前沿热点：这个“人字拖”，从死神手中抢回周冠宇

2022-07-06 10:02:25 来源：科普中国

F1英国大奖赛中，中国车手周冠宇遭遇严重事故险中逃生。Halo系统如何从死神手中抢救生命？还有哪些“黑科技”保驾护航？

整理/新媒体编辑段大卫

(资料图片)

北京时间7月3日，2022赛季F1英国大奖赛刚刚起步，就发生了至少五辆车相撞的灾难性事故。而中国车手周冠宇遭遇了严重翻车。

（图片来源：ZAKER新闻）

7月4日凌晨，@车手周冠宇更新微博报平安：“我没事，很幸运还可以站在这，今天Halo救了我。”

随即与之相关的话题#Halo系统又立功了#登上热搜。

F1赛车的比赛过程中，平均时速高达260千米/小时，最高的时速可以达到380千米/小时左右，这个是什么概念？对于非职业赛车手来说已经快到无法判断四周变化了。在考驾照时，教练千叮万嘱，过弯的时候不要超过40千米/小时，而F1的过弯速度都在150千米/小时以上。并且，F1车手需要在这样的极限速度里面进行超过1小时的比赛，可想而知是需要非常优秀的专业能力和体能的。

▲转播视角下的F1比赛（动图制作：段大卫）

▲观众视角下的F1比赛，此视角下的F1赛车速度体现更具冲击力（动图制作：段大卫）

Halo系统为什么能在关键时刻保住赛车手的人身安全？在充满速度与激情的F1赛场上，F1车手的安全保障是如何逐步完善的？以及 F1 赛车里还有哪些其它诸如此类的黑科技？

“光环”罩住周冠宇

从20世纪50年代直到2017年，F1赛车座舱都是裸露、开放的，即车手头部暴露在座舱外，这意味着能保护头部的只有头盔。而在300公里的时速下，仅有头盔的保护是远远不够的。2018赛季以来，随着各车队相继推出新款赛车，人们惊奇地发现，今年的赛车与以往任何一个赛季都不大一样：新车座舱前被国际汽车运动联合会要求强制性地装上了一件黑色的“人字拖”，FIA官方予以美名——Halo（光环），这正是周冠宇口中提到的“救星”。

▲各车队上的Halo系统（图片来源：新浪体育）

▲AeroScreen装置（图片来源：汽车之家）

▲Shield装置（图片来源：汽车之家）

Halo系统并非最早的车手头部保护方案。它之前的AeroScreen、Shield装置均因为影响车手逃生或车手驾驶体验而被否决。2016年，国际汽车联合会（FIA）的技术官员在赛车上原先放置Shield的部位装上了一个“人字拖”。因为这个形象怪异的“人字拖”看起来像一个指环，所以将其命名为“Halo”。Halo系统在17赛季末进行了车载测试，评价却两边倒。但是FIA在已经排除了两套方案后觉得刻不容缓，强制各车队装上了Halo系统。

▲测试中的Halo系统（图片来源：ZAKER新闻）

Halo系统由直径为50毫米的钛合金制成，三个支点分别被焊接在座舱的正前方和左右侧的后方，尽管Halo系统的质量只有Shield的1/3，不超过7千克，但是能够承受住116千牛的垂直、46千牛的侧向冲撞产生的压力，最高可以承受一辆12吨重的双层巴士的重量。这也许就是钛合金最大的优势所在——超轻且耐撞。

2017年1月，FIA官方进行测试时，将一个佩戴了头盔的模型人放置在Halo环内，随后推动一个20千克的倍耐力轮胎以225千米的时速撞上Halo环。结果，人们惊讶地发现，Halo环没有发生任何形变，模型人也保持完好。

▲装备Halo系统前后对比（图片来源：新浪体育）

Halo系统出现的第一个赛季，便救了如今法拉利车手勒克莱尔一命。2018年是勒克莱尔的F1生涯第一年。比利时站,迈凯伦车队的阿隆索被雷诺的霍肯伯格追尾后赛车腾空而起，从勒克莱尔的头顶飞过，压着Halo滑了下去。要是没有Halo系统，勒克莱尔的头可能就被半吨多腾空高速飞起的赛车给压扁了。此后，大家对Halo系统的质疑与批判就少了很多。

速度与危险相伴

车手的安全保障是在历史上经历无数次的火与血，泪与痛的惨痛教训上逐步建立并完善的。上世纪50年代F1赛事可以说是死亡的代名词。当时赛车速度已经迈入300千米/小时大关。为了减少不必要的重量，车体的强度并没有得到相应的提高。在尽量减少阻力提高极速的思路下，弯道中缺少摩擦力也使得赛车愈发地难以控制，撞车几乎成为比赛的固定节目，所有人都对此习以为常。车队不断地推出更快更轻的赛车，而主办方为了使比赛更有观赏性，在高速弯缺少围栏保护和缓冲带的情况下允许现场观众随意走动。这意味着观众和车手面临同样的危险。

▲1955年勒芒惨剧的事故现场（图片源自网络）

1955年的勒芒赛事中，奔驰车队赛车失控冲入人群造成81人死亡，数百人受伤的惊天惨剧。

▲吉姆·克拉克（图片来源：搜狐汽车）

1968年，公认的天才车手吉姆·克拉克在参加低组别赛事时发生意外，飞出车外，当场死亡。令人遗憾的是清理完事故现场运走尸体后比赛仍在进行——当时的比赛并不会因为车手的意外事故而停止。吉姆·克拉克的去世对赛车界产生了巨大的震动，也引起了更多车手对赛车安全性低下的不满。数月后车手协会成立，提出强制车手穿防火服带安全头盔。

1973年，英格兰车手罗格·威廉姆森的赛车在撞击后发生了翻转，倒扣在了赛道旁，此时赛车突然着火。他的队友兼好友大卫·普尔雷立即把赛车停在了一旁，跳下赛车，跑到事发地，试图将冒出熊熊大火的赛车翻转。但是人力显然无法推动重达几百千克的赛车。罗格·威廉姆森就在好友的注视下，葬生于火海之中……

罗格·威廉姆森的事故直接导致了F1专业消防团队的诞生，赛车的事故防火要求也越来越高。

与此同时，路特斯汽车创始人柯林·查普曼和莲花车队着手于提升赛车下压力，为赛车加入了更大的扰流翼片。在随后的新技术实验中，更多的车手献出了宝贵生命。迈凯伦品牌创始人布鲁斯·迈凯伦就因此丧生。此后不久，德国大奖赛的纽伯格林赛道车手集体抗议，没有人愿意参赛。经车手协会的努力，纽北赛道再也不出现在F1的赛事名单上。无独有偶，此前事故多发的斯帕赛道也被车手投票取消。

纵观F1赛事的七十多年的历史，共有三百多人丧生。其中上世纪五十年代有15人，六十年代有14人。在车手联盟的努力下，这个数据在七十年代降低到了12人，在八十年代下降到4人。

▲罗兰德·拉岑伯格（图片来源：Motorsport.com）

▲埃尔顿·塞纳（图片来源：新浪体育）

1994年，圣马力诺伊赛道上两位车手在同一个比赛周丧生——罗兰德·拉岑伯格和著名的巴西车神埃尔顿·塞纳。此后，国际汽联对F1赛事进行了更严格的规则限制。进入21世纪，F1比赛中丧生的车手仅有1人。

“武装到牙齿”的F1车手

除了HALO系统，赛事也会从多方面保障车手安全。专业车评人、车手江伟麟表示，如今的F1赛事已经把安全配置“武装到了牙齿”。从赛车手的鞋、内衣、衣服、手套、头盔、HANS系统（Head And Neck Support，头颈部支撑系统）、HALO系统以及赛车的防爆油箱、核心安全囊、求生舱、车辆内的缓冲物料，所有物品材料都需要经过FIA的安全认证。

防火赛车服

（图片来源：latimages.com）

防火赛车服的主要材料为聚间苯二甲酰间苯二胺，有非常好的稳定性。FIA防火赛车服最新的测试标准规定，赛车服必须在800°C大火中坚持20秒完好无损。

HANS系统

HANS是（Head And Neck Support，头颈部支撑系统）的缩写，它的作用在于防止车手的头部往复剧烈运动，避免给车手的头部和颈部特别是头骨的底部造成伤害。

（图片来源：汽车之家）

人体的颈部不同于胸部和头部，胸腔由脊椎与肋骨形成保护结构，头部则有头盖骨保护。唯独只有一根脊椎骨支撑的颈部保护最为脆弱。在比赛时，车手的颈部要承受5倍于自己的头部加头盔的重量，而且力的方向与转变速度又是极快的，这就要求F1车手要拥有强壮的颈部。一旦发生事故，颈部受力将急剧上升，很容易有生命危险。

通过头颈保护系统的保护，能够防止车手的脊椎向后拉伤，也能防止车手的头部向前甩，撞上方向盘。据试验统计，佩戴HANS系统后，撞击时车手头部和颈部受到的力，分别减少了68%和86%。

碳纤维单体壳

单体壳座舱作为容纳F1车手的最重要装备，单体壳由昂贵的碳纤维制成，这种材料的强度是钢的两倍，但是质量只有其5分之一。在F1战车上，每一克都是有价值的，因此这是单体壳为什么要选用碳纤维打造的重要原因。目前F1战车的单体壳总共由12层碳纤维组成，需要附带说明的是，每一根碳纤维只有人头发丝的五分之一粗。在制造单体壳时会将一层蜂窝状的铝铺设在两层碳纤维之间，然后将其放入高温高压的烤箱烘烤，等单体壳成型变硬大概需要两个半小时。

按照F1规则，碳纤维单体壳座舱必须由各支车队自行制造，可以承受相当于双层巴士的重量，并可防止任何尖锐物体穿透。为了能最大程度保证车手的安全，发动机、变速箱等动力部件被置于单体壳座舱之外，而容易被引燃的油箱则包括在单体壳座舱结构中。在经历了53G的严重碰撞后，卡在防撞栏中的单体壳依然保持完整。

一场F1赛事的顺利举行，是多方因素共同助力的结果。F1赛事未来进化的方向，更多是让这项挑战极限的运动少一些死亡的阴影，多一些速度和激情。

（内容来源：ZAKER新闻，赛车世界杂谈，新浪体育，搜狐赛车，央视新闻，红星新闻等）

出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 北科传媒

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