Пока дятел долбит ствол, голова его переживает фантастические перегрузки. При средней частоте ударов 22 раза в секунду перегрузки достигают 1200 g. Осталось понять, что помогает дятлам их переносить, а затем использовать аналогичные решения в технике и транспорте будущего.
Почему у дятла не болит голова: Специалист по перегрузкам

Напомним, что в 2006 г. за работу, показавшую, что особый демпферный механизм в черепе защищает голову дятлов от удара, была вручена Шнобелевская премия (читайте: «Веселая наука»). Но вопрос оказался куда более интересным и перспективным. Исследованием удивительных способностей дятла — точнее, определенного вида дятлов, золотолобых Melanerpes aurifons, — занялись американские ученые из Лаборатории биоинженерии Университета Беркли. Тщательное изучение замедленной видеосъемки и данных томографии позволило им сказать, что в общей сложности за поглощение энергии удара у дятла отвечают четыре основных компонента. Ученые сразу стали размышлять о механизмах их работы — и об искусственных аналогах, которые можно создать для демпфирующих систем.

Сверхтвердый клюв ударяет в ствол строго перпендикулярно его поверхности, не сгибается и не вибрирует от удара. Его роль в искусственном демпфере может играть прочная внешняя оболочка — например, стальная.

Черепную коробку и мозг отделяет лишь тонкий слой внутричерепной жидкости, что не позволяет вибрациям набрать достаточно силы для опасного воздействия на мозг. Аналогичную функцию в демпфере может взять на себя второй, внутренний слой металла, отделенный от внешнего стального эластичным слоем.

Гиоид (в искусственном демпфере — эластичный слой, например, резины), прочная и упругая костная структура, поддерживающая язык и охватывающая почти всю голову, распределяя лишнюю энергию вибраций.

Пористые губчатые структуры в составе костей черепа — аналогом их в демпфере может стать заполнение всего пустого объема плотно упакованными стеклянными шариками размерами около 1 мм. Они очень эффективно «распыляют» энергию удара и блокируют передачу опасных вибраций на самую ценную, центральную часть, ради которой все эти системы и существуют — мозг. В случае нашего искусственного демпфера — электроника, защищенная от удара (скажем, начинка «черного ящика» в самолете).

Ученые не ограничились таким формальным описанием и создали миниатюрный прототип подобного демпфера, поместили его в пулю и из газового ружья выстрелили ей в толстый лист алюминия. Перегрузка от удара достигла 60000 g, но демпфер эффективно защитил спрятанную в нем электронную начинку.

Кстати, о том, как устроены те самые «черные ящики», вы можете узнать в нашей статье «Свидетели из железа».

По публикации New Scientist Life