Время дерзких изобретений позади — мешают вычислительные технологии с их точными расчетами, пожирающие остатки наивного оптимизма. Даже столь безумные на первый взгляд проекты, как некроботы, оказываются тщательно просчитаны и максимально утилитарны.
Прошлое превратилось в кунсткамеру странных изобретений наивных мечтателей в коллаборации с терзаемыми паранойей милитаристами. Но разве это делает путешествие в кунсткамеру скучнее или обнуляет влияние, оказанное на технологическую траекторию движения человечества? Конечно же нет.
В тексте ниже рассмотрим пять безумных идей, переосмысляющих привычные паттерны передвижения. И их влияние (порой неожиданное) на современные технологические подходы и культуру. Если хотите узнать, кто предвосхитил шагоходы из «Звездных войн» и как моноколесо обросло пулеметом, не переключайтесь.
Подземная лодка
Сегодня кротовые норы — это космос и способ быстрого межгалактического перемещения, но были времена, когда фантасты и визионеры смотрели себе под ноги и мечтали прорыть кротовый тоннель к центру земного ядра. Изобретатель Александр Требелев был как раз таким человеком. В 1930-х годах он совместно с конструкторами А. Кирилловым и А. Баскиным разработал проект первой «подземной лодки».
Требелев вдохновлялся биомеханикой кротов. Его восхищала эффективность их перемещения: в плотных грунтах крот способен прокладывать до 72 метров тоннелей в час, а в черноземе — до 120 метров (!). Инженер исследовал кротов с помощью рентгена: помещал их в ящик и смотрел, как работают скелет и мышцы. Требелев обнаружил, что крот роет почву, используя вращение передних лап и головы, отталкивается задними лапами, а вырытую землю вдавливает телом в стенки тоннеля. Все эти детали легли в основу проекта роющей машины, названной «субтерриной» по аналогии с «субмариной».
Изобретение планировалось использовать для поиска и разведки нефтяных пластов. По амбициозному замыслу создателя, кротолодка должна была «ходить» от одного месторождения к другому, разрушая залежи твердой породы и попутно протягивая трубопровод.
Конструкция машины (длиной 5 метров и диаметром 1,2 метра) включала мощный твердосплавный бур в передней части, вращающийся со скоростью 300 оборотов в минуту, шнек для вдавливания отработанной породы в стенки тоннеля и четыре гидравлических домкрата в задней части, которые упирались в стенки для продвижения вперед. Управление осуществлялось оператором, находившимся внутри, электропитание подавалось с поверхности через кабель. Направление движения можно было менять регулировкой усилия на домкратах, а реверс шнека позволял «вывинчиваться» из туннеля назад.
Испытывали субтеррину на Урале, в рудниках под горой Благодать. Первая модель за час прошла сквозь горные породы 6 метров, улучшенная версия достигла скорости 10 метров в час, следующий билд — 12-ти. Очень неплохо для щитового метода проходки, но маловато для оригинала — крота. При этом движущиеся части машины постоянно выходили из строя и требовали ремонта. В итоге проект решили приостановить.
На рубеже 1930–1940-х годов конструктор П. И. Страхов модифицировал подземоход Требелева для военных целей. Главным усовершенствованием стала автономность — отказ от кабеля. Опытный образец якобы мог работать под землей несколько дней, имел запас кислорода, пищи и воды для водителя, а также топлива для двигателя. Однако затем пришла война, и субтеррина окончательно канула в Лету. Крот уступил место корабельному червю, буравящему древесину щитком на голове (технология щитовой проходки была подсмотрена англичанином Марком Брюнелем у этих существ еще в начале XIX века и используется до сих пор).
Шаровой поезд
Свою инженерную карьеру изобретатель шаропоезда Николай Ярмольчук начинал с должности монтера на Курской железной дороге. Именно тогда он обратил внимание на несовершенство системы с двумя рельсами и колесными ребордами поезда (ограничивающими наружными гребнями на ободе каждого колеса для избежания схода с рельс). На высоких скоростях реборды сильно бьются о рельс, плавность хода теряется, что чревато разрушением всей конструкции. В начале 1930-х годов Ярмольчук предложил концепцию монорельсового шароэлектролоткового транспорта (ШЭЛТ), иначе шаропоезда. Основной идеей было использование шарообразных колес, движущихся по желобу, что, по замыслу изобретателя, должно было обеспечить как большую скорость, так и особенную устойчивость.
Каждый вагон шаропоезда опирался на два больших, в человеческий рост, сферических колеса спереди и сзади. Эти колеса имели встроенные электродвигатели и были частично врезаны в корпус вагона. Путь для шаропоезда выглядел как бетонный лоток, поднятый на опорах над землей. Конструкция предполагала, что при движении по кривым участкам вагоны будут автоматически наклоняться, что улучшит устойчивость на высоких скоростях.
В 1929 году Ярмольчук построил небольшую модель шарового поезда. К 1931 году, после одобрения проекта, началось строительство испытательного полигона у подмосковной станции Северянин. Там соорудили опытный лотковый путь длиной около километра и построили испытательный поезд в масштабе 1:5. Состав состоял из пяти вагонов цилиндрической формы с круглыми окнами-иллюминаторами. Испытания показали, что модель способна развивать скорость до 70 км/ч, а полномасштабная версия, по прогнозам, могла бы достигать 300 км/ч.
Несмотря на перспективные результаты испытаний, проект столкнулся со сложностями. Сферическим колесам было проблематично удерживать строго прямолинейное движение, при этом точную систему балансировки и наклона на протяжении многокилометрового пути по сложной местности рассчитать было нереально. Кроме того, суровой российской зимой в лоток набивался снег, но это уже мелочи. Не получившие достаточного финансирования, к 1934 году работы над шаропоездом были свернуты. Хотя концепция монорельса актуальна до сих пор — чего не скажешь о попытках разработать «прямоходящий» транспорт, как в проекте от General Electrics ниже.
Экзоскелет с педипальпами
Еще одной попыткой бросить вызов привычным паттернам передвижения стало создание в 1960-х устройства под названием Педипулятор (Pedipulator) — экспериментальной машины-экзоскелета, призванной повысить мобильность человека на пересеченной местности.
Заметим, что роман Роберта Хайнлайна «Звездный десант», в котором герой скакал по сложным ландшафтам планет системы Клендату в бронекостюме (powered armor), на тот момент (1959 год) уже вышел. Неизвестно, читал ли книгу инженер компании General Electric (GE) Ральф Мошер (Ralph Mosher), но хочется верить, что да. Так или иначе, задачей инженера было создать машину, в которую мог бы забираться оператор, чтобы передвигаться своим привычным способом — на двух «ногах».
Педипулятор представлял собой конструкцию с двумя ногами длиной около 3,7 метра. Управление ногами осуществлялось из кабины над конечностями с помощью системы рычагов и педалей.
Первый демонстрационный образец Педипулятора был представлен в 1964 году. Во время испытаний машина показала способность балансировать и двигаться в соответствии с командами. Однако управление требовало значительных физических усилий, что быстро утомляло оператора. Кроме того, высокая масса и сложность конструкции вызвали сомнения: практично ли использовать Педипулятор в реальных условиях? Поразительно, но воспроизвести самый близкий нам бипедальный способ передвижения оказалось совсем непросто.
Имперский шагоход
Столкнувшись с трудностями в управлении двуногой машиной и и усомнившись в ее устойчивости, команда Ральфа Мошера предложила альтернативный подход — создание четырехногого шагающего транспортера. Так появился легендарный Cybernetic Anthropomorphous Machine (CAM), или, по-русски, Квадропед. Тут от научно-фантастических параллелей уже не отвертишься — достаточно посмотреть на машину, и аналогий с AT-AT из «Звездных войн» не избежать.
Квадропед задумывался как средство транспортировки тяжелых грузов по пересеченной местности, недоступной для колесной или гусеничной техники. Вес аппарата составлял около 1,5 тонн, он мог перевозить до 250 кг груза со скоростью до 8 км/ч. Управлял машиной оператор все по той же схеме — синхронизировал свои движения с движениями машины через сложную систему рычагов и педалей — по сути, «чувствовал» каждую ногу.
Проект поддерживался армией США, и в 1966 году General Electric получила контракт на строительство и испытание полноразмерного прототипа. Машина прошла тесты, но, несмотря на свою футуристичность, также оказалась слишком тяжелой в управлении — оператор быстро уставал, а сама система требовала высокоточной координации. В итоге проект был свернут.
Хотя официально George Lucas и команда дизайнеров «Звездных войн» не указывали CAM как прямой источник вдохновения, визуальные параллели между Квадропедом и имперскими AT-AT трудно игнорировать. Более того, художник-концептуалист Сид Мид, известный работами для «Бегущего по лезвию» и других фантастических фильмов, по заказу американских компаний создавал иллюстрации с четвероногими машинами еще в 1960-х. Эти образы вполне могли оказать влияние на дизайн Star Wars. Как, кстати, и на современные разработки Boston Dynamics в области truly responsive machines.
Интроцикл
И, наконец, венец творения и гений человеческой мысли, воспетый сериалом «Южный парк», — интроцикл (в английском — monowheel, моноколесо). Определить, кто первым предложил концепцию интроцикла, довольно сложно, однако это, как ни странно, очень популярное изобретение.
В 1869 году на рынке появилось четыре подобных устройства, каждое из которых имело уникальный дизайн. Одним из изобретателей интроцикла был американец Ричард Хеммингс (Richard Hemmings). В движение адскую машину приводили руки, а не ноги, кроме того, она была изготовлена из дерева. Тем не менее, интроцикл Хеммингса обладал всеми немногочисленными плюсами этого типа транспорта, включая защиту от грязи из-под колес.
В 1904 году изобретатель по имени Гарвагалия (Garvagalia) представил интроцикл, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, на автомобильной выставке в Милане. Это стало началом эры интроциклов с двигателями. В 1910 году парижанин Эрик Эдисон-Путон (Eric Edison-Puton) построил интроцикл с двигателем De Dion мощностью 3,5 л. с. Транспортное средство неплохо ездило, но, как и другие интроциклы, имело проблемы с движением на низких скоростях и маневренностью.
Тем не менее, интроциклы оставались популярными — как считается, благодаря необычному дизайну. Количество изобретателей, стремившихся усовершенствовать интроцикл, росло. Например, американец Альфред Д'Арлинг (Alfred D'Harling) построил интроцикл, приводимый в движение пропеллером и разгонявшийся до скорости до 107 км/ч.
Еще раз усовершенствовал интроцикл американец Эльза Кристи (Elsa Christie) в 1914 году. Он дополнил конструкцию двумя маленькими колесами по бокам для устойчивости и планировал участвовать на ней в гонках. С ними не срослось, но выглядел агрегат эпически.
Последний всплеск интереса к интроциклам возник в 1930-х благодаря изобретателю Джону Арчибальду Пёрвесу (John Archibald Purves) из Великобритании. Получив в 30 лет докторскую степень, он переключился с оптики на интроциклы. В 1932 году Пёрвес представил Dynasphere — моноколесо диаметром более двух метров, с электрическим двигателем, способным развивать скорость до 48 км/ч. Третья модель — Dynasphere 5 — вмещала до пяти человек и имела автомобильный руль. Версия на восемь человек, к счастью, так и не была построена. Интерес к интроциклам угас — за пределами лора авторства Трея Паркера и Мэтта Стоуна, по крайней мере.
Где найти больше интересного по теме:
Исчерпывающая статья про историю интроциклов, включая военные разработки. Потребуется автоперевод.
Видео и статья (англ.) о шагающих машинах GE.
Размышления о шаропоезде.
