Halo——F1賽車上的神秘「人字拖」

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F1（Formula1，世界一級方程式汽車大獎賽的簡稱）是由國際汽車運動聯合會（簡稱FIA）舉辦的最高等級的年度系列場地賽車比賽，它與奧運會、世界盃足球賽並稱為「世界三大體育盛事」。

F1賽車錦標賽起源於1950年，因其風馳電掣般的急速、震耳欲聾的聲浪，引人關注，每年的賽事轉播收視率都超過600億人次。自這項運動誕生至今，其賽車座艙都是裸露、開放的，即車手頭部暴露在座艙外；然而，自今年2月以來，隨著各車隊相繼推出2018款新車，人們驚奇地發現，今年的賽車與以往任何一個賽季都不大一樣：新車座艙前被國際汽車運動聯合會要求強制性地裝上了一件黑色的「人字拖」，FIA官方予以美名——Halo（光環）。

危險的速度與激情

是什麼原因促使FIA在2018賽季給每一輛F1賽車裝上這樣一個古怪的「人字拖」裝置呢？

這得從F1本身說起。F1錦標賽是當今世界上競技水平最高的賽車運動之一，可以說是科技、團隊精神、運氣、天時和車手技術的集合體。作為一種特製的單座賽車，F1賽車給人的印象是：碩大且暴露在車身外的輪胎，沒有翼子板遮擋，座艙也裸露在外。F1賽車不能在普通道路上行駛，汽車廠的流水線也不生產它們，這些賽車是由各賽車公司或車廠的賽車運動部單獨設計和製造的。一部優秀的F1賽車大約由2萬個大小不等的部件組成。1.6升V6渦輪增壓引擎可以提供超過700匹的馬力，使一部質量為650千克的賽車從0到100千米/小時加速只需2秒，其最高時速都在350千米以上。

2005年，哥倫比亞車手J.蒙托亞駕駛邁凱倫賽車在義大利的蒙扎賽道開出了372千米/小時的極速。正因為這樣的速度與激情，F1的每一站大獎賽都吸引了全球數億車迷的關注。極高的關注度也讓賽事主辦方、轉播方以及各車隊和贊助商賺得盆滿缽滿。

然而，凡事有一利，也有一弊。F1極高的速度也給車手帶來了極大的安全隱患，方程式賽車不同於其他賽事的最大特徵是完全開放的座艙，車手的頭部裸露在外。儘管頭盔為車手提供了保護；但是，時不時因為高速碰撞帶來的車手傷亡不可避免。譬如，1967年的摩納哥大獎賽中，法拉利車手班蒂尼在領先的情況下與套圈賽車發生追尾致其死亡；1973年，泰利爾車隊的塞維特在測試中意外身亡；1982年，加拿大著名車手吉爾斯·維倫紐夫在比利時的練習賽中由於彎道失控最終導致車毀人亡；最令人心碎的是，巴西車王埃爾頓·塞納在伊莫拉賽道英年早逝……迄今為止，F1賽事已導致200多名車手和觀眾喪生。

安全方案疊出

安全問題成了懸在F1圍場里的一柄「達摩克利斯之劍」。為此，在國際汽聯的鐵腕干預下，最近20多年來，各車隊在提升賽車性能的同時，也在不斷提高賽車的安全性。比如，採用硬殼式的車手座艙、使用了用於製造裝甲車的12層高強度碳纖維加固車身，便於發生車禍時吸收一部分因碰撞產生的能量；加之，六點式安全帶的研發，將運動員從肩膀到身體側面都牢牢固定在座位上，避免了很多衝擊力。

國際汽聯覺得這一切安全措施都天衣無縫時，問題又來了。1995年，芬蘭車手哈基寧在澳大利亞阿德萊德的賽道高速滑出。雖然他的頭部沒有受傷；但是，頸椎骨嚴重破裂，生命垂危。科研人員這才意識到，F1是開放式賽車，為了保護運動員在高速失控時不會因為位移而使身體受傷，六點安全帶將車手身體死死固定在座椅上；這樣做固然能防止車手的身體受到較大傷害，但是車手的頭部和頸部沒有任何固定措施，成為最脆弱的器官——在發生劇烈撞擊時，車手的頭部和頸部會隨著速度的巨大變化而劇烈地前後移動。

美國密歇根大學教授羅伯托·胡博德曾測算過，賽車在發生碰撞的一剎那，由於速度劇烈改變，有可能在短時間內給車手頭骨和頸椎造成相當於頭部重量7、8倍的衝擊力。因撞擊過程造成的迅速前後位移，導致車手頭部和頸部反覆承受這樣的壓力，給車手的頭蓋骨和頸椎造成巨大傷害。

20世紀90年代末期，HANS（HeadandNeckSuppor的縮寫，意為頭頸部支撐系統）的問世解決了這一危機。HANS系統是附著在座椅上的一個小型裝置，隨安全帶固定在車手的肩部和胸部，頭盔後方是一道小型隔板，將車手頭盔和頭部後方的車身隔離開來，隔板上左右各有一條能伸縮的纜帶連接車手頭盔。在發生劇烈碰撞時，這條細細的纜帶會防止車手頭部往複劇烈運動，以防給車手的頭部和頸部——特別是頭骨的底部造成傷害。頭頸部支撐系統既能防止車手的脊椎向後拉傷，又能防止車手的頭部前甩，撞上方向盤。

1999年，各車隊在賽車頂端進氣口上方裝上了一個T字架。這個T字架除了能夠幫助觀眾在比賽時區分各車隊的1號和2號車手（F1的每個車隊有2台車，顏色和塗裝一樣，人們只有通過T字架的顏色來對兩車進行辨別——紅色為1號車手，黃色為2號車手）外，還可以在賽車發生橫向翻滾時確保車身不會壓迫車手的頭部。

然而，種種措施只能對車手胸部及以下部分進行保護，暴露在車身以外的頭部仍處於高危狀態。2009年的匈牙利大獎賽中，法拉利車手馬薩被前車脫落的一根彈簧擊中頭部，即使有頭盔的緩衝保護，劇烈的撞擊還是導致這位法拉利「大將」休克昏迷；2014年，法國車手朱里思·比安奇在日本鈴鹿賽道的7號彎撞上救援吊車，歷經9個月的昏迷後不治而亡，年僅26歲；次年，英國車手威爾遜被其他賽車碰撞後的碎片擊中頭部，英年早逝……

一樁樁安全事故使得國際汽聯的官員和各車隊老闆如坐針氈，嚴峻的安全形勢將FIA掌控下的F1運動推向了輿論的風口浪尖——周末的大獎賽還要不要進行？面對各界的質疑，2014年12月，國際汽聯主席讓·托德召集現役11支車隊的經理和技術總監在巴黎舉行會議，就如何提高車手頭部安全要求各車隊獻計獻策，拿出切實有效的方案。

很快，邁凱倫車隊設計出一個氣流罩（AeroScreen）方案。此裝置是一個全封閉系統，類似於戰鬥機座艙上的整流罩，將車手完全包裹在內。這顯然提升了車手的安全感，然而馬上有一些人提出反對——這個氣流罩本身的質量接近20千克，對一部F1賽車來說太重了，而且若是車輛發生火災，這個裝置是不是有可能會延緩運動員的逃生時間？

就在FIA否決了AeroScreen方案不久，紅牛車隊的設計師阿德里安·紐維給出了一個半封閉的設計思路——Shield（護盾）系統，該系統是一個採用特殊多聚纖維製成的玻璃罩。護盾能夠擋住一個20千克的輪胎以100千米/小時的速度撞擊產生的衝擊力，對預防威爾遜遭遇的碎片傷亡也很有效，而且不會影響車手進出賽車。不過，在後來的賽道測試中，車手們因為這個裝置普遍感到眼暈，Shield系統也順理成章地被各車隊拋棄。

安全「光環」

2016年，國際汽聯的技術官員在賽車上原先放置Shield的部位裝上了一個「人字拖」。因為這個形象怪異的「人字拖」看起來像一個指環，所以F1圍場的大佬們美其名曰「Halo」（光環的意思）。

Halo是由直徑為50毫米的鈦合金製成，三個支點分別被焊接在座艙的正前方和左右側的後方，儘管Halo的質量只有Shield的1/3，不超過7千克，但是能夠承受住116千牛的垂直、46千牛的側向衝撞產生的壓力，這也許就是鈦合金最大的優勢所在——超輕卻耐撞。2017年1月，FIA官方進行測試時，將一個佩戴了頭盔的模型人放置在Halo環內，隨後推動一個20千克的倍耐力輪胎以225千米的時速撞上Halo環。結果，人們驚訝地發現，Halo環沒有發生任何形變，模型人也保持完好。

2017賽季末，FIA將Halo系統推廣至每一個車隊，並進行為期數周的車載測試。試車的結果是，近半數的車隊並不認同。邁凱倫車隊的CEO扎克-布朗表示，Halo系統擺在車手正前方的那根T柱會影響他們的視線，並且在高速情況下干擾車身的側風氣流，導致車隊要重新設計賽車的空氣動力學系統。梅賽德斯車隊經理托托·沃爾夫也表達了相同的觀點：「沒有什麼比那個放在座艙上的『拖鞋』更難看的了，如果給我一把鋸子，我恨不得現在就把它鋸掉！」

法拉利車手基米·萊科寧甚至表示，F1的座艙就應該保持傳統，什麼設備都不加，因為賽車本身就是一項危險的運動，如果擔心風險就不應該參與到這項運動中來。

不過，更多的運動員和車隊經理對Halo表示了歡迎。索伯車隊總設計師泰勒表示：「F1第一次引入鈦合金，我想這是一件積極的事，畢竟F1作為高科技的代名詞就應該走在創新的前列，我們不應該瞻前顧後，畏首畏尾，大膽嘗試未嘗不好！」哈斯車隊的老闆斯泰納甚至開玩笑說：「為什麼要鋸掉它（Halo）呢？你不覺得那個傢伙就像比基尼的丁字褲嗎，看上去那麼的性感！」也有很多車手在歷經8天的季前測試後表示，儘管剛開始的時候對Halo系統感覺不習慣，但適應一段時間就好了。這其中就包括衛冕冠軍劉易斯·漢密爾頓：「如果它（Halo）既能保護車手的安全，也不會對駕駛產生影響，為什麼不能用呢？除非我是一個傻瓜。」

不管各車隊是什麼反應，贊成也好反對也罷，這一次，國際汽聯是鐵了心了。在相繼排除AeroScreen和Shield方案後，Halo是目前能夠保護車手頭部最有效的一套系統，它輕巧、結實，並對賽車的干擾最小。2018賽季的每一輛F1賽車都會被強制性裝上這套系統，如果這套系統真的能在實戰中表現不俗的話，將來鈦合金系統可能會被移植到其他的賽車比賽中，比如北美的印地500大獎賽，甚至不久的將來，還會更廣泛地應用到我們的生活中。

F1比賽中的防火賽車服

1975年，在德國的紐博格林賽道，世界冠軍尼基·勞達因為嚴重的碰撞導致賽車起火，儘管工作人員救援及時，這位奧地利車王還是被油箱里噴射出來熊熊火焰灼傷了面部，從那年以後，F1賽車的防火成了個大問題。

1976年，杜邦公司為各位F1賽車手設計出第一代防火賽車服。40多年過去了，如今的賽車服也是日新月異。今天我們看到直播中賽車運動員穿的各式帥氣的賽車服，名為諾梅克斯，它是由5層納米纖維製成的，這種材料極其耐高溫，可以確保運動員在800℃的火焰中有10～12秒的黃金時間逃生。由於F1賽車的座艙緊挨著發動機，所以即便沒有火災，在正常的比賽情況下，座艙里的溫度也是很高的，特別是在像巴林、馬來西亞這樣的熱帶地區，運動員的座艙溫度大約有六七十攝氏度，這樣的條件下極容易使人脫水中暑，而新款賽車服還能起到隔熱和降溫的作用，使運動員在酷暑條件下也能專註比賽。

當然，這種諾梅克斯服不僅可以防火，還具有防酸鹼、抗重力作用，賽車在高速通過彎道時會產生巨大的離心力。有人做過測算，運動員在穿著比賽服的情況下可以承受6～8G的彎道離心力，而不穿時只能承受3G的加速度，否則就會感到頭昏目眩。因為有這麼多的優點，現在的諾梅克斯納米材料已經被飛行員、太空宇航員和其他的賽車比賽所青睞。

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