III. Кузовок-кубик на дороге

Ни один автомобиль на дороге не может быть таким же обтекаемым, как рыба кузовок-кубик в коралловом рифе. Кузовок-кубик, на вид не слишком притязательная рыбка, с телом, напоминающим психоделический микроавтобус, отличается C_d, равным 0,06, то есть всего на 0,02 больше, чем коэффициент аэродинамического сопротивления совершенной обтекаемой формы.

Инженеры Mercedes-Benz ничего об этом не знали, когда в 1996 году посетили отделение ихтиологии Государственного музея естественной истории Штутгарта. Они хотели найти природную модель, на которую можно было бы ориентироваться при создании дизайна нового автомобиля, а потому желали взглянуть на изящные формы дельфинов и акул. Но сотрудники музея предложили им приглядеться к кузовку-кубику. Хотя у дельфинов и акул меньше сопротивление, их изящные тела не очень объемные, а ведь открытое море мало похоже на забитый пробками город. Тогда как кузовок-кубик, обладающий пропорциями, более близкими к пассажирскому автомобилю, отличается удивительной маневренностью, умея порхать, затрачивая минимальные усилия, среди тесных кораллов. Рыба может проплывать шесть длин своего тела за секунду, стабилизируясь вихрями, которые позволяют ей разворачиваться легким подергиванием плавника.

За следующее десятилетие Mercedes разработал концепт-кар, напоминающий своими формами тело кузовка-кубика. Почти всякое изменение, вносимое из расчета на дорожные условия, повышало сопротивление, показывая, насколько хорошо кузовок-кубик адаптирован к своей среде. Тем не менее четырехместный прототип Mercedes достиг C_d в 0,19 и расхода топлива в один галлон на 70 миль, что является одним из лучших показателей за всю историю. Представляя «бионический автомобиль» на Инновационном симпозиуме DaimlerChrysler в 2005 году, глава исследовательского отделения Mercedes Томас Вебер окрестил его «полным переносом из природы в сферу техники».

Такой процесс известен под названием биомимезиса, или биомимикрии, и он не ограничивается кузовком-кубиком и компанией Mercedes. В последние годы конические носы японских сверхскоростных поездов-пуль вытянулись, как клювы зимородков, а здания в Зимбабве стали оснащать такой же системой вентиляции, как в термитниках. С точки зрения Бакминстера Фуллера, изобретательность природы самоочевидна, как и применимость решений природы к проблемам человека^[15]. Логотипом его «Димаксиона» стала летучая рыба, химера, красовавшаяся на спецовках его рабочих, поскольку дизайн автомобиля ориентировался одновременно и на рыб, и на птиц. «Я увидел, что природа использует значительное число аэродинамических форм, соответственно выделенному направлению движения», – объяснил он в своем эпохальном выступлении 1975 года «Все, что я знаю». У рыб и птиц появилась такая форма, которая обеспечивает эффективное движение, то есть именно такая, какую он хотел сделать для своего автомобиля «Димаксион». Также он следовал подсказке этих животных, когда решил, что его автомобиль надо разворачивать только задним колесом. «Именно так и поступает природа, – сказал он. – Она же не ставит рыбе хвост спереди, чтобы она там рулила».

В своих наблюдениях за природой и адаптацией природных дизайнов Фуллер выступил предшественником Томаса Вебера из Mercedes, как и всей обширной области биомимикрии в целом. Однако, как и в сфере аэродинамики, он на самом деле был частью более широкого движения^[16]. На самом деле самолеты, которые произвели такое впечатление на Фуллера и его коллег – сторонников аэродинамики, были ориентированы на природные образцы. Еще в XIX веке пионер воздухоплавания Джордж Кейли разработал некоторые из первых обтекаемых дирижаблей, основываясь на форме форели. Природа, как он написал 20 января 1809 года, «архитектор лучший, чем человек».

К тому времени, когда Фуллер отчислился из Гарварда, полезность природных форм стала практически трюизмом. Дарси Вентворт Томпсон в своей энциклопедической книге «Рост и форма» (1917) резюмировал эти идеи следующим образом: «Морской архитектор способен многому научиться у обтекаемой формы рыбы; яхтсмен узнает, что его паруса – не более чем крылья большой птицы, заставляющие изящный корпус лететь вперед, а математическое исследование аэродинамики птицы и принципов, по которым построены различные области и изгибы ее крыльев и хвоста, помогло заложить основы современной науки воздухоплавания».

Chrysler Airfow был задуман в том же духе. Карл Брир впервые пришел к этой идее в 1927 году, когда ехал в Детройт из своего летнего дома на озере Гурон и по ошибке принял группу самолетов армейской авиации за мигрирующих гусей. Ошибка заставила его обратить внимание на природу как на кладезь аэродинамического дизайна. Это его прозрение стало основным элементом имиджа Airfow: «Мать-природа всегда проектировала свои творения с расчетом на функцию, которую они должны выполнять, – утверждалось в рекламе автомобиля в журнале Fortune за февраль 1934 года. – Она придала обтекаемую форму своей быстрейшей рыбе… и самым стремительным птицам… как и самым проворным из сухопутных животных. Достаточно посмотреть на дельфина, чайку, борзую, чтобы тут же понять истинность летящего, сужающегося контура нового Airfow Chrysler. Используя научные эксперименты, инженеры Chrysler попросту подтвердили и адаптировали фундаментальный закон природы». Даже Фуллер не сказал бы лучше, пожелай он описать свой «Димаксион».

Однако никакая шумиха не смогла бы компенсировать то, что биомимикрия подорвала дорожную функциональность «Димаксиона». Airfow Брира следовал природным моделям лишь формально. (Видимо, рекламщики опирались на них в большей мере, чем инженеры.) Тогда как Фуллер совершенно искренне считал, что его автомобиль должен соответствовать логотипу, им разработанному. Он настаивал на управлении при помощи колеса, несмотря на более квалифицированное мнение своего главного инженера, прославленного проектировщика яхт и самолетов Старлинга Берджесса, и при этом пытался оправдать свое решение, показывая – рыбам и птицам на заметку, – как легко было этот автомобиль парковать. Фуллер не смог понять огромные различия между животными и машинами. Наиболее очевидное из них в том, что рыбы и птицы передвигаются лишь в одной среде, то есть в воде или воздухе, тогда как автомобиль должен иметь дело и с воздухом, и с почвой. Руль придумывали не для того, чтобы рулить силой сцепления. Хвост рыбы – это не колесо^[17].

Основная проблема биомимикрии в том, что сложный организм надо рассечь на концептуальном уровне, отделив полезные черты от живой системы, в которой они функционируют, и перенести их в систему, которую можно спроектировать искусственно. Эту операцию отлично провел Джордж Кейли, изобретатель планеров, которые впервые в истории могли поддерживать полет аппарата тяжелее воздуха. До Кейли люди обычно пытались летать, буквально подражая птицам, то есть махали искусственными крыльями, которые были не способны удержать их в воздухе. Кейли, заметив, что птицы одновременно создают подъемную силу и толкают себя вперед сложным движением крыльев, разделил силы, задействованные в полете. Подъем можно обеспечить геометрией искусственного крыла, а потому для них движение не обязательно, тогда как толчок может дать отдельный пропеллер, винт или реактивный двигатель. Именно этой схеме следовали братья Райт, спроектировавшие Kitty Hawk, и она же выполняется в современных F-16, что показывает поразительное долголетие изобретения Кейли, свидетельствующее об изяществе, с которым он сумел изъять полет из его естественного контекста.

Успех Кейли объясняет, почему летучая рыба Фуллера не взлетела, потерпев крах. Говоря точнее, его порядок действия помогает также объяснить, почему бионический автомобиль так и не стали производить. Инженеры Mercedes взяли важные черты у подходящего живого организма и должным образом видоизменили их, чтобы встроить в корпус автомобиля. Но, как и Фуллер, они поступили слишком уж буквально. Они не приняли во внимание ключевые различия между экологической нишей рыбы и нишей автомобиля. Автомобильная промышленность построена на ежегодных изменениях моделей автомобиля. Естественно адаптированный корпус оказался бы экономической катастрофой, поскольку он свел бы на нет потребительскую логику ежегодной смены стиля. И если только не изменить всю финансовую экологию автомобилей и не устранить основные причины запланированного устаревания продукции, бионические автомобили едва ли станут чем-то большим, чем биомимикрические талисманы, используемые в маркетинговых кампаниях, кичащихся своей экологичностью.

Есть одна черта бионического автомобиля, которая нашла промышленное применение: геометрия шасси ориентировалась на способ роста костей. Кости уравновешивают противоположные качества легкости и жесткости, добавляя или удаляя ткань в ответ на напряжение, то есть динамически находя минимальную структуру, необходимую для функциональной опоры. Этот процесс можно симулировать в программе Soft Kill Option (SKO), которая определяет, какие из опор можно безболезненно убрать. Соответственно, массу шасси можно уменьшить на целых 30 процентов.

После экспериментов в SKO с бионическим автомобилем Daimler, родительская компания Mercedes, стала использовать эту программу для оптимизации станины в автобусах, и тот же метод принялись использовать и их конкуренты, в том числе General Motors. В отличие от ситуации с дизайном кузова, шасси большинство потребителей никогда не видят, так что стиль здесь не играет роли. Еще важнее то, что SKO разделяет одну общую характеристику с планерами Кейли и большинством других успешных примеров биомимикрии: все они совершенно денатурированы, все отличаются абсолютно аналитическим и редукционистским подходом^[18].

У таких качеств мало общего с органическим, природным имиджем биомимикрии как источника зеленых технологий. В одном из выступлений TED 2005 года, благодаря которому биомимикрия стала корпоративным модным словцом, Джанин Бениус, сама себя назначившая гуру биомимикрии, свела всю эту проблематику к трем вопросам: «Как жизнь делает вещи? Как жизнь извлекает из них наибольший эффект? Как жизнь скрывает вещи в системах?» Миссия в программе ее консалтинговой фирмы Biomimicry 3.8 сформулирована в еще более экологистских терминах, с обещанием «упрочить уважение к природному миру и создать хорошо адаптированные, дружественные к жизни продукты и процессы». Хотя такая цель и может показаться благородной, она немного наивна. (Обратите внимание на экологическое воздействие самолетов, и не только в плане выброса углекислоты, но и в плане воздействия на популяции птиц, которые, собственно, когда-то послужили источником вдохновения для самой идеи самолета.) Даже самая что ни на есть «естественная» технология, если извлечь ее из природного контекста, может посеять хаос в той естественной среде обитания, которая ее вскормила. Однако биомимикрия не обязана быть редукционистской. Как и сама природа, биомимикрия может развиваться бесконтрольно. В проекте автомобиля «Димаксион», разработанного Фуллером, обтекаемая форма служила всего лишь кожей, а колесо было остаточным хвостом. Исходное намерение Бакминстера Фуллера состояло не в чем ином, как в изобретении нового типа человеческой экосистемы.