神舟五号载人飞船上的异常振动

令人窒息的低频共振

2003年10月15日上午9：00，在长征二号F运载火箭的推动下，神舟五号载人飞船顺利升空。在离地面约30～40千米时，飞船中的杨利伟正经受着6个G的压力（G为重力加速度，6个G相当于6个人的体重压在一个人身上）。此时，他忽然感觉周围好像有无数面大鼓在振动，令他无法呼吸。

后来，工程技术人员对这一状况进行实况模拟和计算分析，终于找到了“元凶”：共振！即火箭运行过程中产生的小于10赫兹的振动，通过飞船传递到了杨利伟的身上，并且与他的部分身体器官（例如神经系统、肺部和视觉系统，具体见下表）产生了共振。

什么是共振呢？简单来说，就是一个物体在某个频率下振动，比在其他频率下振动有更大振幅的情形。一旦产生共振，物体的振动能量会不断累积，其振动幅度会因此不断增大，直至振源停止能量供给，或物体的固有频率发生改变（如器官受到了损伤或破坏）。

舱内不时发出的声音

神舟五号飞船舱体内部，杨利伟座位周围，各种各样的仪器仪表都是在地面组装完成。在地面上，它们与舱内的大气压强相同。但升空后，舱内气压约为地面的50%～70%，仪器仪表内的空气因此向外膨胀，从密封相对薄弱的地方挤出，产生振动。这就是杨利伟不时听到的舱内的声音来源。

诡异的“敲门声”

宇宙飞船通常包括推进舱、返回舱和轨道舱3部分，总体呈旋转对称形状。在地面制造时，从选材到工艺，都要保障飞船各部分受力均匀。但是到太空后，飞船内外的气压差巨大。理论上讲，由此在飞船壳体中形成的应力应该是均匀分布的。但由于舱体的材质、厚度以及制造工艺等方面存在差异，舱体内的应力分布或多或少也存在差异。一旦某个部位的应力超过了该处材料和结构的屈服强度，就会发生变形并产生振动，于是形成了杨利伟听到的“敲门声”。