地獄のレースカー事故―そしてドライバーを救った科学

先週日曜日の騒乱は、よくあるように、ほんのわずかなきっかけから始まった。F1マシンはバーレーン・インターナショナル・サーキットのスタートラインから飛び出し、窮屈で熱狂的な、まさに重要なオープニングラップで序盤のポジションを確保しようと、密集して走り出した。最初のコーナーで、まるでパニックに陥った獲物を追う飢えた捕食者の群れのように、鋭く右にカーブを曲がった。

エンジンの轟音と顎を噛み締めるような加速で人気の高いこのスポーツにとって、ここまでは至って普通のことだった。想像を絶するスピードで回転するレーシングカーの特大タイヤは、2コーナーでやや左に曲がり、3コーナーではレース界ではほとんど緩やかな角度にまで急旋回した。

その時、悲劇が起きた。ロマン・グロージャンの車が右にドリフトしたのだ。潜在的に危険な迷路を縫うように進むのは、レーシングドライバーにとって魅力の一つだ。反射神経、技術、そして根性でこの高速迷路を駆け抜け、互いに接触しながら、怪我や死の危険を冒さなければならない。しかし、グロージャンのドリフト中、それ自体は全く正常な状態だったが、彼の巨大な右後輪と26号車の左前輪がかすかに接触した。両者は接触し、その接触だけで十分だった。

26号車のオンボード映像には、その後の出来事が映し出されている。グロージャンのタイヤは跳ね、揺れ、ほんの一瞬だけ路面から離れ、右へと大きく外れた。そして、大混乱が巻き起こった。

サーキット全体は、何らかの形でバリアで囲まれている。しかし、彼が衝突したバリアは、急カーブや危険度の高いエリア付近のバリアとは異なり、一般道のバリアと同じような、むき出しの波打つ鋼鉄のリボンだった。1秒も経たないうちに、その鋼鉄のリボンは裂けてしまった。バリアは車を止めるという役割を果たしたが、時速210キロという恐ろしいスピードから、車はあまりにも急に停止してしまった。エンジンの重量で重くなった後部が、車を180度近く回転させた。

スピンはあまりにも大きすぎた。車は真っ二つに裂け、満タンだったガソリンタンクが破裂し、ガソリンが辺り一面に飛び散った。ガソリンはエアロゾル化し、高性能エンジンの熱や衝突時の摩擦熱など、極度の高熱にさらされると発火する。

恐るべきオレンジ色の煙は巨大で、すべてを飲み込んだ。鋼鉄製のバリア、マシンのフロントエンド、そしてグロージャン自身。救急隊員は数秒以内に現場に到着し、消火器、勇気、そして命を救いたいという強い決意から生まれた必死の思いで、火の玉と格闘した。一方、レース界は息をひそめて、これが本当に大丈夫かどうか見守っていた。

炎に包まれた車は、人体を焼却できる温度を超えることもある。しかし、時速217マイル（約220キロ）の衝突と、炎の中でハーネスを外し、盲目的に体を支え、10～15秒間車から脱出しなければならなかったグロージャンは、まるで不死鳥のように蘇り、軽度の火傷と手足足首の負傷だけで、骨折一つなかった。

「奇跡」という言葉が躍る見出しは、ほとんど自然と生まれた。世界中のレーシングファンは、幸運と祝福が入り混じったような出来事を祝福した。しかし、普段は舞台裏で活動する物静かなオタクたち――化学者、エンジニア、そして私のような傷害生体力学の専門家――にとって、グロージャンの生存は単なる幸運よりもはるかに興奮を誘うものだった。

事故後の病室で、グロージャンは比較的軽傷だったのは、最近導入されたハロー装置のおかげだと語った。これは運転席の上方に取り付けられたリング状の装置で、衝突時の衝撃を吸収するようになっている。これは、外傷に最も弱いはずの運転者の「サバイバルセル」の上に円のような形をした頑丈な構造物だ。ハローは確かにその一因で、グロージャンの頭が道路脇の破れたバリアに衝突するのを防いだ。（グロージャン自身は、この比較的新しい安全装置に以前は懐疑的だったが、今では信奉者だと語っている。）しかし、彼の生存を支えた少なくとも3つの輝かしい科学的進歩があった。それは、ヘッドアンドネックサポートシステム、レーシングハーネス、そしてロゴで覆われたハイテクスーツである。

汚れたタンクトップ姿のヒーローたちが炎上する車の爆発からゆっくりと離れていくという映画の映像に、私たちはすっかり麻痺してしまっています。しかし、簡単に焦げる肉でできた現実の人間が、オレンジ色の炎の中心から這い出る姿は、まさに驚異的です。ほとんどのファンや視聴者が知らないのは、グロージャンが生き延びた功績は、100年にわたる自動車科学の進歩によるものだということです。

2001年、デイル・アーンハート・シニアはNASCARデイトナ500で時速150マイル（約240km）以上で走行中、バリアに激突し、わずか0.08秒で時速43マイル（約70km）も速度が低下しました。速度変化自体は目立ったものではありませんでしたが、衝突が短時間で発生したため、加速度（この場合は減速度）は約25G、つまり重力加速度の25倍に達しました。つまり、彼の身体に与えられた衝撃は、音速で飛行中のジェット戦闘機のパイロットが1.5秒未満で完全に停止したのと同じだったのです。

アーンハートの体は適切に拘束され、定位置に留まりました。しかし、彼の頭はそうではありませんでした。そして、そのままでした。アーンハートの悲劇的な事故は、レーシングカーには頭部と首の拘束装置が必要であることを明らかにした瞬間でした。

レーシングヘルメットの重みでさらに重くなったアーンハートの頭部は、前方に投げ出された。首の内部構造は衝撃を吸収できず、頭蓋底に異常な負荷がかかった。頭蓋骨はそれに応じて割れた。通常はより柔軟な部分を支えている骨の基盤が、折れたために突然その力から解放され、脳、首、血管、そして脊椎の軟部組織は致命的な損傷を受けた。

頭蓋底骨折と呼ばれるこの種の怪我は、かつてレースにおいて驚くほど一般的であり、アーンハートの死以前の数十年間のレースの歴史においても頻繁に発生していました。ドライバーは機能するために周囲を見渡す必要があるため、拘束システムは身体を車内に留めることに重点を置いていましたが、頭部と首については歴史的に無視されてきました。

1980年代にロバート・ハバードが登場するまでは、そうでした。生体医学工学の博士号を持ち、自動車衝突試験の専門家でもあるハバードは、週末になると友人のレースピットクルーとして働くこともありました。1981年のある日、ハバードは頭蓋底骨折について、新たな、そして残念ながら個人的な見解を持つようになりました。その日、ミッドオハイオ・スポーツカーコースで、友人でドライバーのパトリック・ジャックマールが頭蓋底骨折で亡くなりました。ハバードと義理の弟で、ジャックマールの友人でもあるハバードは、仕事に取り掛かりました。

レース業界は、時に新たな安全基準を受け入れることを嫌がる文化を持つ。ドライバーたちは比喩的に言えば、朝食にオクタンを吸うように、より落ち着いたスポーツがもたらす安全性よりもスピードを優先する。そのため、彼らにとってプロテクターは時に重荷と不便さを増すもののように感じられる。しかし、このスポーツのレジェンドであり、その根性と勇気で知られたアーンハートの死後、業界は、根性と勇気は精神の強さを決定づけるものではないという厳しい現実を突きつけられた。

HANS（ヘッド・アンド・ネック・サポート）は、馬蹄形の硬い首輪で、レーサーの肩にしっかりとフィットし、ヘルメットにクリップで留めるストラップが付いています。シートや車体に固定されていないHANSは、ドライバーの動きに合わせて動きます。そのため、安全性を確保しながらも、猛スピードで走るサーキットでドライバーが周囲を見渡し、迫り来る危険を察知するのに十分な柔軟性を備えています。シートベルトのように、体をシートに固定するのではなく、頭部を体にしっかりと固定するようなものです。

レーシングカーのドライバーのヘルメットに取り付けられたHANSヘッドとネックサポート

ハバードの発明したHANSは、自発的なファンベースを徐々に拡大していましたが、アーンハートの事故後、販売が急増し、競馬団体は装着を義務化しました。それ以来、データが得られた最新の年である2016年時点で、頭蓋底骨折による競馬での死亡事故は1件も発生していません。高度な生体医学工学は、時に魔法のように見えることがあります。

衝突映像の分析によると、グロージャンの事故では、彼の体は最大67G（重力加速度の67倍）の減速を強いられた可能性がある。つまり、彼の体はアーンハルトの2倍から3倍の速度で減速した可能性がある。グロージャンの首は、ロバート・ハバードとHANSによってほぼ確実に救われた。

頭を車体から離さないことは重要ですが、体を車内に留めておくことも重要です。たとえ無傷でスタートした人間の体でも、高速で舗装路面に激突すれば、通常は無傷のままではいられません。この技は、アドレナリンに飢えた天才、空軍外科医ジョン・ポール・スタップの功績と言えるでしょう。彼は「地球最速の男」の異名を持ちます。

1940年代から1950年代にかけて、スタップは人体がどの程度の減速に耐えられるかを探るという使命を負っていました。戦闘機は第二次世界大戦の戦闘において不可欠なものでしたが、今日のモデルと比べるとまだ原始的なものであり、高い死亡率を伴っていました。技術者たちは、航空機が損傷したり、敵の戦闘機によって破壊されそうになったりした際に、脱出できる座席を求めていました。そうすれば、航空機が失われた場合でも搭乗員は救助される可能性がありましたが、高速で飛行する航空機から突然脱出すれば、搭乗員は急停止してしまうでしょう。

テストパイロットのチャック・イェーガーを含むグループの一員であったスタップは、音速突破を決意した航空宇宙エンジニアたちが、安全性の答えを待たずに、音速を超えるために、より大きく、より強力なジェット機を作り続けるのを目の当たりにした。その過程で、何十人ものテストパイロットが命を落とし、その多くはスタップの同僚や友人だった。

そこでスタップは、思いつく限りの最も正確な技術、つまり自分自身を使って、緊急の安全に関する疑問に答えようと決意した。（当時は、実用的な計測機器を備えたダミー人形が発明される前のことだった。）人体をどれだけ速く停止させることができるか、そして外傷を最小限に抑えるためにどのように拘束するかを探るために、プロジェクトMX-981と7850が生まれた。

スタップとそのチームは、カリフォルニア、そして後にニューメキシコの砂漠地帯で、ロケットそりを自ら製作した。文字通り、座席が一つしかないそりで、ストラップのデザインアイデアを自由に試せるように構成でき、ロケットによって軌道上を走行する。（これらの砂漠基地では、ロケットは空軍の異端者たちにとって最も便利で強力な推進力だった。）

各テストでは、研究チームはマネキンを拘束するための様々なベルトやストラップの装置を準備し、試験に送り出した。「オスカー・エイトボール」というふざけた名前のマネキンが、時には粋な空軍帽をかぶって無事に帰還すると、スタップ氏は自らベルトを締め、拘束システムが（彼自身の）人間体にどのようなダメージを与えるかを確認した。

ロケットに点火し、そりが離陸する。あるテストで、スタップは5秒で時速632マイル（約1000キロメートル）まで加速した。文字通り、弾丸よりも速い。この偉業により、彼はギネス世界記録の速度と「地球最速の男」という皮肉な称号を獲得した。（厳密に言えば、テストパイロットは空中で彼よりも速かった。）

コースの終点では、コースは池のような水たまりに落ち込んでいました。そのため、そりは水の壁に激突し、スタップの骨や内臓は、どんな紐やストラップで固定されていても、ぶつかってしまいます。彼の負傷は多岐にわたり、肋骨骨折は珍しくありませんでした。手首を骨折し、時には目の血管が破裂して眼球の一部に血が流れ込み、一時的に失明することもありました。

スタップ氏と彼のチームは、少なくとも166回の人間によるそり走行を記録しており、そのほとんどがスタップ氏自身によるものでした。同僚のイーライ・L・ビーディング氏は1958年に驚異の83Gを記録しました。その結果、チームは、骨盤全体が適切に固定され、両肩にストラップが通っている限り、人体は飛行機の墜落にも耐えられることを突き止めました。

5点式レーシングハーネス（肩に2本のストラップ、骨盤の幅に2本のストラップ、そしてドライバーの脚の間を繋ぐ1本のストラップ）は、数十年にわたりゴールドスタンダードでした。近年では6本目、時には7本目のストラップが追加されることもありますが、スパイダーウェブ方式は依然として骨盤と肩に重点を置いています。

空軍での勤務を終えた後、スタップ氏はシートベルトの工場装着義務化を世界的に訴えるようになった。彼の政策は「でも私の自由は…」という癇癪を招いた（車にシートベルトがあること自体が「迷惑だ」という不可解な主張以外には、反対意見にはほとんど論理的な根拠がないように思われた）。

現在、シートベルトはアメリカだけでも毎年数万人の命を救い、さらに数え切れないほど多くの人々が、人生を変えてしまうような、あるいは後遺症を残すような怪我を負うのを防いでいると推定されています。スタップ氏の研究は、ラルフ・ネーダー氏によるより有名なシートベルト推進運動の原動力となり、リンドン・B・ジョンソン大統領が工場へのシートベルト設置を義務付ける法案に署名した時、二人は同じ部屋にいました。

今日、車の後部座席の乗客がシートベルトを着用していない場合、前の座席の人が事故で死亡する確率は2.4倍になります。なぜなら、シートベルトを締めていない肉質の「後部座席の弾丸」がフロントヘッドレストを突き破り、さらには前部座席の乗客の頭と首を貫通する可能性があるからです。反応する時間がない事故では、私たちの体はまるで巨大な砂袋のように物理的に反応し、適切に拘束されていない限り、前方に勢いよく飛び出します。

グロージャンのクラッシュのスピードは時速137マイル（約220キロ）と、不安を掻き立てるものでした。しかし、真に世界中の注目を集めたのは、この事故が巻き起こした衝撃でした。レースファンでなくても、動画を繰り返し視聴し、わずか2日で数百万回再生され、シェアボタンを押して、まるで…ご想像の通り、ニュースを拡散しました。

謙虚な名前を持つ、予期せぬ火の玉のヒーロー、デュポン社の化学者ウィルフレッド・スウィーニーの登場です。1961年、「化学でより良い暮らしを」のメッカとして知られるデラウェア州の中心にある実験室で、スウィーニーは炭素、水素、窒素、酸素からなるポリマーの長いガーランドを編み上げることに成功しました。そして、この組み合わせを撚り合わせると、なんとも縁起の良い特性が発揮されることがわかりました。それは、耐火性を持つということです。デュポン社は、耐火素材の幅広い用途を見出し、このガーランドを撚り合わせて糸を作り始めました。そして、その糸を織ったり編んだりしてシート状にし、現在ノーメックスとして知られる生地が誕生したのです。

十分に熱い炎に直接触れると、どんな生地も燃えると、デュポンノーメックスの第一人者で、正式な肩書きは熱防護試験技術ガーディアンであるポール・シッフェルバイン氏は説明する。防護生地の試験、分析、作成に30年以上取り組んできたシッフェルバイン氏の科学に対する情熱は、彼の声からあふれ出る。「私たちは常に学び続けています」と、数十年にわたる自身の仕事について語った後、パンデミックによって慎重な試験の重要性が再認識され、作業員が難燃性保護具を着用する必要がある地域で、新型コロナウイルス感染症のマスク着用要件を満たす耐火フェイスマスクにノーメックス生地が安全に使用できるかどうかを迅速に判断できたことについて説明する。

彼によると、ノーメックスが他の素材と比べて特別なのは、ゆっくりと燃え、高温で燃えるだけでなく、炎を消した後も燃え続けたり溶けたりせず、自然に消火する点だ。この特性こそが、グロージャンがほぼ無傷で脱出できたレーシングスーツの鍵なのだ。「今回の炎の玉は非常に長時間燃え続けた」ため、従来の素材であれば恐ろしい結果を招いていただろうとシッフェルバイン氏は言う。なぜなら、ほとんどの素材は3秒以内に完全に燃え尽きてしまうからだ。

ポリエステルをはじめとする合成繊維の多くは、容易に溶ける化学鎖から紡糸・紡糸されるからこそ、製造コストが安価です。そのため、炎にさらされると容易に逆反応を起こし、溶けた粘着性の物質が皮膚に付着して肉を溶かし、火傷の治療中にこすり落とすのは非常に困難です。綿などの天然繊維は、厚手のデニムでさえも「ろうそくのように」発火し、着用者を炎に包み込みます。

デュポン社はYouTubeチャンネルを運営しており、ノーメックスの熱脅威試験の多くを紹介しています。「ステーションウェアノーメックス対ポリエステル」では、「サーモマン」と呼ばれるマットブラックの男性マネキンが、灰まみれの汚れた小さな部屋の中央に吊り下げられています。もちろん、彼はポリエステルの服を着ています。その隣には、分割画面でノーメックス製のスーツを着たサーモマンがいます。突然、部屋の中の灰色の管から2体のマネキンに向けて火炎放射が噴射され、画面全体がオレンジと白に燃え上がり、サーモマンは焼き尽くされます。（放火魔なら誰でも大喜びするであろう一斉射撃です。）

ある動画では、ノーメックス製のレーシングスーツが火炎放射器の炎が消えた瞬間に消え、比較的無傷で生き延びている。綿製のスーツは激しく燃え続ける。ポリエステル製のスーツは燃え上がり、溶けた混沌と化す。映画のアクションヒーローたちは、三角筋が露出したタンクトップが100%通気性に優れ、柔らかく、心地よい燃料だと知っていたら、あんなに無謀な運転はしなかったかもしれない。

ノーメックスの発明から8年後の1969年、マリオ・アンドレッティはインディ500で発生した自動車事故による炎上事故から生還しましたが、彼のスーツにノーメックス素材が使われていたおかげでした。それ以来、レース界はノーメックスの進化に後戻りすることなく、現在では95%以上のレーサーがこの先進的な素材で体を覆っています。

生地に加え、グロージャンの特別なノーメックス素材を使用したアルパインスターズのスーツには、数十年にわたる精密な衣服設計がほぼ確実に組み込まれている。F1を統括する国際自動車連盟（Fédération Internationale de lAutomobile）が定める基準によると、あの派手な肩章は、事故で意識を失ったドライバーを引き上げるための持ち手として使用できるほどの強度がなければならない。スーツのデザインによっては、キルティングなどの凝った特徴も見られる。キルティングとは、熱にさらされると膨張する空気の層を縫い合わせたパターンで、ドライバーにさらなる熱バリアを与え、火傷をさらに遅らせる。広告バッジを取り付けるために使用される糸でさえ、ドライバーの肌に溶け込まないことを確認するために、ホモロゲーションと呼ばれるプロセスで規制およびテストされている。

グロージャンのようなサバイバルビデオを見ると、ハバード、スタップ、スウィーニー、そして材料安全に貢献したすべての人々が力を合わせ、命を救おうとしている様子が目に浮かびます。そして、彼らに感謝しているのはレーシングドライバーだけではありません。彼らの努力は今や民間の世界にも浸透しています。シートベルトの進歩、消防士のためのノーメックス製装備、そして頭部と首を保護する自動車の設計によって、何百万人もの命が救われてきました。

ポール・シッフェルバインがこれらのクラッシュを「啓示だ」と言ったことは、おそらく最も的確な表現だっただろう。グロージャンの車が壁に激突し、彼が死ぬはずだったのに、その後、焼け死ぬはずだった炎の中から這い上がる姿を見るのは、まさに奇跡だ。レーサーが手足と足首に軽傷を負っただけで済んだこと、そしてそれがすべて科学のおかげだと知り、「ただただ圧倒された」とシッフェルバイン氏は言う。

2020年12月7日午後4時30分（米国東部標準時）更新：この記事の以前のバージョンでは、Haloはカーボンファイバー製と記載されていました。カーボンファイバーは、このデバイスに使用できる複数の素材の一つです。

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