مردی که با یک آدمک، جان میلیون‌ها انسان‌ را نجات داد

عنوان تلخ نخستین قربانی تصادفات رانندگی در آمریکا به هنری بلیس تعلق دارد؛ فردی که در سال ۱۸۹۹ هنگام پیاده شدن از یک تراموا در شهر نیویورک، با یک خودرو برخورد کرد و جان باخت. از آن زمان تاکنون بیش از ۲۰ میلیون نفر در تصادفات رانندگی جان خود را از دست داده‌اند و اگر نبوغ یک فیزیکدان به نام ساموئل آلدرسون، نبود، این رقم احتمالا می‌توانست حتی بیشتر باشد.

در این گزارش قصد داریم با ساموئل دبلیو آلدرسون، مخترع یکی از مهم‌ترین اختراعات در تاریخ صنعت خودروسازی یعنی آدمک آزمایش تصادف آشنا شویم. وسیله‌ای که  تا نیمه دوم قرن بیستم به ‌طور گسترده برای آزمایش استحکام کمربندهای ایمنی و ارزیابی سایر الزامات و تجهیزات ایمنی خودرو مورد استفاده قرار می‌گرفت.  

آلدرسون در روز ۲۱ اکتبر سال ۱۹۱۴ در کلیولند، ایالت اوهایو، متولد شد و در کالیفرنیا بزرگ شد. پدرش، که مهاجری متولد رومانی بود، صاحب یک کارگاه ساخت قطعات فلزی سفارشی و تابلوهای تبلیغاتی بود. آلدرسون در ۱۵سالگی دبیرستان را به پایان رساند و در مقاطع مختلف در چند کالج تحصیل کرد که از جمله آنها می‌توان به  کالج موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) و دانشگاه کالیفرنیا در برکلی اشاره کرد.

تحصیلات او به دلیل دوره‌هایی که در کسب‌وکار خانوادگی ساخت قطعات فلزی کار می‌کرد، چند بار متوقف شد. آلدرسون در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، زیر نظر جی. رابرت اوپنهایمر و ارنست او. لارنس در رشته فیزیک برای دریافت مدرک دکتری تحصیل کرد، اما هرگز پایان‌نامه خود را تکمیل نکرد.

در عوض، او در جریان جنگ جهانی دوم موتورهای الکتریکی کوچکی برای سامانه‌های هدایت موشک توسعه داد و پس از آن به شرکت IBM  پیوست. تحقیقات او در IBM شامل طراحی یک دست مصنوعی مجهز به موتور نیز می‌شد.

آلدرسون بر اساس این تجربه، در سال ۱۹۵۲ شرکت خود را تاسیس کرد و قراردادی برای طراحی یک آدمک آزمایشی دریافت کرد که قرار بود برای آزمایش ایمنی صندلی‌های پرتاب ‌شونده هواپیما مورد استفاده قرار گیرد. صنعت خودروسازی نیز به چنین آدمکی علاقه‌مند بود، زیرا تعداد تلفات ناشی از تصادفات رانندگی همچنان در حال افزایش بود.

پس از تصویب قانون ملی ایمنی ترافیک و وسایل نقلیه موتوری، نیاز به ساخت یک آدمک آزمایشی که بتواند رفتار بدن انسان را به ‌طور دقیق شبیه‌سازی کند، به‌ شدت افزایش یافت.

آغاز علم بیومکانیک

رشته بیومکانیک در آن زمان هنوز بسیار جدید بود و اطلاعات قابل‌اعتمادی درباره تاثیر نیروهای ناگهانی و شدید بر بدن انسان وجود نداشت. همچنین ابزار مناسبی برای اندازه‌گیری چنین ضربه‌هایی در دسترس نبود.

پژوهشگران دانشگاه وین استیت در دیترویت آزمایش‌هایی را با استفاده از اجساد دانشکده پزشکی این دانشگاه آغاز کردند که معمولا متعلق به مردان سفیدپوست سالمند بود. آنها شتاب‌سنج‌هایی را روی اجساد قرار می‌دادند و آنها را داخل خودرو می‌بستند تا تاثیر برخوردهای شدید، از جمله تصادفات از روبه‌رو و واژگونی خودرو بر بدن را بررسی کنند.

در اواخر دهه ۱۹۴۰، تعدادی از افراد شجاع نیز داوطلب شدند تا به‌عنوان آدمک آزمایش تصادف زنده عمل کنند. آنها خود را به سورتمه‌های موشکی می‌بستند تا اثر کاهش سرعت شدید بر بدن را آزمایش کنند، اجازه می‌دادند اجسام سنگین به قفسه سینه‌شان برخورد کند و حتی با شیشه‌های خردشده مورد آزمایش قرار می‌گرفتند.

از جمله این افراد سرهنگ جان استپ بود که گردهمایی سالانه آزمایش‌کنندگان تصادفات خودرو به نام او نام‌گذاری شده است. لارنس پاتریک، استاد دانشگاه وین استیت نیز در این آزمایش‌ها شرکت داشت. پاتریک معتقد بود این آزمایش‌ها، اگرچه دردناک بودند، برای توسعه نخستین مدل‌های ریاضی مورد استفاده در این حوزه ضروری بودند.

استفاده از حیوانات در آزمایش تصادف

بعدها از حیوانات زنده نیز برای جمع‌آوری اطلاعات درباره میزان زنده ماندن در تصادفات استفاده شد. خوک‌ها برای این کار گزینه مناسبی بودند، زیرا ساختار داخلی بدن آنها شباهت زیادی به بدن انسان داشت و می‌توانستند در حالت نشسته داخل خودرو قرار بگیرند.

این آزمایش‌ها، اگرچه بحث‌برانگیز بودند، مدل‌های آناتومیکی لازم برای طراحی نخستین آدمک‌های آزمایش تصادف را فراهم کردند و همچنین به تغییراتی در طراحی خودروها منجر شدند که جان هزاران نفر را نجات داده است.

آلبرت کینگ در مقاله‌ای که در سال ۱۹۹۵ در مقاله‌ای تخمین زد که چنین تحقیقاتی هر سال جان حدود ۸۵۰۰ نفر را نجات می‌دهد. در واقع، به ازای هر جسدی که در این تحقیقات مورد استفاده قرار گرفت، تقریبا ۳۰۰ نفر از تصادف‌هایی که در غیر این صورت مرگبار بودند، جان سالم به در بردند.

با این حال، مدل‌های اولیه مشکلاتی داشتند؛ بخشی از این مشکلات به این دلیل بود که هیچ دو جسدی کاملا شبیه یکدیگر نبودند و همین موضوع جمع‌آوری داده‌های قابل‌اعتماد و قابل‌مقایسه را دشوار می‌کرد.

یک آدمک آزمایشی که بتوان آن را به تعداد زیاد تولید کرد و بارها مورد آزمایش و آزمایش مجدد قرار داد، می‌توانست این نقص اساسی را برطرف کند.

این همان وظیفه‌ای بود که آلدرسون هنگام تاسیس شرکت خود بر عهده گرفت.

تولد «سیِرا سام»

نخستین آدمک از این نوع «سیِرا سام» (Sierra Sam)  نام داشت و در سال ۱۹۴۹ برای آزمایش صندلی‌های پرتاب‌شونده هواپیما، کلاه‌های خلبانی و کمربندهای ایمنی خلبانان معرفی شد.

در سال ۱۹۶۸، آلدرسون مدل وی‌آی‌پی را تولید کرد که برای آزمایش‌های خودرویی طراحی شده بود. این آدمک دارای قفسه سینه فولادی، مفاصل متحرک و گردنی انعطاف‌پذیر بود و در قسمت‌های مختلف آن حفره‌هایی برای نصب تجهیزات اندازه‌گیری در نظر گرفته شده بود.

وی‌آی‌پی به‌گونه‌ای طراحی شده بود که ویژگی‌های مربوط به شتاب و توزیع وزن یک مرد متوسط را شبیه‌سازی کند.

فعالیت‌های او در نهایت به توسعه خانواده هیبرید (Hybrid) از آدمک‌های آزمایش تصادف منجر شد؛ آدمک‌هایی که در اوایل قرن بیست‌ویکم به استاندارد صنعت برای آزمایش‌های ایمنی تبدیل شدند.

تولد خانواده  هیبرید

در دهه ۱۹۷۰، دانشمندان شرکت جنرال موتورز نیز وارد این حوزه شدند و هیبرید یک را معرفی کردند. این مدل ترکیبی از ویژگی‌های طراحی اولیه آلدرسون و طراحی شرکت مهندسی رقیب به نام Sierra Engineering بود.

پس از آن، مدل‌های هیبرید دو و سه معرفی شدند که انعطاف‌پذیری بهتر گردن و قابلیت چرخش سر بیشتری داشتند تا حرکات بدن انسان را با دقت بیشتری شبیه‌سازی کنند.

هیبرید چهار از زمان معرفی در سال ۱۹۷۷ به استاندارد صنعت تبدیل شده است. این استاندارد بعدها از یک آدمک شبیه‌ساز مرد متوسط فراتر رفت و به یک «خانواده» کامل از آدمک‌ها گسترش یافت.

این آدمک‌ها چندین حسگر را در نقاط کلیدی «بدن» خود در اختیار دارند تا مواردی مانند گشتاور وارد شده به گردن در اثر تصادف یا میزان فشرده شدن قفسه سینه توسط کمربند ایمنی را اندازه‌گیری کنند.

آدمک‌هایی برای انواع مختلف تصادف

خانواده هیبرید به‌طور ویژه برای تصادفات از روبه‌رو طراحی شده بود؛ بنابراین مدل‌های دیگری از آدمک‌های آزمایش تصادف نیز برای اندازه‌گیری اثر انواع دیگر تصادفات توسعه یافتند.

از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

آدمک اس‌آی‌دی برای اندازه‌گیری اثر برخوردهای جانبی بر دنده‌ها، ستون فقرات و اندام‌های داخلی.

آدمک بایورید برای بررسی اثر تصادف‌های از عقب، به‌ویژه آسیب‌های ناشی از حرکت ناگهانی گردن.

آدمک CRABI برای بررسی میزان اثربخشی کمربندهای ایمنی و کیسه‌های هوا در محافظت از کودکان.

یکی از پیشرفته‌ترین آدمک‌های آزمایش تصادف تا به امروز WorldSID است که می‌تواند در یک آزمایش تصادف، ۲۵۸ اندازه‌گیری مجزا را ثبت کند.

با این حال، تولیدکنندگان همچنان در حال بهبود این فناوری هستند. برای مثال، RibEye نمونه اولیه‌ای از شرکت Denton ATD است که روی هر یک از ۱۲ دنده آدمک، چراغ‌های ال‌ای‌دی قرار دارد. این چراغ‌ها توسط حسگرهای زاویه نور ردیابی می‌شوند و به این ترتیب امکان اندازه‌گیری حرکت دنده‌ها در هر سه بُعد فراهم می‌شود.

فعالیت‌های آلدرسون خارج از صنعت خودرو

آلدرسون بعدها پیکره‌های انسان‌نمایی به نام شبیه‌سازهای پزشکی را ساخت که برای اندازه‌گیری میزان قرارگیری در معرض تابش پرتوها طراحی شده بودند.

او همچنین زخم‌های مصنوعی ساخت که سربازان در جریان تمرین‌های آموزشی آنها را می‌پوشیدند. این زخم‌ها حتی می‌توانستند خون مصنوعی ترشح کنند تا شرایط آموزش به وضعیت واقعی نزدیک‌تر شود.

او همچنین  بعدها آدمک‌هایی ساخت که برای آزمایش بخش مخروطی فضاپیمای آپولو هنگام فرود در آب مورد استفاده قرار گرفتند.

با این حال، مهم‌ترین میراث آلدرسون همچنان سهم او در  ایمنی خودروها و اختراع آدمک آزمایش تصادف است؛ اختراعی که جان انسان‌های بسیاری را نجات داده و به یکی از نمادهای شناخته‌ شده فرهنگ عامه تبدیل شده است.

ساموئل آلدرسون در روز ۱۱ فوریه سال ۲۰۰۵ در خانه خود در لس‌آنجلس، در آرامش و در سن ۹۰ سالگی درگذشت.

منبع: ایسنا