Дизайн для реального мира

Характеристики полета всех этих вращающихся по спирали семян еще недостаточно изучены. Вращение по спирали таких семян, искусственно воспроизведенное в другой среде, помимо воздуха (вода, масло, бензин), в практически полном вакууме или при разной гравитации также может стать богатым источником дизайнерских концепций.

Семена китайского ясеня-айланта (Ailanthus altissima) при падении быстро вращаются вокруг своей продольной оси, делая полный оборот за то время, пока они опускаются примерно на четверть своей длины. Геометрию этого семени можно приблизительно показать с помощью свернутой бумаги (см. иллюстрацию). В первой имитации оба конца закручены одинаково, что в природе встречается редко. В этом случае семя при безветрии опускается по прямой линии под углом примерно сорок пять градусов к горизонтали. Если же концы закручены неодинаково, как показано во второй имитации, семя летит по траектории, сочетающей спираль с осевым вращением. Вращающийся конец притягивает воздух от края семени внутрь, к его центру. В результате вокруг семени и под ним появляется зона высокого давления, которая замедляет его спуск. Когда вращательные движения одинаковы, обе стороны подают одинаковое количество воздуха к центру, в результате чего в этой области давление понижается. Следовательно, на семя воздействуют неравные силы. Семя скользит по осевой в направлении области более низкого давления. Таким образом, вместо того чтобы лететь по прямой линии, семя спускается по спирали. Сочетание осевого вращения, скольжения и спирального спуска придает каждому семени очень медленный и почти хаотичный полет. Для искусственных «семян» все эти характеристики — замедление, вращение скорость спуска, отклонение от курса, скольжение — могут быт программированы.

Семена дикого лука (Allium cernuum) и козлобородника им ют совершенно различные траектории полета. Семена дикого лука — тонкая структура лучеобразных, кружевных, зонтичных образований. Десятки семян образуют подобный паутине шарик вокруг центрального стебля растения. Этот шар — сфера постоянного давления и прерывистого сжатия. Зонтики тесно переплетены и слегка повернуты внутрь. Когда они отделяются, тонкие волокна становятся плоскими и теряют свою выпуклость. Каждый «парашют», отделившийся от сферы, совершает резкий кувырок, чтобы его ворсинки не зацепились за другие семена. Эти семена падают как крошечные парашюты, только гораздо медленнее. Так как в отличие от парашютов у этих структур плоская верхушка в форме диска, состоящая из тонко переплетенных волосков, их скорость и траектория падения могут пригодиться в тех областях, где бесполезны обычные парашюты. Кроме того, их кружевной купол не может быть обнаружен с помощью радара.

Другие характеристики семян — якорное закрепление, зацепки и крючки. В 6-й главе мы рассмотрели использование искусственных репьев для ограничения эрозии или в качестве «песчаных якорей» в Судане. Обычный репейник (Xanthium canadense) прицепляется к меху животных или же, кстати, к мужским брюкам во время прогулки осенью по полям. Особое действие крючочков применяется в нейлоновых застежках для одежды типа велькро. Здесь наружная поверхность крошечных петель и внутренняя поверхность маленьких крючков ориентированы по двум осям. Когда их прижимают друг к другу, их можно разделить только в одном направлении; они сопротивляются разделению по другим осям. Этот принцип был использован в изготовлении манжет для измерения кровяного давления; подошвы костюмов американских астронавтов также снабжены крючочками, позволяющими в условиях невесомости ходить по имеющей петельчатую структуру обивке внутренней поверхности космической капсулы.

Взрывающиеся семена — семена, которые благодаря внутренней конструкции стручка выбрасываются на двадцать лее футов, — новая область полезных исследований. Особ плодотворно было бы исследование семян маленькой ягоды Hubux arcticus, растущей только в Лапландском районе Финляндии. Семена знакомого нам «бешеного огурца» (Ecbellium elat ит) при выбросе достигают скорости распространения десять ярдов в секунду и скорости полета — около 20 миль в час Cyclanthera explodens из семейства тыквенных хранит свои семена под давлением шестнадцать атмосфер, распространяя их взрывообразно со скоростью 65 миль в час.