Скользкая наука скелетона

Многие зимние олимпийские виды спорта имеют древние корни, восходящие к тем временам, когда люди изобрели новые способы передвижения в суровой белой пустыне. Возможно, лыжи впервые появились 10 000 лет назад на Алтае, Китай, а коренным саамам для обозначения лыж ("čuoigat"), по оценкам, от 6 000 до 8 000 лет. Тысячи лет назад в Северной Европе люди привязывали к ногам кости животных, чтобы кататься по льду. А первые народы Канады использовали тобогганы для перевозки грузов.

Вид спорта, называемый скелетоном, не имеет таких священных истоков в практической транспортировке людей или товаров, несмотря на то, что технически он проводится на санях. Жизнь была достаточно тяжелой без центрального отопления; не было причин бросаться лицом вниз по замерзшему желобу на санках без тормозов.

Однако при всей современности скелетона - его вновь включили в программу зимних Олимпийских игр только в 2002 году - ученые до сих пор глубоко озадачены этим видом спорта.

Другие виды спорта, связанные со скольжением, обеспечивают более четкие пути к победе. Водители бобслея управляют санями, дергая за два куска веревки, прикрепленных к рулевому болту. Саночники управляют, сжимая икроножные мышцы и держась за ручки саней. Но гонщики на скелетах могут управлять собой, лишь едва заметно пожимая плечами или постукивая ногой. Малейшее подергивание может помочь или навредить, изменяя аэродинамику спортсмена таким образом, который спортсмены, тренеры и исследователи все еще пытаются расшифровать.

"Бывают даже моменты, когда я просто использую свои глаза", - сказала Кэти Танненбаум, спортсменка-скелетонистка с Виргинских островов, в интервью The Times в 2018 году.

Скелетон был изобретен по какой-то прихоти, согласно Международной федерации бобслея и скелетона. Этот вид спорта зародился в конце XIX века на Креста-Ран, ледяной открытой трассе для катания на санках в Санкт-Морице, Швейцария, когда любители катания на санках начали падать вниз головой. И хотя название "скелетон" подходит для спорта, который, казалось бы, должен приглашать к смерти, оно имеет туманное происхождение; возможно, оно возникло из-за плохо англизированного норвежского слова или из-за редкого, скелетного вида стальных саней. Этот вид спорта появился на Олимпийских играх в 1928 и 1948 годах, когда игры проходили в Санкт-Морице.

Физика скользящих видов спорта - скелетона, бобслея и санного спорта - проста. "Это сила тяжести, которая тянет вас вниз по трассе", - говорит Тимоти Вэй, инженер-механик с опытом в области гидродинамики из Северо-Западного университета, который работает со спортсменами-скелетонистами. "И все силы сопротивления замедляют вас".

Большая часть скудных, непатентованных исследований по скелетону касается спринтерской фазы этого вида спорта, когда спортсмены бегут, чтобы развить скорость, толкая сани на короткое расстояние, прежде чем запрыгнуть на борт. Ученые исследовали идеальное количество шагов, идеальную длину и частоту шагов и даже идеальные углы наклона бедер, коленей, лодыжек и бедер во время фазы бега. Но ученые знают гораздо меньше о механике более страшной фазы скелета.

На это есть много причин.

Скольжение физически жестоко: Спортсмены испытывают давление от четырех до пяти сил G на поворотах и должны выдерживать вибрации трассы. В санном спорте спортсмены надевают шейный ремень, чтобы удержать голову под действием силы G; в бобслее спортсмены, сидя, обхватывают свое транспортное средство. В скелетоне спортсмены сталкиваются со стихией лицом вперед, при этом они наклоняют голову вниз, чтобы сохранить обтекаемость, подбородок висит в нескольких дюймах над твердым льдом, а глаза устремлены вверх, чтобы представить себе трассу.

"Вы не можете делать более двух-трех забегов в день", - говорит доктор Вэй. "А к концу сезона в течение одного-двух месяцев вы просто не можете ясно мыслить". Таким образом, если бегун может заниматься бегом, когда ему вздумается, то спортсмен-скелетонист может заниматься скелетоном лишь несколько суммарных часов в год, если это вообще возможно; с небольшими возможностями для тестирования, скелетонистские забеги логистически трудно изучать.

Нелегко добраться до трассы для тренировок. Международная федерация бобслея и скелетона насчитывает всего 17 трасс по всему миру, и все они расположены в Северном полушарии. Такая эксклюзивность создает экономические и экологические барьеры для спортсменов из других стран, которые надеются тренироваться, не говоря уже о том, чтобы попасть на Олимпийские игры.

Кроме того, дорожки часто серпантинные, извилистые, как американские горки, что затрудняет постоянное наблюдение за спортсменом, когда он несется по дорожке. Трасса в Национальном центре скольжения Яньцин в Пекине, который также называют "Снежным драконом", имеет поворот на 360 градусов. По опыту доктора Вэя, наблюдать за гонками означает "просто смотреть, как эти парни спринтерски бегут, исчезают в туннеле и пропадают". Он добавил: "Нет возможности точно знать, что делает спортсмен на всей трассе, и получить данные с нее".

Но в гонке, где разница в победе обычно составляет несколько сотых долей секунды, спортсменам крайне важно понимать аэродинамические силы, замедляющие их скольжение, чтобы свести их к минимуму. Когда лицо направлено на лед, бывает трудно понять, действительно ли изменение положения стопы или скольжение вверх или вниз на санях позволяет сэкономить драгоценное время.

На помощь приходит скромная аэродинамическая труба. Более десяти лет назад доктор Вэй построил систему, имитирующую сопротивление, которое испытывают спортсмены во время реального скелетонирования. Он построил имитацию трека на выходе из открытой аэродинамической трубы с датчиками, встроенными в пол, рядом с которыми он установил имитацию саней. Датчики отслеживали силу сопротивления и распределение веса спортсменов.

Спортсмены устанавливали макет саней, прижимались к порывам ветра и могли в режиме реального времени наблюдать за тем, как незначительные изменения их тела влияют на скорость, через плексигласовое окно на полу туннеля.

Доктор Вэй также провел испытания с использованием театральной туманной машины, освещенной зеленым лазерным светом. Он отслеживал движение частиц тумана, чтобы увидеть, как воздух завихряется над телами и головами спортсменов, в надежде получить представление о дальнейших способах снижения сопротивления.

Г-жа Танненбаум, которая на этой неделе будет выступать за Виргинские острова, работала с аэродинамической трубой доктора Вэя для подготовки к Пекину. (На Виргинских островах США нет бобслейных трасс). "Откуда берется сопротивление?" - задался вопросом доктор Вэй. задался вопросом доктор Вэй. "Сколько в нем от самих саней, а сколько от Кэти?".

В аэродинамической трубе невозможно воспроизвести сюрпризы реальной трассы, где некоторые элементы - мелкие неровности на льду, ветер, наружная температура - всегда будут вне контроля спортсмена.

Отчасти красота скелетона по сравнению с другими скользящими видами спорта, возможно, заключается в том, что он просит спортсменов полностью отказаться от контроля над своей судьбой на льду.

"Несмотря на то, что это выглядит совершенно безумно, во многих отношениях это самый безопасный из скользящих видов спорта, как ни парадоксально, потому что у вас так мало контроля над управлением", - сказал доктор Вэй. Превышение скорости в этих видах спорта часто может привести к аварии. Санный спорт, где скорость может достигать 90 миль в час, считается одним из самых опасных видов спорта на Олимпийских играх.

Самым аэродинамичным скелетоном был бы не человек из плоти, а настоящий скелет - ветер свистел бы прямо в грудной клетке, сказал доктор Вэй, добавив, что настоящий скелет не смог бы управлять.

Пока Олимпийские игры не открыты для нежити, скелетон остается уделом живых. И хотя спортсмены могут выглядеть неподвижными, как трупы, нет ничего более решительно живого, чем цепляться за стальную доску и скользить со скоростью 80 миль в час к центру Земли, снова и снова, снова и снова.