能力,基普乔格每天都有严格的训练和饮食计划,包括每天 5 点准时起床训练,每晚 8-9 点准时入睡。


基普乔格与队友备战 159。来源:Runner's World

  身高 170 公分的基普乔格,体重只有 56 公斤。他的身上没有一丝赘肉,这样的体型给了他顶尖的心肺功能。即便已经连续拿下世界冠军,基普乔格依然保持高质量的训练。他曾在接受媒体采访时表示,自己制定每天、每周、每月的计划。一周 210 公里,每天 30 公里,一周没有休息日。在他看来,保持扎实的训练正是他能够抵抗年龄变大的影响,从而维持顶尖的竞技状态。

  INEOS1:59 挑战赛将比赛地点定在了奥地利维也纳的普拉特林荫大道。这一决定也经过了严格的计算和考量。

  根据《Runner‘s World》的报道,团队根据每年此时的温度、湿度、气压、风速、海拔和降水等情况,最终得出了最具理想的位置。挑战赛道选在贯穿普拉特公园中央的 Hauptallee 林荫大道,赛道又平又直,单圈长度 9.6 公里,单程直道长 4.3 公里。

  按照基普乔格过往比赛的成绩,他的最好状态一般是在湿度低于 80%,温度保持在 7℃到 14℃左右。这些过往的数据让团队最终将比赛时间定在了 10 月 12 日,为的是当天的天气有助于让基普乔格保持身体高效运行,发挥最佳水平。


史上最豪华“兔子团”。图片来源:NIKE 官网

  前文提到的配速员也在此次比赛中起到了重要的作用。

  基普乔格跑步的过程中共有 41 位配速员(俗称:兔子)交替领跑。即使是在没有风的情况下,马拉松运动员参赛时的速度,也足以引起空气阻力。有相关风洞试验表明,如果跟在目标两小时的陪跑员身后,让配速员挡风,能够在 42.195 公里中提高成绩 100 秒。

  与此同时,配速员可以帮助跑者维持均匀配速,防止因为滥用瞬间加速等战术消耗体力,保持最佳的节奏。

  除了生理层面,配速员的存在也能一定程度上降低选手的心理负担。人类行为专家 Michael Joyner 曾在 1991 年就提出,运动员在完美条件下跑步,可以以 1 小时 57 分 58 秒的成绩完成马拉松。对于此次刷新人类纪录,他认为陪跑员的帮助非常大,除了降低风阻的影响,陪跑员在保持节奏和减轻心理负担方面都非常重要。

Nike“破 2”跑鞋鞋底技术。来源:Nike

  科学团队除了在气象、空气动力学、生理学等方面提供强大的支撑,基普乔格脚上的跑鞋,也凝聚了诸多科技含量。

  在 Nike 这双“破 2”跑鞋的背后,就有着庞大的科学家及工程师团队进行新材料、结构的设计,以及不断地进行验证更迭的实验。

  在 2017 年 4 月,Nike 的“破 2”还处于紧罗密布的筹备阶段之时,其背后研发团队中的一位跑鞋开发人员、耐克运动研究实验室生物力学高级研究员罗耕博士,就曾带着还未进入中国的“破 2”跑鞋来到中国,揭开了一些背后的科技故事。

  “破 2”计划早在 2014 年就已于 Nike 内部秘密筹划。研发团队根据早期的已有科研成果,比如在鞋底加入碳板以提高韧性等,开始着手提高运动鞋的跑步经济性。

  在 2015 年,研究团队做出了第一双测试鞋,也就是 Nike Zoom Vaporfly 4% 的原型。这双鞋采用了其自研的 ZoomX 海绵,它是一种由 Pebax? 塑料为原材料打造的泡棉缓震科技,不仅重量只有传统发泡缓震材质的 1/3,能量的回馈率也高达 80% 以上,远超传统跑鞋的 40%~60%。

  同时,还加入了铲形碳板。碳板是一种复合型材料,由环氧树脂和碳纤维丝粘合后形成;因其材质轻并有很强的韧性,加入了碳板就和人脚部的足弓一样,能对前脚掌和后脚掌起到缓震和传导力的作用。其次,还能提高鞋的稳定性和支撑性。

  这些科技手段对人类运动起到的提升作用,都已得到验证。但从体育竞技角度,更多的是要促进人类突破自身极限而不断进步,如果辅以不断进步的科技手段,是否违背了“体育竞技比赛中不借助外力的本质”?这个话题早已引发过社会的广泛争论。

  最为典型的案例,就是曾经风靡一时、横扫赛场的“鲨鱼皮泳衣”。它首先被 Speedo 公司设计并制作而成,其超伸展纤维表面完全仿造鲨鱼皮肤表面;同时还融合了仿生学原理:在接缝处模仿人类的肌腱,为运动员向后划水时提供动力;并在布料上模仿人类的皮肤,富有弹性。这样一来,它能极大程度地减少水的阻力,让穿着它的游泳运动员在竞争激烈的泳池中占得先机。


“鲨鱼皮泳衣”。来源:百度百科

  “鲨鱼皮泳衣”自 1999 年被允许使用开始,就引发了诸多批评,许多专家认为它违背了“不借助外力”的原则。而且,该泳衣高昂的成本、短暂的使用寿命(穿着 6、7 次便失去效果),不仅带来运动装备的“军备竞赛”,还让无法负担其昂贵成本的运动员未进泳池,就已经输了。

  面对外界强大的舆论压力,国际泳联最终于 2009 年 7 月底作出决定,从 2010 年起禁止在比赛中使用高科技泳衣,泳衣材料必须为纺织物,并且不得覆盖四肢。这样,“鲨鱼皮泳衣”近十年的辉煌历史由此走到尽头。但之前穿着“鲨鱼皮泳衣”取得的世界纪录不会被取消,也让接下来的泳池破纪录变得比过往更为艰难。

  同样出于对“不借助外力原则”的坚守,国际田联没有认可这次挑战人类极限的马拉松成绩。因为基普乔格能够跑出人类的极限成绩,全程都离不开科技的助力,可以说已经渗透到每一个细节的控制中。这样的配制条件,全球没有几个运动员能够享受。

  从此意义上说,这次马拉松实现“破 2”,既是人类挑战运动极限的胜利,更是科技的胜利。

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星际飞船如何从轨道返回地球?马斯克给出了解释

    


SpaceX 的星际飞船最终将不得不以轨道速度进入地球大气层,这对于大型航天器来说是极其困难的挑战

  腾讯科技讯,9 月 26 日消息,据外媒报道,在不久的将来,美国太空公司 SpaceX 希望开始将其最初的两个燕麦面膜的好处和坏处_护肤精华果苧芙|www.godymph.com全尺寸星际飞船(Starship)原型进行一系列越来越具挑战性的测试飞行,最终与其首枚超重型运载火箭(Super Heavy)共同完成轨道发射尝试。

  SpaceX 首席执行官埃隆马斯克(Elon Musk)在过去 什么样的海藻面膜才好_护肤精华果苧芙|www.godymph.com48 小时左右的时间里在 Twitter 上回答了一系列问题,包括星际飞船究竟是如何从轨道返回地球的。这是迄今为止飞船需要经历的最艰难时期,无疑也是 SpaceX 必须解决的最具挑战性的工程问题。


在这张官方渲大家有用睡眠面膜吗_护肤精华果苧芙|www.godymph.com染图中,星际飞船在进入大气层时由于温度急剧升高而发光

  目前,SpaceX 的技术人员已经开始将大量特斯拉 Model S 或 Model X 电池组连接到最终将安装在星际飞船 Mk1 机头内的子组件上,提供高达 400kWh 的储电容量。这些电力与星际飞船 Mk1 重返地球和回收直接相关,最近马斯克详细描述了这一点。他说:“我们会配置许多强大的电动机和电池。所需的力量是巨大的,因为整个鳍翼都在移动。9 月 28 号会有更多关于这方面的信息更新。”

  如上所述,大约 400kWh 的电池需要为驱动星际飞船巨大控制面的电动机提供动力,包括两个巨大的尾翼和两个前方的鳍翼。根据马斯克的说法,星际飞船的稳定性“是由进入大气层和着陆过程中尾翼和鳍翼的(非常)快速运动控制的”,这意味着飞船将需要不断调整其控制面以保持稳定飞行。


这张官方渲染图涵盖了星际飞船独特的飞行和着陆方式

  到目前为止,SpaceX 面临的最大挑战是确保星际飞船能够经受住轨道速度进入大气层,最好几乎没有受到任何磨损,这是星际飞船具有成本效益的必要条件。在低地轨道(LEO)上,星际飞船将在进入大气层时开始以不低于 7.8 公里/秒的速度飞行。

  简单地说,从轨道速度减慢到在地球上着陆的过程涉及将绝大多数动能转化为热量。正如马斯克指出的那样,这几乎是不可避免的,但在人们想要多快地将能量转化为热量方面,还是有些灵活方法的。

  最快到达地球的路线需要直接潜入大气层,但这会显着增加航天器表面的热度,以至于航天器需要极端奇异的隔热罩和热保护系统。SpaceX 希望为星际飞船找到一个中间地带,在星际飞船中,航天器使用其空气动力学控制面和机身来产生升力,在 15 分钟以上的时间内缓慢而小心地将自己降到地球大气层中。

  马斯克指出,这极大地减少了峰值热度,但代价是增加了星际飞船必须消散的总能量,有点像在 300 度的烤箱中烤东西 30 分钟,而不是在 600 度的情况下烤 10 分钟。

  马斯克解释称:“一点儿没错。对于可重复使用的隔热罩,请尽量减少峰值热度。对于烧蚀/消耗性,将总热量降至最低,以便可重复使用,就像星际飞船需要在高速进入大气层时的升力,那需要较低的峰值热度,但总热量可能较高。不过,低层大气会让你很快降温,所以着陆后不会太热。”

  在某种程度上,星际飞船进入大气层的情况实际上与美国宇航局现已退役的航天飞机非常相似,后者从进入大气兰芝精华肌底液使用方法_护肤精华果苧芙|www.godymph.com层燃烧到着陆大约需要 30 分钟。根据上面的信息图,看起来星际飞船从轨道到着陆大约需要 20 分钟,这是因为一旦它达到较慢的速度,就会采用截然不同的方法着陆。

  马斯克最初在 2018 年 9 什么美白补水面膜最好用排行榜_护肤精华果苧芙|www.godymph.com月描述过,星际飞船基本上会自动失速,直到它的前进速度接近于零。之后,这艘巨大的飞船将向地球俯冲,使用尾翼和鳍翼像跳伞者那样机动。而航天飞机则像水泥包裹的滑翔机一样降落在跑道上。

  这种不同寻常的方法允许 SpaceX 避开对巨大机翼的需要,防止星际飞船在它很少需要的空气动力学表面浪费更多的质量。航天飞机以其巨大的、瓷砖覆盖的三角机翼和部分导致哥伦比亚灾难的前缘屏蔽黛珂紫瓶精华适合年龄_护肤精华果苧芙|www.godymph.com而闻名。然而,一个鲜为人知的事实是,机翼的大小和形状几乎完全归因于美国空军对跨距离性能的要求,这意味着军方希望航天飞机在进入大气层和飞行过程中能够飞行 1600 多公里。这极大地限制了航天飞机的设计,而且从来没有用于其预期目的。


“奋进号”航天飞机在 2007 年 8 月的一次在轨检查中展示了它的主隔热板

  幸运的是,SpaceX 没有“美国空军”的强制要求。取而代之的是,星际飞船将继续 SpaceX 垂直着陆的传统,垂直降落有点儿像跳伞运动员(或砖头)以肚皮朝上,用鳍翼和推进器翻转自己,实现推进式垂直着陆。这样一来,星际飞船就不需要像航天飞机那样成为“被迫飞行的砖头”,它只需要能够稳定地坠落,并快速地从水平方向翻转到垂直方向即可。

  此外,星际飞船几乎完全是用钢材建造的,而航天飞机依靠铝合金,并需要在其船体的每寸表面上进行热保护。钢的熔化温度几乎是航天飞机合金的两倍,这意味着星际飞船能够节省许多重量、金钱和时间。一旦星际飞船完成第一次 20 公里高的飞行测试,SpaceX 可能会将重点转向验证星际飞船在高超音速下的性能,最终达到以轨道速度进入大气层的水平。(腾讯科技审校/金鹿)

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