В новом выпуске StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и легенда NASCAR Дейл Эрнхардт-младший обсуждают, как законы физики определяют стратегию гонок и почему будущее автоспорта может стать бесшумным. К дискуссии присоединилась доктор Диандра Лесли-Пелеки, автор книги «Физика NASCAR», чтобы объяснить механизмы, скрытые под капотом и в структуре гоночных покрышек.
🏎️ Искусство ограничений: почему все машины выглядят одинаково 4:00
В современном NASCAR автомобили обязаны соответствовать строжайшим техническим регламентам. По словам Дейла Эрнхардта-младшего, за 75 лет истории спорта книга правил разрослась до невероятных масштабов, загоняя инженеров в «крошечное пространство» для маневра .
- Техническая инспекция: все панели кузова и параметры двигателя (вплоть до поршней) измеряются на соответствие единым шаблонам .
- Цель стандартизации: Диандра Лесли-Пелеки утверждает, что это необходимо для выживания серии. Без правил побеждал бы тот, у кого больше денег, что привело бы к уходу небогатых команд. В качестве примера она приводит случай Марка Мартина: несмотря на чемпионство, владелец его команды был вынужден закрыть бизнес из-за непомерных расходов .
- Скрытые зоны для инноваций: даже при жестких правилах у команд остается свобода в настройке пружин, амортизаторов и геометрии подвески. По мнению Лесли-Пелеки, именно здесь происходит «магия»: инженеры настраивают машину под индивидуальный стиль вождения конкретного пилота .
🛠️ От гоночного трека до автосалона: трансфер технологий 11:00
Существует устойчивое мнение, что многие гражданские технологии родились в гонках. Дейл Эрнхардт-младший считает, что такие элементы, как ремни безопасности, системы впрыска топлива и сверхпрочные компоненты подвески, прошли проверку на выносливость именно на трассе .
Доктор Лесли-Пелеки выделяет конкретные современные примеры:
- Уплотненный графитовый чугун (CGI): этот материал, находящийся по свойствам между обычным чугуном и ковким чугуном, позволяет делать блоки цилиндров тоньше и легче при сохранении прочности. Это критически важно для электромобилей, где снижение веса напрямую влияет на запас хода .
- Нанотехнологии в смазке: эксперт полагает, что будущее за присадками на основе наночастиц, которые улучшают теплообмен. Поскольку холодный воздух плотнее и содержит больше молекул кислорода, эффективное охлаждение двигателя позволяет сжигать больше топлива и получать больше мощности .
🧪 Химия скорости: зачем в шины закачивают азот 21:00
Одной из самых обсуждаемых технических деталей является использование чистого азота вместо обычного воздуха для накачки шин.
- Проблема влаги: обычный сжатый воздух содержит водяной пар. При нагреве шины до 250–300 °F (121–148 °C) вода превращается в пар, вызывая непредсказуемые скачки давления .
- Предсказуемость: азот — это сухой газ. Команды точно рассчитывают «рост» давления. Например, если целевое давление для максимального сцепления составляет 55 PSI, а расчетный прирост — 15 PSI, механики выпускают машину с давлением 40 PSI .
- Экстремальные значения: на коротких трассах, таких как Мартинсвилл (0,5 мили), гонщики могут начинать заезд с давлением всего 9–11 PSI, которое в процессе гонки вырастает до 32–35 PSI .
Диандра Лесли-Пелеки отмечает, что некоторые команды пытались использовать аргон или ксенон, но пришли к выводу, что стоимость этих благородных газов не оправдывает минимального прироста в характеристиках .
✈️ Аэродинамика: машина как крыло самолета 30:00
Поскольку гонки NASCAR проходят на овалах с левыми поворотами, аэродинамика машин асимметрична. Дейл Эрнхардт-младший объясняет, что правую сторону автомобиля инженеры стараются превратить в подобие крыла самолета .
- Рыскание (Yaw): когда задняя часть машины намеренно смещается в сторону (угол рыскания), на правую сторону начинает давить поток воздуха (боковая сила/side force). Это прижимает машину к трассе и предотвращает разворот, позволяя пилоту сильнее жать на газ в повороте .
- Воздушный поток: Лесли-Пелеки подчеркивает, что современные пилоты используют «воздушный мешок» настолько филигранно, что могут заставить соперника развернуться, даже не касаясь его корпуса — просто изменив распределение давления воздуха вокруг него .
🔋 Электрическое будущее и потеря «музыки» двигателя 37:00
Переход на электрические или гибридные двигатели неизбежен, так как NASCAR следует маркетинговому принципу «побеждай в воскресенье, продавай в понедельник» . Однако это создает проблему для сенсорного восприятия гонщиков.
Дейл Эрнхардт-младший утверждает, что звук двигателя — это критически важный инструмент диагностики. Пилот слышит момент потери сцепления шин с дорогой или избыточное ускорение по оборотам двигателя . Без этого звука водителям придется полагаться на цифровые приборные панели и тактильные ощущения («чувство пятой точкой») .
Нил Деграсс Тайсон проводит аналогию с управлением мотоциклом: на скорости 95 миль в час шум ветра заглушает мотор, и водитель начинает ориентироваться по гироскопической силе, необходимой для наклона байка .
🧠 Безопасность: наследие трагедий 47:00
«Безопасность — это не пункт назначения, а процесс», — заявляет Эрнхардт-младший . Он вспоминает 1995 год, когда считал машины максимально защищенными, хотя по современным меркам они были смертельно опасны.
- HANS Device: устройство поддержки головы и шеи стало обязательным после гибели Дейла Эрнхардта-старшего от базального перелома черепа. Оно предотвращает резкое смещение головы вперед при внезапной остановке автомобиля на скорости 200 миль в час .
- Проблема жесткости: Лесли-Пелеки поясняет, что раньше считалось: чем жестче каркас, тем лучше. Однако выяснилось, что излишняя жесткость передает всю энергию удара телу водителя. Современные машины должны сминаться, поглощая энергию .
- Сотрясения мозга: Дейл Эрнхардт-младший стал одним из первых в автоспорте, кто начал открыто говорить о вреде накопленных сотрясений. Он принял решение пожертвовать свой мозг науке (после смерти) для исследования хронической травматической энцефалопатии (CTE) . Ранее подобные исследования проводились в основном на игроках NFL .
