Förstå g-krafter på två minuter: Kraftig acceleration stänger av hjärnan
Jaktpiloter utsätts för extrema g-krafter som kan leda bort blodet från hjärnan. Medvetslösa piloter är en vanlig orsak till krascher i USA:s flygvapen, men nu ska en sensor i hjälmen slå larm om det är på väg att svartna för pilotens ögon.
Vid snabba manövrer kan piloten få för lite blod till hjärnan och i värsta fall förlora medvetandet med följd att flygplanet störtar.
PROBLEMET:
Snabba manöverar är påfrestande för kroppen
Den acceleration vi utsätts för mäts i enheten g. När vi står stilla på jordens yta upplever vi g-kraften 1. En pilot som exempelvis stiger snabbt eller gör en tvär gir utsätts för flera g, vilket gör kroppen flera gånger tyngre.
Problemet är att hjärtat tvingas arbeta hårdare för varje extra g som kroppen utsätts för. Kroppen måste upprätthålla ett blodtryck på 0,29 bar för att hjärnan ska få tillräckligt med syre, men vid 5 g krävs ett tryck på 1,4 bar.
Resultatet av starka g-krafter är därmed att hjärnan drabbas av syrebrist och att piloten i värsta fall blir medvetslös.
SKRÄCKSCENARIOT:
Piloten blir medvetslös
Mellan åren 1982 och 2001 störtade 29 piloter i det amerikanska flygvapnet, U.S. Air Force efter att ha förlorat medvetandet till följd av höga g-krafter.
Synrubbningar är det första symptomet på att accelerationen tömmer hjärnan på blod. Färgerna börjar blekna och piloten ser världen i gråtoner.
Fenomenet kallas ”greyout” och är ett tecken på att piloten närmar sig en blackout med därpå följande tillfällig blindhet. Om flygplanet inte rätas upp svimmar piloten och riskerar att störta, men även själva tillståndet i sig kan vara dödligt.
Kraftig acceleration kan göra piloten medvetslös. Då riskerar planet att störta, som här vid en uppvisning i Reno i USA.
LÖSNINGEN:
Muskeldräkt och sensorer håller piloten vaken
När jaktpiloter pressas ner i sätet av accelerationen har de fått lära sig att spänna kroppen och göra särskilda andningsövningar för att stå emot g-krafterna under en längre tid utan att drabbas av blackout.
Dessutom får de hjälp av specialgjorda dräkter som förhindrar att allt blod rinner ner i benen. På senare år har man även utvecklat nya, avancerade sensorer som kan varna piloten för en blackout.
Företaget Elbit Systems har exempelvis skapat en hjälm som mäter syremättnad och blodcirkulation genom att lysa in i örat och analysera ljuset som reflekteras. Hjälmen ger signal när hjärnan saknar syre och slår på autopiloten om den registrerar att piloten är medvetslös.
Muskeldräktens byxor till vänster är ouppblåsta - de till höger är uppblåsta.
- Andning: Piloter får lära sig att andas in djupt och snabbt och hålla andan i två och en halv till tre sekunder, en teknik som gör att så mycket blod som möjligt hålls kvar i lungorna.
- Muskelspänning: Genom att spänna mag- och lårmusklerna hindrar piloten blodet från att rinna ner i benen.
- Anti-g-dräkt: Piloten bär en särskild dräkt med insydda kanaler som fungerar som extra muskler. När planet accelererar flyter vatten som förvaras i påsar på axlarna ner i kanalerna, så att de stramar åt om låren och minskar blodflödet.
- Sensorer: En ny hjälm med inbyggda sensorer kan övervaka bland annat blodets syremättnad genom att lysa in i örat. Om hjärnan drabbas av syrebrist varnas piloten av en lampa i visiret.