Ты принадлежишь Вселенной. Бакминстер Фуллер и будущее

II. Торпедо и дирижабли

В 1932 году Бакминстер Фуллер сделал простой рисунок, на котором корпус стандартного автомобиля сравнивался с лошадью и коляской. Его рисунок показывал, что у обоих транспортных средств практически одна и та же геометрия. Кузов и салон автомобиля представляли собой два прямоугольника, более или менее соответствующие лошади с высокой каретой, в которую она запряжена. Решетка радиатора и лобовое стекло были практически вертикальными. Поток воздуха в такой конструкции вообще никак не учитывался.

Всю свою жизнь Бакминстер Фуллер размышлял об этом сходстве, неизменно упоминая о нем в публичных лекциях и регулярно поражая им воображение доверчивых биографов[10]. Если лодки и самолеты имели обтекаемую форму, которая проектировалась специально для максимальной эффективности, то, как подчеркивал Фуллер, автомобиль был все еще связан со своим конным прошлым, которое изобретатель собирался преодолеть, исключительно в одиночку, придумав свой «Димаксион».

Он себя обманывал. Столько, сколько вообще существуют автомобили, инженеры всегда интересовались сопротивлением воздуха и всегда стремились уменьшить его, используя обтекаемые формы.

В авангарде этого процесса были гонщики. Фуллеру было всего четыре года, когда в 1899 году автомобиль Jamais Contente («Вечно недовольная») Камиля Женатци, представлявший собой, по сути, четырехколесную ракету с человеком наверху, стал первым наземным транспортным средством, скорость которого достигла мили в минуту. Спустя семь лет Фрэнсис и Фрилан Стенли превзошли рекорд Женатци более чем вдвое – при помощи парового автомобиля, который оказался слишком аэродинамическим: попав в выбоину, автомобиль, похожий дирижабль, оторвался от земли и пролетел сотню футов, а потом разбился, наглядно доказав, что аэродинамика полета и езды – не одно и то же.

Хотя ни одно из этих транспортных средств не могло применяться в повседневной жизни, другой гоночный автомобиль стал прототипом большинства автомашин 1910–1930 годов. «Принц Генри» компании Benz, спроектированный в 1909 году для одного из первых автопробегов на большую дистанцию, объединил обтекаемую форму, впервые использованную Женатци, с четырехместным автомобилем с открытым кузовом[11]. Кузов и салон образовывали единую непрерывную линию, что стало важным усовершенствованием модульной конструкции, которую автопроизводители унаследовали от каретного дела. Торпедо, автомобиль сигарообразной формы, который выглядел олицетворением скорости даже на парковке, оказался крайне популярным, его часто копировали. Только модель T Форда сохраняла старые угловатые формы ради экономии. Когда же аэродинамические формы стали модными в самых разных областях, начиная со строительства и заканчивая шариковыми ручками, даже Генри Форд признал поражение. Чтобы восстановить свои позиции на рынке, в 1928 году он запустил модель А с обтекаемыми формами.

К тому времени торпедо технологически устарел. Еще в 1920 году конструктор дирижаблей Пауль Ярай, венгр по происхождению, проводил испытания, чтобы выяснить, как перенести определенные представления из самолетостроения на автодорогу. Испытания в аэродинамической трубе показали, что аэродинамическим идеалом является форма капли, при наличии которой поток воздуха огибает оболочку с минимальной турбулентностью. Ярай сделал каплю более плоской, чтобы направить воздух через верх, гарантировав тем самым, что шины автомобиля не оторвутся от дороги.

Прототипы Ярая, напоминающие маленькие дирижабли на колесах (с искривленным стеклянным салоном сверху, а не снизу), продемонстрировали поразительные результаты. Стандартный показатель аэродинамический эффективности – так называемый коэффициент аэродинамического сопротивления (сокращенно Cd), причем более низкие значения означают более обтекаемые формы. У кирпича Cd составляет 2,1. У модели T 1920 года – 0,8. Коэффициент аэродинамического сопротивления Bugatti Veyron 2006 года равен 0,36. Ярай достиг Cd, составляющего 0,23. В следующее десятилетие различные компании, включая Audi и Mercedes, заказали у него прототипы. Поскольку они требовали сложных кривых, которые невозможно было создавать в условиях обычного производства, ни одна из таких машин не производилась вплоть до 1934 года, когда чешская компания под названием Tatra представила роскошную модель T77. В рекламе о ней говорилось как о «машине будущего». Несколько сотен автомобилей было собрано вручную, и на этом история закончилась.

В том же году Chrysler вывел новый автомобиль с похожим подходом к аэродинамике, если не элегантности. Airfow, рекламируемый в качестве «первого настоящего моторного автомобиля с момента изобретения», был спроектирован в аэродинамической трубе главным инженером Карлом Бриром, консультантом у которого работал Орвилл Райт. Модель оказалась удивительно непопулярной. Примерно 11 тысяч Airfow было продано за первый год, а всего, перед тем как в 1937 году машину сняли с производства, было выпущено 53 тысячи штук. Airfow был просто слишком радикальным, чтобы прийтись по вкусу широкой публике: большинство потребителей, привыкших к длинных кузовам торпедо (которые рассекали воздух подобно носу судна), считали, что закругленный нос Airfow выглядит недостаточно обтекаемым. Брир возражал, указывая, что обычные автомобили этого периода на самом деле были наиболее аэродинамическими при заднем ходе, причем это утверждение подтверждалось научными исследованиями, однако ответ конкурентов Chrysler оказался более эффективным: в 1936 году Форд представил модель Lincoln Zephyr, где более узкий комплекс аэродинамических принципов был выполнен в автомобиле, который казался более проворным водителям, привыкшим к «торпедным» моделям, давно прижившимся на дорогах.

Изящный Zephyr, стиль которого был разработан голландско-американским автодизайнером Джоном Тьярдой, легко опередил приземистый Airfow. Было построено почти 175 тысяч этих автомобилей. Однако влияние Тьярды оказалось на самом деле намного более значительным. Закругленная модель с двигателем задней установки, показанная на промышленной выставке в начале 1930-х годов, вероятно, послужила источником вдохновения для аэродинамической модели Kleinauto, созданной Фердинандом Порше в 1932 году и ставшей в итоге самой продаваемой за всю историю автомобилестроения моделью – Volkswagen Beetle. Независимо от того, кто на кого повлиял, поскольку столь же вероятно, что и Порше оказал влияние на Тьярду, обтекаемые формы стали довольно-таки избитой темой к тому времени, как Фуллер в 1933 году представил свой «Димаксион»[12]. То есть практически никто тогда не проектировал автомобили в виде колясок.

Автомобиль Фуллера и правда обладал поразительной аэродинамикой. Поскольку его Cd составлял 0,25, его можно сравнивать с Toyota Prius XXI века, он значительно превосходил Airfow (Cd 0,5), Beetle (Cd 0,49), Zephyr (Cd 0,45)[13] и даже T77 (Cd 0,38, впоследствии снижено до 0,33). Однако Фуллер был далеко не единственным, кто стремился к аэродинамическому совершенству, и его подход был далек от реалистичности. В сравнении с «Димаксионом» Airfow был практически таким же консервативным, а T77 – практически таким же легко производимым, как и модель А Форда. Единственным нетрадиционным автомобилем, который в довоенный период дошел до массового производства, был Volkswagen, и это было обусловлено центральным планированием Адольфа Гитлера. Даже если бы Детройт принял решение производить «Димаксион», есть все причины полагать, что на рынке он бы провалился[14] или оказался бы настолько скомпрометирован, что водители скорее уж согласились бы ездить на Zephyr.

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 Cd, 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 Cd 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.

IV. Биомимикрическая планета

Он никогда не должен был стать просто машиной. На разных этапах Фуллер называл его «транспортной единицей 4d», «омнимедийным инструментом спуска» и «зоомобилем». На одном из первых набросков, датируемых 1927 годом, аппарат описывается как «треугольный автоаэроплан со складными крыльями». Крылья должны были надуваться подобно «детскому шарику», когда три «турбины на жидком воздухе поднимали в воздух трехколесный аппарат каплевидной формы».

Представление о гибридном транспортном средстве не казалось таким уж невероятным в те времена, когда Фуллер приступил к разработке своего «Димаксиона». Авиатор Гленн Кертисс представил прототип автоплана на Панамериканской аэронавигационной выставке в 1917 году, тогда как инженер Рене Тампье доставил свой самолет-автомобиль (Avion-Automobile) на Парижский авиасалон 1921 года по воздуху. Однако их технология была вполне традиционной: фиксированные крылья с вращающимися пропеллерами. Тогда как идея Фуллера требовала реактивных двигателей, которые могли бы давать мгновенный подъем без взлетной полосы[19].

И, как это часто бывало у Фуллера, необходимых материалов тогда еще просто не существовало. В конце 1920-х годов не было достаточно прочных сплавов, чтобы выдержать температуру и давление реактивного двигателя (не говоря уже о надувном пластике, который был бы достаточно прочным, чтобы поддержать самолет). Поэтому Фуллер решил вначале построить «наземное такси на основе бескрылого устройства с двойными реактивными ходулями, позволяющими летать», как он сам объяснил десятилетия спустя Хью Кеннеру[20]. Фуллер также сказал Кеннеру, что ему понятно, что «все будут называть это автомобилем». К началу 1930-х годов даже сам Фуллер называл его так, а после того, как три прототипа были построены, он никогда серьезно не возвращался к идее омнимедийного зоомобиля.

Однако идеи, скрывавшиеся за его транспортной единицей, имели поистине прорывной характер, даже в большей степени, чем реактивные ходули. Фуллер пытался придумать альтернативный образ жизни. В разговоре со своим биографом Афеной Лорд он сравнил эту жизнь со свободой дикой утки, что многим запомнилось.

Зоомобиль был побочным продуктом ранних идей Фуллера об архитектуре, в которых он ориентировался на службу в морском флоте. Моряк «все видит в движении, – написал он в статье 1944 года в American Neptune. – Моряки постоянно упражняют врожденную динамическую чувствительность». По Фуллеру, это и является естественным образом жизни, который попирают сухопутные крысы с их искусственными правами собственности и тяжеловесными кирпичными строениями.

У моряка, как у птицы или рыбы, не было никакой земной причины, которая бы объясняла, почему у дома должен быть постоянный адрес. То есть у Фуллера была масштабная цель – Всемирный воздушно-океанический город, в котором дома могли бы временно пришвартовываться в каком угодно месте, а транспортировать их должны были дирижабли. Для реализации этой цели ему нужны были модульные самодостаточные дома[21], и в то же время нужно было найти способ передвижения без дорог. Зоомобили обещали полную воздушную и океаническую мобильность глобальному человечеству, которое не ограничивали бы ни города, ни даже национальные границы.

Иными словами, Фуллер пытался упростить формирование самоорганизующегося общества, которое он, собственно, и наблюдал в естественных средах. Черпая вдохновение в природе, его глобальная человеческая экосистема позволила бы людям жить в большей гармонии с этой природой. Однако его утопия не была возвратом к мифической первобытной идиллии, он никогда не считал, что люди похожи на животных. «Природа… создала человека способным адаптироваться во многих, если не во всех, направлениях», – написал он в своей книге 1969 года «Космический корабль „Земля“. Руководство по эксплуатации». «Разум осваивает и понимает основные принципы, управляющие полетом или подводным плаванием, а человек надевает и снимает свои „крылья“ или „жабры“ по необходимости. Когда птица пытается ходить, ей сильно мешают крылья. Рыба не может вылезти из моря и передвигаться по суше. Ведь рыбы и птицы – „специалисты“ своего дела».